neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

cable · 25. Januar 2011

Ein Computer, der in einer Sekunde startet, ein Rechenzentrum, das nur einen Bruchteil seines heutigen Energiebedarfs hat: US-Forscher haben möglicherweise die Grundlage geschaffen, um diese Träume zu erfüllen - ein winziges Bauteil, das Speicherchips revolutionieren könnte.

Die Forscher der North Carolina State University sind sich sicher, Sie haben einen Halbleiter-Baustein entwickelt, der Computer signifikant verbessern könnte. Im Grunde handelt es sich dabei um einen neuen Typ von Transistoren, die die Eigenschaften sogenannter Flash-Speicher, wie sie in iPods verwendet werden, mit der Geschwindigkeit vom DRAM-Speicher, wie er als Arbeitsspeicher in PC und Notebooks benutzt wird, verbinden. Das hört sich erst einmal sehr technisch und nicht besonders aufregend an. Doch der Leiter des Forschungs-Teams, Professor Paul Franzon, ist begeistert: " Wir haben ein neues Gerät entwickelt, das Computer-Speicher revolutionieren könnte".

Wenn aus der Erfindung der amerikanischen Forscher einmal ein echtes Produkt wird, könnte er damit auch durchaus Recht haben. Bisher nämlich gibt es zwei Typen von Computer-Speicher, die ausgesprochen unterschiedliche Eigenschaften haben. Als Arbeitsspeicher werden in Computern sogenannte DRAM-Chips eingesetzt, weil die schön schnell sind. Ihr Schönheitsfehler: Sobald man den Strom abschaltet verlieren sie ihr Gedächtnis.
Flash-Speicherchips haben dieses Problem nicht. Deshalb werden sie auch gerne in iPods, Handys und Digitalkameras als dauerhafter Speicher verwendet. Sie sind robust, vergessen nie etwas, sind aber eben auch langsam. Wer mit einer hochauflösenden Kamera Fotos im RAW-Format aufnimmt, kennt das Problem.

Der von den Forschern als "double floating-gate field effect transistor (FET)" bezeichnete neue Transistortyp soll diese Einschränkungen nun aufheben. Mithilfe eines Tricks sei es bei ihm möglich, Daten entweder schnell, wie bei DRAM, oder zur dauerhaften Speicherung, wie bei Flash-Speicher, abzulegen. Auch eine Kombination beider Techniken sei möglich, erklärt Franzon.

Schneller und genügsamer zugleich

Ein PC auf Basis solchen Speichers wäre sofort nach dem Druck auf die Einschalttaste betriebsbereit, weil Betriebssysteme und Programme nicht erst von einer Festplatte in den Arbeitsspeicher geladen werden müssten, sondern auch nach dem Ausschalten des Geräts erhalten blieben. Wer bereits heute ein Notebook mit einer Flash-Festplatte benutzt, wie etwa das Macbook Air, kann sich das ungefähr vorstellen. Auch bei solchen Geräten wird der Startvorgang durch den schnellen Festspeicher enorm beschleunigt.
Noch bedeutender könnte aber der Nutzen eines solchen Speichers in Rechenzentren sein. Firmen wie Google, Microsoft und Apple, die Tausende Server betreiben, müssen diese Maschinen, unabhängig von der Auslastung, Tag und Nacht durchlaufen lassen, weil beim Abschalten der Speicherinhalt verloren ginge. Mit dem neuen Speichertyp dagegen, könnte beispielsweise Nachts, wenn die Server wenig genutzt werden, deren Arbeitsspeicher zum Strom sparen abgeschaltet werden. Sobald er wieder gebraucht würde, wäre er sekundenschnell betriebsbereit.

Transistoren können elektrische Signale verstärken (wichtig beim Einsatz in Radios) oder als nicht-mechanische Schalter wirken. Als Schalter können Transistoren die beiden grundlegenden Zustände des Binärsystems darstellen: Strom oder kein Strom, 1 oder 0 – die Basis der Informationstechnologie.
Bis es soweit ist, dass man Rechner mit derartigen Super-Chips ausstatten kann, dürften allerdings noch einige Jahre vergehen. Von der Entwicklung eines solchen Transistors bis hin zu einem Mikrochip, auf dem Millionen, oder gar Milliarden, solcher Transistoren untergebracht sind, ist es ein langer Weg.

