Magnetische Speicherung
Die vor über 100 Jahren erfundene magnetische Speicherung ist heute noch die Basis für den größten Teil der gespeicherten Daten. Abseits der wohl bekanntesten Vertreter in Form von Festplatten, existieren auch andere Ansätze, die sich Magnetismus zu Nutze machen. Im Folgenden geht es um unterschiedliche Wege der magnetischen Datenspeicherung: vom MRAM als Ersatz für DRAM und Flash bis hin zur Storcard. Ein Projekt, das in naher Zukunft bis zu 5 GB in Kreditkartengröße speichern soll.
MRAM
Beim MRAM wird ein Bit als magnetische Polarität in Magnetschichten gespeichert. MRAM soll schneller sein als Flash und etwa sechs Mal schneller als DRAM. Jedes Atom im MRAM ist ein kleiner Elektromagnet. Magnetische Domänen bestehen aus Bereichen, in denen die Nord-Süd-Ausrichtung der atomaren Magnete gleich ist. Bei einer bestimmten Art von MRAM gibt es zwei Lagen von ferro-magnetischem Material mit einer isolierenden Schicht dazwischen, wie beim GMR.
Die Richtung der atomaren Magnete in der unteren Lage (Domäne) ist fest. Die magnetische Richtung in der oberen Lage lässt sich ändern. Null oder Eins ergeben sich aus der gleichen oder gegensätzlichen Magnetrichtung. Beim Lesen wird der elektrische Widerstand durch diese drei Lagen gemessen. Er ist niedrig, wenn die obere und die untere Lage parallel ausgerichtet sind, und hoch, wenn beide antiparallel sind. Dies wird auch Tunneling Magneto-Resistance (TMR) genannt. Die Widerstandsdifferenz liegt heute schon bei etwa 50 Prozent. Zum Schreiben werden die Strom- und damit Magnetrichtungen in den Bit- und Zeichenleitungen (über beziehungsweise unter diesen drei Schichten) entsprechend gewählt.
MRAM-Zellen behalten ihren Bitzustand nach dem Lesen. Sie sollten schneller sein als herkömmliche DRAMs und weni-ger Platz benötigen. Schwierigkeiten gibt es durch die Verunreinigung der CMOS-Materialien mit dem ferro-magnetischen Material. Die magnetische Isolationsschicht muss extrem dünn (etwa 1,5 nm) und gleichmäßig dick (etwa 1 Prozent Variation) sein.
Altis Semiconductor gegründet im Juli 1999, ist eine Tochterfirma von IBM und Infineon mit 2.200 eigenen Angestellten. Bei Altis in der Nähe von Paris wurde ab Mitte 2003 mit intensiver Forschung und Entwicklung von MRAMs begonnen. Bisher wurden etwa eine Milliarde Euro in Altis investiert. Bei diesem Projekt arbeiten mehrere Bereiche von IBM und Infineon aus vielen Teilen der Welt mit hochkarätigen französischen Universitätsinstituten zusammen. Der französische Staat unterstützt dieses Vorhaben sehr stark. Motorola ist ebenfalls auf dem Gebiet MRAM aktiv.
Die Fortsetzung dieses Artikels finden Sie kommende Woche in der ComputerPartner-Ausgabe 26/05.