quote:Use of porous silicon oxide reduces forming voltage, improves manufacturability
HOUSTON — (July 10, 2014) — Rice University’s breakthrough silicon oxide technology for high-density, next-generation computer memory is one step closer to mass production, thanks to a refinement that will allow manufacturers to fabricate devices at room temperature with conventional production methods.
This scanning electron microscope image and schematic show the design and composition of new RRAM memory devices based on porous silicon oxide that were created at Rice University. Credit: Tour Group/Rice University
First discovered five years ago, Rice’s silicon oxide memories are a type of two-terminal, “resistive random-access memory” (RRAM) technology. In a new paper available online in the American Chemical Society journal Nano Letters, a Rice team led by chemist James Tour compared its RRAM technology to more than a dozen competing versions.
“This memory is superior to all other two-terminal unipolar resistive memories by almost every metric,” Tour said. “And because our devices use silicon oxide — the most studied material on Earth — the underlying physics are both well-understood and easy to implement in existing fabrication facilities.” Tour is Rice’s T.T. and W.F. Chao Chair in Chemistry and professor of mechanical engineering and nanoengineering and of computer science.
Tour and colleagues began work on their breakthrough RRAM technology more than five years ago. The basic concept behind resistive memory devices is the insertion of a dielectric material — one that won’t normally conduct electricity — between two wires. When a sufficiently high voltage is applied across the wires, a narrow conduction path can be formed through the dielectric material.
This illustration depicts the rewriteable crystalline filament pathway in Rice University's porous silicon oxide RRAM memory devices. Credit: Tour Group/Rice University
The presence or absence of these conduction pathways can be used to represent the binary 1s and 0s of digital data. Research with a number of dielectric materials over the past decade has shown that such conduction pathways can be formed, broken and reformed thousands of times, which means RRAM can be used as the basis of rewritable random-access memory.
RRAM is under development worldwide and expected to supplant flash memory technology in the marketplace within a few years because it is faster than flash and can pack far more information into less space. For example, manufacturers have announced plans for RRAM prototype chips that will be capable of storing about one terabyte of data on a device the size of a postage stamp — more than 50 times the data density of current flash memory technology.
The key ingredient of Rice’s RRAM is its dielectric component, silicon oxide. Silicon is the most abundant element on Earth and the basic ingredient in conventional microchips. Microelectronics fabrication technologies based on silicon are widespread and easily understood, but until the 2010 discovery of conductive filament pathways in silicon oxide in Tour’s lab, the material wasn’t considered an option for RRAM.
Since then, Tour’s team has raced to further develop its RRAM and even used it for exotic new devices like transparent flexible memory chips. At the same time, the researchers also conducted countless tests to compare the performance of silicon oxide memories with competing dielectric RRAM technologies.
Rice University postdoctoral researcher Gunuk Wang, left, and chemist James Tour have demonstrated new techniques for using porous silicon oxide to make robust RRAM memory chips that can be easily manufactured with existing fabrication techniques. Credit: Jeff Fitlow/Rice University
“Our technology is the only one that satisfies every market requirement, both from a production and a performance standpoint, for nonvolatile memory,” Tour said. “It can be manufactured at room temperature, has an extremely low forming voltage, high on-off ratio, low power consumption, nine-bit capacity per cell, exceptional switching speeds and excellent cycling endurance.”
In the latest study, a team headed by lead author and Rice postdoctoral researcher Gunuk Wang showed that using a porous version of silicon oxide could dramatically improve Rice’s RRAM in several ways. First, the porous material reduced the forming voltage — the power needed to form conduction pathways — to less than two volts, a 13-fold improvement over the team’s previous best and a number that stacks up against competing RRAM technologies. In addition, the porous silicon oxide also allowed Tour’s team to eliminate the need for a “device edge structure.”
“That means we can take a sheet of porous silicon oxide and just drop down electrodes without having to fabricate edges,” Tour said. “When we made our initial announcement about silicon oxide in 2010, one of the first questions I got from industry was whether we could do this without fabricating edges. At the time we could not, but the change to porous silicon oxide finally allows us to do that.”
