相变光存储器

㈠ 相变存储器的工作原理

相变存储器（PCM）是一种非易失存储设备，它利用材料的可逆转的相变来存储信息。同一物质可以在诸如固体、液体、气体、冷凝物和等离子体等状态下存在，这些状态都称为相。相变存储器便是利用特殊材料在不同相间的电阻差异进行工作的。
在非晶态下，GST材料具有短距离的原子能级和较低的自由电子密度，使得其具有较高的电阻率。由于这种状态通常出现在RESET操作之后，一般称其为RESET状态，在RESET操作中DUT的温度上升到略高于熔点温度，然后突然对GST淬火将其冷却。冷却的速度对于非晶层的形成至关重要。非晶层的电阻通常可超过1兆欧。
在晶态下，GST材料具有长距离的原子能级和较高的自由电子密度，从而具有较低的电阻率。由于这种状态通常出现在SET操作之后，我们一般称其为SET状态，在SET操作中，材料的温度上升高于再结晶温度但是低于熔点温度，然后缓慢冷却使得晶粒形成整层。晶态的电阻范围通常从1千欧到10千欧。晶态是一种低能态；因此，当对非晶态下的材料加热，温度接近结晶温度时，它就会自然地转变为晶态。
典型的GST PCM器件结构顶部电极、晶态GST、α/晶态GST、热绝缘体、电阻（加热器）、底部电极组成。一个电阻连接在GST层的下方。加热/熔化过程只影响该电阻顶端周围的一小片区域。擦除/RESET脉冲施加高电阻即逻辑0，在器件上形成一片非晶层区域。擦除/RESET脉冲比写/SET脉冲要高、窄和陡峭。SET脉冲用于置逻辑1，使非晶层再结晶回到结晶态。

㈡ 什么是相变存储器

相变存储器简称PCM，是基于奥弗辛斯基在20世纪60年代末提出的奥弗辛斯基电子效应的存储器。
奥弗辛斯基电子效应是指材料由非晶体状态变成晶体，再变回非晶体的过程中，其非晶体和晶体状态呈现不同的反光特性和电阻特性，因此可以利用非晶态和晶态分别代表“0”和“1”来存储数据。
相变存储器比起当今主流产品具有多种优势，有望同时替代公众熟知的两大类存储技术，如应用于U盘的可断电存储的闪存技术，又如应用于电脑内存的不断电存储的DRAM技术。
在存储密度方面，目前主流存储器在20多纳米的技术节点上出现极限，无法进一步紧凑集成；而相变存储器可达5纳米量级。在存储速度方面，相变存储器的存储单元比闪存快100倍，使用寿命也达百倍以上。

㈢ 江苏时代芯存的相变存储器可以应用于哪些领域

时代芯存的变相存储器可以广泛地运用于工业控制、汽车、机械设备、智能家居、5G网络、消费电子等领域，市场潜力是大大的。

㈣ 常见的非易失性存储器有哪几种

常见的非易失性存储器有以下几种：

一、可编程只读内存：PROM（Programmable read-only memory）

其内部有行列式的镕丝，可依用户（厂商）的需要，利用电流将其烧断，以写入所需的数据及程序，镕丝一经烧断便无法再恢复，亦即数据无法再更改。

二、电可擦可编程只读内存：EEPROM（Electrically erasable programmable read only memory）

电子抹除式可复写只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）之运作原理类似EPROM，但是抹除的方式是使用高电场来完成，因此不需要透明窗。

三、可擦可编程只读内存：EPROM（Erasable programmable read only memory）

可利用高电压将数据编程写入，但抹除时需将线路曝光于紫外线下一段时间，数据始可被清空，再供重复使用。因此，在封装外壳上会预留一个石英玻璃所制的透明窗以便进行紫外线曝光。

四、电可改写只读内存：EAROM（Electrically alterable read only memory）

内部所用的芯片与写入原理同EPROM，但是为了节省成本，封装上不设置透明窗，因此编程写入之后就不能再抹除改写。

五、闪存：Flash memory

是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式，允许在操作中被多次擦或写的存储器。这种科技主要用于一般性数据存储，以及在电脑与其他数字产品间交换传输数据，如储存卡与U盘。闪存是一种特殊的、以宏块抹写的EEPROM。早期的闪存进行一次抹除，就会清除掉整颗芯片上的数据。

