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相变内存

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  相变内存
  中文名相变内存
  外文名Phase-Change Memory
  简 称PCM
  特 性非易失性的内存产品
  目录
  1基本概念
  2产品优点
  3开发现状
  4英特尔研究员解说
  5镁光宣布世界首次量产相变内存
  1基本概念
  相变内存的英文是“Phase-Change Memory”,简称“PCM”,是一种非易失性的内存产品。
  相变内存是下一代内存(闪存)技术,英特尔和IBM各自带领盟友正在展开较量。英特尔公司高层日前表示,其相变内存样品将在今年二季度提供给设备制造商客户。
  2产品优点
  相变内存结合了DRAM内存的高速存取,以及闪存在关闭电源之后保留数据的特性,被业界视为未来闪存和内存的替代品。
  日前在英特尔公司总部,该公司闪存业务的首席技术官Doller向新闻界介绍了这种先进的内存技术。他说,从理想的角度说,人们需要一种能够保存数据的DRAM,而相变内存将满足这一需求。
  相变内存的另外一个优点是,可以在不删除现有数据的情况下写入数据,这比如今的内存更为快捷。根据统计,相变内存的功耗只有现有闪存的一半,但是读写速度可以达到闪存的1000倍。
  3开发现状
  目前,英特尔公司和意法半导体公司正在联合研发这种新内存。作为竞争对手的IBM也同奇梦达(来自英飞凌)、美光科技合作,也在进行相关研究。去年9月份,英特尔公司展示了一枚初级的128相变内存芯片样品,据称使用90纳米工艺制造。(沈维霓编译)
  由IBM等公司合作研发的一种新型相变内存技术,在存储密度、速度和功耗等方面取得了跳跃式进展.
  在存储密度、速度和功耗等方面取得了跳跃式进展,在未来有望对闪存或磁硬盘技术带来挑战,尤其是将先在音乐播放器、数码相机等便携式设备中取代当前流行的闪存,并终有一天取代硬盘。
  采用该技术制造出的一个原型设备,可以实现500倍于当前闪存技术的数据读写速率,而功耗只是闪存的一半。它采用的生产工艺达到22nm,比当前最先进的45nm更领先,因此存储单元的尺寸更加细微。相变内存可以重复写入10万次以上,比闪存更加耐用;此外,相变内存还是比闪存更加有效和高效的非挥发性内存。
  当前的闪存技术总有一天会因电流泄漏等问题而难以遵循摩尔定律发展下去,相变内存将成为其救星。据悉,该新技术在进入实际应用过程中还面临着生产工艺和生产成本方面的主要障碍,预计2015年左右会市场化。
  内存架构变革 相变内存技术取得突破 据国外媒体报道,英特尔和芯片技术公司Numonyx本周三发布了一项新技术相变内存。这两家公司称,这种新技术将使非易失性存储器突破NAND闪存的20纳米的极限,使加工工艺缩小到5纳米,从而更加节省成本。目前他们的64Mb测试芯可以实现单芯片上进行多层堆叠。 相比传统的内存和闪存技术,PCM相变内存可以写入单比特或单字节的数据,而不用以整块的形式进行,所以在带宽以及延迟方面,有着更加突出的表现,由于相变内存是非易失性存储器技术,所以可以在不通电的情况下依然保持数据。
  加州大学圣地亚哥分校与镁光,BEEcube,Xillinx等公司合作,成功制成了一台使用PCM相变内存构造的固态硬盘设备,这种SSD存储设备的读写速度要比现有的SSD硬盘快上6倍,更比现有的常规机械式硬盘快上数千倍。这台存储设备被命名为Moneta。
  PCM相变内存芯片存储和写入数据的方法是利用硫族材料遇热时会在非晶态或结晶态之间变化,从而改变材料的电阻值的特性,在写入数据时往硫族材料中通以大电流(产生较大热量),在读取数据时则只通以数值较小的电流(热量产生较小)。
  这台Moneta机型中使用的是镁光生产的第一代PCM相变内存芯片。机型的大尺寸数据读取峰值速度为1.1GB/s,写入峰值速度为371MB/s。在 读写少量数据时(如读写512B数据),读入峰值速度可达327MB/s,写入速度则可达91MB/s。可见Moneta机型的读写性能相比SSD硬盘的 性能提升幅度在1-6倍之间。其读写延迟时间更低,而且省电性能也更好,尤其在读写大量数据时。
  Moneta的第二代产品有望在6-9个月之后准备就绪,类似机型的正式推出上市则可能还要等上几年时间,这主要是由于与相变内存技术匹配的其它基础技术 还有需要修改之处。圣地亚哥分校的研究人员Steven Swanson表示:“你可以造出速度更快得多的存储设备,但是...同时与之配套的管理软件也必须改写。过去40多年来,存储系统的配套软件都是基于速 度极慢的磁盘技术而设计的。而要想让基于相变内存技术的存储设备充分发挥性能优势,就必须对系统软件进行彻底的变革。”
  Moneta机型将在本月7-8日举办的DAC会展仪式上展出。
  4英特尔研究员解说
  英特尔研究员和内存技术开发经理AlFazio星期三向记者解释说,这种技术产生的堆叠内存阵列有可能取代目前DRAM内存和NAND闪存的一些工作。这种技术甚至能够让系统设计师把一些DRAM内存和固态内存的一些存储属性缩小到一个内存类。
  简单地说,这个技术能够使DRAM内存和存储结合为一个高速的、高带宽的架构。但是,这个飞跃还有很长的路要走。基于本周三宣布的这种技术的产品还要等许多年才能出现。
  Fazio和Numonyx公司高级技术研究员GregAtwood解释的这项技术突破称作PCMS(相变内存与开关)的相变内存(PCM)技术的一个进步。这种技术能够在同一个基本的硫族(元素)化物材料商创建薄膜内存单元机器控制薄膜选择器,并且在一个交叉点架构上把这些元件组合在一起。
  这种新的相变技术也许有一天会把你的内存和存储融合为一个幸福的家庭。
  这种新的薄膜选择器名为双向阈值开关,允许把多层的内存/选择器层放在一个CMOS基础上,以创建高密度、高带宽的PCM内存。
  这种多层堆叠是这个目标。本周三宣布的技术突破是一种可工作的64MB单层版本的这种新的内存架构。英特尔将在今年12月在马里兰州巴尔迪摩举行的国际电子设备大会上发表一篇论文,正式介绍这种内存架构。
  不过,这些多层的新内存目前正在设计图版上。正如Atwood说的那样,第一次是难度最大的一层。
  5镁光宣布世界首次量产相变内存
  [1] 太平洋时间2012年7月25日镁光科技在位于美国爱达荷州的总部宣布,公司已经开始量产面向移动设备领域的相变内存(Phase Change Memory,简称PCM)。
  目前量产的产品使用45nm制程工艺,规格为1个1Gbit的PCM颗粒与1个512Mbit的LPDDR2 DRAM组成堆叠封装。目前镁光该45nm PCM解决方案主要面向功能型手机市场,未来计划扩展到智能手机和平板电脑领域。
  作为镁光最亲密的合作伙伴,Intel也表明了力挺态度。Intel移动通信事业群组副总裁Stefan Butz称该公司一项站在技术的最先端,在镁光的PCM技术上看到了广阔的前景和价值。
  根据PCM的技术特点,使用这种存储方案的设备将拥有更短的启动时间,更低的功耗=更长的续航以及更强的耐用性。由于PCM断电后不丢失数据的特性,实际上除辅助DRAM作为内存之外还可替代NOR/NAND闪存的作用。


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相变    闪存    速率    

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