This electron microscope image shows the surface of the nanoporous silicon-oxide material used in Rice University's new RRAM memory devices. The red areas highlight gaps, or voids, in the material's amorphous silicon-oxide coating. Credit: Tour Group/Rice University
Wang said, “We also demonstrated that the porous silicon oxide material increased the endurance cycles more than 100 times as compared with previous nonporous silicon oxide memories. Finally, the porous silicon oxide material has a capacity of up to nine bits per cell that is highest number among oxide-based memories, and the multiple capacity is unaffected by high temperatures.”
Tour said the latest developments with porous silicon oxide — reduced forming voltage, elimination of need for edge fabrication, excellent endurance cycling and multi-bit capacity — are extremely appealing to memory companies.
“This is a major accomplishment, and we’ve already been approached by companies interested in licensing this new technology,” he said.
Study co-authors — all from Rice — include postdoctoral researcher Yang Yang; research scientist Jae-Hwang Lee; graduate students Vera Abramova, Huilong Fei and Gedeng Ruan; and Edwin Thomas, the William and Stephanie Sick Dean of Rice’s George R. Brown School of Engineering, professor in mechanical engineering and materials science and in chemical and biomolecular engineering.
quote:Resistive RAM nears launch: Still the most likely candidate to replace NAND flash
December 22, 2014
It’s been a while since we checked in on Crossbar, the next-generation memory company working on a NAND flash replacement. The company’s resistive RAM (RRAM or ReRAM) technology stores data by creating resistance in a circuit rather than trapping electrons within a cell. Now, the company has announced that it’s moving towards commercializing its designs. That means it’s proven that it can build hardware at existing foundries and can seek vendors to bring solutions to market.
There are several intrinsic advantages to ReRAM as compared to NAND flash. NAND has limited endurance, its lifespan degrades as process nodes shrink and cells become smaller, and the amount of error-correction required at each new node is steadily increasing. Performance gains have slowed since clocking NAND faster also tends to cause it to degrade, and the bulk of improvements are now delivered by improving either the NAND controller or the system interface — not the underlying performance of the NAND itself.
ReRAM solves many of these problems. Unlike NAND, it doesn’t need to be erased before its programmed, and it’s much faster than NAND by multiple metrics. It also consumes less power — Crossbar claims that NAND requires 1360 picojoules per cell to program, while RRAM cuts this to just 64 picojoules per cell. Programming power is just one aspect to overall SSD power consumption, but the company also claims that its technology supports storing two bits of data per cell (analogous to MLC NAND) and can be stacked into 3D
The company also claims that its technology can be used to reduce the complexity of the microcontroller itself — a significant potential advantage as this is one area where complexity and cost have been increasing as the task of flash management becomes more complicated.
Commercialization of consumer hardware, however, remains some time away. Crossbar has demonstrated that its designs can scale up into the terascale, but that doesn’t mean it’s ready to bring products at that density to market.
The firm is now licensing to ASIC, FPGA, and SoC developers, with samples arriving in 2015. Early expected target applications are the embedded and low-level applications shown in the chart above, where very little storage is required and low-power operation is essential.
One thing that hasn’t changed is the long-term roadmap for actual NAND flash replacement. Here’s where the realities of economic scaling come home to roost. Samsung, Intel, Micron — these companies have invested tens of billions of dollars into NAND production, and they aren’t going to shift to a new standard on a dime. For all that the tech industry likes to pride itself on rapidly adopting the latest and greatest technology, the truth is far different — the most successful products in computing are those that extend previous work in a cost-effective manner. Come-from-behind overtake maneuvers are actually quite rare, which is one reason why storage mediums tend to live for decades even when faster solutions are available in the market.
