硫系化合物相變存儲器

圖 4 – 采用45nm制造工藝的1Gb相變存儲器

開(kāi)發(fā)一個(gè)有效且可靠的存儲元器件是PCM的成功關(guān)鍵。恒憶在A(yíng)lverstone上首次定義并實(shí)現了一個(gè)創(chuàng )新的“墻壁”結構。在數據保存期限和存儲器耐用性方面，Alverstone的可靠性測試結果非常出色，表明這項技術(shù)可以滿(mǎn)足市場(chǎng)對可靠性的期望和目標，即便在較高的密度節點(diǎn)也是如此。

PCM技術(shù)研發(fā)將沿著(zhù)不同的路線(xiàn)并行前進(jìn)。為使采用BJT的單元沿著(zhù)光刻技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)達到最小的單元尺寸，主流的開(kāi)發(fā)路線(xiàn)將以現有技術(shù)架構的尺寸縮小為基礎。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，因為這可能會(huì )開(kāi)創(chuàng )全新的應用領(lǐng)域；結晶速度極快或結晶溫度更高的合金將會(huì )有更好的前景 。

應用領(lǐng)域廣闊

從應用角度看，PCM可用于所有的存儲器系統，特別適用于消費電子、計算機、通信三合一電子設備的存儲系統。PCM特別適用于無(wú)線(xiàn)通信系統的代碼執行內存。無(wú)線(xiàn)通信系統需要一個(gè)常駐代碼執行內存和小數據結構存儲器(表1)。以讀取延時(shí)短和覆寫(xiě)速度快為亮點(diǎn)，PCM特別適用于無(wú)線(xiàn)系統的基帶和應用處理。雖然頁(yè)面比較小，讀取速度比DRAM慢，但是還在同一等級上。這個(gè)特性使PCM不僅適用于從低密度到高密度的各種無(wú)線(xiàn)系統代碼執行存儲器，還是處理最常用的數據結構的理想存儲解決方案。PCM的位可修改功能省去了對塊擦除的要求，同時(shí)還進(jìn)一步降低了對DRAM的需求，從而可以降低存儲子系統的成本。因為這些技術(shù)特色，PCM有望成為一個(gè)總體成本最低的可升級的存儲器子系統解決方案，同時(shí)還能滿(mǎn)足市場(chǎng)對高端多媒體無(wú)線(xiàn)設備的日益增長(cháng)的性能需求。

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

對于處理頻率幾乎最高的數據結構，PCM還可在固態(tài)存儲器子系統內兼做常讀存儲器，用于保存訪(fǎng)問(wèn)頻率很高的頁(yè)面，在片內處理數據結構時(shí)，可用于存儲比較容易管理的元素，如奇偶位、壞塊表、塊頁(yè)映射表等。通過(guò)最大限度降低對NAND閃存的應力，降低系統的總體成本，一顆低容量的PCM可大幅提升系統的可管理性。此外，當很多塊內都有被擦除的頁(yè)且存儲子系統接近全滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，存儲新數據需要多次擦除操作，才能釋放空間給新數據。這個(gè)特性會(huì )進(jìn)一步降低NAND閃存的可靠性，加快其達到耐用極限的時(shí)間。

以位可修改和高耐用性為特色，PCM可滿(mǎn)足重負荷使用的固態(tài)數據存儲子系統的要求。

總之，已取得的技術(shù)成熟性、技術(shù)節點(diǎn)縮減前景和廣泛的應用領(lǐng)域(可能會(huì )進(jìn)一步擴展)正在為PCM技術(shù)未來(lái)十年在存儲器市場(chǎng)上發(fā)揮關(guān)鍵作用鋪平道路。