相变存储器(PCM)是什么?相变存储器(PCM)的优缺点是什么?

2022-02-16 16:32:28 16

相变存储器,P-RAM

相变RAM的相变存储器是一种比Flash快的非易失性存储器形式。

相变随机存取存储器 P-RAM 是一种非易失性存储器或计算机存储,它比更常用的闪存技术更快。

相变存储器有多种名称,包括 P-RAM 或 PRAM、PC-RAM、相变 RAM 等。

相变存储器基于一种称为忆阻器的技术,该技术最初由惠普公司开发。

现在相变存储器已被许多其他制造商采用,并且可能会看到越来越多的使用。相变存储器被视为一项重大进步,很可能成为未来半导体存储器的主流格式之一。

相变存储器基础知识

相变存储器 PCM 或相变随机存取存储器 P-RAM 利用了一种称为硫属化物玻璃的物质的独特特性。

P-RAM 使用的事实是硫属化物玻璃通过电流在多晶和非晶两种状态之间变化,电流通过电池时会产生热量。这引起了名称相变,因为物质在两种状态或相之间发生变化。

在无定形状态下,该材料表现出高水平的电阻以及低反射率。

在多晶状态下,材料具有规则的晶体结构,这表现为性质的变化。在这种状态下,它具有低电阻,因为电子很容易穿过晶体结构,并且它还表现出高反射率。

对于相变存储/相变 RAM,感兴趣的是电阻水平。然后,电池周围的电路会检测电阻的变化,因为这两种状态具有不同的电阻,因此它会检测“1”或“0”是否存储在该位置。

硫属化物的两种状态之间的相变是通过在一段时间内注入电流而引起的局部加热而引起的。材料的最后阶段由注入电流的大小和操作时间调制。

电阻元件提供加热 - 它从底部电极延伸到硫族化物层。通过电阻加热器元件的电流提供热量,然后热量传递到硫属化物层。


状态特性
无定形    • 短程原子序
    • 高反射率
    • 高电阻
多晶    • 长程原子序
    • 低反射率
    • 低电阻

此外,该技术的最新发展已经实现了两个额外的状态,有效地将给定大小的设备的存储量增加了一倍。

相变技术的优点是当设备断电时状态保持不变,从而使其成为一种非易失性存储形式。

相变存储器优缺点

相变随机存取存储器,P-RAM 在数据存储方面比其主要竞争对手闪存具有许多显着优势:

相变存储器的优点:

  • 非易失性:   相变 RAM 是一种非易失性形式的存储器,即它不需要电源来保留其信息。这使其能够直接与闪存竞争。

  • 位可变:   与 RAM 或 EEPROM 类似,P-RAM / PCM 被称为位可变。这意味着信息可以直接写入其中而无需擦除过程。这使它与闪存相比具有显着优势,闪存需要一个擦除周期才能将新数据写入其中。

  • 快速读取性能:   相变 RAM、P-RAM / PCM 具有快速随机存取时间。这样做的好处是可以直接从内存中执行代码,而无需将数据复制到 RAM。P-RAM 的读取延迟与每个单元 NOR 闪存相当,而读取带宽与 DRAM 相似

  • 可扩展性:   对于未来,P-RAM 的可扩展性是它可以提供优势的另一个领域,尽管这尚未实现。原因是 NOR 和 NAND 闪存变体都依赖于难以缩小的浮栅存储器结构。发现随着存储单元尺寸的减小,存储在浮栅上的电子数量减少,这使得这些较小电荷的检测更难以可靠地检测。P-RAM 不存储电荷,而是依赖于电阻变化。因此,不容易受到同样的缩放困难。

  • 写入/擦除性能:   P-Ram 的写入擦除性能非常好,具有比 NAND 闪存更快的速度和更低的延迟。由于不需要擦除周期,因此与闪存相比,这提供了整体显着的改进。

相变存储器的缺点:

  • 商业可行性:   尽管很多人声称 P-RAM 的优势,但很少有公司能够开发出成功商业化的芯片。

  • Flash 的每个单元存储多位:   Flash 能够存储和检测每个单元的多个位的能力仍然使闪存比 P-RAM 具有存储容量优势。尽管 P-RAM / PCM 在未来可能的可扩展性方面具有优势。

在考虑使用相变存储器时,需要同时考虑优点和缺点。

相变存储器已被多家制造商推出,但仍未得到广泛应用,因为许多开发人员可能对此类新技术持谨慎态度。然而,相变存储器,PCM 在许多场合具有一些明显的优势。


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