Right now, 3D NAND flash (Samsung calls it V-NAND) will drive the market from at least 2015 to 2018. That doesn’t mean we won’t see RRAM in consumer or enterprise applications — the market has snapped up more-expensive NAND flash solutions that leverage standards like PCI Express or the upcoming NVMe, particularly when these products can enable faster response times for high-frequency stock trading or other latency-critical applications. RRAM may not “feel” much faster than NAND, but it has the potential to provide better response times at latencies that matter to computers, and that’s enough of a reason for certain segments to adopt the equipment.
Earlier this year, we covered advances in other NAND flash replacements, such as phase change memory (PCM). These designs have demonstrated substantially improved performance compared to NAND, but also face significant scaling challenges and cost concerns. RRAM uses conventional CMOS hardware and can operate at scales down to 5nm. NAND flash, in contrast, isn’t expected to scale below 10nm on even the most optimistic roadmaps, and it’s not certain it will even get that low.
3D NAND will extend this further by allowing companies to step back up to higher nodes (Samsung’s current V-NAND is built on 40nm process technology). It’s not necessarily fair to call that a stopgap when it could slap 5-10 years on NAND scaling, but it’s still a long-term functional limitation. We’re going to need to replace flash with some alternate form of memory in the long term if we want to continue to improve power consumption and scale compute capability upwards, and right now RRAM looks like the most practical near-term option.
http://phys.org/news/2015(...)uilt-memristors.htmlquote:(Phys.org)—A team of researchers working at the University of California (and one from Stony Brook University) has for the first time created a neural-network chip that was built using just memristors. In their paper published in the journal Nature, the team describes how they built their chip and what capabilities it has.
Memristors may sound like something from a sci-fi movie, but they actually exist—they are electronic analog memory devices that are modeled on human neurons and synapses. Human consciousness, some believe, is in reality, nothing more than an advanced form of memory retention and processing, and it is analog, as opposed to computers, which of course are digital. The idea for memristors was first dreamed up by University of California professor Leon Chua back in 1971, but it was not until a team working at Hewlett-Packard in 2008, first built one. Since then, a lot of research has gone into studying the technology, but until now, no one had ever built a neural-network chip based exclusively on them.
Up till now, most neural networks have been software based, Google, Facebook and IBM, for example, are all working on computer systems running such learning networks, mostly meant to pick faces out of a crowd, or return an answer based on a human phrased question. While the gains in such technology have been obvious, the limiting factor is the hardware—as neural networks grow in size and complexity, they begin to tax the abilities of even the fastest computers. The next step, most in the field believe, is to replace transistors with memristors—each on its own is able to learn, in ways similar to the way neurons in the brain learn when presented with something new. Putting them on a chip would of course reduce the overhead needed to run such a network.
The new chip, the team reports, was created using transistor-free metal-oxide memristor crossbars and represents a basic neural network able to perform just one task—to learn and recognize patterns in very simple 3 × 3-pixel black and white images. The experimental chip, they add, is an important step towards the creation of larger neural networks that tap the real power of remristors. It also makes possible the idea of building computers in lock-step with advances in research looking into discovering just how exactly our neurons work at their most basic level.
Ah tof IBM heeft toch al een hele simulatie van zo'n chip lopen en zelfs al software ervoor als ze er ooit zijn... dit is dus een eerste stap in die richting om ze echt te maken.quote:Op woensdag 13 mei 2015 14:06 schreef Gehenna het volgende:
Researchers create first neural-network chip built just with memristors
[ afbeelding ]
[..]
http://phys.org/news/2015(...)uilt-memristors.html
quote:Op woensdag 13 mei 2015 15:10 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
Ah tof IBM heeft toch al een hele simulatie van zo'n chip lopen en zelfs al software ervoor als ze er ooit zijn... dit is dus een eerste stap in die richting om ze echt te maken.
Zal denk ik nog wel lang in het supercomputer domein blijven hangen.quote:Op woensdag 13 mei 2015 15:18 schreef Gehenna het volgende:
[..]Dit kan wel iets heel groots gaan worden
Een situatieschets kunnen maken aan de hand van een foto.quote:Op woensdag 13 mei 2015 15:25 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
Zal denk ik nog wel lang in het supercomputer domein blijven hangen.
