相變存儲器(PCM)與存儲器技術(shù)簡(jiǎn)介

相變存儲器(PCM)是新一代非揮發(fā)性存儲器技術(shù)。透過(guò)比較PCM與現有的SLC和MLC NAND快閃存儲器以及硬碟驅動(dòng)器(HDD) 和固態(tài)硬碟(SSD)等系統解決方案，*估PCM的相對成本、效能和可靠度，可以了解PCM適用于哪里些應用領(lǐng)域，以及這項新技術(shù)的潛在價(jià)值。

當探討PCM在存儲器領(lǐng)域的定位時(shí)，必須注意其為具有重要優(yōu)勢的補充技術(shù) (特別是當系統需求是重要的考慮因素的情況)，而非替代其它存儲器的儲存技術(shù)。不論是作為RAM還是NAND快閃存儲器的補充，只要使用適量的PCM就能改進(jìn)企業(yè)級計算機和電子商務(wù)等高端應用的可靠度和處理效能。

圖1 PCM并非取代現有的存儲器系統，而是可以作為互補

圖2 相變存儲器(PCM)集其它類(lèi)型存儲器的突出優(yōu)點(diǎn)于一身，為高端應用和無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品的系統設計工程師提供新的選擇

PCM是利用材料中的可逆相態(tài)變化來(lái)儲存信息的非揮發(fā)性存儲器。物質(zhì)以多種相態(tài)存在，如固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、凝結和離子。PCM 依賴(lài)于材料在不同相變時(shí)所表現出來(lái)的不同的電阻率特性。恒憶的PCM采用一種由鍺、銻和碲三種元素組成的叫做GST的合金材料(Ge2Sb2Te5)。在非結晶狀態(tài)時(shí)，GST合金的分子結構雜亂無(wú)序，因而電阻率也較高。相比之下，在晶體狀態(tài)時(shí)，GST的分子結構整齊有序，電阻率相對較低。PCM的技術(shù)基礎就是利用材料電阻率在兩個(gè)相態(tài)之間的差異性。透過(guò)注入電流，可在材料局部產(chǎn)生強烈的焦耳熱效應，引發(fā)相態(tài)變化。透過(guò)調整電壓大小和施加的電流時(shí)長(cháng)，可以調整最終的材料相態(tài)。

PCM有一些有趣的特性：如同NOR和NAND快閃存儲器，PCM也是非揮發(fā)性存儲器技術(shù)之一，因此保存資料并不需要重啟電源。PCM 具備位元可修改功能，存儲器保存的信息可以從1切換到0或者從0切換到1，無(wú)需單獨的抹除步驟。PCM的特點(diǎn)是隨機讀取時(shí)間短。這個(gè)特性使處理器可直接從存儲器執行代碼，無(wú)需把代碼復制到RAM的中間過(guò)程。PCM讀取延時(shí)與每單元中任一位元的NOR快閃存儲器相當，而讀取效能則可與DRAM存儲器媲美。PCM的寫(xiě)入速度可達到NAND快閃存儲器的水平，因為不需要單獨的抹除步驟，PCM的寫(xiě)入延時(shí)更短。相比之下，NOR快閃存儲器的寫(xiě)入速度中等，但是抹除操作時(shí)間較長(cháng)。