相變存儲(chǔ)器PCM應(yīng)用智能電表設(shè)計(jì)方案

5月初，美光斥資12億美元收購(gòu)恒憶，完成收購(gòu)后美光成為同時(shí)擁有DRAM、NAND以及NOR技術(shù)的記憶體晶片大廠。對(duì)于這么大的收購(gòu)舉動(dòng)，有傳言，是英特爾在后面起到的推動(dòng)作用，因?yàn)槿堑目焖籴绕穑幌胍患要?dú)大的局面在存儲(chǔ)市場(chǎng)出現(xiàn)。當(dāng)然，也有傳言，美光收購(gòu)恒憶的動(dòng)機(jī)是為了滿足諾基亞(Nokia)等客戶的一站式購(gòu)足需求。無論如何，著眼技術(shù)創(chuàng)新方面，記者本人認(rèn)為這種收購(gòu)的出現(xiàn)，是能夠起到推進(jìn)作用的。在收購(gòu)后不久，我們有幸在第十五屆IIC CHINA上邀請(qǐng)了，美光亞洲區(qū)嵌入式業(yè)務(wù)部的劉群先生，就相變存儲(chǔ)技術(shù)未來發(fā)展的狀況，做精彩的演講。

隨著世界各國(guó)尤其是中美兩國(guó)在智能電網(wǎng)上的實(shí)質(zhì)性啟動(dòng)，智能電表市場(chǎng)也在起步騰飛。智能電表擔(dān)負(fù)著存儲(chǔ)客戶使用信息和網(wǎng)絡(luò)信息的作用，同時(shí)在不遠(yuǎn)的將來更多的功能也將被加入進(jìn)來，如綠色能源的雙向接入，終端的用戶也可以把自家屋頂太陽能產(chǎn)生的電力傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上。由于上述需求的推動(dòng)，對(duì)智能電表的存儲(chǔ)系統(tǒng)就提出了更高容量，成本降低控制和可靠性提高的要求。

相變存儲(chǔ)器即是英文Phase Change Memory-- PCM 的縮寫。就是一種利用六族與第四、五族的化合物作為存儲(chǔ)材料的存儲(chǔ)器。 該種化合物是一種相態(tài)可逆變的物質(zhì)。可以在有序結(jié)構(gòu)(晶態(tài)-低阻)和無序結(jié)構(gòu)(非晶態(tài)-高阻) 之間變化。

通過圖片可以看出，電流電壓曲線圖是從一個(gè)PCM的存儲(chǔ)單元獲得。讀取操作是工作在電壓500毫伏且電流小于100微安以下的區(qū)間內(nèi)，所以沒有對(duì)GSt產(chǎn)生加熱的效應(yīng)。晶態(tài)和非晶態(tài)的存儲(chǔ)狀態(tài)也就沒有變化。當(dāng)電壓大于500毫伏且電流大于500微安時(shí)，電阻加熱器就會(huì)融化GST材料。此時(shí)晶態(tài)和非晶體的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化。

基于相變技術(shù)的存儲(chǔ)器具有三個(gè)特性，包括位修改(直接寫入)，高寫入次數(shù)，工藝和成本的可延續(xù)性。下面圖片是對(duì)現(xiàn)在流行的存儲(chǔ)器之間的比較。

對(duì)產(chǎn)品帶來這么多特性的PCM相變存儲(chǔ)器，那么具體的應(yīng)用又如何?劉群先生表示，現(xiàn)在目前智能能電表的存儲(chǔ)系統(tǒng)采用NVRAM，EEPROM等方案，但是這些解決方案都存在有成本高、容量小、設(shè)計(jì)復(fù)雜等缺點(diǎn)，而運(yùn)用PCM相變存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)的智能電表可以很好地規(guī)避這些缺點(diǎn)。由于PCM具有位改寫，成本和工藝的可持續(xù)性，高擦寫次數(shù)，從而可以很好的整合原有的存儲(chǔ)系統(tǒng)。只使用一顆PCM相變存儲(chǔ)器就可以整合NOR flash, EEPROM, NVRAM, 從而提供更低的成本，更加環(huán)保，更加可靠，以及更大的容量。

針對(duì)采用相變存儲(chǔ)器的智能電表設(shè)計(jì)，劉群也談到，作為存儲(chǔ)器的重要生產(chǎn)廠商，為滿足客戶的需求，美光也推出了兩款代號(hào)為“omneo”的相變存儲(chǔ)器。分別是：P8P –高速并行接口，128Mb 容量， 100萬次的寫入次數(shù)。P5Q- 高速SPI 接口，支持1、2，4位輸入輸出，也是128Mb 容量, 高達(dá)66Mhz。 100萬次的寫入次數(shù)。 Omneo 給嵌入式提供了一種更快寫入速度，更高的寫入次數(shù)的存儲(chǔ)器。從而拓展了客戶對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 并且在本次西安站IIC CHINA展覽會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，觀眾可以參觀樣品展示。

同期，在西安站技術(shù)研討會(huì)上，除了美光公司帶來的精彩演講外，還有ADI公司資深應(yīng)用工程師薛睿帶來的關(guān)于使用性能觀測(cè)器來測(cè)量和改善嵌入式系統(tǒng)的性能、TriQuint公司關(guān)于討論最新技術(shù)和TriQuint中國(guó)區(qū)總經(jīng)理熊挺提供的集成式方案、以及有國(guó)際電子商情主分析師陳路帶來的關(guān)于2011年中國(guó)汽車電子市場(chǎng)商機(jī)的精彩演講。