imported>Elmepi: /* Halbleiterspeichertypen */

2025-11-18T21:08:23Z

Halbleiterspeichertypen

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{{Dieser Artikel|behandelt die Grundlagen. Für die handelsüblichen Bauformen siehe [[Speichermodul]].}}

Ein '''Halbleiterspeicher''' ist ein [[Datenspeicher]], der aus einem [[Halbleiter]] besteht.

In und auf einem Halbleiterkristall werden [[Mikroelektronik|mikroelektronische]] Speicherstrukturen realisiert, sodass ein '''Speicherchip''' (siehe auch [[Die (Halbleitertechnik)|Die]]) entsteht. Die Chips werden zu [[Integrierter Schaltkreis|integrierten Schaltkreisen]] komplettiert oder auch unverkappt weiterverarbeitet.

Die [[Daten]] werden in Form von [[Binärcode|binären]] elektronischen Schaltzuständen in den integrierten Schaltungen [[Speicher|gespeichert]]. Vorgänger waren die magnetisch arbeitenden [[Kernspeicher]], die erst in den frühen 1970er Jahren von den Halbleiterspeichern abgelöst wurden. Neuere Entwicklungen streben an, das magnetische Speicherprinzip mikroelektronisch zu hochdichten, nicht flüchtigen Speichern zu kombinieren ([[MRAM]]).<ref>{{Internetquelle |autor=Joe O’Hare, Ben Cooke und Sarin Deshpande, Sebastian Gerstl |url=https://www.elektronikpraxis.de/neue-mram-speicherklasse-verhaelt-sich-wie-nicht-fluechtiges-dram-a-643176/ |titel=Neue MRAM-Speicherklasse verhält sich wie nicht-flüchtiges DRAM |werk=Elektronik Praxis |datum=2017-09-13 |sprache=de |abruf=2025-02-01}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Jeff Shepard |url=https://www.digikey.de/de/articles/how-to-use-mram-to-improve-edge-computing |titel=Verwendung von MRAM zur Verbesserung der Zuverlässigkeit, zur Senkung der Latenzzeiten und zur Reduzierung des Stromverbrauchs für Edge-Computing |werk=DigiKey |datum=2020-11-05 |sprache=de |abruf=2025-02-01}}</ref>

== Speicherzelle ==
[[Datei:RAM n.jpg|mini|Verschiedene Halbleiterspeicher]]

=== Beschreibung ===
Eine '''Speicherzelle''' ist die physikalische Realisierung der kleinsten Einheit eines [[Datenspeicher|Speichers]] von logischen Zuständen. Der Begriff bezeichnet je nach Kontext entweder die Realisierung der kleinstmöglichen Einheit, dem 1-[[Bit]]-[[Speicherelement]], oder die Realisierung der kleinsten ''adressierbaren'', das heißt bei einem Zugriff les- bzw. schreibbaren, Einheit, einem sogenannten [[Datenwort|Wort oder Datenwort]], das aus n Bit besteht (n > 1).

[[Personal Computer]] arbeiten heutzutage mit einer Wortlänge (auch „Wortbreite“ genannt) von 32 oder 64 Bit. Früher, zum Beispiel bei den ersten [[Taschenrechner]]n, waren Speicherzellen 4 Bit (ein Halbbyte bzw. [[Nibble]]) groß. Die ersten PCs dagegen hatten 8 Bit breite Speicherzellen. Für einfache Steuerungen (siehe: [[Mikrocontroller]]) werden auch heute noch 8 Bit verwendet.

Bei früheren [[Computer]]n waren auch Wortbreiten von 6 oder 7 Bit gebräuchlich, da man mit 64 bzw. 128 speicherbaren Zeichen eine [[Alphanumerische Zeichen|alphanumerische]] Bearbeitung durchführen konnte. Diese Speicher waren jedoch noch nicht als Halbleiterspeicher ausgeführt. Die [[Lochkarte#Hollerith-Lochkarte|Hollerith-Lochkarte]] hatte eine Wortbreite von 12 Bit.

