非易失存储器迎来好机遇
2017-08-11 15:57:00
近年来物联网发展得如火如荼，这热潮将大力推动存储器需求。汽车、行动装置、工业等机器对机器（M2M）装置对固态硬盘需求连年上升，加上嵌入式系统因应大数据资料来临，对存储器容量的要求也翻倍增长，这些应用的兴起都可带动各种嵌入式存储器出货量激增。但以海量数据存储为主要载体的物联网对存储器提出了低成本、高容量、低功耗、高速度、高可靠性的要求。研发、寻找一种最符合要求、最具有竞争力和发展潜力的非挥发性存储器，时间紧迫且意义重大。
在市场迫切需求的驱动下，市面上相陆续出现了一些新型非易失存储器，如相变存储器（PRAM）、铁电存储器（FRAM）、阻变存储器（RRAM）、磁变存储器（MRAM）。
磁变存储器（MRAM）自1990年代开始发展，是一种非挥发性存储器技术，也就是断电后，所储存的资料不会丢失的存储器。这项技术在学理上的存取速度接近SRAM，而且具有快闪存储器的非挥发性特性，在容量密度及使用寿命上与DRAM不相上下，平均能耗远低于DRAM，未来极具成为真正通用型存储器潜力。但由于MRAM使用了大量的新材料、新结构，量产难度非常大。相变存储器（PRAM）可在芯片供电中断时保存数据，与普通闪存的工作原理相同。但PRAM写入数据的速度要比快闪存储器快30倍，其寿命周期也将至少增加了十倍。
相变存储器是基于材料相变引起电阻变化的存储器。结构上有电阻加热器和相变层所组成。通入重置（RESET）写电流后，电阻加热器使得相变层温度迅速升高，在达到相变层熔点后较短时间内，关闭写电流，使得材料快速冷却，此时固定在非晶态，为高阻态。为了使相变层材料重新回到晶态，需要通入设置（SET）电流，相变层需要被加热到结晶温度和熔化温度之间，使得晶核和微晶快速生长。目前相变层材料的研究集中在GST系合金。由于重置写电流较大，相变存储器的功耗较高，另外写电流时间较长，写速度较慢。寻找新型相变材料来降低写电流，同时加快写速度和减少热扰动成为急需解决的难题。
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