相變存儲器(PCM)與存儲器技術(shù)的比較分析

　相變存儲器(PCM)是新一代非揮發(fā)性存儲器技術(shù)。透過比較PCM與現(xiàn)有的SLC和MLC NAND快閃存儲器以及硬碟驅(qū)動器(HDD) 和固態(tài)硬碟(SSD)等系統(tǒng)解決方案，*估PCM的相對成本、效能和可靠度，可以了解PCM適用于哪里些應(yīng)用領(lǐng)域，以及這項新技術(shù)的潛在價值。

　　當(dāng)探討PCM在存儲器領(lǐng)域的定位時，必須注意其為具有重要優(yōu)勢的補(bǔ)充技術(shù) (特別是當(dāng)系統(tǒng)需求是重要的考慮因素的情況)，而非替代其它存儲器的儲存技術(shù)。不論是作為RAM還是NAND快閃存儲器的補(bǔ)充，只要使用適量的PCM就能改進(jìn)企業(yè)級計算機(jī)和電子商務(wù)等高端應(yīng)用的可靠度和處理效能。

　　圖1 PCM并非取代現(xiàn)有的存儲器系統(tǒng)，而是可以作為互補(bǔ)

　　圖2 相變存儲器(PCM)集其它類型存儲器的突出優(yōu)點(diǎn)于一身，為高端應(yīng)用和無線產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計工程師提供新的選擇

　　PCM是利用材料中的可逆相態(tài)變化來儲存信息的非揮發(fā)性存儲器。物質(zhì)以多種相態(tài)存在，如固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、凝結(jié)和離子。PCM 依賴于材料在不同相變時所表現(xiàn)出來的不同的電阻率特性。恒憶的PCM采用一種由鍺、銻和碲三種元素組成的叫做GST的合金材料(Ge2Sb2Te5)。在非結(jié)晶狀態(tài)時，GST合金的分子結(jié)構(gòu)雜亂無序，因而電阻率也較高。相比之下，在晶體狀態(tài)時，GST的分子結(jié)構(gòu)整齊有序，電阻率相對較低。PCM的技術(shù)基礎(chǔ)就是利用材料電阻率在兩個相態(tài)之間的差異性。透過注入電流，可在材料局部產(chǎn)生強(qiáng)烈的焦耳熱效應(yīng)，引發(fā)相態(tài)變化。透過調(diào)整電壓大小和施加的電流時長，可以調(diào)整最終的材料相態(tài)。

　　PCM有一些有趣的特性：如同NOR和NAND快閃存儲器，PCM也是非揮發(fā)性存儲器技術(shù)之一，因此保存資料并不需要重啟電源。PCM 具備位元可修改功能，存儲器保存的信息可以從1切換到0或者從0切換到1，無需單獨(dú)的抹除步驟。PCM的特點(diǎn)是隨機(jī)讀取時間短。這個特性使處理器可直接從存儲器執(zhí)行代碼，無需把代碼復(fù)制到RAM的中間過程。PCM讀取延時與每單元中任一位元的NOR快閃存儲器相當(dāng)，而讀取效能則可與DRAM存儲器媲美。PCM的寫入速度可達(dá)到NAND快閃存儲器的水平，因為不需要單獨(dú)的抹除步驟，PCM的寫入延時更短。相比之下，NOR快閃存儲器的寫入速度中等，但是抹除操作時間較長。