㈤ 相变存储器的介绍

相变存储器，简称PCM，相变存储器就是利用特殊材料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的。相变存储器通常是利用硫族化合物在晶态和非晶态巨大的导电性差异来存储数据的一种信息存储装置。2015年，《自然·光子学》杂志公布了世界上第一个或可长期存储数据且完全基于光的相变存储器。

㈥ 移动硬盘属于什么存储器

移动硬盘属于移动存储设备。

常见的可移动存储设备

1、PD光驱

PD光盘采用相变光方式，其数据再生原理与CD光盘一样，是根据反射光量的差以1和0来判别信号。PD光盘与CD光盘形状一样，为了保护盘面数据而装在盒内使用。

PD光盘系统采用了在计算机、工作站环境中被广泛使用，与软盘、硬盘同样数据构造的单元格式，而且还采用了在计算机环境内立即可被使用的512bit/单元的MCAV格式，采用该格式可比采用CLV格式的CD－R/CD－RW更高速地进行读写操作，并实现了寻找速度的高速化。

2、MO（MagnetoOptical）

从MO系统的性能来看，可达到了完全在MO上运行，而不用加载到HDD上的水平。这就大大拓宽了MO的应用领域。这也使得MO具有了更强的技术生命力和市场竞争力。

目前的介质技术已使得MO光盘的速度、可靠性、位存储价格、可重写次数、存档时间等方面，达到了令人比较满意的水平。这些特点使得MO在与纯光记录设备CDRW/DVD-RAM的竞争中，处于不可替代的地位。

3、活动硬盘

一般活动硬盘同样采用Winchester硬盘技术，所以具有固定硬盘的基本技术特征，速度快，平均寻道时间在12毫秒左右，数据传输率可达10M/s，容量从230MB到4．7GB。活动硬盘的盘片和软盘一样，是可以从驱动器中取出和更换的，存储介质是盘片中的磁合金盘片。

根据容量不同，活动硬盘的盘片结构分为单片单面、单片双面和双片双面三种，相应驱动器就有单磁头、双磁头和四磁头之分。活动硬盘接口方式现有内置SCSI、内置EIDE、外置SCSI和外置并口等四种方式。用户可以根据自己的需求和计算机的配置情况选择不同的接口方式。

4、U盘

u盘，全称“USB接口闪存盘”，英文名“USB flash disk”。U盘的称呼最早来源于朗科公司生产的一种新型存储设备，名曰“优盘”，也叫“U盘”，使用USB接口进行连接。USB接口就连到电脑的主机后，U盘的资料就可放到电脑上了。

电脑上的数据也可以放到U盘上，很方便。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册，而不能再称之为“优盘”，而改称谐音的“U盘”或形象的称之为“闪存”“闪盘”等。后来U盘这个称呼因其简单易记而广为人知，而直到现在这两者也已经通用，并对它们不再作区分。

(6)相变光存储器扩展阅读：

移动存储设备的特点：

移动存储设备具有高度集成、快速存取、方便灵活、性价优良、容易保存等性能。从存储介质上来区分。

移动存储设备大致分为磁介质存储(如ZIP、LS-120、USB移动硬盘等)、光介质存储(如CD-RW、dvd、MO)和闪存介质存储(如USB闪存盘、各种闪存卡)三种。磁介质存储由于价格高、标准众多，因而较难普及。

光介质存储是较为成熟的移动存储解决方案，尤其适合于PC与PC之间的数据交换。基于半导体技术的闪存(Flash Memory)是较为理想的一种移动存储技术。

它可以满足计算机应用过程中对低功耗、高可靠性、高存储密度、高读写速度的要求。在价格、可靠性、容量等方面都能满足普通用户的要求，同时又是数字消费产品普遍采用的存储介质。

