Smartphone-User kennen das: Gerade wenn ein neues Update ansteht, meckert das Ger\u00e4t, es stehe nicht genug Speicherplatz daf\u00fcr zur Verf\u00fcgung. Das hei\u00dft, erstmal das Handy entr\u00fcmpeln, bevor die Betriebssoftware aktualisiert werden kann. Denn ist der Flashspeicher voll, geht nicht viel. Und nicht jeder spendiert seinem Handy eine gro\u00dfe Speicherkapazit\u00e4t. Forscher sind nun einem neuartigen Phasenwechselmaterial auf der Spur, das bis zu tausend Mal schneller und erheblich langlebiger sein k\u00f6nnte, als bisherige Flash-Speicherchips.<\/p>\n
Phasenwechselspeicher sichern Daten indem sie den Aggregatszustand der Bits \u00e4ndern. Das hei\u00dft, sie wechseln zwischen fl\u00fcssig, glasartig und kristallin. Der Wechsel zwischen den einzelnen Phasen geschieht entweder \u00fcber ein elektromagnetisches Feld, W\u00e4rme- oder Lichtimpulse. Laut deutschen und amerikanischen Forschern sowie den Wissenschaftlern der Forschungs-Neutroenquelle der TUM h\u00e4tte diese Technolgie das Potenzial kosteng\u00fcnstige, schnelle und hochdichte Speicher herzustellen.<\/p>\n
Unternehmen wie Intel<\/a>, IBM<\/a> und Samsung<\/a> arbeiten schon seit Langem daran, das Prinzip von Phasenwechselspeichern produkttauglich zu machen. Allerdings war bisher noch unklar, wie das Material in so kurzer Zeit zwischen den verschiedenen Aggregatszust\u00e4nden wechseln kann. Aber auch, wie dies mit der n\u00f6tigen Pr\u00e4zision ausgef\u00fchrt werden kann.<\/p>\n Ein Team aus Wissenschaftlern der Arizona State University<\/a>, der RWTH Aachen<\/a>, der Universit\u00e4t des Saarlandes<\/a> und der TU M\u00fcnchen<\/a> haben nun eine bedeutende Entdeckung gemacht. Sie fanden heraus, warum eine Legierung aus Germanium, Antimon und Tellur tausend Mal schneller arbeiten kann, als aktuelle Flash-Speicher. Eine weitere Erkenntnis: Offensichtlich lassen sich Phasenwechselspeicher auch viel h\u00e4ufiger auslesen. Sie w\u00e4ren also langlebiger. Durch diese spezielle Mischung l\u00e4sst sich zudem die Phasen\u00e4nderung sch\u00e4rfer abgrenzen und reproduzierbarer steuern, als andere untersuchte Materialien.<\/p>\n Um der Legierung auf die Spur zu kommen, untersuchten die Wissenschaftler um Dr. Shuai Wei (RWTH) und Dr. Zach Evenson (TUM) ihren glasartig-fl\u00fcssigen Zustand. Dazu verwendeten sie die Neutronenstreuung am Heinz-Maier-Leibnitz Zentrum<\/a> (MLZ) in Garching. \u201eDie hohe Aufl\u00f6sung und der hohe Fluss des Flugzeitspektrometers TOFTOF an der Neutronenquelle FRM II war notwendig, um die Bewegung der Teilchen sehen zu k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Zachary Evenson, der zu dieser Zeit Instrumentwissenschaftler an der TUM war.<\/p>\n Dabei kam heraus, dass die Fl\u00fcssigkeit oberhalb des Phasen\u00fcbergangs eine hohe Viskosit\u00e4t aufweist. Dadurch ist die Kristallisation sehr schnell. Unterhalb des Phasen\u00fcbergangs erstarrt die Fl\u00fcssigkeit rasch. Sie ist somit schlecht leitend, im amorphen Zustand. In \u201enanoskopischen Bits\u201c bleibt dieser Zustand erhalten. Aber mit einem gezielten, kurzen W\u00e4rmeimpuls geht das Bit innerhalb von Nanosekungen in dem leitenden Zustand \u00fcber. Das entspricht der Stellung \u201e1\u201c bei einem Bit. Um auf Position \u201e0\u201c zu wechseln, ist ein l\u00e4ngerer Impuls n\u00f6tig. Beispielsweise von einem Infrarotlaser gefolgt von einer schnellen Abk\u00fchlung.<\/p>\n Bei ihren Forschungen konnten die Wissenschaftler sogar nachweisen, dass eine Gleichung, die Albert Einstein in seiner Doktorarbeit aufgestellt hatte, nicht gilt. Sie beschreibt, dass die Bewegung von Teilchen einer Kugel entsprechen w\u00fcrde, die in einem Honigglas versinkt. Auf das von den Forschern verwendete Material trifft dies jedoch oberhalb des Schmelzpunktes nicht mehr zu. Bislang wird diese Gleichung auch f\u00fcr Phasenwechselspeicher angenommen. “Unsere Ergebnisse beweisen, dass diese Gleichung bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes nicht mehr gilt\u201c, sagen die Physiker in ihrer Studie.<\/p>\n Flash-Speicher dagegen verf\u00fcgen nicht \u00fcber bewegliche Teile. Die Informationen werden in Zellen gespeichert. Flash-Speicher werden in verschiedene Typen wie SLC, MLC und TLC unterschieden. SLC steht dabei f\u00fcr Single-Level Cell. Das bedeutet, dass jede Zelle nur einen Wert, der in zwei Modi existieren kann (0\/1 oder an\/aus) speichern kann. Die Modi h\u00e4ngen von der elektrischen Spannung ab. MLC, Multi-Level-Cell, kann bis zu vier Zust\u00e4nde von zwei Daten-Bits speichern. (00, 01, 10, 11). Und Triple-Level-Cell kann drei Bits pro Zelle aufnehmen. Dabei werden acht Zust\u00e4nde genutzt \u2013 von 000 bis 111. \u00a0<\/strong>Foto: Dr. Zachary Evenson am TOFTOF<\/span> Flugzeitspektrometer des MLZ<\/span>. \u00a9 Sebastian Mast<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Smartphone-User kennen das: Gerade wenn ein neues Update ansteht, meckert das Ger\u00e4t, es stehe nicht genug Speicherplatz daf\u00fcr zur Verf\u00fcgung. Das hei\u00dft, erstmal das Handy entr\u00fcmpeln, bevor die Betriebssoftware aktualisiert werden kann. Denn ist der Flashspeicher voll, geht nicht viel. Und nicht jeder spendiert seinem Handy eine gro\u00dfe Speicherkapazit\u00e4t. 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Unterst\u00fctzung aus Garching<\/h2>\n
W\u00e4rmeimpuls<\/h2>\n
Einstein widerlegt<\/h2>\n
Unterschied zu Flash<\/strong><\/h2>\n
\nJetzt bleibt abzuwarten, wann Phasenwechselspeicher die Marktreife erreichen.<\/p>\n