(nu alleen nog een taak verzinnen, schaken zijn computers al beter indus dan moet het iets anders worden....)
De vaas is daar neergelegd voor de foto, de kat is een "modelpoes" die speciaal is geinstrueerd voor deze shoot en dat plantenbakje op de kruk is lelijk...quote:Op woensdag 13 mei 2015 15:42 schreef Gehenna het volgende:
[..]
Een situatieschets kunnen maken aan de hand van een foto.
[ afbeelding ]
Een klein kind zou al kunnen nagaan dat de vaas hierboven waarschijnlijk is omgegooid door de cat, maar op dit moment er is er gewoon geen computer (algoritme) die zoiets kan nagaan..
Ja een klein kind is ook gewoon dom natuurlijk, daarom juist: neurale-computersquote:Op woensdag 13 mei 2015 15:45 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
De vaas is daar neergelegd voor de foto, de kat is een "modelpoes" die speciaal is geinstrueerd voor deze shoot en dat plantenbakje op de kruk is lelijk...
quote:(was hier niet een keer een xkcd over)
Het was een what if die alleen in zn boek stond...quote:Op woensdag 13 mei 2015 15:47 schreef Gehenna het volgende:
[..]
Ja een klein kind is ook gewoon dom natuurlijk, daarom juist: neurale-computers
[..]
[ afbeelding ]
Deze weet ik nog, maar volgens mij nog wel vaker toch?
http://tweakers.net/nieuw(...)bjecten-op-foto.htmlquote:Op woensdag 13 mei 2015 15:47 schreef Gehenna het volgende:
[..]
Ja een klein kind is ook gewoon dom natuurlijk, daarom juist: neurale-computers
[..]
[ afbeelding ]
Deze weet ik nog, maar volgens mij nog wel vaker toch?
Ja en je had ook Google Glass al een tijdje natuurlijk, maar er zit wel verschil in tussen 'een object herkennen', en een 'situatie kunnen beschrijven' natuurlijkquote:Op donderdag 14 mei 2015 09:44 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
http://tweakers.net/nieuw(...)bjecten-op-foto.html
Zeker, een stapje per keer. Ben echt benieuwd wat ze zo'n neurale computer kunnen laten doen.quote:Op vrijdag 15 mei 2015 10:22 schreef Gehenna het volgende:
[..]
Ja en je had ook Google Glass al een tijdje natuurlijk, maar er zit wel verschil in tussen 'een object herkennen', en een 'situatie kunnen beschrijven' natuurlijk
Gezien dat onze eigen neurale netwerken hier zo extreem goed in zijn, verwacht ik wel redelijk snel leuke resultaten eigenlijkquote:Op vrijdag 15 mei 2015 10:26 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
Zeker, een stapje per keer. Ben echt benieuwd wat ze zo'n neurale computer kunnen laten doen.
Onze eigen neurale netwerken zijn wel een stukje ingewikkelder dan een memristor... Ik denk eerder dat ze deze systemen gaan gebruiken om onze eigen neuronen beter te leren begrijpen. Leuk startpunt zou C.elegans zijn een klein wormpje die maar een paar (302) neuronen heeft en toch al wel wat taken kan doen, erg tof om te kijken hoe dicht we daar bij in de buurt kunnen komen.quote:Op vrijdag 15 mei 2015 10:32 schreef Gehenna het volgende:
[..]
Gezien dat onze eigen neurale netwerken hier zo extreem goed in zijn, verwacht ik wel redelijk snel leuke resultaten eigenlijk
Het begint te komenquote:Op vrijdag 15 mei 2015 13:59 schreef icecreamfarmer_NL het volgende:
De startpost stamt uit 2010 maar als ik het goed begrijp worden deze technieken nog (steeds) niet ingezet voor consumenten producten?
Dat heb je goed begrepenquote:Op vrijdag 15 mei 2015 13:59 schreef icecreamfarmer_NL het volgende:
De startpost stamt uit 2010 maar als ik het goed begrijp worden deze technieken nog (steeds) niet ingezet voor consumenten producten?
