I forrige uke var verdens ledende aktører innen minnebrikker – blant dem Intel, Samsung, SanDisk, Micron, SeaGate, Kingston og så videre – samlet i Santa Clara i delstaten California til Flash Memory Summit 2007.
Flashminne er blant de viktigste byggeklossene i moderne elektronikk. Denne typen minnebrikker oppbevarer data også når de ikke står under spenning, og utgjør følgelig permanente lagre i mobiltelefoner, MP3-spiller, minnepinner og andre typer bærbart og mobilt utstyr. I tillegg brukes flashminne i stadig større grad i PC-er, både for å øke ytelsen til diskbaserte lagringsenheter, og i noen tilfeller, dyre bærbare PC-er, for helt å erstatte harddisker.
Intel kunngjorde på toppmøtet at de har framstilt prøveeksemplarer av en ny type minnebrikke som vil kunne erstatte dagens flashminne: «Phase Change Memory» (PCM) eller faseendringsminne.
Intels representant Greg Komoto sa han tror PCM vil overta for NAND-basert flashminne, og at ingen annen minnetype kombinerer så mange egenskaper med et så stort potensial for billig produksjon.
Ifølge Cnet venter flere analytikere på konferansen at Intel vil starte kommersiell produksjon av PCM-brikker – også kalt PRAM – allerede i år. I mars i år meldte Daily Tech, med utgangspunkt i anonyme kilder i Intel, at selskapet ville være i stand til å masseprodusere PRAM innen årsskiftet.
Intels PCM-brikker bygger på teknologi lisensiert fra Ovonyx i 2000. Analytikerne peker på at Intel nylig opprettet et felles selskap med STMicroelectronics. De mener at fellesselskapets navn, Numonyx, peker i retning av at det vil satse på Ovonyx-baserte PCM-brikker. I oktober i fjor gikk Intel og STMicroelectronics sammen om å vise en PCM-brikke på 128 Mbit. Også STMicroelectronics lisensierte Ovonyx-teknologien i 2000.
Flere andre store aktører har lisensiert Ovonyx’ teknologi. Samsung gjorde det i 2005, og viste en prototyp på en 512 Mbit PCM-brikke i september året etter.
IBM har utviklet egen PCM-teknologi, og demonstrerte den på en fagkonferanse i desember i fjor, i samarbeid med Macronix og Qimonda.
Sammenliknet med vanlig flashminne, har PCM mange fordeler.
Blant annet er PCM langt raskere. Brikkene som IBM demonstrerte var 500 ganger raskere enn flashminne. Etter hvert som teknologien bedres, ventes denne ytelsesgevinsten å øke kraftig.
En annen faktor som taler for PCM er at brikkene tåler langt flere lese- og skriveoperasjoner enn flashminne. De fleste flashminneenhetene i handelen i dag tåler maksimalt 100.000 lese- og skriveoperasjoner før de begynner å bli upålitelige. PCM-brikker antas å kunne tåle opptil 100 millioner lese- og skriveoperasjoner.
En tredje faktor er at PCM krever langt mindre strøm enn flashminne for en lese- og skriveoperasjon.
Til slutt nevnes også at PCM trolig vil kunne produseres i halvledere med komponentstørrelse ned mot22 nanometer eller mindre. I dag regner produsentene at grensen for vanlig flashminne går ved 45 nanometer.
Den grunnleggende fysiske prosessen som PCM eller PRAM bygger på, har vært kjent siden 1960-tallet.
I 1970 skrev Intel-gründer Gordon Moore en artikkel i tidsskriftet Electronics der han beskrev PCM som en svært lovende teknologi.
PCM bygger på en termisk egenskap ved såkalt kalkogen glass. De optiske egenskapene til kalkogen glass er grunnlaget for overskrivbare lagringsenheter som CD-RW og DVD-RW. I PCM utnyttes en annen av materialets egenskaper: Evnen til raskt å endre mellom krystall- og amorf tilstand under oppvarming. Disse to tilstandene har motsatte evner til å lede strøm. Som krystall har kalkogen glass svært høy ledningsevne, mens den amorfe tilstanden praktisk talt ikke leder strøm overhode.
Blandingen som har vist seg mest lovende inneholder, ifølge Wikipedia, germanium, antimon og tellurium, kjent som GeSbTe eller GST. Svitsjingen mellom de to tilstandene krever varme. En GST-celle blir amorf hvis den varmes opp til over sitt smeltepunkt på 600 grader Celsius for så raskt å avkjøles. Den blir krystallin hvis den varmes opp til en temperatur noe under smeltepunktet. Ifølge et Samsung-patent fra januar 2006 er det mulig å svitsje mellom krystallin og amorf tilstand på 5 nanosekunder. Det innebærer at GST-basert PCM kan komme til å true også DRAM, der svitsjing mellom 1 og 0 krever rundt 2 nanosekunder.
For å skrive til flashminne må en hel datablokk skrives til samtidig: Dette kan kreve opptil et helt millisekund. Her er den potensielle gevinsten ved PCM særdeles åpenbar: Skriving går til en og en bit, og også på bitnivå er den langt raskere.
