相變存儲器PCM應用智能電表設計方案

5月初，美光斥資12億美元收購恒憶，完成收購后美光成為同時擁有DRAM、NAND以及NOR技術(shù)的記憶體晶片大廠。對于這么大的收購舉動，有傳言，是英特爾在后面起到的推動作用，因為三星的快速崛起，不想一家獨大的局面在存儲市場出現(xiàn)。當然，也有傳言，美光收購恒憶的動機是為了滿足諾基亞(Nokia)等客戶的一站式購足需求。無論如何，著眼技術(shù)創(chuàng)新方面，記者本人認為這種收購的出現(xiàn)，是能夠起到推進作用的。在收購后不久，我們有幸在第十五屆IIC CHINA上邀請了，美光亞洲區(qū)嵌入式業(yè)務部的劉群先生，就相變存儲技術(shù)未來發(fā)展的狀況，做精彩的演講。

隨著世界各國尤其是中美兩國在智能電網(wǎng)上的實質(zhì)性啟動，智能電表市場也在起步騰飛。智能電表擔負著存儲客戶使用信息和網(wǎng)絡信息的作用，同時在不遠的將來更多的功能也將被加入進來，如綠色能源的雙向接入，終端的用戶也可以把自家屋頂太陽能產(chǎn)生的電力傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上。由于上述需求的推動，對智能電表的存儲系統(tǒng)就提出了更高容量，成本降低控制和可靠性提高的要求。

相變存儲器即是英文Phase Change Memory-- PCM 的縮寫。就是一種利用六族與第四、五族的化合物作為存儲材料的存儲器。 該種化合物是一種相態(tài)可逆變的物質(zhì)?？梢栽谟行蚪Y(jié)構(gòu)(晶態(tài)-低阻)和無序結(jié)構(gòu)(非晶態(tài)-高阻) 之間變化。

通過圖片可以看出，電流電壓曲線圖是從一個PCM的存儲單元獲得。讀取操作是工作在電壓500毫伏且電流小于100微安以下的區(qū)間內(nèi)，所以沒有對GSt產(chǎn)生加熱的效應。晶態(tài)和非晶態(tài)的存儲狀態(tài)也就沒有變化。當電壓大于500毫伏且電流大于500微安時，電阻加熱器就會融化GST材料。此時晶態(tài)和非晶體的狀態(tài)就會發(fā)生變化。

基于相變技術(shù)的存儲器具有三個特性，包括位修改(直接寫入)，高寫入次數(shù)，工藝和成本的可延續(xù)性。下面圖片是對現(xiàn)在流行的存儲器之間的比較。

對產(chǎn)品帶來這么多特性的PCM相變存儲器，那么具體的應用又如何?劉群先生表示，現(xiàn)在目前智能能電表的存儲系統(tǒng)采用NVRAM，EEPROM等方案，但是這些解決方案都存在有成本高、容量小、設計復雜等缺點，而運用PCM相變存儲器設計的智能電表可以很好地規(guī)避這些缺點。由于PCM具有位改寫，成本和工藝的可持續(xù)性，高擦寫次數(shù)，從而可以很好的整合原有的存儲系統(tǒng)。只使用一顆PCM相變存儲器就可以整合NOR flash, EEPROM, NVRAM, 從而提供更低的成本，更加環(huán)保，更加可靠，以及更大的容量。

針對采用相變存儲器的智能電表設計，劉群也談到，作為存儲器的重要生產(chǎn)廠商，為滿足客戶的需求，美光也推出了兩款代號為“omneo”的相變存儲器。分別是：P8P –高速并行接口，128Mb 容量， 100萬次的寫入次數(shù)。P5Q- 高速SPI 接口，支持1、2，4位輸入輸出，也是128Mb 容量, 高達66Mhz。 100萬次的寫入次數(shù)。 Omneo 給嵌入式提供了一種更快寫入速度，更高的寫入次數(shù)的存儲器。從而拓展了客戶對存儲系統(tǒng)的設計。 并且在本次西安站IIC CHINA展覽會現(xiàn)場，觀眾可以參觀樣品展示。

同期，在西安站技術(shù)研討會上，除了美光公司帶來的精彩演講外，還有ADI公司資深應用工程師薛睿帶來的關(guān)于使用性能觀測器來測量和改善嵌入式系統(tǒng)的性能、TriQuint公司關(guān)于討論最新技術(shù)和TriQuint中國區(qū)總經(jīng)理熊挺提供的集成式方案、以及有國際電子商情主分析師陳路帶來的關(guān)于2011年中國汽車電子市場商機的精彩演講。