相變化內(nèi)存原理分析及設(shè)計(jì)使用技巧

　　在相變化內(nèi)存的每個(gè)位的位置都有一個(gè)微型加熱器，通過熔化然后再冷卻硫系玻璃，來促進(jìn)晶體成長(zhǎng)或禁止晶體成長(zhǎng)，每個(gè)位就會(huì)在晶態(tài)與非晶態(tài)之間轉(zhuǎn)換。設(shè)定的脈沖信號(hào)將溫度升高到玻璃熔化的溫度，并維持在這個(gè)溫度一段時(shí)間;一旦晶體開始生長(zhǎng)，就立即降低溫度。一個(gè)復(fù)位脈沖將溫度升高，然后在熔化材料形成晶體前快速降低溫度，這個(gè)過程在該位位置上產(chǎn)生一個(gè)非晶或不導(dǎo)電的材料結(jié)構(gòu)(圖2)。

　　加熱器的尺寸非常小，能夠快速加熱微小的硫系材料的位置，加熱時(shí)間在納秒量級(jí)內(nèi)，這個(gè)特性準(zhǔn)許進(jìn)行快速寫入操作、防止讀取操作干擾相鄰的數(shù)據(jù)位。此外，加熱器的尺寸隨著工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小而變小，因此與采用大技術(shù)節(jié)點(diǎn)的上一代相變化內(nèi)存相比，采用小技術(shù)節(jié)點(diǎn)相變化內(nèi)存更容易進(jìn)行寫入操作。相變化內(nèi)存技術(shù)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)極限遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于NAND和NOR閃存(圖3)。

　　相變化內(nèi)存的讀寫速度可媲美閃存，將來會(huì)接近DRAM的速度。從系統(tǒng)架構(gòu)角度看，相變化內(nèi)存的優(yōu)點(diǎn)是沒有擦除過程，每個(gè)位都可以隨時(shí)單獨(dú)置位或復(fù)位，不會(huì)影響其它的數(shù)據(jù)位，這一點(diǎn)突破了NAND和NOR閃存的區(qū)塊擦除限制。

　　內(nèi)存芯片價(jià)格取決于制造成本，Objective Analysis估計(jì)。相變化內(nèi)存制造商將會(huì)把制造成本逐步降至競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的水平。相變化內(nèi)存的每gigabyte價(jià)格是DRAM的大約25倍，但相變化內(nèi)存的儲(chǔ)存單元比最先進(jìn)的DARM的儲(chǔ)存單元更小，所以一旦工藝和芯片達(dá)到DRAM的水平時(shí)，相變化內(nèi)存的制造成本將能夠降到DRAM成本之下。

　　隨著工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)和晶圓直徑達(dá)到DRAM的水平，芯片產(chǎn)量足以影響規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)計(jì)到2015至2016年，相變化內(nèi)存的每GB(gigabyte)價(jià)格將低于DRAM的平均價(jià)格。雖然相變化內(nèi)存向多層單元(multi-level cells)進(jìn)化，該技術(shù)制造成本將會(huì)降至DRAM價(jià)格的二分之一以下，從而成為繼NAND之后第二個(gè)成本最低的技術(shù)。再早關(guān)注相變化內(nèi)存技術(shù)也不算早。我們知道閃存正在接近其不可避免的技術(shù)升級(jí)的極限，相變化內(nèi)存等技術(shù)必將取而代之。相變化內(nèi)存廠商透露，在2015年左右，這項(xiàng)技術(shù)的價(jià)格將會(huì)與DRAM的價(jià)格持平，屆時(shí)相變化內(nèi)存將開啟一個(gè)全新的內(nèi)存系統(tǒng)設(shè)計(jì)思維方式。