相變存儲器：能實(shí)現全新存儲器使用模型的新型存儲器

從下面的幾個(gè)重要特性看，相變存儲器（PCM）技術(shù)均符合當前電子系統對存儲器子系統的需求：

容量
C 因為消費電子、計算機、通信三合一的應用趨勢，所有電子系統的代碼量都以?xún)缰笖档乃俾试鲩L(cháng)，數據增長(cháng)速率甚至更快。
帶寬和能耗
C 在應用高度融合的電子系統中，為了加快上網(wǎng)速度，采用帶寬衡量系統性能；為了增強產(chǎn)品的移動(dòng)使用性，采用功耗評價(jià)系統性能。存儲器設計必須支持市場(chǎng)對擴大帶寬和降低功耗的日益增長(cháng)的需求。非易失性固態(tài)存儲器是降低功耗的最佳方法。
存儲器系統
C 為提高電子系統的總體性能，設計人員越來(lái)越關(guān)注存儲器系統的容量、技術(shù)性能、封裝和接口等參數。
緩存
C “存儲器系統”概念不支持根據技術(shù)給存儲器分類(lèi)，而支持根據最終設備的帶寬需求給存儲器分類(lèi)，從而在克服存儲器技術(shù)上存在的設計難題，通過(guò)暫時(shí)保留并優(yōu)化組合不同的存儲器技術(shù)，以降低產(chǎn)品的成本，提升系統性能。

帶寬分類(lèi)
從較高層次上說(shuō)，我們可以考慮三大帶寬類(lèi)別：代碼、數據流和數據存儲。

代碼
C 讀取速度是決定代碼執行性能的主要因素。當采用下列模式之一時(shí)，代碼執行性能取決于執行速度：片內執行(XIP)：采用NOR閃存需要大帶寬，隨機讀取速度快；存儲和下載(SD)：采用NAND+DRAM存儲器。SD是容量大于1Gb的代碼存儲應用廣泛采用的方法。
數據流
C 影響數據流性能的主要因素是寫(xiě)入速度。數據流通常采用DRAM技術(shù)，但是，容量4GB大于的可以采用NAND+DRAM的方法，主要用于提高容量和降低功耗。
數據存儲
C 影響數據存儲性能的主要因素是存儲器容量和數據保存年限。然而，由于存儲器容量正以?xún)缰笖档乃俾试鲩L(cháng)，不同的系統組件之間的延時(shí)可能會(huì )對存儲器子系統的性能構成很大的影響。容量在100GB以下或對性能有很高的要求時(shí)，數據存儲通常采用NAND閃存。

圖1 C 高密存儲器技術(shù)概況

PCM升級能力
硫系 (PCM)薄膜至少在三個(gè)方面的應用證明，能夠把PCM存儲單元至少升級到5nm節點(diǎn)。PCM技術(shù)升級面臨的主要挑戰是開(kāi)關(guān)元器件的升級。因為硫系薄膜材料的狀態(tài)控制方法的研究和改進(jìn)，PCM耐讀寫(xiě)能力和寫(xiě)入速度預計在近期內會(huì )有大幅提升。隨著(zhù)制程向最先進(jìn)的光刻技術(shù)節點(diǎn)進(jìn)軍，PCM的每位成本和寫(xiě)入性能可望取得巨大進(jìn)步，因為存儲單元在這些技術(shù)節點(diǎn)可以變得更小。

PCM在嵌入式系統
在嵌入式系統中，PCM通常用于存儲數據。對存儲容量要求較低的系統，容量通常小于大約2Gb，在設計上直接從NOR閃存執行代碼。在嵌入式系統中，這種存儲器通常還用于保存系統文件。這類(lèi)系統通常使用DRAM充當進(jìn)程暫存器。
在這類(lèi)系統中，PCM可用作代碼執行存儲器，因為是一個(gè)位可擦除的存儲器，PCM能夠替代系統所需的某些DRAM。
在“存儲和下載存”儲器系統中，PCM可以降低對DRAM的容量要求，同時(shí)還可滿(mǎn)足對NAND的容量需求。同時(shí)，在這類(lèi)系統中使用PCM存儲器可以簡(jiǎn)化被保存在同一存儲器中的文件系統，并提高文件系統性能。

圖2 C SnD和XiP系統架構