Neuer Memristor-Chip ersetzt RAM, Festspeicher und sogar die CPU

Neue Wege scheinen bei der Erforschung von Chip-Architekturen schwer in Mode zu sein. Jetzt wurde ein bereits bekanntes Prinzip für Speicher-Komponenten so weiterentwickelt, dass sie die Daten auch gleich selbst verarbeiten können - was einen zusätzlichen Prozessor quasi überflüssig machen würde. Die Basis dessen bildet die Memristor-Technologie Resistive Switching Random Access Memory (ReRAM). Diese unterscheidet sich von herkömmlichen Chips unter anderem dadurch, dass Informationen nicht durch offene und geschlossene Schaltungen, sondern durch unterschiedliche Widerstände repräsentiert werden. Dies nutzen die Wissenschaftler nun, um nicht mehr die beiden durch 0 und 1 repräsentierten Zustände zu nutzen, sondern einen dritten hinzuzufügen.

Daten würden so nicht mehr klassisch binär vorgehalten, sondern ternär. Im Prinzip wären auch Zahlensysteme mit höheren Potenzen möglich, was zwar die Komplexität weiter steigert, aber die Speicherdichte deutlich erhöhen würde. Und dies bei Chips, die auch extrem schnell und nichtflüchtig sind und so bereits die Vorteile von Arbeits- und Festspeicher in sich vereinen.

Eigene Rechenkraft

Eine noch entscheidendere Weiterentwicklung der Memristor-Technik besteht aber darin, dass direkt in dem Speicher auch Rechenoperationen durchgeführt werden können. Das bedeutet faktisch eine Verschmelzung von Speicher und Prozessor in einer Architektur. Wegfallen könnten so die Verbindungen zwischen Prozessor- und Speichereinheit, die immer einen bremsenden Faktor darstellen.

Die Forscher gehen davon aus, dass die Verschmelzung der verschiedenen Schaltkreise in einer Architektur die Performance gegenüber vergleichbar effektiven CPU-RAM-Kombinationen etwa verdoppeln würde. Einhergehen würde dies mit einer enormen Einsparung von Platz, was in kompakten Mobilgeräten extrem wichtig ist - immerhin ließen sich drei verschiedene Chip-Sorten so zu einem Bauelement zusammenfassen.

Memristor-Komponenten nach normalem binären Konzept und ohne eigene Rechenmöglichkeit kommen aktuell langsam in der Praxis an, nachdem sie viele Jahre in Laboren entwickelt wurden. Die jetzt beschriebene Technologie ist hingegen noch ein reines Forschungsprojekt von Wissenschaftlern aus Singapur und Deutschland. Diese suchen aber bereits nach Industriepartnern, mit denen sich die Technologie in marktreife Anwendungen umsetzen lässt.