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Quelle: Spiegel.de
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Hört sich echt nicht schlecht an. Dass Flash-Speicher gut ist, ist ja bereits bekannt. Wenn die Technik da was ordentliches umsetzen kann, dann wird das sicher genial

greez

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Remus · 26. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Ja der Fortschritt schreitet voran. Kann ja nur dem Verbraucher zu gute kommen aber bis das marktreif ist, wir werden sehen.

The-Juggernaut · 26. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Ja, und der Quantensprung springt in Quanten... lol

Bis das ganze auch nur in die NÄHE von Praktikabel kommt, vergehen Jahrzehnte...

dergago · 26. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Jahrzente
Wer´s glaubt...
Vor Jahrzehnten sah es hier noch ganz anders aus... Und bei der Geschwindigkeit, die die Technikindustrie an den Tag legt wird das in ein paar Jahren nichts mehr besonderes sein...(egal ob mit dem Transistor oder einem anderen). Vor allem bringt das der Industrie etwas. Und alles, was denen Geld bringt wird möglichst schnell auf den Markt gebracht. Auch wenn es oft zu Beginn Fehler hat (SSD, Touchscreen Akkus,...).

fatmoe · 26. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Joa, ein neuer Speicher, welcher Immernoch relativ teuer und groß ist.

Nach heutigem Stand der Technik geht man davon aus, dass ein Kristall mehrere Gigabyte Speicher aufnehmen kann. Sprich angeordnete Kristalle in der größe eines Zuckerwürfels können mehrere Terabyte speichern.

Nur diese Technik steckt wirklich noch in den Kinderschuhen, da sind die FET's schon um einiges realistischer!

Die Zukunft wird mal wieder Spannender

DasBoeseLebt · 26. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Das ist doch nur eine andere Art von dem Memristor, welcher schon 2008 als 4viertes elektrische Bauteil galt.

Memristor - Wikipedia, the free encyclopedia

Die Stromaufnahme bei Speichern mit Memristoren als Speicherelement ist weit geringer als die Stromaufnahme herkömmlicher DRAM-Chips. Allerdings erreichen die nicht-flüchtigen Memristoren derzeit erst rund ein Zehntel der Geschwindigkeit der Letzteren. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Packungsdichte. Der von HP vorgestellte ,,Crossbar"-Speicher hat eine Packungsdichte von 100 Gibit·cm-2, während die im selben Zeitraum verfügbaren Speicher eine Dichte von 16 Gibit·cm-2 aufweisen. Memristoren können mit denselben Prozessen wie auch Halbleiterstrukturen gefertigt werden und lassen sich daher in mikroelektronischen Schaltungen integrieren.
Neben der viel geringeren Stromaufnahme würden Rechner, die mit Memristoren ausgestattet sind, u. a. auch den Vorteil bieten, nach dem Einschalten ohne Booten sofort betriebsbereit zu sein.[14] Ein weiterer Vorteil ist, dass der Memristor, wenn er mit Hilfe von Wechselstrom ausgelesen wird, seinen Speicherinhalt beibehält.[15]

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oder?!

Wurm666 · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

der s.g. memristor ist seit ewigen zeiten schon als das 4 große (transistor,kondensator und widerstand sind die bisherigen) bauteil in der elektro technik. nur realisieren konnte es noch keiner! und darum geht es eben: man findet wege einen memristor zu bauen.

greeze

Mcuck · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Joa hört sich nicht schlecht an. Glaube auch nicht, dass das ganze noch jahrzehnte dauern wird. Ich denke mal 5-7 jahre sind schon wesentlich realistischer. Jetzt lasst doch erst mal die ssds markreif werden und vor allem eins - bezahlbar. Und dann kommt das nächste
hab ne ssd im laptop und bin schon vollkommen zufrieden mit meiner bootzeit (12 sec). Da kommen die schon wieder mit was neuem an
Was wird nur aus der herkömmlichen Festplatte in 5 jahren geworden sein?

mcuck

Zereus · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

interessant. aber ich finde irgendwie keine genaueren artikel dazu, nur die ganzen hypenews...

wenn jemand etwas hat, link bitte
ich kann mir nicht vorstellen was den jetzt genau von anderen unterscheidet