Eingeteilt werden die Speicherzellen in flüchtige und nichtflüchtige Speicherzellen. In nichtflüchtigen Speicherzellen bleibt die Information auf Dauer erhalten, auch wenn die [[Elektrizitätsversorgung|Stromversorgung]] unterbrochen wird. Bei flüchtigen Speicherzellen geht die Information in solch einem Fall verloren.

=== Realisierung ===
Das 1-Bit-Speicherelement ist mittels weniger [[Transistor]]en und [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensatoren]] realisierbar. Bei analogen Speicherzellen ist das elementare Speicherbauteil der Kondensator, und bei digitalen Speicherzellen werden ein (1-T-[[Dynamisches RAM|DRAM]]) oder mehrere Transistoren benötigt, wie z. B. bei [[#Halbleiterspeichertypen|statischem RAM]] oder bei rückgekoppelten Transistoren, den sogenannten [[Flipflop]]s.

==== Wahlfreier Zugriff ====
Speicherzellen werden in einer 2<sup>R</sup>×2<sup>C</sup>-Matrix angeordnet. Über Wortleitungen und Bitleitungen werden die Speicherzellen adressiert und beschrieben bzw. ausgelesen. Hierzu sind ein [[Speicheradressierung|Reihen- und ein Spaltendekodierer]] notwendig. Dadurch ist ein direkter Zugriff auf beliebige Speicherzellen ([[wahlfreier Zugriff]]) möglich. Daher wird diese Anordnung als [[Random-Access Memory]] (RAM) bezeichnet.

==== Sequentieller Zugriff ====
Hier erfolgt die Adressierung über Befehle, ähnlich wie bei [[Festplatte]]n. Die Bauformen [[CompactFlash]] (CF) und [[PCMCIA]] verwenden z. B. den bei Festplatten bewährten [[ATA/ATAPI]]-Befehlssatz.

Diese Adressierungsart benötigt weniger Kontaktierungsflächen auf dem Chip, dadurch ist ihre Herstellung preisgünstiger.

