非易失性半导体存储器的相变机制
非易失性存储器(NVM)在半导体商场占有重要的一席之地，特别是首要用于手机和其它便携电子设备的闪存芯片。往后几年便携电子体系对非易失性存储器的要求更高，数据存储运用需求写入速度极快的高密度存储器，而代码履行运用则要求存储器的随机访存速度更快。
通过研讨人员对浮栅存储技能的持之以恒的研讨，现有闪存的技能才能在2010年底应该有所进步，尽管如此，现在人们越来越重视有望至少在2020年底曾经晋级到更小技能节点的新式存储器机制和资料。
现在存在多种不同的能够代替浮栅概念的存储机制，相变存储器（PCM）便是其间一个最被业界看好的非易失性存储器，具有闪存无法对抗的读写功用和晋级才能。
在室温环境中，依据第六族元素的某些金属（硫族化合物）的晶态和非晶态的稳定性非常好。特别是GeSbTe合金最被看好，由于它恪守一个伪二元构成方法（在GeTe和Sb2Te3之间），以下简称GST。
在依据硅的相变存储器中，不同强度的电流通过加热器（电阻），抵达硫化物资料，运用部分热焦耳效应，改动接触区周围的可写入容量（图1）。在通过强电流和快速猝灭后，资料被冷却成非晶体状况，导致电阻率增大。切换到非晶体状况一般用时缺乏100ns，单元的热时刻常量一般仅为几纳秒。若康复接触区的晶体状况，使资料的电阻率变小，需求施加中等强度的电流，脉冲时刻较长。存储单元写入操作所用的不同电流产生了存储器的直接写入特性。这种直接写入功用可简化存储器的写入操作，进步写入功用。
图1a：PCM存储元件的横截面原理图
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图1b：写入操作过程中的模仿温度曲线图
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运用比写入电流低许多的且无重要的焦耳热效应的电流读取存储器，然后能够差异高电阻（非晶体）和低电阻（晶体）状况。
PCM被业界看好是由于两大原因。榜首原因是存储器功用性增强：这些改善之处包含更短的随机访存时刻、更快的读写速度，以及直接写入、位粒度和高耐读写才能。整合今日的闪存和快速动态随机拜访存储器（DRAM）的部分特性，PCM技能将存储器的功用进步到一个新的水平，终究不只能够代替闪存，还能代替DRAM的部分用途，如常用操作码保存和高功用磁盘缓存(图2)。
图2：存储技能特点比较
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存储单元小和制作工艺能够晋级是让人们看好PCM的第二大理由。相变物理性质显现制程有望晋级到5nm节点以下，有可能把闪存建立的本钱下降和密度进步的速度延续到下一个十年期。
选用一项规范CMOS技能整合PCM概念、存储单元结构及阵列和芯片测验载具的计划已通过广泛的评价和证明。128Mb高密度相变存储器原型通过90nm制程证明，测验标明功用和可靠性杰出。依据现在已获得的制程整合成果和对PCM整合细节了解水平，下一个开发阶段将是选用晋级技能制作千兆位（Gbit）等级的PCM存储器。