Intel en Micron zeggen nu ook met producten te komen.quote:3D Xpoint memory: Faster-than-flash storage unveiled
A new kind of memory technology is going into production, which is up to 1,000 times faster than the Nand flash storage used in memory cards and computers' solid state drives (SSDs).
The innovation is called 3D XPoint, and is the invention of Intel and Micron.
The two US companies predict a wide range of benefits, from speeding up scientific research to making more elaborate video games.
One expert described it as a "huge step forward".
"There are other companies who have talked about new types of memory technology, but this is about being able to manufacture the stuff - that's why they are making such a big deal out of it," says Bob O'Donnell, from the consultancy Technalysis.
If all goes to plan, the first products to feature 3D XPoint (pronounced cross-point) will go on sale next year. Its price has yet to be announced.
Intel is marketing it as the first new class of "mainstream memory" since 1989.
Rather than pitch it as a replacement for either flash storage or RAM (random access memory), the company suggests it will be used alongside them to hold certain data "closer" to a processor so that it can be accessed more quickly than before.
So, what's the big advantage over flash memory?
3D XPoint does away with the need to use the transistors at the heart of Nand chips.
Nand works by moving electrons back and forth to an isolated part of the transistors known as their "floating gates" to represent the ones and zeros of binary code.
An issue with this technique is that it cannot rewrite single bits of data at a time. Instead, larger blocks of information have to be wiped and then rewritten to incorporate the changes.
"It's kind of like a parking lot where you want to move one of the cars, but they are all jammed in," Intel executive Rob Crooke says.
"So, you have to shuffle them all around to get one new one in there."
By contrast, 3D XPoint works by changing the properties of the material that makes up its memory cells to either having a high resistance to electricity to represent a one or a low resistance to represent a zero.
The advantage is that each memory cell can be addressed individually, radically speeding things up.
An added benefit is that it should last hundreds of times longer than Nand before becoming unreliable.
Tofquote:Op dinsdag 28 juli 2015 23:30 schreef Digi2 het volgende:
[..]
Intel en Micron zeggen nu ook met producten te komen.
Jawel hoor.... er worden steeds geavanceerdere geheugens gebruikt in videokaarten etc. en in dingen als SoCs dit gaat er ook wel komen maar je moet van dit soort ontwikkelingen niet verwachten dat ze in 10 jaar uitontwikkeld zijn.quote:
maar je krijgt wel elk jaar een nieuwe telefoon met de laatste technologie die niet al 10 jaar oud is, waarom kan dat met deze 'resistor' niet?quote:Op dinsdag 31 mei 2016 10:50 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
Jawel hoor.... er worden steeds geavanceerdere geheugens gebruikt in videokaarten etc. en in dingen als SoCs dit gaat er ook wel komen maar je moet van dit soort ontwikkelingen niet verwachten dat ze in 10 jaar uitontwikkeld zijn.
hoe doen de telefoonfabrikanten dat zo snel?quote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:02 schreef Erasmo het volgende:
Van lab naar product is een grotere stap dan je denkt.
De techniek die jij nu in telefoons vind zijn ouder.. in iedergeval de onderliggende principes zijn al vele malen ouder.quote:Op dinsdag 31 mei 2016 10:58 schreef Maanvis het volgende:
[..]
maar je krijgt wel elk jaar een nieuwe telefoon met de laatste technologie die niet al 10 jaar oud is, waarom kan dat met deze 'resistor' niet?
Die doen dat niet zo snel. Noem eens een techniek die nu in een telefoon zit waarvan de onderliggende techniek 10 jaar geleden nog niet bestond.quote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:10 schreef Maanvis het volgende:
[..]
hoe doen de telefoonfabrikanten dat zo snel?
touchscreens met gorilla glass?quote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:11 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
Die doen dat niet zo snel. Noem eens een techniek die nu in een telefoon zit waarvan de onderliggende techniek 10 jaar geleden nog niet bestond.
