可應(yīng)用三維存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)PCM的高集成NAND型相變內(nèi)存方案

日本中央大學(xué)理工學(xué)部電氣電子信息通信工學(xué)科教授竹內(nèi)健等人的研發(fā)小組提出了NAND型相變內(nèi)存（Phase Change Memory：PCM）方案，并在2012年5月20～23日于意大利米蘭舉行的“International Memory Workshop（IMW）”上發(fā)表。這種內(nèi)存的選擇元件采用多晶硅MOS晶體管，這樣就可以采用無(wú)需觸點(diǎn)的簡(jiǎn)潔式NAND型閃存的存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)，理論上，存儲(chǔ)器單元的面積可降至4F2，而且還可以減少工序數(shù)。竹內(nèi)教授認(rèn)為，該技術(shù)可應(yīng)用于以“BiCS（Bit-Cost Scalable）”為代表的“采用三維存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)的PCM等”（竹內(nèi)）。

　　傳統(tǒng)PCM采用的RAM接口，存在RESET時(shí)間在10ns級(jí)、而SET時(shí)間卻在100ns級(jí)的課題。SET時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)對(duì)讀取性能有所制約，而且能耗也會(huì)增大。

　　因此，中央大學(xué)的竹內(nèi)教授等人沒(méi)有將PCM用作RAM，而是像NAND型閃存那樣用來(lái)進(jìn)行區(qū)塊擦除等。將耗時(shí)較長(zhǎng)的SET操作作為數(shù)據(jù)擦除使用，在使區(qū)塊內(nèi)所有單元同時(shí)初始化的“區(qū)塊擦除”時(shí)使用。然后將高速的RESET操作用做寫(xiě)入操作。據(jù)介紹，采用這種方式后，與性能因SET操作時(shí)間較長(zhǎng)而受到制約的傳統(tǒng)RAM接口相比，寫(xiě)入速度可提高至7.7倍，能耗最大可削減70％。竹內(nèi)表示，將PCM “應(yīng)用于區(qū)塊擦除時(shí)，即使在同時(shí)擦除兩個(gè)存儲(chǔ)器單元的情況下，其能耗也不會(huì)達(dá)到2倍”。通過(guò)采用這種操作方式，可輕松將PCM用于存儲(chǔ)應(yīng)用。但另一方面，這種方式無(wú)法進(jìn)行隨機(jī)存取。

　　NAND型PCM的課題是，采用NAND串后容易出現(xiàn)寫(xiě)入干擾。據(jù)介紹，要想寫(xiě)入時(shí)不產(chǎn)生干擾，就需要將通道晶體管（Pass Transistor）的通態(tài)電流至少提高至最小RESET電流的4倍以上，將RESET電壓提高至1.07倍以上。