㈦ 相变存储OUM是什么

相变存储器(OUM)
奥弗辛斯基(Stanford
Ovshinsky)在1968年发表了第一篇关于非晶体相变的论文，创立了非晶体半导体学。一年以后，他首次描述了基于相变理论的存储器：材料由非晶体状态变成晶体，再变回非晶体的过程中，其非晶体和晶体状态呈现不同的反光特性和电阻特性，因此可以利用非晶态和晶态分别代表“0”和“1”来存储数据。后来，人们将这一学说称为奥弗辛斯基电子效应。相变存储器是基于奥弗辛斯基效应的元件，因此被命名为奥弗辛斯基电效应统一存储器(OUM)，如图2所示。从理论上来说，OUM的优点在于产品体积较小、成本低、可直接写入(即在写入资料时不需要将原有资料抹除)和制造简单，只需在现有的CMOS工艺上增加2~4次掩膜工序就能制造出来。

OUM是世界头号半导体芯片厂商Intel公司推崇的下一代非易失性、大容量存储技术。Intel和该项技术的发明厂商Ovonyx
公司一起，正在进行技术完善和可制造性方面的研发工作。Intel公司在2001年7月就发布了0.18mm工艺的4Mb
OUM测试芯片，该技术通过在一种硫化物上生成高低两种不同的阻抗来存储数据。2003年VLSI会议上，Samsung公司也报道研制成功以Ge2Sb2Te5(GST)为存储介质，采用0.25mm工艺制备的小容量OUM，工作电压在1.1V，进行了1.8x109
读写循环，在1.58x109循环后没有出现疲劳现象。
不过OUM的读写速度和次数不如FeRAM和MRAM，同时如何稳定维持其驱动温度也是一个技术难题。2003年7月，Intel负责非易失性存储器等技术开发的S.K.Lai还指出OUM的另一个问题：OUM的存储单元虽小，但需要的外围电路面积较大，因此芯片面积反而是OUM的一个头疼问题。同时从目前来看，OUM的生产成本比Intel预想的要高得多，也成为阻碍其发展的瓶颈之一。

㈧ 光盘技术的发展史

早在1968年，美国的ECD（Energy Conversion Device）公司就开始研究晶态和非晶态之间的转换。1971年ECD和IBM公司合作研制成功了世界上第一片只读相变光盘存储器，随后相继开发成功了利用相变原理制造的一次写WO盘。1983年，日本松下公司推出了世界上第一台可擦写相变型光盘驱动器。1994年，松下公司又将相变型可擦写光盘驱动器与四倍速CD-ROM相结合，推出了PD光盘驱动器，在一台光盘驱动器上同时具有相变型可擦写与四倍速CD-ROM功能。松下公司一在声称PD并不是英文缩写，但是人们通常将其理解为英文Phase-change Disk或Power Drive的缩写。

与MO技术相比，由于相变光盘仅用光学技术来读/写，所以读/写光学头可以做的相对比较简单，存取时间也就可以提高；由于相变光盘的读出方法与CD-ROM、CD-R光盘相同，因此兼容CD-ROM和CD-R的多功能相变光盘驱动器就变的容易实现，PD、CD-RW和可擦写DVD-RAM等新一代可擦写光盘存储器均采用了相变技术。

相变光盘存储技术经过20多年的不断研究和稳步发展，具有比MO存储密度高、记录成本低、介质寿命长、驱动器结构简单、读出信号信噪比高和不受外界磁场环境影响等突出优点，特别是相变光盘存储器能向下兼容目前广泛使用的CD-ROM和CD-R，因此相变光盘技术已成为光存储技术中的主流技术，具有广阔的应用前景。
光盘发展历史

光盘存储技术是70年代初开始发展起来的一项高新技术。光盘存储具有存储密度高、容量大、可随机存取、保存寿命长、工作稳定可靠、轻便易携带等一系列其它记录媒体无可比拟的优点，特别适于大数据量信息的存储和交换。光盘存储技术不仅能满足信息化社会海量信息存储的需要，而且能够同时存储声音、文字、图形、图象等多种媒体的信息，从而使传统的信息存储、传输、管理和使用方式发生了根本性的变化。

