A Nantero 2001 óta dolgozik azon, hogy olyan speciális, nem-illékony memóriatípust fejlesszen ki, amely hatalmas strapabíróságot kínál, sebessége pedig az illékony DRAM szintjén helyezkedik el. A cél elérése érdekében a vállalat szakemberei szén nanocsövekkel kísérleteznek egy ideje, a kifejlesztett technológiájuk neve pedig NRAM lett.
A koncepció nagyon jól hangzik: alacsony fogyasztás, szinte végtelen mennyiségű írási/törlési ciklus és nagyon komoly adatátviteli sebesség – ez már-már a "túl szép ahhoz, hogy igaz legyen" kategóriába illik. Pedig igaz, méghozzá olyannyira, hogy a Nantero szakemberei már a világ 5 legnagyobb félvezetőgyártó cégével is együttműködnek annak érdekében, hogy az NRAM mielőbb valósággá válhasson. A szén nanocsövekre alapozó eljárást jelenleg már hét üzemben használják, méghozzá többféle implementációban.
Maga a Nantero nem foglalkozik gyártással, csak fejlesztéssel, a kész szellemi terméket pedig licenceli a különböző nagyvállalatok számára. Ezek között a szellemi termékek között a világ egyetlen olyan eljárása is jelen van, amellyel hatékonyan tisztíthatóak a nanocsövek – de ezen kívül más, a CMOS alapú gyártáshoz szükséges IP-t is a partnerek rendelkezésére bocsát a cég. A szabadalmaztatott eljárás az információk szerint kompatibilis a meglévő gyártóeszközökkel, és ami a legjobb benne, hogy az alkalmazása nem igényel újabb eszköz-beruházást sem.
Az NRAM gyártásának lényege, hogy egy szilícium hordozóra fektetik a szén nanocsöveket, majd ezt a szilíciumréteget hagyományos levilágítással és maratással mintázzák meg az aktuális igényeknek megfelelően. A 20 nm-es osztályú gyártástechnológiát alapul véve egyetlen NRAM cella több száz szén nanocsövet tartalmaz. Az apró szálakat ezen a csíkszélesség-osztályon még véletlenszerűen szét lehet szórni, de a 10 nm-es osztályú gyártástechnológia szintjére lépve már igazításra is szükség van ahhoz, hogy megfelelő lefedettséget lehessen létrehozni.
Egy-egy ilyen NRAM cella tulajdonképpen önálló nanocső szövettel rendelkezik. Elektromos szempontból nézve a cella ellenállása nagy, ha a szén nanocsövek nem érintkeznek, és kicsi, amennyiben érintkeznek – így különböztethető meg egymástól a 0 és az 1 állapot. A szén nanocsövek a két állapot között feszültség hatására váltanak, méghozzá néhány pikoszekundum alatt, az íráshoz pedig a NAND Flash alapú chipekhez képest csak töredéknyi teljesítményre van szükség, ami alacsony fogyasztást eredményez.
A NAND Flash – noha vonzó tulajdonságokkal rendelkezik – viszonylag alacsony strapabírósága miatt korlátozott élettartamot kínál, de az NRAM esetében már nem mondható el ugyanez, hisz strapabírósága olyan nagy, hogy elméletben végtelennek is kikiáltható. Remekül alátámasztja ezt az a tény, hogy az NRAM chipek eddigi példányainál már szép számmal akadtak olyanok, amelyek tíz a tizenkettediken mennyiségű írást és tíz a tizenötödiken mennyiségű olvasást is hiba nélkül túléltek, márpedig ezek olyan hatalmas értékek, hogy túlzás nélkül nevezhetjük végtelen strapabíróságnak. További jó hír, hogy az NRAM alapú chipek szinte bármit túlélnek: nem tesz kárt bennük az extrém meleg, az extrém hideg, a sugárzás és a mágnesek sem. Egy tesztchipet korábban már az Atlantis űrsikló fedélzetén egy nyitott raktérben az űrbe is kivittek, ahol aztán tényleg extrém viszonyoknak kell ellenállnia – de a chip ezt is átvészelte.
Cella konfiguráció tekintetében arra számíthatunk, hogy az első megoldások cellánként csak egy bitet tudnak majd tárolni, de az NRAM az MLC konfigurációt is támogatja, viszont ehhez nanocső alcsoportokat kell használni. Ennél sokkal érdekesebb, hogy már olyan tesztchipek is készültek, amelyek több rétegből állnak. A vállalat vezetője, Greg Schmergel szerint pontosan ez, vagyis a többrétegű felépítés képviseli a jövőt, így ennek fejlesztése magasabb prioritást kapott. Erre valószínűleg költséghatékonysági okok miatt lehet szükség, hiszen a rétegezett chipek előállítása kedvezőbb, ami jobb versenyképességet eredményez a piacot jelenleg is uraló NAND Flash alapú megoldásokkal szemben.
Az első NRAM alapú megoldások egy része DDR4-es memóriafoglalatba illeszkedik majd – erősen valószínű, hogy ehhez a frissen bejelentett NVDIMM eljárást alkalmazzák majd. Erre a lépésre leginkább praktikussági okokból van szó; a DDR4-es csatolófelület jelenlegi állapotában még nem olyan gyors, hogy teljes mértékben ki lehessen vele aknázni az NRAM-ban rejlő potenciált. Természetesen a Nantero szakemberei már kísérleteznek olyan megoldásokkal is, amelyekkel csúcsra járatható az NRAM.
Arról egyelőre nincs hír, hogy a Nantero partnerei pontosan milyen termékekkel készülnek, illetve ezek pontosan mikor válnak elérhetővé. Mivel az első megoldások a 20 nm-es csíkszélesség-osztályra támaszkodnak, így nem lehet már messze a hivatalos rajt. Nincs kizárva, hogy az év vége felé esedékes NVDIMM rajt alkalmával néhány NRAM alapú termékről is lehull a lepel.
Az NRAM egyébként nagyon széles körben használható: a szerverektől az okostelefonokon át a beágyazott rendszerekig rengeteg szegmensben profitálhatnak az általa kínált előnyökből.
Reméljük, az NRAM alapú termékek a valóságban is vonzóak lesznek, nem csak papíron.
