Macronix präsentiert selbstheilenden Flash-Speicher mit über 100.000.000 Schreibzyklen
Die Firma Macronix hat jetzt einen Flash-Speicher mit integriertem Heizmechanismus vorgestellt. Dieser soll Chip-Defekte durch Aufheizung von betroffenen Platinen-Bereichen auf über 800 Grad Celsius selbsttätig reparieren.
SSDs haben die Welt der Massenspeicher nach fast 60 Jahren Festplatten-Vorherrschaft revolutioniert. Doch neben dem hohen Preis bleibt SSDs der endgültige Siegeszug derzeit vor allem wegen fehlender Haltbarkeit verwehrt. Je nach Bauart treten bereits nach 10.000, 5.000 oder teilweise sogar nur 3.000 Schreibvorgängen Schäden an den empfindlichen Flash-Zellen auf. Durch geschickte, möglichst gleichmäßige Verteilung der Schreibvorgänge und durch großzügige Reservekapazitäten (die den Preis zusätzlich in die Höhe treiben) erzielen die Hersteller zwar für den Desktopbetrieb akzeptable Lebensdauern der Laufwerke, doch die Haltbarkeit von Flash-Speicherbausteinen ist verbesserungswürdig.
Der Speicherhersteller Macronix hat nun eine Lösung für das Problem gefunden, wie due Webseite ieee spectrum berichtet. Bei der Arbeit an PC-RAM (eigentlich eine potentielle Nachfolgetechnologie für Flash) fiel dem Hersteller auf, dass eine Erhitzung bis weit über die normale Betriebstemperatur die Haltbarkeit schwächelnder Zellen verbesserte – das gleiche Prinzip funktioniert auch bei Flash-Speicherbausteinen.
Die Idee ist nicht ganz neu, wurde aber bislang nicht praktisch umgesetzt, da man die Chips für längere Zeit auf 250 °C erhitzen müsste – bei den derzeitigen Fertigungsmethoden ist dies so nicht umsetzbar. Macronix verlagert die "Veredelung" mit der neuen Technik allerdings auf den jeweiligen Kunden. Ein winziges Heizelement, welches über die Chips verläuft, erhitzt die Segmente für einige Millisekunden gezielt auf 600 bis 800 Grad Celsius. Auf diese Art "geheilte" Zellen haben bis zu 100 Millionen Schreibzyklen überdauert, was auch für herkömmliche Festplatten ein respektabler Praxiswert wäre. Bis wann Macronix oder etwaige Partner/Lizenznehmer die neue Technik auf den Markt bringen können, ist noch unbekannt.
Quelle: macronix, Flash-Speicher (Wiki)
Wenn du die Zugriffsgrößen soweit runterdrehts, dass du mit DRAM mithalten kannst, dann wird auch die Ansteuerung genauso aufwendig wie bei DRAM - und der Flächenbedarf umgekehrt genauso groß. Eine Speicherzelle mit Floatinggate ist halt nicht wirklich kleiner, als ein Kondensator.
Als Cache kann man das ganze natürlich einsetzen. Aber in den von dir anvisierten Dimensionen ist das kein Ersatz für klassische DRAM-Aufgaben, sondern eher ein konventioneller Massenspeicher in einer Position, in der 15k Verbünde eben schon seit längerer Zeit zugunsten von solid state Speichern aufgegeben wurden.
Wenn man mal die geschätzt 70 MB/s zu grunde legt, die ein heutiger Flash-Chip schafft (1/8 des Maximaldurchsatzes einer guten SSD), dann komme ich bei obigem Prefetch auf 30.000 ns für einen Zugriff. Ein CL10 DDR3 2000 DRAM-Chip hat 5 ns. Und so ganz nebenbei hat er auch noch 2000 MB/s Datendurchsatz.
Nö - egal of herkömmlicher Flash, selbstheilender Flash oder auch der um z.T. merklich schnellere PCM: Mangelende Lebensdauer ist nur eines von vielen Problemen. Die Anforderungen, die heute an RAM gestellt werden, liegen einfach einige Meilen höher. Da retten auch die entfallenden refresh-Zyklen nichts mehr. Allenfalls Geräte mit minimalen Anforderungen an die Rechenleistung und sehr zahlreichen Aktivierungs-/Bootvorgängen und sehr hohem Stromspardruck könnte das interessant sein. Aber wo gibt es solche Geräte noch in einer Zeit, in der Mobiltelefone danach bewertet werden, wie gut sie 3D-Spiele darstellen können?
Wir haben heute ja schon ~1TB RAM in nem einzelnern Knoten. Das saugt einfach ziemlich an der Leitung. Zudem wären eben mit PCM/Flash auch 10 TB RAM kein Problem, oder 100TB. Gerade was Checkpointing usw. angeht eröffnet das halt ganz neue Möglichkeiten, womit die Sache auch absolut Konkurrenzfähig wird. Zudem ist halt auch 1 TB Flash im Vergleich zu 1TB RAM "günstig" zu haben.
Auf dem Mars.
Moderner NAND-Flash (und der hat die angestrebte Packungsdichte) arbeitet mit bis zu 2 KiB großen Pages = minimaler Aufrufsgröße. Vergleiche das mal mit den Auswirkungen der Prefetchgröße von 0,5 auf 1 Byte beim Wechsel von DDR2 auf 3. Bei einem Massenspeicher ist das kein Problem, bei typischen Abfragen werden die Zugriffszeiten/-mindestgrößen automatisch durch die Datenübertragung skaliert. Aber RAM musst du viel, viel, viel feiner und viel, viel, viel schneller ansprechen können.
Wenn man mal die geschätzt 70 MB/s zu grunde legt, die ein heutiger Flash-Chip schafft (1/8 des Maximaldurchsatzes einer guten SSD), dann komme ich bei obigem Prefetch auf 30.000 ns für einen Zugriff. Ein CL10 DDR3 2000 DRAM-Chip hat 5 ns. Und so ganz nebenbei hat er auch noch 2000 MB/s Datendurchsatz.
Nö - egal of herkömmlicher Flash, selbstheilender Flash oder auch der um z.T. merklich schnellere PCM: Mangelende Lebensdauer ist nur eines von vielen Problemen. Die Anforderungen, die heute an RAM gestellt werden, liegen einfach einige Meilen höher. Da retten auch die entfallenden refresh-Zyklen nichts mehr. Allenfalls Geräte mit minimalen Anforderungen an die Rechenleistung und sehr zahlreichen Aktivierungs-/Bootvorgängen und sehr hohem Stromspardruck könnte das interessant sein. Aber wo gibt es solche Geräte noch in einer Zeit, in der Mobiltelefone danach bewertet werden, wie gut sie 3D-Spiele darstellen können?
Deswegen ist PCM interessant und brachte auch einen gewaltigen Vorteil mit sich.
Für den Einsatz als RAM brauchst du Latenzzeiten, bei denen Flash quasi keinen Sinn mehr macht.
Natürlich gibt es noch immer besseres, aber Flash ist halt billig zu bauen und man hat ne schöne Packdichte. Die Alternative PCM verliert damit halt schon ziemlich an Attraktivität