Vor einigen Jahren entwickelte der Professor der Universität Lancaster, Manus Hayne, eine vielversprechende Speichertechnologie, die er einfach UltraRAM nannte. Die Entwicklung ist einzigartig, weil diese zwar die Leistung, Haltbarkeit und Energieeffizienz der heutigen DRAM-Speichertechnologie mit sich bringt, die darin enthaltenen Daten aber auch bei einer Unterbrechung der Stromversorgung beibehält, so dass sie dem NAND-Flash-Speicher ähnelt. Ja, aber die neue Entwicklung ist mindestens 4.000 Mal haltbarer als NAND-Flash-Speicherchips und kann Daten bis zu 1.000 Jahre lang zuverlässig speichern.
Inzwischen wurde die Entwicklung von einem Start-up-Unternehmen, Quinas Technology, übernommen, dessen Team sich zum Ziel gesetzt hat, die UltraRAM-Technologie eines Tages in die Massenproduktion zu bringen und weiterzuentwickeln. Bis dahin muss natürlich noch viel Arbeit in die vielversprechende Speichertechnologie gesteckt werden, die einen sehr hohen Kapitaleinsatz erfordert. Das Start-up hat in diesem Bereich bereits mehrfach Hilfe erhalten, zuletzt einen großen Zuschuss von Innovate UK, der nationalen Agentur für Innovation der britischen Regierung, die dem Start-up 1,1 Millionen Pfund, umgerechnet 1,43 Millionen US-Dollar, zur Verfügung gestellt hat.
Die einzigartigen Eigenschaften der auf der UltraRAM-Speichertechnologie basierenden Geräte sind auf eine besondere Lösung zurückzuführen: Der Speicher nutzt das Potenzial des Quanten-Resonanz-Tunnel-Effekts, der bereits von verschiedenen photonischen Geräten wie LEDs, Laserdioden und Infrarotsensoren bekannt ist. UltraRAM selbst ist ein spezielles Bauelement mit einer komplexen Architektur, die aus mehreren Schichten besteht: GaSB, InAS und AISb, die mit der Methode der Molekularstrahlepitaxie (MBE) aufgeschichtet werden. Diese Methode wurde bisher noch nicht zur Herstellung von speicherähnlichen Produkten verwendet, zumindest nicht in akademischen Forschungszentren.
Das Hauptziel des nächsten einjährigen Projekts besteht darin, die Größe des UltraRAM-Siliziumchips von derzeit 75 auf 150 Millimeter zu erhöhen. Die 75-Millimeter-Silizium-Wafer werden derzeit von Forschern der Universität Lancaster hergestellt, während die 150-Millimeter-Wafer mit freundlicher Genehmigung von IQE, dem Unternehmen, das Eigentümer von Quinas Technology ist, hergestellt werden sollen. Die neue Fertigungstechnologie beruht nicht mehr auf der bereits erwähnten Molekularen Epitaxie (MBE), sondern auf der metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD), die im Gegensatz zur MBE, die vor allem im akademischen Bereich eingesetzt wird, auch für die Produktion größerer Mengen geeignet ist.
Der Großteil der Geldmittel wird dafür verwendet, die von den Forschern der Universität Lancaster entwickelten Halbleiterschichten in skalierbaren industriellen Prozessen in der Anlage des Unternehmens in Cardiff herzustellen. Der Prozess wird auch von Experten der Lancaster University unterstützt, die mit Hilfe von MBE die Grundlagen für die Entwicklung des industriellen Prozesses vorbereiten werden, woraufhin das IQE-Team mit der Produktion der Wafer in größerem Maßstab beginnen wird. Die Qualitätskontrolle und die Prüfung der Eigenschaften des fertigen Materials werden von der Universität Lancaster durchgeführt.
Die Forscher der Universität Lancaster arbeiten derzeit daran, die Größe der einzelnen UltraRAM-Bausteine zu verringern und größere Arrays zu schaffen. Ziel der Arbeiten ist es, zu zeigen, dass UltraRAM einen Siliziumchip mit einem Durchmesser von 200 Millimetern aufnehmen kann. Diese Größe reicht zwar noch nicht aus, um die Technologie mit kommerziell erhältlichen 3D-NAND-Flash- und DRAM-Chips konkurrenzfähig zu machen, aber sie reicht aus, um die Machbarkeit des Konzepts zu demonstrieren.
