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相变存储技术 发表评论(0) 编辑词条

 相变存储器(OUM)
  奥弗辛斯基(Stanford
  Ovshinsky)在1968年发表了第一篇关于非晶体相变的论文,创立了非晶体半导体学。一年以后,他首次描述了基于相变理论的存储器:材料由非晶体状态变成晶体,再变回非晶体的过程中,其非晶体和晶体状态呈现不同的反光特性和电阻特性,因此可以利用非晶态和晶态分别代表“0”和“1”来存储数据。后来,人们将这一学说称为奥弗辛斯基电子效应。相变存储器是基于奥弗辛斯基效应的元件,因此被命名为奥弗辛斯基电效应统一存储器(OUM),如图2所示。从理论上来说,OUM的优点在于产品体积较小、成本低、可直接写入(即在写入资料时不需要将原有资料抹除)和制造简单,只需在现有的CMOS工艺上增加2~4次掩膜工序就能制造出来。
  OUM是世界头号半导体芯片厂商Intel公司推崇的下一代非易失性、大容量存储技术。Intel和该项技术的发明厂商Ovonyx
  公司一起,正在进行技术完善和可制造性方面的研发工作。Intel公司在2001年7月就发布了0.18mm工艺的4Mb
  OUM测试芯片,该技术通过在一种硫化物上生成高低两种不同的阻抗来存储数据。2003年VLSI会议上,Samsung公司也报道研制成功以Ge2Sb2Te5(GST)为存储介质,采用0.25mm工艺制备的小容量OUM,工作电压在1.1V,进行了1.8x109
  读写循环,在1.58x109循环后没有出现疲劳现象。
  不过OUM的读写速度和次数不如FeRAM和MRAM,同时如何稳定维持其驱动温度也是一个技术难题。2003年7月,Intel负责非易失性存储器等技术开发的S.K.Lai还指出OUM的另一个问题:OUM的存储单元虽小,但需要的外围电路面积较大,因此芯片面积反而是OUM的一个头疼问题。同时从目前来看,OUM的生产成本比Intel预想的要高得多,也成为阻碍其发展的瓶颈之一。
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IBM首席技术官:相变存储技术有望3-5年内实现商业化编辑本段回目录

IBM公司系统与技术集团的首席技术官Jai Menon最近称非易失性相变内存(PCM)技术的芯片尺寸微缩能力将超越常规闪存芯片,并会在3-5年内在服务器机型上投入实用。Menon称IBM将 继续开发自有PCM技术专利,不过专利开发完成后,IBM会寻找有能力为IBM制造PCM存储芯片的代工厂商并进行技术授权,最后载将代工厂生产的PCM 芯片用于IBM自己的服务器系统产品上。


在接受EEtimes网站记者访谈时,Menon表示IBM“非常看好PCM技术在未来3-5年内的发展势头,而且这种技术很可能会在服务器领域取代现有的闪存技术。目前服务器应用领域出于节能的需要,正在逐步引入采用闪存芯片制作的存储设备。Menon并表示,PCM的下一步,IBM开发的赛道式磁存储技术则将取而代之。

不过,他表示PCM要走向实用还有许多问题需要解决。Menon在访谈中并没有介绍IBM是如何解决PCM存储体的耐热性问题,这个问题在IBM的工程师在今年的VLSI技术年会上发表的一篇PCM存储单元用铜离子导电体的文章中有所提及,这种导电体面向的是堆叠式的结构,因此其受热环境更为恶劣。

PCM技术的原理是通过使用电加热技术改变存储材料的晶相,由此改变其电阻值来存储数据。由于相变材料状态的稳定性高,结构尺寸易于微缩,因此非常适合用作非易失性存储器,甚至大有替代DRAM存储器的态势。不过由于PCM技术难于实现商业化生产,而且即便采用65/90nm制程制造的基于这种技术的产品真的能投放市场,其存储密度相比常规闪存是否具备足够的优势也很成问题,目前常规闪存的制程已经进化到了22nm制程。
IBM is presenting three papers on PCM at the 2010 International Electron Devices Meeting.

除了PCM技术本身之外,Menon还表示IBM目前正在积极在新材料研发,3D封装技术以及存储单元结构技术方面进行研发,”我们确信PCM将在尺寸微缩方面比较闪存芯片具备一定的优势,因为闪存技术发展到22nm制程以下后会遇到很多问题。“

PCM的耐久性方面,Menon则认为,从读写周期数的角度看,PCM的耐久性将能介于闪存和内存芯片之间。他说:”配合各种耐久性增强技术后,DRAM的耐久性可在10^12次左右,闪存则在10^4-10^5次左右。而我们认为PCM芯片的耐久性则可高于10^5次,而且这个数字还会增加,不过会无法突破10^12次,但其耐久性应足可满足内存的需求,如果最后一条无法达成,那么至少我们还可以把PCM用作外存设备。PCM的性能将可逼近DRAM,当然它无法达到DRAM的性能等级,读写速度会比DRAM慢3-10倍左右,不过我们会开发其它的技术来弥补和缩小速度方面的缺陷。“

尽管Menon承认PCM的开发会遇到很多需要克服的问题,但他认为自己手下的工程师完全有能力解决这些问题:”(PCM)还有一些基本的问题需要解决,另外制造PCM芯片所用的材料也需要做进一步研究,不同的材料配比会导致性能的细微差异。因此我认为大概在2014年左右消费级电子市场上会首先出现PCM芯片的身影。“

当被问及IBM是否会自行设计并自行生产制造自己的PCM产品元件,或者会寻求代工商为其代工时,Menon表示:”这算业务范畴的问题了。我的看法是我们很可能会寻求芯片代工商,也就是说我们会完成技术的技术研发,然后将有关的技术授权给代工商进行生产。“

CNBeta编译
原文:
eetasia

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标签: 相变存储技术

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