相變存儲器圖片

⑴ 什麼是相變存儲器

相變存儲器簡稱PCM，是基於奧弗辛斯基在20世紀60年代末提出的奧弗辛斯基電子效應的存儲器。
奧弗辛斯基電子效應是指材料由非晶體狀態變成晶體，再變回非晶體的過程中，其非晶體和晶體狀態呈現不同的反光特性和電阻特性，因此可以利用非晶態和晶態分別代表「0」和「1」來存儲數據。
相變存儲器比起當今主流產品具有多種優勢，有望同時替代公眾熟知的兩大類存儲技術，如應用於U盤的可斷電存儲的快閃記憶體技術，又如應用於電腦內存的不斷電存儲的DRAM技術。
在存儲密度方面，目前主流存儲器在20多納米的技術節點上出現極限，無法進一步緊湊集成；而相變存儲器可達5納米量級。在存儲速度方面，相變存儲器的存儲單元比快閃記憶體快100倍，使用壽命也達百倍以上。

⑵ 相變存儲OUM是什麼

相變存儲器(OUM)
奧弗辛斯基(Stanford
Ovshinsky)在1968年發表了第一篇關於非晶體相變的論文，創立了非晶體半導體學。一年以後，他首次描述了基於相變理論的存儲器：材料由非晶體狀態變成晶體，再變回非晶體的過程中，其非晶體和晶體狀態呈現不同的反光特性和電阻特性，因此可以利用非晶態和晶態分別代表「0」和「1」來存儲數據。後來，人們將這一學說稱為奧弗辛斯基電子效應。相變存儲器是基於奧弗辛斯基效應的元件，因此被命名為奧弗辛斯基電效應統一存儲器(OUM)，如圖2所示。從理論上來說，OUM的優點在於產品體積較小、成本低、可直接寫入(即在寫入資料時不需要將原有資料抹除)和製造簡單，只需在現有的CMOS工藝上增加2~4次掩膜工序就能製造出來。

OUM是世界頭號半導體晶元廠商Intel公司推崇的下一代非易失性、大容量存儲技術。Intel和該項技術的發明廠商Ovonyx
公司一起，正在進行技術完善和可製造性方面的研發工作。Intel公司在2001年7月就發布了0.18mm工藝的4Mb
OUM測試晶元，該技術通過在一種硫化物上生成高低兩種不同的阻抗來存儲數據。2003年VLSI會議上，Samsung公司也報道研製成功以Ge2Sb2Te5(GST)為存儲介質，採用0.25mm工藝制備的小容量OUM，工作電壓在1.1V，進行了1.8x109
讀寫循環，在1.58x109循環後沒有出現疲勞現象。
不過OUM的讀寫速度和次數不如FeRAM和MRAM，同時如何穩定維持其驅動溫度也是一個技術難題。2003年7月，Intel負責非易失性存儲器等技術開發的S.K.Lai還指出OUM的另一個問題：OUM的存儲單元雖小，但需要的外圍電路面積較大，因此晶元面積反而是OUM的一個頭疼問題。同時從目前來看，OUM的生產成本比Intel預想的要高得多，也成為阻礙其發展的瓶頸之一。

⑶ 相變存儲器相變存儲器工作原理

相變存儲器（PCM）是基於 GST（Gerstmann-Straussler-Scheinker）材料的存儲技術。其工作原理基於 GST 材料的相變特性，即從非晶態到晶態的轉變。在非晶態下，GST 具有較高的電阻率，通常在 RESET 操作後出現，這是由於溫度上升至略高於熔點後快速冷卻形成的非晶層。

而晶態下，GST 材料具有長距離的原子能級和較高的自由電子密度，導致較低的電阻率。這種狀態在 SET 操作後出現，操作中材料溫度升高至高於再結晶溫度但低於熔點溫度，隨後緩慢冷卻以形成完整晶粒層。晶態電阻范圍通常在1千歐到10千歐之間，而非晶態電阻則可超過1兆歐。

圖1展示了典型GST PCM 器件的結構。圖中包括頂部電極、晶態 GST、α/晶態 GST[4]、熱絕緣體、電阻（加熱器）和底部電極。加熱/熔化過程僅影響電阻頂端附近的小區域。在 RESET 操作中，通過施加高電阻（邏輯0）形成非晶層區域。與此相反，SET 脈沖用於設置邏輯1，即通過非晶層再結晶回至晶態。

相變存儲器的獨特之處在於其高密度、低功耗以及快速讀寫能力。通過精確控制加熱和冷卻過程，PCM 能夠在非晶態與晶態之間進行快速轉換，實現數據的存儲與檢索。

⑷ 相變存儲器的介紹

相變存儲器，簡稱PCM，相變存儲器就是利用特殊材料在晶態和非晶態之間相互轉化時所表現出來的導電性差異來存儲數據的。相變存儲器通常是利用硫族化合物在晶態和非晶態巨大的導電性差異來存儲數據的一種信息存儲裝置。2015年，《自然·光子學》雜志公布了世界上第一個或可長期存儲數據且完全基於光的相變存儲器。