硫系化合物相變存儲(chǔ)器

圖 4 – 采用45nm制造工藝的1Gb相變存儲(chǔ)器

開發(fā)一個(gè)有效且可靠的存儲(chǔ)元器件是PCM的成功關(guān)鍵。恒憶在Alverstone上首次定義并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)創(chuàng)新的“墻壁”結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)保存期限和存儲(chǔ)器耐用性方面，Alverstone的可靠性測試結(jié)果非常出色，表明這項(xiàng)技術(shù)可以滿足市場對(duì)可靠性的期望和目標(biāo)，即便在較高的密度節(jié)點(diǎn)也是如此。

PCM技術(shù)研發(fā)將沿著不同的路線并行前進(jìn)。為使采用BJT的單元沿著光刻技術(shù)發(fā)展路線達(dá)到最小的單元尺寸，主流的開發(fā)路線將以現(xiàn)有技術(shù)架構(gòu)的尺寸縮小為基礎(chǔ)。除廣泛使用的Ge2Sb2Te5以外，利用新的硫系合金是另外一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，因?yàn)檫@可能會(huì)開創(chuàng)全新的應(yīng)用領(lǐng)域；結(jié)晶速度極快或結(jié)晶溫度更高的合金將會(huì)有更好的前景 。

應(yīng)用領(lǐng)域廣闊

從應(yīng)用角度看，PCM可用于所有的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，特別適用于消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通信三合一電子設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)。PCM特別適用于無線通信系統(tǒng)的代碼執(zhí)行內(nèi)存。無線通信系統(tǒng)需要一個(gè)常駐代碼執(zhí)行內(nèi)存和小數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器(表1)。以讀取延時(shí)短和覆寫速度快為亮點(diǎn)，PCM特別適用于無線系統(tǒng)的基帶和應(yīng)用處理。雖然頁面比較小，讀取速度比DRAM慢，但是還在同一等級(jí)上。這個(gè)特性使PCM不僅適用于從低密度到高密度的各種無線系統(tǒng)代碼執(zhí)行存儲(chǔ)器，還是處理最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理想存儲(chǔ)解決方案。PCM的位可修改功能省去了對(duì)塊擦除的要求，同時(shí)還進(jìn)一步降低了對(duì)DRAM的需求，從而可以降低存儲(chǔ)子系統(tǒng)的成本。因?yàn)檫@些技術(shù)特色，PCM有望成為一個(gè)總體成本最低的可升級(jí)的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)解決方案，同時(shí)還能滿足市場對(duì)高端多媒體無線設(shè)備的日益增長的性能需求。

表1 – 相變存儲(chǔ)器、浮柵非易失性存儲(chǔ)器（EEPROM、NOR閃存和NAND閃存）和DRAM存儲(chǔ)器關(guān)鍵特性對(duì)比

對(duì)于處理頻率幾乎最高的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，PCM還可在固態(tài)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)內(nèi)兼做常讀存儲(chǔ)器，用于保存訪問頻率很高的頁面，在片內(nèi)處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，可用于存儲(chǔ)比較容易管理的元素，如奇偶位、壞塊表、塊頁映射表等。通過最大限度降低對(duì)NAND閃存的應(yīng)力，降低系統(tǒng)的總體成本，一顆低容量的PCM可大幅提升系統(tǒng)的可管理性。此外，當(dāng)很多塊內(nèi)都有被擦除的頁且存儲(chǔ)子系統(tǒng)接近全滿狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)需要多次擦除操作，才能釋放空間給新數(shù)據(jù)。這個(gè)特性會(huì)進(jìn)一步降低NAND閃存的可靠性，加快其達(dá)到耐用極限的時(shí)間。

以位可修改和高耐用性為特色，PCM可滿足重負(fù)荷使用的固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)的要求。

總之，已取得的技術(shù)成熟性、技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮減前景和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域(可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展)正在為PCM技術(shù)未來十年在存儲(chǔ)器市場上發(fā)揮關(guān)鍵作用鋪平道路。