Wie wir Anfang der Woche erklärt haben, sieht ULTRARAM wie der Messias der Speichertechnologien aus. Es soll mindestens so schnell wie RAM sein, aber weniger Strom verbrauchen, und es entspricht auch den nichtflüchtigen Eigenschaften von Flash. Nur hält dieses Zeug tausend Jahre und wurde scheinbar von der verstorbenen Seele von Douglas Adams gebrandmarkt. Hat jemand Lust auf Brockian Ultra-Cricket? Wie auch immer, ULTRARAM, was gibt es daran nicht zu mögen?
Nun, die verwirrenden und in der Tat ebenso Adams-artigen technischen Details der aufkommenden Technologie, wie zum Beispiel resonante Tunnelstrukturen mit drei Barrieren, die vermutlich von superintelligenten Schattierungen der Farbe Blau erdacht wurden, machen es möglich ULTRARAM Als bloßer Laienbeobachter ist es ziemlich schwierig, die Wahrnehmung zu überprüfen. Aber noch relevanter ist, dass es einige ziemlich offensichtliche Fragen zu praktischen Aspekten in der realen Welt gibt.
Schließlich hatten Intel und Micron eine ziemlich ähnliche Geschichte rund um die 3D-XPoint-Technologie, die die Grundlage der Optane-Reihe von SSDs und speicherbeständigen Speicher-DIMMs bildete. Aber das ist doch nicht gut gelaufen, oder?
Wenn Intel Optane nicht zum Laufen bringen konnte, welche Hoffnung hätte ein unabhängiges Start-up-Unternehmen? Um das herauszufinden, haben wir mit jemandem gesprochen, der eine gute Idee haben sollte. Kein Geringerer als Manus Hayne, Physikprofessor an der Lancaster University im Vereinigten Königreich. Oh, und er ist auch der Erfinder von ULTRARAM. Praktisch.
Professor Manus Hayne, SFHEA
Die Forschungsinteressen von Professor Hayne konzentrieren sich auf die Physik niedrigdimensionaler Halbleiter-Nanostrukturen und die Nutzung dieser Merkmale bei der Entwicklung neuartiger Geräte. Dies führte zu seiner Erfindung von ULTRARAM, einem auf Verbundhalbleitern basierenden Rivalen zum Systemspeicher mit den Eigenschaften und der Leistung von DRAM und Flash-Speichern.
Zunächst einmal die Parallele zu Intel Optane: Was hält Hayne davon?
„Es besteht kein Zweifel, dass eine große Herausforderung vor uns liegt“, sagt Hayne. „Aber wenn wir nicht glauben würden, dass es Aussichten auf eine breite Akzeptanz gibt, würden wir es nicht als kommerzielle Perspektive verfolgen.“
„Intel hatte sicherlich Probleme mit Optane, aber das ist kein Einzelfall. Es gibt mehrere aufkommende Speicher, wobei Optane das berühmteste und wichtigste Beispiel im Hinblick auf den Marktanteil ist. Diese Speicher haben Schwierigkeiten, mit der Leistung von DRAM oder ähnlichem zu konkurrieren.“ niedrige Flash-Kosten. Kombiniert mit der Herausforderung, die Kapazitätsberge zu erklimmen, besetzen sie weniger als 1 % des Marktes, oft in Nischenanwendungen, aber stabil.
„ULTRARAM ist von Natur aus schnell und sehr effizient und ist daher auf Einzelbitebene technisch mit DRAM konkurrenzfähig, aber die Herausforderung bei der Skalierung bleibt bestehen.“
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Mit anderen Worten: Hayne ist mit dem breiteren Speichermarkt bestens vertraut und sieht die Herausforderungen realistisch, was sicherlich ein vielversprechender Anfang ist. Er erkennt auch, wie lange es dauert, bis sich Technologien vollständig etablieren.
„Aufgrund technischer und kommerzieller Probleme bei der Massenproduktion und den damit verbundenen Kosten wird es keinen bahnbrechenden ‚Big Bang‘ geben. Beispielsweise dauerte es lange (und dauert immer noch), bis Flash, das in den 1980er Jahren erfunden wurde, Festplatten zu ersetzen“, sagt er.
Apropos Flash: Hayne ist sich bewusst, dass Geld zählt. „Der Trend bei Flash geht zu immer größerer Kapazität und abnehmender Ausdauer, da niedrigere Kosten/Bit gewinnen“, sagt er. Es gebe jedoch immer noch Anwendungsfälle, in denen ULTRARAM sowohl RAM als auch Flash ersetzen könnte, „höchstwahrscheinlich in Anwendungen, bei denen wenig Speicher benötigt wird, z. B. Haushaltsgeräte und IoT-Geräte“.
Aber ULTRARAM ist wohl die bessere Wahl als Alternative zu RAM. Und es gibt sehr gute technische Gründe, warum es gelingen könnte. Beispielsweise könnte die Verwendung von Verbindungshalbleitern im Gegensatz zu Silizium tatsächlich einen Herstellungsvorteil darstellen.
„Es gibt eine ganz andere Halbleiterwelt, in der Verbindungshalbleiter dominieren: die Photonik“, erklärt Hayne. „Verbundhalbleiter sind leicht verfügbar, wobei mehrere Schichten verschiedener Verbindungshalbleiter (Heterostrukturen) routinemäßig in Massenfertigungsprozessen mit sehr hoher Materialqualität aufgewachsen werden. Da ein Großteil der Komplexität von ULTRARAM in diesem einzigen technologischen Prozess implementiert ist, ist die Anzahl der Schritte tatsächlich geringer Der für die Herstellung der Speicher in der Halbleiterfabrik erforderliche Aufwand wird erheblich reduziert, was die Kosten senkt.“
Ebenso soll ULTRARAM hinsichtlich Kapazität und Dichte mindestens genauso gut, wenn nicht sogar besser sein als herkömmlicher RAM.
„Wir haben eine Architektur für ULTRARAM, die zumindest mit DRAM konkurrenzfähig ist, und mit den entsprechenden Tools gehen wir davon aus, dass sie unter 10 nm skalierbar ist. Also wiederum zumindest konkurrenzfähig mit DRAM. Ein weiterer Faktor ist die Peripherieschaltung.“
„Alle Speicherchips benötigen Logik, um die Arrays, Programmier-/Lösch-/Auslesefunktionen und I/O-Schaltkreise anzusprechen. DRAM muss jedoch Aktualisierungen und destruktive Lesevorgänge kompensieren, und Flash benötigt Ladungspumpen und Verschleißausgleich, um die schlechte Lebensdauer auszugleichen. „ULTRARAM benötigt nichts davon, so dass mehr Chip für den eigentlichen Speicher übrig bleibt“, sagt Hayne.
Wenn all das in der endgültigen Version der Technologie zutrifft, wird es vermutlich immer noch einige große technische Hindernisse für die Unterstützung von ULTRARAM in Computerplattformen geben. Werden etwa Intel oder AMD ihre CPUs wirklich mit Unterstützung für ULTRARAM ausstatten?
Angesichts der frühen Natur des ULTRARAM-Projekts – es wird derzeit erst zum ersten Mal vorgestellt – ist es nicht überraschend, dass Hayne sich nicht auf die Details einlassen wird. Er kann jedoch bestätigen, dass Gespräche mit Branchenakteuren bereits im Gange sind.
Wir können nur sagen, dass der Kernkomponentensatz des PCs in letzter Zeit relativ stagniert. Also wir und unsere Hoovooloo Overlords, ich begrüße absolut etwas Neues und Innovatives, insbesondere eine so vielversprechende Technologie wie ULTRARAM.