光盘存储技术近年来不断取得重大突破，并且进入了商业化大规模生产，在日本、北美及欧洲工业化国家已逐渐形成了独立的光盘产业，其应用范围也在不断扩大，几乎已深入到人类社会活动和生活的一切领域，对人类的工作方式、学习方式和生活方式产生了深远的影响。在过去的几年中，世界各主要光盘产业国家的光盘产业销售额都在以两位数以上的速度增长，1996年底全世界各种光盘驱动器的销售总量达5760万台，其中CD-ROM驱动器的销售量为5450万台，CD-R驱动器销售量为150万台。全球CD-ROM驱动器的累计装机总量已超过1亿台，CD-R驱动器的销售量比1995年增长了10倍，是所有光盘产品中增长速度最快的一种。1996年全球光盘盘片的销售量达到了1亿片，其中CD-ROM盘约占90%，CD-R盘约占9%，其它可擦写光盘仅占1%。

一．只读式光盘存储器CD-ROM

自1985年Philips和Sony公布了在光盘上记录计算机数据的黄皮书以来，CD-ROM驱动器便在计算机领域得到了广泛的应用。CD-ROM光盘不仅可交叉存储大容量的文字、声音、图形和图象等多种媒体的数字化信息，而且便于快速检索，因此CD-ROM驱动器已成为多媒体计算机中的标准配置之一。MPC标准已经对CD-ROM的数据传输速率和所支持的数据格式进行了规定。MPC 3标准要求CD-ROM驱动器的数据传输率为600KB/秒（4倍速），并支持CD-ROM、CD-ROM XA、Photo CD、Video CD和CD-I等光盘格式。

MPC 3标准对CD-ROM驱动器的要求只是一种基本的要求，CD-ROM驱动器从诞生至今一直持续不断地向高倍速方向发展。1996年秋末，已有六种品牌的12倍速CD-ROM驱动器进入市场，Philips宣称在1997年第一季度将推出16倍速CD-ROM驱动器。但是专家们认为，适于高倍速CD-ROM驱动器的操作、驱动及应用软件还未出现，CD-ROM的使用性能并未随着驱动器速度的加快而加快。就多媒体计算机的性能而言，6倍速的CD-ROM驱动器已能满足要求。

CD-ROM是发行多媒体节目的优选载体。原因是它的存储容量大，制造成本低，大批量生产时每片不到5元人民币。目前，大量的文献资料、视听材料、教育节目、影视节目、游戏、图书、计算机软件等都通过CD-ROM来传播。

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二．一次写光盘存储器CD-R

信息时代的加速到来使得越来越多的数据需要保存，需要交换。由于CD-ROM是只读式光盘，因此用户自己无法利用CD-ROM对数据进行备份和交换。在CD-R刻录机大批量进入市场以前，用户的唯一选择就是采用可擦写光盘机。

可擦写光盘机根据其记录原理的不同，有磁光驱动器MO和相变驱动器PD。虽然这两种产品较早进入市场，但是记录在MO或PD盘片上的数据无法在广泛使用的CD-ROM驱动器上读取，因此难以实现数据交换和数据分发，更不可能制作自己的CD、VCD或CD-ROM节目。

CD-R的出现适时地解决了上述问题，使。CD-R是英文CD Recordable的简称，中文简称刻录机。CD-R标准（橙皮书）是由Philips公司于1990年制定的，目前已成为工业界广泛认可的标准。CD-R的另一英文名称是CD-WO（Write Once ），顾名思意，就是只允许写一次，写完以后，记录在CD-R盘上的信息无法被改写，但可以象CD-ROM盘片一样，在CD-ROM驱动器和CD-R驱动器上被反复地读取多次。

CD-R盘与CD-ROM盘相比有许多共同之处，它们的主要差别在于CD-R盘上增加了一层有机染料作为记录层，反射层用金，而不是CD-ROM中的铝。当写入激光束聚焦到记录层上时，染料被加热后烧溶，形成一系列代表信息的凹坑。这些凹坑与CD-ROM盘上的凹坑类似，但CD-ROM盘上的凹坑是用金属压模压出的。

CD-R驱动器中使用的光学读/写头与CD-ROM的光学读出头类似，只是其激光功率受写入信号的调制。CD-R驱动器刻录时，在要形成凹坑的地方，半导体激光器的输出功率变大；不形成凹坑的地方，输出功率变小。在读出时，与CD-ROM一样，要输出恒定的小功率。

