PCM相變存儲器是存儲器中的一種類型，很多場景下PCM相變存儲器更加適用。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)展現(xiàn)狀以及PCM相變存儲器的技術特點予以介紹。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)展現(xiàn)狀如何

IBM首次探索相變存儲器的商業(yè)化，2006年，Intel和Samsung相繼推出了首款商用PCRAM芯片，引發(fā)了國際廠商對PCM技術的競相布局。在技術層面，各家廠商各有側重：英特爾與美光專注于可堆疊型PCM的研發(fā)，IBM則大力投入PCM多值技術的研究，而意法半導體在嵌入式PCM芯片(ePCM)領域保持領先。2015年，Intel推出3D XPoint技術，其存儲容量接近NAND Flash，讀寫速度則與DRAM相當。但遺憾的是，隨著英特爾傲騰內存業(yè)務的終止，3D XPoint內存技術也未能持續(xù)發(fā)展。

目前，相變存儲器（PCM）在主流市場，尤其是與DRAM和NAND FLASH所占據(jù)的市場，尚未能推出具有顯著競爭力的產品。盡管我國PCM行業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅猛，已有多家企業(yè)涉足其生產，如納思達股份、時代全芯（AMT）、東芯股份等。值得一提的是，時代全芯成為我國首家擁有相變存儲技術的企業(yè)，并已具備PCM量產能力。然而，其在江蘇淮安建設的相變存儲芯片晶圓線因良率低和持續(xù)虧損等問題面臨資金斷裂困境，最終在2023年申請破產。目前，中國大陸尚無其他企業(yè)宣稱擁有大規(guī)模量產相變存儲芯片晶圓線的能力。

面對傳統(tǒng)存儲面臨的“性能墻”和“存儲墻”挑戰(zhàn)，業(yè)界仍在持續(xù)研發(fā)PCM技術。從產品性能和成本角度看，相變存儲器（PCM）在服務器和數(shù)據(jù)中心領域具有潛在的應用前景，有望替代部分服務器DRAM。然而，其在數(shù)據(jù)中心領域的大規(guī)模推廣仍面臨諸多限制，主要包括技術成熟度、成本問題以及市場需求等。

二、相變存儲器的技術特點

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。到目前為止，還未發(fā)現(xiàn)ＰＣＲＡＭ 有明確的物理極限，研究表明 相變材料的厚度降至２ｎｍ時，器件仍然能夠發(fā)生相變。因而，ＰＣＲＡＭ 被認為是最有可能解決存儲技術問題、取代目前主流的存儲產品，成為未來通用的新一代非揮發(fā)性半導體存儲器件之一。

相變存儲器提高存儲容量的方式有兩種：一種是三維堆疊，還有一種是多值技術。英特爾和美光重點突破的是三維堆疊技術，而IBM在多值存儲領域取得了突破性進展。

三維堆疊技術通過芯片或器件在垂直方向的堆疊，可以顯著增加芯片集成度，是延續(xù)摩爾定律的一種重要技術。交叉堆疊(cross point)的三維存儲結構被廣泛應用于非易失存儲器，英特爾和美光共同研發(fā)的3D Xpoint技術，便是一種三維交叉堆疊型相變存儲器。當前，三維新型非易失存儲器的研究主要集中在器件和陣列層面。與傳統(tǒng)的二維存儲器不同，三維相變存儲器采用了新型的雙向閾值開關（Ovonic Threshold Switch，OTS）器件作為選通器件(selector)。根據(jù)OTS器件的物理特性和三維交叉堆疊陣列結構的特點，三維交叉堆疊型相變存儲器采用一種V/2偏置方法以實現(xiàn)存儲單元的操作。

IBM是相變存儲器多值存儲技術的推進者，其每個存儲單元都能長時間可靠地存儲多個字節(jié)的數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)多位存儲，IBM的科學家開發(fā)出了兩項創(chuàng)新性的使能技術：一套不受偏移影響單元狀態(tài)測量方法以及偏移容錯編碼和檢測方案。更具體地說，這種新的單元狀態(tài)測量方法可測量PCRAM單元的物理特性，檢測其在較長時間內是否能保持穩(wěn)定狀態(tài)，這樣的話其對偏移就會不敏感，而偏移可影響此單元的長期電導率穩(wěn)定性。為了實現(xiàn)一個單元上所儲存的數(shù)據(jù)在環(huán)境溫度波動的情況下仍能獲得額外的穩(wěn)健性（additional robustness），IBM的科學家采用了一種新的編碼和檢測方案。這個方案可以通過自適應方式修改用來檢測此單元所存儲數(shù)據(jù)的電平閾值，使其能隨著溫度變化引起的各種波動而變化。因此，這種存儲器寫入程序后，在相當長的時間內都能可靠地讀取單元狀態(tài)，從而可提供較高的非易失性。

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