„Kompatible“ Schrumpfung von On-Chip-Memory

Eingebetteter Speicher auf integrierten Schaltkreisen braucht zu viel Platz. Eine „sparsamere“ Architektur verspricht nun in Zukunft günstigere und energiesparendere Geräte.

Integrierte Schaltkreise (Chips) spielen eine zentrale Rolle in nahezu allen elektronischen Geräten. Dabei beansprucht neben der „Logik“ für die Befehlsverarbeitung der On-Chip-Speicher den Löwenanteil der Siliziumfläche. Aktuell kommt er durchschnittlich auf Kapazitäten von einigen hundert Megabytes und nimmt bis zu 75 Prozent der Chip-Fläche ein. Megatrends wie Machine Learning, 5G, Augmented Reality oder Internet-of-Things (IOT) werden dieses Ungleichgewicht in Zukunft weiter verstärken.

Aus diesem Grund suchen Hersteller schon lange nach Möglichkeiten, den Fußabdruck des Speichers zu verringern, um letztlich elektronische Geräte kleiner, günstiger und leistungsfähiger zu machen. Forscher der Bar Ilan Univesität (BIU) in Israel und des EPFL in Lausanne scheinen nun mit einem neuartigen Design einen großen Schritt in diese Richtung gemacht zu haben.

Weniger Transistoren intelligent verknüpft

Ihr „Trick“ ist erst einmal ziemlich naheliegend: Einfach die Transistoranzahl verringern. Dazu veränderten die Forscher die herkömmliche Anordnung der Transistoren und benützten darüber hinaus „Abkürzungen“. Ihr sogenanntes GC-eDRAM (Gain Cell embedded DRAM) benötigt nur zwei oder drei Transistoren um ein Daten-Bit zu speichern, statt sechs oder acht in herkömmlichen SRAMs. Das macht Platz für mehr Speicher oder andere Komponenten und reduziert den Energieverbrauch.

eDRAMs finden sich zwar schon am Markt, werden in der Halbleiter-Industrie aber selten genutzt, da sie nicht kompatibel zu den aktuellen Prozessen der Chip-Produktion sind. Der GC-eDRAM dagegen lässt sich in die bestehende Standardfertigung integrieren. Tests mit Halbleiterherstellern auf Chips zwischen 16 nm und 180 nm und einer Speicherkapazität bis zu einem Megabyte konnten bereits erfolgreich absolviert werden.

Die Chip-Speicher-Lösung landete unter den ersten Drei in einem Schweizer Venture-Programm mit 330 Teilnehmern. Aktuell wird die Technologie von dem Unternehmen RAAAM kommerzialisiert.