相变存储器研究

㈠ 相变存储器的结构特征

PCM器件的典型结构由顶部电极、晶态GST、α/晶态GST[、热绝缘体、电阻（加热器）、底部电极组成。

㈡ PCM设备的接入、功能、输出

就是脉冲编码调制啊，笨

㈢ 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。

㈣ 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。

㈤ 相变内存的开发现状

目前，英特尔公司和意法半导体公司正在联合研发这种新内存。作为竞争对手的IBM也同奇梦达（来自英飞凌）、美光科技合作，也在进行相关研究。去年9月份，英特尔公司展示了一枚初级的128相变内存芯片样品，据称使用90纳米工艺制造。（沈维霓编译）
由IBM等公司合作研发的一种新型相变内存技术，在存储密度、速度和功耗等方面取得了跳跃式进展．
在存储密度、速度和功耗等方面取得了跳跃式进展，在未来有望对闪存或磁硬盘技术带来挑战，尤其是将先在音乐播放器、数码相机等便携式设备中取代当前流行的闪存，并终有一天取代硬盘。
采用该技术制造出的一个原型设备，可以实现500倍于当前闪存技术的数据读写速率，而功耗只是闪存的一半。它采用的生产工艺达到22nm，比当前最先进的45nm更领先，因此存储单元的尺寸更加细微。相变内存可以重复写入10万次以上，比闪存更加耐用；此外，相变内存还是比闪存更加有效和高效的非挥发性内存。
当前的闪存技术总有一天会因电流泄漏等问题而难以遵循摩尔定律发展下去，相变内存将成为其救星。据悉，该新技术在进入实际应用过程中还面临着生产工艺和生产成本方面的主要障碍，预计2015年左右会市场化。
内存架构变革 相变内存技术取得突破 据国外媒体报道，英特尔和芯片技术公司Numonyx本周三发布了一项新技术相变内存。这两家公司称，这种新技术将使非易失性存储器突破NAND闪存的20纳米的极限，使加工工艺缩小到5纳米，从而更加节省成本。目前他们的64Mb测试芯可以实现单芯片上进行多层堆叠。 相比传统的内存和闪存技术，PCM相变内存可以写入单比特或单字节的数据，而不用以整块的形式进行，所以在带宽以及延迟方面，有着更加突出的表现，由于相变内存是非易失性存储器技术，所以可以在不通电的情况下依然保持数据。
加州大学圣地亚哥分校与镁光，BEEcube，Xillinx等公司合作，成功制成了一台使用PCM相变内存构造的固态硬盘设备，这种SSD存储设备的读写速度要比现有的SSD硬盘快上6倍，更比现有的常规机械式硬盘快上数千倍。这台存储设备被命名为Moneta。
PCM相变内存芯片存储和写入数据的方法是利用硫族材料遇热时会在非晶态或结晶态之间变化，从而改变材料的电阻值的特性，在写入数据时往硫族材料中通以大电流（产生较大热量），在读取数据时则只通以数值较小的电流（热量产生较小）。
这台Moneta机型中使用的是镁光生产的第一代PCM相变内存芯片。机型的大尺寸数据读取峰值速度为1.1GB/s，写入峰值速度为371MB/s。在 读写少量数据时（如读写512B数据），读入峰值速度可达327MB/s，写入速度则可达91MB/s。可见Moneta机型的读写性能相比SSD硬盘的 性能提升幅度在1-6倍之间。其读写延迟时间更低，而且省电性能也更好，尤其在读写大量数据时。
Moneta的第二代产品有望在6-9个月之后准备就绪，类似机型的正式推出上市则可能还要等上几年时间，这主要是由于与相变内存技术匹配的其它基础技术 还有需要修改之处。圣地亚哥分校的研究人员Steven Swanson表示：“你可以造出速度更快得多的存储设备，但是...同时与之配套的管理软件也必须改写。过去40多年来，存储系统的配套软件都是基于速 度极慢的磁盘技术而设计的。而要想让基于相变内存技术的存储设备充分发挥性能优势，就必须对系统软件进行彻底的变革。”
Moneta机型将在本月7-8日举办的DAC会展仪式上展出。

㈥ 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。

㈦ 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。

㈧ 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。

㈨ 刚看到新闻，宁波某公司研究出中国收个相变存储器芯片。

好像要投资好多个亿，这个东西现在是没有价格的，要到完全市场化还需要时间。

㈩ pcm是什么意思，代表什么

PCM是Phase Change Memory的简称，中文名称为相变存储器，它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。

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。

原理：

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。SET脉冲用于置逻辑1，使非晶层再结晶回到结晶态。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。

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，我们一般称其为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。

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。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。

以上内容参考：网络-PCM