PCM相变存储器发展现状如何？PCM相变存储器有哪些技术特点？

PCM相变存储器是存储器中的一种类型，很多场景下PCM相变存储器更加适用。为增进大家对PCM相变存储器的认识，本文将对PCM相变存储器的发展现状以及PCM相变存储器的技术特点予以介绍。如果你对PCM相变存储器具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、PCM相变存储器发展现状如何

IBM首次探索相变存储器的商业化，2006年，Intel和Samsung相继推出了首款商用PCRAM芯片，引发了国际厂商对PCM技术的竞相布局。在技术层面，各家厂商各有侧重：英特尔与美光专注于可堆叠型PCM的研发，IBM则大力投入PCM多值技术的研究，而意法半导体在嵌入式PCM芯片(ePCM)领域保持领先。2015年，Intel推出3D XPoint技术，其存储容量接近NAND Flash，读写速度则与DRAM相当。但遗憾的是，随着英特尔傲腾内存业务的终止，3D XPoint内存技术也未能持续发展。

目前，相变存储器（PCM）在主流市场，尤其是与DRAM和NAND FLASH所占据的市场，尚未能推出具有显著竞争力的产品。尽管我国PCM行业起步较晚，但发展迅猛，已有多家企业涉足其生产，如纳思达股份、时代全芯（AMT）、东芯股份等。值得一提的是，时代全芯成为我国首家拥有相变存储技术的企业，并已具备PCM量产能力。然而，其在江苏淮安建设的相变存储芯片晶圆线因良率低和持续亏损等问题面临资金断裂困境，最终在2023年申请破产。目前，中国大陆尚无其他企业宣称拥有大规模量产相变存储芯片晶圆线的能力。

面对传统存储面临的“性能墙”和“存储墙”挑战，业界仍在持续研发PCM技术。从产品性能和成本角度看，相变存储器（PCM）在服务器和数据中心领域具有潜在的应用前景，有望替代部分服务器DRAM。然而，其在数据中心领域的大规模推广仍面临诸多限制，主要包括技术成熟度、成本问题以及市场需求等。

二、相变存储器的技术特点

相变存储器具有很多优点，比如可嵌入功能强、优异的可反复擦写特性、稳定性好以及和ＣＭＯＳ工艺兼容等。到目前为止，还未发现ＰＣＲＡＭ 有明确的物理极限，研究表明 相变材料的厚度降至２ｎｍ时，器件仍然能够发生相变。因而，ＰＣＲＡＭ 被认为是最有可能解决存储技术问题、取代目前主流的存储产品，成为未来通用的新一代非挥发性半导体存储器件之一。

相变存储器提高存储容量的方式有两种：一种是三维堆叠，还有一种是多值技术。英特尔和美光重点突破的是三维堆叠技术，而IBM在多值存储领域取得了突破性进展。

三维堆叠技术通过芯片或器件在垂直方向的堆叠，可以显著增加芯片集成度，是延续摩尔定律的一种重要技术。交叉堆叠(cross point)的三维存储结构被广泛应用于非易失存储器，英特尔和美光共同研发的3D Xpoint技术，便是一种三维交叉堆叠型相变存储器。当前，三维新型非易失存储器的研究主要集中在器件和阵列层面。与传统的二维存储器不同，三维相变存储器采用了新型的双向阈值开关（Ovonic Threshold Switch，OTS）器件作为选通器件(selector)。根据OTS器件的物理特性和三维交叉堆叠阵列结构的特点，三维交叉堆叠型相变存储器采用一种V/2偏置方法以实现存储单元的操作。

IBM是相变存储器多值存储技术的推进者，其每个存储单元都能长时间可靠地存储多个字节的数据。为了实现多位存储，IBM的科学家开发出了两项创新性的使能技术：一套不受偏移影响单元状态测量方法以及偏移容错编码和检测方案。更具体地说，这种新的单元状态测量方法可测量PCRAM单元的物理特性，检测其在较长时间内是否能保持稳定状态，这样的话其对偏移就会不敏感，而偏移可影响此单元的长期电导率稳定性。为了实现一个单元上所储存的数据在环境温度波动的情况下仍能获得额外的稳健性（additional robustness），IBM的科学家采用了一种新的编码和检测方案。这个方案可以通过自适应方式修改用来检测此单元所存储数据的电平阈值，使其能随着温度变化引起的各种波动而变化。因此，这种存储器写入程序后，在相当长的时间内都能可靠地读取单元状态，从而可提供较高的非易失性。

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