IBM开发3bit/单元的相变存储器，成本可低于DRAM

　　美国IBM在2016年5月16～18日于法国巴黎举行的存储技术相关学会“IEEE International Memory Workshop”上宣布，该公司的瑞士苏黎世研究所开发出了一个存储单元可记录2～3bit内容的MLC(Multi Level Cell)及TLC(Triple Level Cell)相变存储器(PCM)技术。

IBM开发的PCM芯片

　　芯片部分的放大照片。左右侧各配置了200万、合计为400万单元阵列。

　　此次试制的是以90nm工艺制作的400万单元阵列的芯片。具体来说，是将两组200万单元阵列作为4条内存交错工作。每组单元阵列的尺寸为1000μm×800μm。

　　PCM是即使掉电存储数据也不会消失的非易失性存储器的一种。正如其名，数据记录利用的是材料的相位变化，具体就是，利用了电阻值会随结晶状态与非晶状态的切换而变化的性质。此次，IBM面向PCM采用了Ge2Sb2Te5(GST)这种普通材料。

　　存储单元的截面照片。通过在结晶状态的GST(c-GST)和非晶状态的GST(a-GST)之间切换，使电阻值发生变化来记录数据。

　　与DRAM和NAND闪存等的比较

　　此前的PCM，一直为电阻值不均及会随着时间变化和内部噪声等所困扰。IBM此次通过在电路上进行补偿，减轻了这些问题，实现了具有高可靠性的MLC和TLC。

　　据IBM介绍，MLC读取时的访问时间约为0.45μs，快到只有NAND闪存的几十分之一。价格可以比DRAM便宜，接近NAND闪存。估算的可擦写次数方面，USB采用的NAND闪存平均约为3000次，而MLC为1000万次以上。

　　但对MLC和TLC的可擦写次数做了实际验证的只有400万存储单元中的64k。因为“对400万存储单元全部进行验证的话耗时太长”(IBM)。另外，在实验中只确认到100万(106)次。由于验证是在使温度在25℃～75℃间上下波动等的加速试验中实施的，因此推测在实际使用环境下能达到1000万(107)次以上。

　　IBM称，此次的新存储器可成为通用存储器，即现在使用了多种存储器的层次结构能用一种存储器来实现。不过，要想取代DRAM和SRAM，需要进一步大幅缩短访问时间，并使可擦写次数达到100万亿(1014)～1京(1016)次。

　　目前的设想是(1)作为单机型产品的存储器使用;(2)与NAND闪存结合，作为访问时间非常短的缓存使用。“例如，手机等通过使用PCM记录OS信息，可以将开机时间缩短至2～3秒”(IBM)。