DOSTOR存储在线 7月4日国际报道： PCM的原理

相变记忆体在数据记录上有一个简单的基本设计：利用热量来改变硫化物玻璃材料的电介性质。

左边，一个示意图显示了相变记忆体单元是如何布置的；右边，放大显示了相变单元（PCE）以及它与电极的接触。

（来源：IBM）

当快速冷却的时候，材料中的分子会保持和加热状态时一样的非结晶态；当慢速冷却的时候，分子则会呈现晶格状态，从而让电流可以更好地通过。通过检测这种电阻性，设备可以计算出有多少个单元在存储，通过加热和有控制的冷却，新的数据可以被写入。

通过多层布置方式，单元的冷却速率可以处在一个中间的水平，这个时候可以利用介于结晶态和非结晶态之间的四种状态。通过四种状态，2比特数据可以存储在每个单元上--二进制下的00、01、10和11--从而将记忆体芯片的存储密度提高一倍，同时减少给定数据存储的成本。

不过这还不够。现在的闪存记忆体可以使用8种状态，这意味着每个单元可以储存3比特数据。

Pozidis表示：“PCM也必须可以储存3比特数据。我相信我们可以做到。”

实际上，他认为PCM可以走得更远。他表示：“通过使用不同材料，我认为我们可以在每个单元上存储4比特数据。”

IBM在一个拥有2.56亿单元的芯片上展示了它的多层单元技术。通过在每个单元上存储2比特数据，它的容量可以达到512MB。Pozidis表示，这个漂移容错技术被应用在了容量更小的2MB版本上。2MB和512MB原型都采用了以前的90纳米制程。

PCM要在成本上取得竞争优势就必须将制程缩小到目前主流的制程。闪存现在的制程是24纳米。Pozidis对此颇有信心。

他表示：“相变记忆体可以采用更小的制程。”

PCM的一个问题就是记录数据用的电阻值会随着时间而发生漂移。上图显示了两个记忆体单元的漂移--每个记忆体可以在四个电阻水平上存储数据。其中一个电阻水平为3的记忆体单元，它的电阻值的升高速度高于蓝色虚线所显示的平均速度，以至于它在某个时间点后高于另一个电阻水平为2的记忆体单元。红色线所显示的电阻值，它的漂移速度则慢于第二层电阻水平记忆体单元的平均速度。

（来源：IBM）