PCM相變存儲器是一種應用相變材料作為儲存介質的存儲器技術，在現(xiàn)實生活中得到廣泛應用。為增進大家對PCM相變存儲器的認識，本文將對PCM相變存儲器的發(fā)展歷史、PCM相變存儲器的工作原理予以介紹。如果你對PCM相變存儲器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、PCM相變存儲器發(fā)展歷史

相變存儲器，簡稱PCM，相變存儲器就是利用特殊材料在晶態(tài)和非晶態(tài)之間相互轉化時所表現(xiàn)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(tài)和非晶態(tài)巨大的導電性差異來存儲數據的一種信息存儲裝置。

二十世紀五十年代至六十年代，Dr. Stanford Ovshinsky開始研究無定形物質的性質。無定形物質是一類沒有表現(xiàn)出確定、有序的結晶結構的物質。1968年，他發(fā)現(xiàn)某些玻璃在變相時存在可逆的電阻系數變化。1969年，他又發(fā)現(xiàn)激光在光學存儲介質中的反射率會發(fā)生響應的變化。1970年，他與他的妻子Dr. Iris Ovshinsky共同建立的能量轉換裝置（ECD）公司，發(fā)布了他們與Intel的Gordon Moore合作的結果。1970年9月28日在Electronics發(fā)布的這一篇文章描述了世界上第一個256位半導體相變存儲器。近30年后，能量轉換裝置（ECD）公司與Micron Technology前副主席Tyler Lowery建立了新的子公司Ovonyx。在2000年2月，Intel與Ovonyx發(fā)表了合作與許可協(xié)議，此份協(xié)議是現(xiàn)代PCM研究與發(fā)展的開端。2000年12月，STMicroelectronics（ST）也與Ovonyx開始合作。至2003年，以上三家公司將力量集中，避免重復進行基礎的、競爭的研究與發(fā)展，避免重復進行延伸領域的研究，以加快此項技術的進展。2005年，ST與Intel發(fā)表了它們建立新的閃存公司的意圖，新公司名為Numonyx。在1970年第一份產品問世以后的幾年中，半導體制作工藝有了很大的進展，這促進了半導體相變存儲器的發(fā)展。同時期，相變材料也愈加完善以滿足在可重復寫入的CD與DVD中的大量使用。Intel開發(fā)的相變存儲器使用了硫屬化物（Chalcogenides），這類材料包含元素周期表中的氧/硫族元素。Numonyx的相變存儲器使用一種含鍺、銻、碲的合成材料（Ge2Sb2Te5），多被稱為GST?，F(xiàn)今大多數公司在研究和發(fā)展相變存儲器時都都使用GST或近似的相關合成材料。今天，大部分DVD-RAM都是使用與Numonyx相變存儲器使用的相同的材料。

二、PCM相變存儲器的工作原理是什么

相變存儲器（PCM）是一種非易失存儲設備，它利用材料的可逆轉的相變來存儲信息。同一物質可以在諸如固體、液體、氣體、冷凝物和等離子體等狀態(tài)下存在，這些狀態(tài)都稱為相。相變存儲器便是利用特殊材料在不同相間的電阻差異進行工作的。

在非晶態(tài)下，GST材料具有短距離的原子能級和較低的自由電子密度，使得其具有較高的電阻率。由于這種狀態(tài)通常出現(xiàn)在RESET操作之后，一般稱其為RESET狀態(tài)，在RESET操作中DUT的溫度上升到略高于熔點溫度，然后突然對GST淬火將其冷卻。冷卻的速度對于非晶層的形成至關重要。非晶層的電阻通?？沙^1兆歐。

在晶態(tài)下，GST材料具有長距離的原子能級和較高的自由電子密度，從而具有較低的電阻率。由于這種狀態(tài)通常出現(xiàn)在SET操作之后，我們一般稱其為SET狀態(tài)，在SET操作中，材料的溫度上升高于再結晶溫度但是低于熔點溫度，然后緩慢冷卻使得晶粒形成整層。晶態(tài)的電阻范圍通常從1千歐到10千歐。晶態(tài)是一種低能態(tài)；因此，當對非晶態(tài)下的材料加熱，溫度接近結晶溫度時，它就會自然地轉變?yōu)榫B(tài)。

典型的GST PCM器件結構頂部電極、晶態(tài)GST、α/晶態(tài)GST、熱絕緣體、電阻（加熱器）、底部電極組成。一個電阻連接在GST層的下方。加熱/熔化過程只影響該電阻頂端周圍的一小片區(qū)域。擦除/RESET脈沖施加高電阻即邏輯0，在器件上形成一片非晶層區(qū)域。擦除/RESET脈沖比寫/SET脈沖要高、窄和陡峭。SET脈沖用于置邏輯1，使非晶層再結晶回到結晶態(tài)。

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