通常，CD-ROM除了要符合黄皮书以外，还要遵照一个附加的国际标准：ISO9660。这是因为当初Philips和Sony没有定义CD-ROM的文件结构，而且各种计算机操作系统也只规定了该操作系统下的硬盘和软盘文件结构，使得不同厂家生产的CD-ROM具有不同的文件结构，曾经一度引起了混乱。后来，ISO 9660规定了CD-ROM的文件结构，Microsoft公司很快就为CD-ROM开发了设备驱动软件MSCDEX，使得不同生产厂家的CD-ROM在不同的操作系统环境下都能彼此兼容，就象该操作系统下的另外一个逻辑驱动器－－目录或磁盘。

CD-R的发展已有5年的历史，但是也还存在上述类似的问题。我们无法在DOS或Windows环境下对CD-R驱动器直接进行读写，而是要依赖于CD-R生产厂家提供的刻录软件。大多数刻录软件的用户界面并不直观，而且系统安装设置也比较繁琐，给用户的使用带来很多麻烦和障碍。

为了改变这一状况，国际标准化组织下的OSTA（光学存储技术协会）最近制定了CD-UDF通用磁盘格式，只要对每一种操作系统开发相应的设备驱动软件或扩展软件，就可使操作系统将CD-R驱动器看作为一个逻辑驱动器。采用CD-UDF的CD-R刻录机会使用户感到，使用CD-R备份文件就如同使用软盘或硬盘一样方便。用户可以直接使用DOS命令对CD-R进行读写操作，如果用户使用如Windows Explorer这样的图形文件管理软件，可将文件拖曳或投入（drag and drop）到CD-R刻录机中，就可将文件课录到CD-R盘上。

CD-UDF也是沟通ISO9660与DVD-UDF文件结构的桥梁，采用CD-UDF文件结构的CD-R盘可在DVD-ROM驱动器上读出。

Philips公司最近推出的第四代CDD2600刻录机首先采用了CD-UDF文件格式，并可在Windows 95和Windows NT环境下即插即用，使CD-R技术的发展步入了一个新的里程。

CD-R的最大特点是与CD-ROM完全兼容，CD-R盘上的信息可在广泛使用的CD-ROM驱动器上读取，而且其成本在各种光盘记录介质中最低，每兆字节所需化费的代价约为人民币0.1元。CD-R光盘适于存储数据、文字、图形、图象、声音和电影等多种媒体，并且具有存储可靠性高、寿命长(100年)和检索方便等突出优点，目前已取代数据流磁带（DDS）而成为数据备份、档案保存、数据交换、及数据库分发的理想记录媒体，在企业、银行证券、保险公司、档案馆、图书馆、博物馆、医院、出版社、新闻机关、政府机关及军事部门的信息存储、管理及传递中获得了极为广泛的应用。特别是为那些需要永久性存储信息而不准擦除或更改的用户提供了一种最佳方案。

三．可擦写光盘存储器

1．MO可擦写光盘存储器

MO是英文Magnet-Optical的缩写，是指利用激光与磁性共同作用的结果记录信息的光磁盘。MO盘用来存储信息的媒体与软磁盘相似，但其信息记录密度和容量却比软磁盘高的多。这是由于记录时在盘的上面施加磁场，而在盘下面用激光照射。磁场作用于盘面上的区域比较大，而激光通过光学系统聚焦于盘面的光点直径只有1～2微米。在受光区域，激光的光能转化为热能，并使磁性层受热而变的不稳定，即变的易受磁场影响。这样，在直径只有1～2微米的极小区域内就可记录下一个单位的信息。通常的磁性记录方式存储一个单位的信息时，要占用相当大的区域，因而磁道也相应变宽，盘上记录信息的总量也就很小。

MO盘片虽然比硬盘和软盘便宜和耐用，但是与CD-R盘片相比就显得比较昂贵了。MO的致命缺点是不能用普通CD-ROM驱动器读出，因而不能满足信息社会对计算机数据进行交换和数据分发的要求，在网络技术和网络建设不发达的国内，这一问题日驱突出和严重。

