非易失存儲(chǔ)器迎來(lái)好機(jī)遇
2017-08-11 15:57:00
近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展得如火如荼，這熱潮將大力推動(dòng)存儲(chǔ)器需求。汽車、行動(dòng)裝置、工業(yè)等機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）裝置對(duì)固態(tài)硬盤需求連年上升，加上嵌入式系統(tǒng)因應(yīng)大數(shù)據(jù)資料來(lái)臨，對(duì)存儲(chǔ)器容量的要求也翻倍增長(zhǎng)，這些應(yīng)用的興起都可帶動(dòng)各種嵌入式存儲(chǔ)器出貨量激增。但以海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為主要載體的物聯(lián)網(wǎng)對(duì)存儲(chǔ)器提出了低成本、高容量、低功耗、高速度、高可靠性的要求。研發(fā)、尋找一種最符合要求、最具有競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Φ姆菗]發(fā)性存儲(chǔ)器，時(shí)間緊迫且意義重大。
在市場(chǎng)迫切需求的驅(qū)動(dòng)下，市面上相陸續(xù)出現(xiàn)了一些新型非易失存儲(chǔ)器，如相變存儲(chǔ)器（PRAM）、鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）、阻變存儲(chǔ)器（RRAM）、磁變存儲(chǔ)器（MRAM）。
磁變存儲(chǔ)器（MRAM）自1990年代開(kāi)始發(fā)展，是一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器技術(shù)，也就是斷電后，所儲(chǔ)存的資料不會(huì)丟失的存儲(chǔ)器。這項(xiàng)技術(shù)在學(xué)理上的存取速度接近SRAM，而且具有快閃存儲(chǔ)器的非揮發(fā)性特性，在容量密度及使用壽命上與DRAM不相上下，平均能耗遠(yuǎn)低于DRAM，未來(lái)極具成為真正通用型存儲(chǔ)器潛力。但由于MRAM使用了大量的新材料、新結(jié)構(gòu)，量產(chǎn)難度非常大。相變存儲(chǔ)器（PRAM）可在芯片供電中斷時(shí)保存數(shù)據(jù)，與普通閃存的工作原理相同。但PRAM寫(xiě)入數(shù)據(jù)的速度要比快閃存儲(chǔ)器快30倍，其壽命周期也將至少增加了十倍。
相變存儲(chǔ)器是基于材料相變引起電阻變化的存儲(chǔ)器。結(jié)構(gòu)上有電阻加熱器和相變層所組成。通入重置（RESET）寫(xiě)電流后，電阻加熱器使得相變層溫度迅速升高，在達(dá)到相變層熔點(diǎn)后較短時(shí)間內(nèi)，關(guān)閉寫(xiě)電流，使得材料快速冷卻，此時(shí)固定在非晶態(tài)，為高阻態(tài)。為了使相變層材料重新回到晶態(tài)，需要通入設(shè)置（SET）電流，相變層需要被加熱到結(jié)晶溫度和熔化溫度之間，使得晶核和微晶快速生長(zhǎng)。目前相變層材料的研究集中在GST系合金。由于重置寫(xiě)電流較大，相變存儲(chǔ)器的功耗較高，另外寫(xiě)電流時(shí)間較長(zhǎng)，寫(xiě)速度較慢。尋找新型相變材料來(lái)降低寫(xiě)電流，同時(shí)加快寫(xiě)速度和減少熱擾動(dòng)成為急需解決的難題。
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