PCM相變存儲器具有很多優(yōu)點,比如可嵌入功能強、優(yōu)異的可反復擦寫特性、穩(wěn)定性好以及和CMOS工藝兼容等。為增進大家對PCM相變存儲器的認識,本文將對PCM相變存儲器的特性以及PCM相變存儲器的應用予以介紹。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相變存儲器特性
1、一位可變
如同RAM或EEPROM,PCM可變的最小單元是一位。閃存技術(shù)在改變儲存的信息時要求有一步單獨的擦除步驟。而在一位可變的存儲器中存儲的信息在改變時無需單獨的擦除步驟,可直接由1變?yōu)?或由0變?yōu)?。
2、非易失性
相變存儲器如NOR閃存與NAND閃存一樣是非易失性的存儲器。RAM需要穩(wěn)定的供電來維持信號,如電池支持。DRAM也有稱為軟錯誤的缺點,由微粒或外界輻射導致的隨機位損壞。早期Intel進行的兆比特PCM存儲陣列能夠保存大量數(shù)據(jù),該實驗結(jié)果表明PCM具有良好的非易失性。
3、讀取速度
如同RAM和NOR閃存,PCM技術(shù)具有隨機存儲速度快的特點。這使得存儲器中的代碼可以直接執(zhí)行,無需中間拷貝到RAM。PCM讀取反應時間與最小單元一比特的NOR閃存相當,而它的的帶寬可以媲美DRAM。相對的,NAND閃存因隨機存儲時間長達幾十微秒,無法完成代碼的直接執(zhí)行。
4、寫入/擦除速度
PCM能夠達到如同NAND的寫入速度,但是PCM的反應時間更短,且無需單獨的擦除步驟。NOR閃存具有穩(wěn)定的寫入速度,但是擦除時間較長。PCM同RAM一樣無需單獨擦除步驟,但是寫入速度(帶寬和反應時間)不及RAM。隨著PCM技術(shù)的不斷發(fā)展,存儲單元縮減,PCM將不斷被完善。
5、縮放比例
縮放比例是PCM的第五個不同點。NOR和NAND存儲器的結(jié)構(gòu)導致存儲器很難縮小體型。這是因為門電路的厚度是一定的,它需要多于10V的供電,CMOS邏輯門需要1V或更少。這種縮小通常被成為摩爾定律,存儲器每縮小一代其密集程度提高一倍。隨著存儲單元的縮小,GST材料的體積也在縮小,這使得PCM具有縮放性。
二、PCM相變存儲器應用
相變存儲器材料具有存取速度快和可靠性高等優(yōu)點,有比其他存儲器更廣闊的應用空間和更好的發(fā)展趨勢,有望替代目前被公眾熟知的傳統(tǒng)存儲技術(shù),如應用于U盤的可斷電存儲的閃存技術(shù),又如應用于電腦內(nèi)存的不斷電存儲的DRAM技術(shù)等等。雖然人們漸漸的認識到了新存儲技術(shù)的優(yōu)越性,但如何將其應用在實際中卻各有差異。
從目前的研究可以看出相變存儲器主要可以用來替代計算機主存、硬盤和閃存:
①相變存儲器訪問相應時間短,并且具有字節(jié)可尋址特性,其寫延遲約為DRAM的10倍,使他在設計參考中固件代碼的直接執(zhí)行上顯現(xiàn)出優(yōu)勢,并廣泛研究用來作為DRAM的替代品,傳統(tǒng)使用的DRAM的方法是在計算機斷電后主存的數(shù)據(jù)全部丟失,計算機重啟需要重新從外存讀取操作系統(tǒng)數(shù)據(jù),消耗較多時間,之前部分研究者采用將NOR閃存作為主存,可以解決計算機掉電數(shù)據(jù)丟失問題,但是閃存有擦寫次數(shù)有限,隨機寫性能較差,寫延遲較大等的缺點,而采用相變存儲器或者基于相變存儲器的異構(gòu)主存方法可以更好地解決上述問題;
②相變存儲器的隨機讀寫性能能夠有效地解決大規(guī)??茖W計算中小粒度隨機I/O對磁盤訪問所造成的I/O瓶頸,用相變存儲器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬盤具有很大的優(yōu)勢;
③閃存和相變存儲器都是新型非易失性存儲器,沒有機械裝置并且可隨機讀寫,但是和相變存儲器相比,閃存的讀寫性能略顯不足,特別是寫入前需要整塊擦除的缺陷,導致閃存只能通過一系列更加復雜的技術(shù)化才能替代存儲系統(tǒng)的部分功能。
相變存儲器還有其他很多方面的應用,適用于固線和無線通信設備、消費電子、PC和其他嵌入式應用設備:比如應用在航天器領域中的嵌入系統(tǒng)中、用在智能電表中可以對其儲存構(gòu)架進行進一步整合等。另外,根據(jù)相變存儲器存在的一些不足,在提高存儲密度、降低成本和提高耐寫能力方面需要進一步的研究,才能更好的推動相變存儲器的應用與發(fā)展。
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