非易失存儲器迎來好機遇
2017-08-11 15:57:00
近年來物聯網發展得如火如荼，這熱潮將大力推動存儲器需求。汽車、行動裝置、工業等機器對機器（M2M）裝置對固態硬盤需求連年上升，加上嵌入式系統因應大數據資料來臨，對存儲器容量的要求也翻倍增長，這些應用的興起都可帶動各種嵌入式存儲器出貨量激增。但以海量數據存儲為主要載體的物聯網對存儲器提出了低成本、高容量、低功耗、高速度、高可靠性的要求。研發、尋找一種最符合要求、最具有競爭力和發展潛力的非揮發性存儲器，時間緊迫且意義重大。
在市場迫切需求的驅動下，市面上相陸續出現了一些新型非易失存儲器，如相變存儲器（PRAM）、鐵電存儲器（FRAM）、阻變存儲器（RRAM）、磁變存儲器（MRAM）。
磁變存儲器（MRAM）自1990年代開始發展，是一種非揮發性存儲器技術，也就是斷電后，所儲存的資料不會丟失的存儲器。這項技術在學理上的存取速度接近SRAM，而且具有快閃存儲器的非揮發性特性，在容量密度及使用壽命上與DRAM不相上下，平均能耗遠低于DRAM，未來極具成為真正通用型存儲器潛力。但由于MRAM使用了大量的新材料、新結構，量產難度非常大。相變存儲器（PRAM）可在芯片供電中斷時保存數據，與普通閃存的工作原理相同。但PRAM寫入數據的速度要比快閃存儲器快30倍，其壽命周期也將至少增加了十倍。
相變存儲器是基于材料相變引起電阻變化的存儲器。結構上有電阻加熱器和相變層所組成。通入重置（RESET）寫電流后，電阻加熱器使得相變層溫度迅速升高，在達到相變層熔點后較短時間內，關閉寫電流，使得材料快速冷卻，此時固定在非晶態，為高阻態。為了使相變層材料重新回到晶態，需要通入設置（SET）電流，相變層需要被加熱到結晶溫度和熔化溫度之間，使得晶核和微晶快速生長。目前相變層材料的研究集中在GST系合金。由于重置寫電流較大，相變存儲器的功耗較高，另外寫電流時間較長，寫速度較慢。尋找新型相變材料來降低寫電流，同時加快寫速度和減少熱擾動成為急需解決的難題。
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