Bisher galt SRAM (Static Random Access Memory) als Maßstab für Geschwindigkeit, wenngleich es eine ständige Stromversorgung benötigt. Flash-Speicher hingegen speichert Daten dauerhaft, ist aber deutlich langsamer. Der Traum von einem Speicher, der die Vorteile beider Technologien vereint – schnell und gleichzeitig nichtflüchtig – schien lange Zeit unerreichbar. Doch nun präsentieren Forscher der Fudan University in Shanghai eine Innovation, die diese bisherigen Grenzen überwindet. Mit einer neuen Generation von Flash-Speicherzellen, basierend auf ultradünnen 2D-Materialien wie Graphen und Wolframdiselenid (WSe2), könnte dieser Traum näher rücken.
Graphen-basierter Flash: Ein neuer Geschwindigkeitsrekord
Das Team entwickelte Flash-Speicherzellen, die innerhalb von nur 400 Pikosekunden beschrieben werden können – schneller als herkömmlicher SRAM, der Zugriffszeiten von etwa einer Nanosekunde erreicht. Zum Vergleich: 400 Pikosekunden entsprechen ungefähr der Zeit, die Licht benötigt, um rund 12 Zentimeter zurückzulegen – ein kaum vorstellbar kurzer Zeitraum. Ein Meilenstein, der durch den Einsatz spezieller 2D-Materialien möglich wurde.
Besonders Graphen zeigt hier seine Stärken. Es ermöglicht nicht nur höhere Schreibgeschwindigkeiten, sondern bietet auch die Fähigkeit, sowohl Elektronen als auch Löcher in die Speicherschicht zu injizieren. Diese Eigenschaft verbessert die Flexibilität und Effizienz der Speicherzellen erheblich.
2D-Materialien als Schlüsseltechnologie
Die außergewöhnliche Leistung dieser neuen Flash-Zellen liegt in der extremen Dünne der verwendeten Materialien. Dünnere Kanäle erlauben stärkere elektrische Felder, wodurch sich höhere Ströme realisieren lassen – ein entscheidender Faktor für die Schreibgeschwindigkeit. Während Silizium hier physikalische Grenzen setzt, bieten 2D-Materialien wie Graphen neue Möglichkeiten.
Laborergebnisse zeigen zudem, dass die neuen Speicherzellen nicht nur schnell, sondern auch langlebig sind: Extrapoliert könnten sie Daten über zehn Jahre speichern und bis zu 5,5 Millionen Schreibzyklen überstehen. Eigenschaften, die sie prinzipiell für den praktischen Einsatz qualifizieren.
Herausforderungen auf dem Weg zur Marktreife
Trotz dieser beeindruckenden Ergebnisse bleibt ein wesentliches Hindernis: Die Herstellung dieser neuartigen Speicherzellen ist derzeit nicht mit bestehenden industriellen Produktionsprozessen kompatibel. Die Komplexität des Aufbaus stellt eine erhebliche Herausforderung dar.
Ob und wann diese Technologie Einzug in kommerzielle Produkte halten wird, ist daher noch offen. Dennoch markiert die Arbeit der Forscher einen wichtigen Schritt in der Entwicklung neuer Speichertechnologien, die zukünftig Leistung und Energieeffizienz auf ein neues Niveau heben könnten.
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