Moderne Speichertechnologien

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1 Vorbesprechung für SS 2015: Fr , 16:00 Uhr, BST- Seminarraum, HS66, 14.OG. Kontakt: Moderne Speichertechnologien Dr.-Ing. Florian Beug, PTB Braunschweig Anwendung, Funktionsweise, Herstellung und Ansteuerung von Speichermedien in der Informationstechnologie Fragen, die Sie sich nach der Vorlesung beantworten können: Welche Arten von Speicher sind in meinem PC? Wie funktionieren sie? Wie werden sie angesteuert und ausgelesen? Wie lange funktionieren sie zuverlässig? Was für Speicher werden das in 10 Jahren sein? Version vom

2 Verschiedene Speicherarten in einem PC SRAM Zellen Dual-Core CPU DRAM Chip DRAM Modul Level 3 cache DRAM Zellen Hybrid Festplatte NAND Flash Chip Optisches Laufwerk Flash Zellen Magnetische Festplatte Bluray Disk Seite 2

3 Das Modul besteht aus der Verlesung (2 SWS), einer Übung (1 SWS) und einem Labor/Praktikum (1 SWS). In der neuen Form ist das Modul ET-BST-17 mit 5 LP bewertet. In folgenden Studiengängen/Wahlbereichen ist das Modul wählbar: Elektrotechnik Master: Computers and Electronics Nano-Systems-Engineering Informations-Systemtechnik Master: Computer Engineering and Embedded Systems - Analoge Integrierte Schaltungen Computer Engineering and Embedded Systems - Computer System Design Physik Master: Brückenmodul Seite 3

4 Inhalt der Vorlesung: (2 SWS) 1 Einleitung: Geschichte der Informationsspeicherung 2 Magnetische Speicher Grundlagen, Systemkomponenten, Magnetbänder, Magnetplatten, MO Speicher 3 Optische Speicher Grundlagen, Systemkomponenten, Medien, Mehrschichtsysteme, Skalierung 4 Halbleiterspeicher Grundlagen, Technologie und Lithographie für höchstintegrierte Speicher Arten von HL-Speichern und Funktionsweise: SRAM, DRAM, NVM (ROM Flash) Ansteuerung der Speicherarrays, Schreibvorgang, Leseverstärker, Zuverlässigkeit 5 Alternative Speicherkonzepte Speicherkonzepte (FeRAM, MRAM, PCRAM, RRAM) und 3D Speicherintegration Seite 4

5 Inhalt der Übung: (1 SWS: Doppelstunde im zweiwöchentlichen Rhythmus) Vertiefung und Hintergrundverständnis mit Aufgaben/Zahlenbeispielen aus den Bereichen: Magnetismus und Ferromagnetische Materialien (Kapitel 2). Optik und Auflösungsvermögen (Kapitel 3 und Lithographie in Kapitel 4). Grundlagen von Halbleitern: Bandstrukturen, Ladungsträgerdichten Halbleiterbauelemente und Halbleiterspeicherzellen: - Dioden (Photodiode Kapitel 3) - MOS Feldeffekttransistoren (Kapitel 4) - Auslegung von SRAM, DRAM und Flash Speicherzellen bzgl. Geometrie und Kenngrößen (Kapitel 4) Wo liegt das Limit von planarer Skalierung und für welche Speicherdichten muss zu 3D Integration übergegangen werden (Kapitel 5) Seite 5

6 Inhalt des Labors: (1 SWS: Blockveranstaltung an zwei Nachmittagen) Handhabung von 200 mm Wafern. Bedienung eines Halbautomatischen Wafer Probers: Einladen der Wafer, Ausrichtung der Wafer und Kontaktierung der Messstrukturen. Ansteuerung des Parameter Analyzers B1500 mit LabView. Elektrische Messungen an industriellen Teststrukturen. Gemessen werden: MOS Kondensatoren, MOSFETs und EEPROM Speicherzellen. Auswertung der Messungen. Industrieproben mit Teststrukturen auf 200 mm Wafern Halbautomatischer Prober Suss PA200 für 200 mm Wafer Semiconductor Parameter Analyzer Agilent B1500 (Industriestandard) Seite 6

7 Über den Dozenten Dr.-Ing. Florian Beug Hintergrundwissen zu Speichertechnologie: 10 Jahre Erfahrung in F&E nichtflüchtiger Speicher (NVM) inklusive 4 Jahre Industrieerfahrung bei Infineon/Qimonda Diplomarbeit: Festkörperphysik, III-IV-Halbleiter-Heterostrukturen, Uni Hannover Promotion: Tunneloxidcharakterisierung von NVM Speichern, Uni Hannover Postdoc und NVM Device Engineer: Charakterisierung NVM Speicherzellen, Tyndall Institute, Irland Industrieprojekt mit: Industriekooperation mit: Infineon/Qimonda Dresden: Vorfeld- und Technologieentwicklung NVM Speicherzellen Vorfeldentwicklung bei: + seit 2010 Freier Mitarbeiter Forward Insights: Markt- und Technologie-Analysen und Consulting im Bereich Halbleiterspeicher > 30 Publikationen, 1 Buchkapitel und 2 Patente im Themengebiet nichtflüchtiger Speicher. Seite 7

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