{{Siehe auch|Speicherkarte|Sequentieller Zugriff}}

== Halbleiterspeichertypen ==
{| class="wikitable float-left"
|+ Stammbaum der Halbleiterspeicher
|
* [[Tabellenspeicher]]
** Flüchtige Speicher ([[Random-Access Memory|RAM]])
*** [[Static random-access memory|SRAM]]
**** Asynchrones SRAM
***** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|[[LP-SDRAM|Low-Power SRAM]]}}
**** Synchrones SRAM
***** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|Burst SRAM}}
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|Pipelined Burst SRAM}}
***** ZBT SRAM
***** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] [[QDR-SRAM]]
*** [[Dynamic Random Access Memory|DRAM]]
**** Asynchrones DRAM
***** Standardisiert
****** [[Datei:Symbol oppose vote.svg|16px]] {{lang|en|[[Fast Page Mode DRAM|FPM-DRAM]]}}
****** [[Datei:Symbol oppose vote.svg|16px]] [[BM-DRAM]]
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|[[Extended Data Output Random Access Memory|EDO-DRAM]]}}
***** Nicht standardisiert
****** [[Datei:Symbol oppose vote.svg|16px]] [[WRAM]]
****** [[Datei:Symbol oppose vote.svg|16px]] [[Video Random Access Memory|VRAM]]
**** Synchrones DRAM ([[SDRAM]])
***** Standardisiertes SDRAM
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] [[SDR-SDRAM]]
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] [[DDR-SDRAM]]
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] [[QDR-SDRAM]] ([[DDR2-SDRAM]])
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] [[ODR-SDRAM]] ([[DDR3-SDRAM]])
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] [[GDDR-SDRAM]]
***** Nicht standardisiertes SDRAM
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|embedded DRAM}}
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|customized DRAM}}
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|cache DRAM}} ([[CDRAM]])
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|enhanced DRAM}} ([[ESDRAM]])
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|virtual channel DRAM}} ([[VC DRAM]])
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|reduced latency DRAM}} ([[RLDRAM]])
****** DRAM mit niedriger Leistung
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|mobile RAM}}
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] [[COSMO-RAM]]
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|pseudo-static RAM}} ([[Pseudostatisches RAM|PSRAM]])
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|cellular RAM}}
****** Protokollbasierte DRAM
******* [[Datei:Symbol oppose vote.svg|16px]] {{lang|en|synclink DRAM}} ([[SLDRAM]])
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|direct Rambus DRAM}} ([[DRDRAM]])
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] [[XDR-DRAM]]
** Nichtflüchtige Speicher
*** Ausgereiftes Material
**** [[Read-Only Memory|ROM]]
***** [[Datei:Symbol oppose vote.svg|16px]] [[MROM]]{{FN|1}}{{FN|2}}
***** [[Datei:Symbol oppose vote.svg|16px]] {{lang|en|[[Programmable Read-Only Memory]]}} (PROM)
****** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|[[One Time Programmable]] ROM}} (OTP)
****** {{lang|en|Erasable Programmable ROM}} ([[EPROM]])
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|ultra-violet erasable PROM}} (UV-[[EPROM]])
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|electrically erasable PROM}} ([[EEPROM]])
**** [[Flash-Speicher|Flash]]
***** [[NAND-Flash|NAND]]
****** {{lang|en|[[Single Level Cell]]}} (SLC)
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] Standard-NAND
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|Assisted Gate AND}} (AG-AND)
****** {{lang|en|[[Multi-Level Cell]]}} (MLC)
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] Standard-NAND
****** Multibit
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|Twin Flash}} (NROM)
***** [[NOR-Flash|NOR]]
****** {{lang|en|Single Level Cell}} (SLC)
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] Standard-NOR
****** {{lang|en|Multi-Level Cell}} (MLC)
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|Strata Flash}}
****** Multibit
******* [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|Mirror Bit}} (NROM)
*** Innovatives Material
**** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|[[Ferroelectric Random Access Memory|Ferroelectric RAM]]}} (FRAM, FeRAM)
**** [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] {{lang|en|[[Magnetoresistive Random Access Memory|Magnetoresistive RAM]]}} (MRAM)
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] {{lang|en|[[Phase-change Random Access Memory|Phase-change RAM]]}} ([[PCRAM]])
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] {{lang|en|Chalcogenide RAM}} (C-RAM)
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] {{lang|en|Ovonic Unified Memory}} (OUM)
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] {{lang|en|Programmable Metallization Cell}} (PMC)
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] {{lang|en|Organic RAM}} (ORAM)
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] {{lang|en|Conductive Bridge RAM}} (CBRAM)
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] {{lang|en|Nanotube RAM}} ([[NRAM]])
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] [[Racetrack-Speicher]] (englisch {{lang|en|Racetrack memory}})
**** [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] [[Memristor]]
|-
|
{{FNZ|1|Ein PLE entspricht einem MROM und umgekehrt}}
{{FNZ|2|Mikrocontroller mit MROM werden immer noch (Stand Ende 2008) in großen Stückzahlen hergestellt.}}
|}

{| class="wikitable"
|+ Bedeutung der wichtigsten Abkürzungen
|-
! Abkürzung
! Bedeutung
|-
| RAM || Random Access Memory
|-
| ROM || Read-Only Memory
|-
| SRAM || Statischer RAM
|-
| DRAM || Dynamischer RAM
|-
| PRAM || Phase-change RAM
|-
| MRAM || Magnetoresistives RAM
|-
| M… || Masken-programmiert
|-
| P… || Programmierbar
|-
| EP… || Lösch- und programmierbar
|-
| EEP… || Elektrisch lösch- und programmierbar
|-
| SD || Synchronous Dynamic (RAM)
|-
| DDR || [[Double Data Rate]] (RAM)
|-
| QDR || Quad Data Rate (RAM)
|-
| ODR || Octo Data Rate (RAM)
|-
| GDDR || Graphics DDR (RAM)
|-
| RDRAM || [[Rambus Dynamic Random Access Memory|Rambus]] DRAM
|-
| ZBT SRAM || Zero Bus Turnaround SRAM
|-
|}