2．PCD可擦写光盘存储器

相变光盘（Phase Change Disk)与MO不同，MO光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息，而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时，聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态，用结晶状态和非结晶状态来区分0和1；读操作时，利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。

早在1968年，美国的ECD（Energy Conversion Device）公司就开始研究晶态和非晶态之间的转换。1971年ECD和IBM公司合作研制成功了世界上第一片只读相变光盘存储器，随后相继开发成功了利用相变原理制造的一次写WO盘。1983年，日本松下公司推出了世界上第一台可擦写相变型光盘驱动器。1994年，松下公司又将相变型可擦写光盘驱动器与四倍速CD-ROM相结合，推出了PD光盘驱动器，在一台光盘驱动器上同时具有相变型可擦写与四倍速CD-ROM功能。松下公司一在声称PD并不是英文缩写，但是人们通常将其理解为英文Phase-change Disk或Power Drive的缩写。

与MO技术相比，由于相变光盘仅用光学技术来读/写，所以读/写光学头可以做的相对比较简单，存取时间也就可以提高；由于相变光盘的读出方法与CD-ROM、CD-R光盘相同，因此兼容CD-ROM和CD-R的多功能相变光盘驱动器就变的容易实现，PD、CD-RW和可擦写DVD-RAM等新一代可擦写光盘存储器均采用了相变技术。

相变光盘存储技术经过20多年的不断研究和稳步发展，具有比MO存储密度高、记录成本低、介质寿命长、驱动器结构简单、读出信号信噪比高和不受外界磁场环境影响等突出优点，特别是相变光盘存储器能向下兼容目前广泛使用的CD-ROM和CD-R，因此相变光盘技术已成为光存储技术中的主流技术，具有广阔的应用前景。

㈨ 时代芯存的相变存储器有什么优势

时代芯存生产的相变存储器的存储速度要比传统的同类型的存储器产品要快千倍，除了在读写速度上的巨大优势外，在产品的稳定性，功耗，抗辐射性能都具有独特的优势。 大大的赞哦。

㈩ 相变存储器的发展历史

二十世纪五十年代至六十年代，Dr. Stanford Ovshinsky开始研究无定形物质的性质。无定形物质是一类没有表现出确定、有序的结晶结构的物质。1968年，他发现某些玻璃在变相时存在可逆的电阻系数变化。1969年，他又发现激光在光学存储介质中的反射率会发生响应的变化。1970年，他与他的妻子Dr. Iris Ovshinsky共同建立的能量转换装置（ECD）公司，发布了他们与Intel的Gordon Moore合作的结果。1970年9月28日在Electronics发布的这一篇文章描述了世界上第一个256位半导体相变存储器。
近30年后，能量转换装置（ECD）公司与MicronTechnology前副主席Tyler Lowery建立了新的子公司Ovonyx。在2000年2月，Intel与Ovonyx发表了合作与许可协议，此份协议是现代PCM研究与发展的开端。2000年12月，STMicroelectronics（ST）也与Ovonyx开始合作。至2003年，以上三家公司将力量集中，避免重复进行基础的、竞争的研究与发展，避免重复进行延伸领域的研究，以加快此项技术的进展。2005年，ST与Intel发表了它们建立新的闪存公司的意图，新公司名为Numonyx。
在1970年第一份产品问世以后的几年中，半导体制作工艺有了很大的进展，这促进了半导体相变存储器的发展。同时期，相变材料也愈加完善以满足在可重复写入的CD与DVD中的大量使用。Intel开发的相变存储器使用了硫属化物（Chalcogenides），这类材料包含元素周期表中的氧/硫族元素。Numonyx的相变存储器使用一种含锗、锑、碲的合成材料（Ge2Sb2Te5），多被称为GST。现今大多数公司在研究和发展相变存储器时都都使用GST或近似的相关合成材料。大部分DVD-RAM都是使用与Numonyx相变存储器使用的相同的材料。
2011年8月31日，中国首次完成第一批基于相变存储器的产品芯片。
2015年，《自然·光子学》杂志布了世界上第一个或可长期存储数据且完全基于光的相变存储器。