摘要:PCM即相变化内存(PhaseChangeMemory);相变化材料在1970年代开始有重量级的公司投入研究资源,但受限于当时半导体制程技术,相变化材料在2000年以前的商业应用还是以光盘片为主;直到2000年后,相变化材料制作的相变化内存无论是在专利布局、芯片试产及学术论文上开始有优异的表现。 |
开发一个有效且可靠的内存零组件是PCM的成功关键。恒忆在Alverstone上首次定义并实现了一个创新的‘墙壁’结构。在数据保存期限和内存耐用性方面,Alverstone的可靠性测试结果非常出色,显示这项技术可以满足市场对可靠性的期望和目标,即便在较高的密度节点也是如此。
PCM技术研发将沿着不同的路线平行前进。为使采用BJT的单元沿着微影技术发展路线达到最小的单元尺寸,主流的开发路线将以现有技术架构的尺寸缩小为基础。除广泛使用的Ge2Sb2Te5以外,利用新的硫系合金是另外一个重要的研究领域,
因为这可能会开创全新的应用领域;结晶速度极快或结晶温度更高的合金将会有更好的前景。
应用领域广阔
从应用角度看,PCM适用于所有的内存系统,特别适用于消费电子、计算机、通讯三合一电子设备的内存系统。PCM特别适用于无线通信系统的程序代码执行内存。无线通信系统需要一个常驻程序码执行内存和小数据结构内存(表1)。以读取延迟短和覆写速度快为亮点,PCM特别适用于无线系统的基频和应用处理。虽然页面比较小,读取速度比DRAM慢,但是还在同一等级上。这个特性使PCM不仅适用于从低密度到高密度的各种无线系统程序代码执行内存,还是处理最常用的数据结构的理想内存解决方案。PCM的位可修改功能省去了对区块擦除的要求,同时还进一步降低了对DRAM的需求,因而可以降低内存子系统的成本。因为这些技术特色,PCM可望成为一个总体成本最低的可升级的内存子系统解决方案,同时还能满足市场对高阶多媒体无线设备的日益成长的性能需求。
表1相变内存、浮闸非挥发性内存(EEPROM、NOR闪存和NAND闪存)和DRAM内存关键特性对比。
对于处理频率几乎最高的数据结构,PCM还可在固态内存子系统内兼做常读内存,用于保存存取频率很高的页面,在芯片内部处理数据结构时,适用于储存比较容易管理的元素,如奇偶位、坏区块表、区块页映射表等。透过大幅降低对NAND闪存的应力,降低系统的总体成本,一颗低容量的PCM可大幅提升系统的可管理性。此外,当很多区块内都有被擦除的页面且内存子系统接近全满状态时,储存新数据需要多次擦除作业,才能释放空间给新数据。这个特性会进一步降低NAND闪存的可靠性,加速其达到耐用极限的时间。
以位可修改和高耐用性为特色,PCM可满足重负载使用的固态数据内存子系统的要求。技术成熟性、技术节点微缩前景和广泛的应用领域(可能会进一步扩展)正为PCM技术未来十年在内存市场上发挥关键作用铺平道路。
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什么是PCM?
PCM即相变化内存(PhaseChangeMemory);相变化材料在1970年代开始有重量级的公司投入研究资源,但受限于当时半导体制程技术,相变化材料在2000年以前的商业应用还是以光盘片为主;直到2000年后,相变化材料制作的相变化内存无论是在专利布局、芯片试产及学术论文上开始有优异的表现。根据ITRS预测,PCM的CellSize于2011年将小于NORFlash,未来可望大规模取代NORFlash市场(全球年营业收入约72亿美元),未来市场潜力较FeRAM和MRAM大。目前先进厂商投入PCM的研发较晚,中国台湾地区的厂商投入PCM研发者,相较于FeRAM与MRAM反而来的多,多属于DRAM挥发性内存厂商。
责任编辑:Kelly