{|
| [[Datei:Symbol support vote.svg|16px]] || in Produktion
|-
| [[Datei:Symbol oppose vote.svg|16px]] || Produktion eingestellt
|-
| [[Datei:Symbol neutral vote.svg|16px]] || in Entwicklung
|}
<div style="clear:both;"></div>

== Umsatzzahlen ==
Einen Überblick über die unterschiedlichen Speichertypen gibt die folgende Tabelle (die angegebenen Umsatzzahlen beziehen sich auf das Jahr 2005 und sind dem Elektronik Scout 2006 entnommen; SRAM steht nicht für in Prozessoren enthaltene SRAMs.):

{| class="wikitable"
|+ Umsatzzahlen von Halbleiterspeicherbauelementen im Jahr 2005 (Quelle: Elektronik Scout 2006)
|-
! colspan="3"| Speichertechnologie
! Umsatz
|-
| colspan="4" class="hintergrundfarbe8 center"| Flüchtige Speicher (RAM)
|-
| colspan="3" | Statisches RAM ([[Statisches RAM|SRAM]]) || style="text-align: right"| 2 Mrd. $
|-
| colspan="3" | Dynamisches RAM ([[Dynamisches RAM|DRAM]]) || style="text-align: right"| 27 Mrd. $
|-
| colspan="4" class="hintergrundfarbe8 center"| Nichtflüchtige Speicher
|-
| rowspan="3" | Ausgereiftes Material
| colspan="2" | Nur-Lese-Speicher ([[Read-Only Memory|ROM]]) || style="text-align: right"| 2 Mrd. $
|-
| rowspan="2" | [[Flash-Speicher|Flash]]
| [[NAND-Flash|NAND]] || style="text-align: right"| 8 Mrd. $
|-
| [[NOR-Flash|NOR]] || style="text-align: right"| 9 Mrd. $
|-
| colspan="3" | Innovatives Material || style="text-align: right"| 0,01 Mrd. $
|- class="hintergrundfarbe5" style="font-weight:bold"
| colspan="3" | Gesamtumsatz
| style="text-align: right"|48 Mrd. $
|}

== Hersteller (Auswahl) ==

<div style="column-width:20em;-mwebkitoz-column-width:20em;">
* [[Acer]]
* [[ADATA]]
* [[Corsair Memory|Corsair]]
* [[Micron Technology|Crucial]]
* [[Cypress Semiconductor Corporation|Cypress Semiconductor]]
* [[Elpida Memory]] ([[Joint Venture]] von [[NEC Corporation|NEC]] und [[Hitachi (Unternehmen)|Hitachi]])
* [[Hewlett-Packard]]
* [[Hitachi (Unternehmen)|Hitachi]]
* [[Hynix Semiconductor]] (früher [[Hyundai]] Electronics)
* [[IBM]]
* [[Infineon]]
* [[Kingston Technology]]
* [[Micron Technology]]
* [[Mitsubishi]]
* [[NXP Semiconductors]] (früher [[Philips]])
* [[OCZ Technology]]
* [[Samsung Electronics]]
* [[Sony]]
* [[Toshiba]]
* [[Transcend]]


</div>

== Siehe auch ==
* [[Soft Error]]

== Weblinks ==
* Jürgen Plate: ''[https://netzmafia.ee.hm.edu/skripten/dvs/dvs7.html Einführung Datenverarbeitungssysteme – 7. Speicherwerk (Arbeitsspeicher)].'' FH München.
* [https://tams.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/webdemos/05-switched/40-cmos/sramcell.html Interaktive CMOS 6T SRAM CELL]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4120419-0}}

[[Kategorie:Halbleiterbauelement]]
[[Kategorie:Halbleiterspeichertechnik| ]]

Halbleiterspeicher - Versionsgeschichte

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