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“内存+闪存”的新技术——相变内存

作者:金桥电子  来源:本站整理  发布时间:2012-12-29 17:09:29  [去论坛]  [去网店]
 相变内存材质与原理相变内存,英文全称为“Phase-Ghange Memory”,通常称为PCM技术或相变RAM技术。之所以被称为相变内存,是因为它利用特殊材料(包括硫、硒或者碲等,目前主要的研究方向是硫属化物玻璃)在晶态和非晶态之间相互转化时所表现出来的导电性差异来存储数据。
 
  我们都知道,计算机存储单元通过在两种易辨状态(数字“0”“1”)间迅速转换的架构来存储信息,而当前的大多数存储器都是根据微小的存储单元的有限区域中有无电荷来记录数据的。相变内存则是利用低电阻率(晶态)和高电阻率(非晶态)分别代表二进制数字10。这和利用液晶的方向阻挡光线或传递光线的液晶显示器有着同样的原理。
  在PCM晶格(也称记忆胞)中,相变材料放置在顶部和底部的两个电极之间,通过电压或不同强度的电流脉冲来控制相变的发生。在相变内存的每个位的位置均有一个微型加热器,通过熔化然后再冷却材料,来促进晶体熔化或禁止晶体熔化,每个位就会在晶态与非晶态之间转换。
  一旦电流超过临界值,进入预先设定的温度区间后,此时晶格内的热能足以使相变化材料产生变化,也就是进入相变内存的写入区间。当晶格温度到达相变化膜结晶温度,会将材料由非晶态相变成结晶态,将数据“1”(低电阻)写入内存。当外加电流持续提高,直到晶格温度高过相变材料的熔点时,通过快速降温的焠火步骤会将结晶的相变化材料转化为非晶态,此时将数据“0”(高电阻)写入内存。因此,相变内存这种读取、存储方式也属于非破坏性读取非挥发性内存,在此读取电压范围内不会破坏原有之记忆(结晶)状态。
  当然,切换到非晶体状态通常耗时不到100ns,单元的加热时间常量通常仅为几纳秒。内存单元写入操作所需的不同电流产生了内存的直接写入操作特性:写入操作所需要的电流要比读取操作的电流高,因为该电流只区别高电阻(非晶体)和低电阻(晶体)状态,而写入操作时需要让材料达到点。

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