Mcuck · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Ist doch ganz einfach:
RAM: richtig schneller speicher (deutschlich schneller als ssds) verliert aber seinen speicher sobald er keinen Strom mehr bekommt => als stick ungeeignet
Flash: nicht so schnell, aber behält sein Gedächtnis auch wenn er keinen Strom hat.
Darum wird er als Stick verwendet. Als Ram wäre er aber viel zu langsam.
FET: so schnell wie ram, behält aber seinen speicher, wenn er keinen Strom mehr hat. Du kannst dir das Ganze als kombination von beiden vorstellen.

mfG

Zereus · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

fet ist ein transistor. flash und ram eine speicherbezeichnung

ich dachte das ganze ist eine neue art vom FET (feldeffekttransistor) und wollte wissen warum man den plötzlich als den ultimativen speicher verwenden kann. also warum der so schnell aber nicht flüchtig ist (wie genau der funktioniert/geschalten wird).
genauer gesagt der ausdruck "double floating-gate" ist mir unbekannt. ich gebe zu, eher eine frage an elektrotechniker. hab vergessen dass ich den transistor und nicht den speicher meine

trotzdem danke für die gut gemeinte antwort

Zad · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Bin Elektrotechniker und lese jetzt zum ersten mal von dieser Technik. Normale Halbleiterbauteile wie z.B. FETs haben ja eigentlich nicht die Eigenschaft Daten zu speichern. Wie soll das funktionieren? Ich weiß hier sind viele kluge Leute, vllt kann mich ja jmd aufklären man lernt ja nie aus.

The Frozen · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Eigentlich könnte man schon drauf kommen was mit double floating gate gemeint ist aber ich habs ehrlich gesagt auch nicht kapiert obwohl man vom text her drauf schließen könnte.

NC State News :: NC State News and Information » New Device May Revolutionize Computer Memory

Für alle die jetzt nicht vom Fach sind: Stellt euch vor ihr nehmt nen RAM bei dem die Ladungen verlorgen gehen wenn man den Strom weg macht. Auf der Anderen seite der Speicher ein Flash Speicher bei dem die gespeicherten Ladungen quasi versiegelt sind.

Bei der Technik kann man die Siegel jetzt rauf und wieder runter machen. (Zumindest hab ichs so verstanden)

PS Drecks Apple schleichwerbung!

Melcos · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Schade, dass sie vergessen haben die Speicherkapazität anzugeben, die sie bereits erreichen mit ihren Transistoren. 1 Bit = 1 Transistor?
1 TB = 1.099.511.627.776 Byte ( 1 TB, da sie es ja als Festplatte verwenden wollen )
das sind dann 8 * 1.099.511.627.776 Bit bzw Transitoren.
Zum Vergleich ne Radeon HD 6970 hat 2.640.000.000 Transistoren.

Loo-2004 · 27. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Flash etc.:
Flash-Speicher arbeitet mit einfachen floating-gates. D.h. um den Speicherzustand einer 1bit Zelle zu ändern wird entweder Ladung im floating-gate "eingebrannt" d.h. zwischen einer Isolierschicht nicht flüchtig gespeichert, oder gelöscht. Dieses löschen geschieht über den Quantentechnischen Tunneleffekt der neben dem Speichervorgang von Ladungen besonders "viel" Zeit benötigt. Aus diesem Grund ist solch ein Speicher langsam weil er ständig löschen und schreiben muss.

DFG-FET:
Die neuen double-floating-gate FETs müssen nun nichtmehr jedesmal Ladung speichern und löschen, sondern sie sind in der Lage wie normale DRAM Speicherzellen flüchtig zu arbeiten. Sollte jedoch der Bedarf nach einem nicht-flüchtigem Speichervorgang bestehen, können das die Zellen ebenfalls als ,,gimmik" sozusagen ausführen.

In Zukunft wird ein Arbeitsspeicher der mit DFG-FETs arbeitet also in der Lage sein blitzschnell Daten ,,in sich selber" zu speichern, somit kann der Rechner quasi in Echtzeit heruntergefahren und gestartet werden. Der Zeitraubende herkömmliche Speicherweg über Bus, Controller und Zielverarbeitung (HDD, SSD) entfällt nämlich.

