20-nm-Gate: Infineon speichert 1 Bit mit 100 Elektronen

Forscher von Infineon haben bei der IEDM in San Fransisco die derzeit kleinste nicht flüchtige Flash-Speicherzelle als Labormuster vorgestellt. Mit nur 20 nm Strukturbreite durchbricht die Zelle zumindest unter Laborbedingungen die Schallmauer, was die Verkleinerung von funktionsfähigen Speicherzellen betrifft.

Nach Mitteilung von Infineon ist die dreidimensionale Struktur mit einer Finne das Besondere an der Zelle. Benötigen die auf dem Markt befindlichen modernsten nicht flüchtigen Speicher rund 1000 Elektronen, um ein Bit über mehrere Jahre speichern zu können, reichen laut den Forschern der Neuentwicklung 100 Elektronen. Ein zweites Bit kann der Speicher mit weiteren 100 Elektronen im gleichen Transistor ablegen. Nach Angaben von Infineon entsprechen 100 Elektronen etwa der Zahl von Elektronen in einem einzigen Goldatom. Trotz dieser verschwindend kleinen Ladungsmengen bringe das Muster sehr gute elektrische Eigenschaften mit.

Durchbruch mit Finne: Bei einer Gate-Länge von 20 nm speichert die Infineon-Zelle 1 Bit auf der winzigen Ladungsmenge von 100 Elektronen. Quelle: Infineon

Nun gilt es allerdings einen Weg zu finden, den Speicher aus dem Labor in die Massenproduktion zu überführen. Die Hürden dafür sind, insbesondere was die Lithographie betrifft, beachtlich hoch. Sollte es gelingen, könnten nach Meinung von Infineon in wenigen Jahren nicht flüchtige Speicherchips mit einer Kapazität von 32 Gbit möglich werden. Das entspräche der achtfachen Kapazität von auf dem Markt befindlichen Chips. Die Strukturbreite von aktuellen nicht flüchtigen Speichern dieser Art liegt bei 90 nm.

Infineon hat für die kleinste Speicherzelle das so genannte "FinFET-Konzept" angewandt, bei dem der FET-(Feldeffekt)-Transistor die dreidimensionale Form einer Finne hat. Diese Form soll die elektrostatische Kontrolle wesentlich verbessern. Die Elektronen werden laut Infineon in einem Nitrid gespeichert, das elektrisch isoliert zwischen der Finne und der Gate-Elektrode liegt. Die nur 8 nm dünne Silizium-Finne werde dabei von der 20 nm langen Gate-Elektrode gesteuert.

Zum Thema Speichertechnologie informiert auch der Artikel Arbeitsspeicher: Die neuen Standards im Überblick. (uba)

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