In telefoons zijn bijvoorbeeld alle chips transistor gebaseerd en dat bestaat al sinds de jaren (30?) van de vorige eeuw.
dat heeft zijn oorsprong in de jaren 60quote:
Ze hebben het alleen iets dunner gemaakt...quote:Corning experimented with chemically strengthened glass in 1960, as part of a "Project Muscle" initiative. Within a few years they had developed a "muscled glass"[6] marketed as Chemcor. The product was used until the early 1990s in commercial and industrial applications, including automotive, aviation and pharmaceutical uses,[6] notably in approximately one hundred 1968 Dodge Dart and Plymouth Barracuda racing cars, where minimizing the vehicle's weight was essential.[7] Experimentation was revived in 2005, investigating whether the glass could be made thin enough for use in consumer electronics. It was brought into commercial use when Apple asked Corning for a thin, toughened glass; it was used in the new iPhone.[8]
brr.. misschien heb je toch gelijk.quote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:21 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
dat heeft zijn oorsprong in de jaren 60
[..]
Ook daar heb je wel varianten van die meer kunnen dan die van 10 jaar geledenquote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:23 schreef Maanvis het volgende:
[..]
brr.. misschien heb je toch gelijk.
wat ik me gisteren ook afvroeg is waarom mijn magnetron, fornuis, vaatwasser en wasmachine al meer dan 10 jaar oud zijn en als ik ze nu zou vervangen dat ik dan geen betere zou hebben met betere functionaliteit.
misschien ga ik zelf nog knutselen aan mijn combimagnetron dat ik er een onion aan hang en dat dat ding dan 'weet' hoe ik mijn eten klaar ga maken
ja daar betaal je dan ook het viervoudige van dan wat ik voor de mijne betaaldequote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:25 schreef Bosbeetle het volgende:
[..]
Ook daar heb je wel varianten van die meer kunnen dan die van 10 jaar geleden
http://www.wasmachinestor(...)2ow-addwash.html?s=k
vol gehangen met sensoren etc...
Ik zag er ooit een staan bij de mediamarkt voor 2999 maar die kan ik niet terug vindenquote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:28 schreef Maanvis het volgende:
[..]
ja daar betaal je dan ook het viervoudige van dan wat ik voor de mijne betaalde
Een magnetron stelt ook niet zo heel veel voor, de kern bestaat uit een magnetron die RF uitspuugt om je eten op te warmen, de rest is allemaal extra.quote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:23 schreef Maanvis het volgende:
[..]
brr.. misschien heb je toch gelijk.
wat ik me gisteren ook afvroeg is waarom mijn magnetron, fornuis, vaatwasser en wasmachine al meer dan 10 jaar oud zijn en als ik ze nu zou vervangen dat ik dan geen betere zou hebben met betere functionaliteit.
misschien ga ik zelf nog knutselen aan mijn combimagnetron dat ik er een onion aan hang en dat dat ding dan 'weet' hoe ik mijn eten klaar ga maken
I know, maar het zou toch fijn zijn als ie wist hoe ik mijn eten klaar moet maken ipv dat ik dat allemaal af moet lezen op een verpakking van een magnetronmaaltijd en moet instellen met knopjes en draaiertjes.quote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:53 schreef Erasmo het volgende:
[..]
Een magnetron stelt ook niet zo heel veel voor, de kern bestaat uit een magnetron die RF uitspuugt om je eten op te warmen, de rest is allemaal extra.
Die valt ook weer onder dit plaatjequote:Op dinsdag 31 mei 2016 11:54 schreef Maanvis het volgende:
[..]
I know, maar het zou toch fijn zijn als ie wist hoe ik mijn eten klaar moet maken ipv dat ik dat allemaal af moet lezen op een verpakking van een magnetronmaaltijd en moet instellen met knopjes en draaiertjes.
|
|
| Forum Opties | |
|---|---|
| Forumhop: | |
| Hop naar: | |