Für Massenspeichermedien wie Festplatten ist diese Technologie nicht zu gebrauchen (mit eingebauter Batterie vielleicht^^). Leider suggerieren das gerade diese ganzen Hype-Artikel.

//
Um mich verständlicher auszudrücken:

Festplatten mit dieser Technologie könnten zwar nah an der Geschwindigkeit von RAM arbeiten, wären jedoch immer der Gefahr ausgesetzt bei unvorhersehbarem Spannungsverlust ihren Inhalt zu verlieren (zumindest der aktive). Deshalb müssten diese mit einer eigenen Notspannungsversorgung (kleiner interner Akku) versorgt werden, der die Zeit des Festspeichervorgangs überbrückt.
Das Primäre Einsatzziel wird somit wohl der Arbeitsspeicher sein.

Beim Einsatz in µ-Chips alla FPGA und µC sieht das noch interessanter aus. Es entfällt komplett der Einsatz von E²Prom oder Flash. Stattdessen kann durchgehend auf dem RAM gearbeitet werden. Das beschleunigt das Nachladen von Daten extrem. // Und lässt die im Artikel erwähnten Stromsparmodi zu.

//Melcos: Es lassen sich heute mehrere wenige Bits auf einem einzigen Transistor speichern. Riesige Datenmengen sind trotzdem gewaltig.

empty · 30. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

interessante geschichte, wenn es ausgereift und dem markt voll zu verfügung steht sowie "kostenarm" ist würde ich mich gern dran bereichern wollen!

hier könnte auch die technick von ecc ram funktionieren um die error bits wieder zu korrigieren.

Alle schön schnell temporär auslagern und wieder zugreifen auf fingerschnippen.

Dani002 · 31. Januar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Flipflop?

blackworker · 1. Februar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Und das speichert wie?

Loo-2004 · 1. Februar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

je nach dem wie du ein Flipflop aufbaust. Im einfachsten Fall per Selbsthaltung durch z.B. Transistoren. Auch mit einfachen Relais lässt sich ein Flipflop zusammen bauen, was jedoch aufwändiger wird...

Das hat natürlich nichts mit der Speichertechnik dieser FETs zu tun.

Dani002 · 1. Februar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Dann klär uns doch BITTE auf.

Loo-2004 · 1. Februar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Das habe ich ein paar Posts weiter oben bereits getan.
neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Sollte die Funktionsweise danach immer noch nicht klar sein, verfasse ich auf Nachfrage gerne einen bebilderten Beitrag.

Dani002 · 1. Februar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Flash ist klar, Oxid als Isolierschicht und unter dieser findet dann die Ladung ihren Platz

Das mit den Fets ist mir aber nicht ganz klar, ne transe als speicher? Hast du da evt. mitlerweile bessere artikel gefunden?
Mfg

Loo-2004 · 2. Februar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Einfach gesagt steuert ein FET durch wenn Spannung am Gate anliegt und sperrt wieder sobald die Spannung weg ist. Das machen die DFG-FETs genauso.
Legt man nun aber eine sehr hohe Spannung an, steuern die DFG-FETs nicht nur einfach durch, sondern die Ladung "brennt" sich auch noch ein und das Bauteil steuert so noch nach wegnehmen der Spannung durch.
Erst beim löschen dieser Ladung (nichts genaueres bekannt, evtl. negative Spannung) sperrt der DFG-FET wieder.

Also kann man diese speziellen FETs als flüchtigen -oder von jetzt auf nachher- als beständigen Speicher nutzen.

razor90 · 2. Februar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

Ähm, das ist die Funktionsweise eines normalen FG-FET und erklärt nicht, wie dieser DFG-FET flüchtig speichert...

Loo-2004 · 2. Februar 2011

AW: neuer FET Transistortyp: schnell wie DRAM und haltbar

? Einfache FG-FETs lassen sich nicht flüchtig betreiben da "Daten" im FG liegen.

Im DFG-FET wird durch das zweite FG jedoch der Zustand des ersten -nicht flüchtigen- FGs untergraben, wobei das jedoch seine Ladung nicht hält.
Wie dieses umgehen der gespeicherten Ladung funktioniert liest man leider nirgends. Außer, dass dabei irgendwelche Nanokristalle durch das erste FG getunnelt werden.

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