相變化內(nèi)存原理分析及設(shè)計使用技巧
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在相變化內(nèi)存的每個位的位置都有一個微型加熱器，通過熔化然后再冷卻硫系玻璃，來促進晶體成長或禁止晶體成長，每個位就會在晶態(tài)與非晶態(tài)之間轉(zhuǎn)換。設(shè)定的脈沖信號將溫度升高到玻璃熔化的溫度，并維持在這個溫度一段時間;一旦晶體開始生長，就立即降低溫度。一個復位脈沖將溫度升高，然后在熔化材料形成晶體前快速降低溫度，這個過程在該位位置上產(chǎn)生一個非晶或不導電的材料結(jié)構(gòu)(圖2)。
加熱器的尺寸非常小，能夠快速加熱微小的硫系材料的位置，加熱時間在納秒量級內(nèi)，這個特性準許進行快速寫入操作、防止讀取操作干擾相鄰的數(shù)據(jù)位。此外，加熱器的尺寸隨著工藝技術(shù)節(jié)點縮小而變小，因此與采用大技術(shù)節(jié)點的上一代相變化內(nèi)存相比，采用小技術(shù)節(jié)點相變化內(nèi)存更容易進行寫入操作。相變化內(nèi)存技術(shù)的技術(shù)節(jié)點極限遠遠小于NAND和NOR閃存(圖3)。
相變化內(nèi)存的讀寫速度可媲美閃存，將來會接近DRAM的速度。從系統(tǒng)架構(gòu)角度看，相變化內(nèi)存的優(yōu)點是沒有擦除過程，每個位都可以隨時單獨置位或復位，不會影響其它的數(shù)據(jù)位，這一點突破了NAND和NOR閃存的區(qū)塊擦除限制。
內(nèi)存芯片價格取決于制造成本，Objective Analysis估計。相變化內(nèi)存制造商將會把制造成本逐步降至競爭技術(shù)的水平。相變化內(nèi)存的每gigabyte價格是DRAM的大約25倍，但相變化內(nèi)存的儲存單元比最先進的DARM的儲存單元更小，所以一旦工藝和芯片達到DRAM的水平時，相變化內(nèi)存的制造成本將能夠降到DRAM成本之下。
隨著工藝技術(shù)節(jié)點和晶圓直徑達到DRAM的水平，芯片產(chǎn)量足以影響規(guī)模經(jīng)濟效益，預計到2015至2016年，相變化內(nèi)存的每GB(gigabyte)價格將低于DRAM的平均價格。雖然相變化內(nèi)存向多層單元(multi-level cells)進化，該技術(shù)制造成本將會降至DRAM價格的二分之一以下，從而成為繼NAND之后第二個成本最低的技術(shù)。再早關(guān)注相變化內(nèi)存技術(shù)也不算早。我們知道閃存正在接近其不可避免的技術(shù)升級的極限，相變化內(nèi)存等技術(shù)必將取而代之。相變化內(nèi)存廠商透露，在2015年左右，這項技術(shù)的價格將會與DRAM的價格持平，屆時相變化內(nèi)存將開啟一個全新的內(nèi)存系統(tǒng)設(shè)計思維方式。
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