相变存储器：能实现全新存储器使用模型的新型存储器.

相变存储器：能实现全新存储器使用模型的新型存

储器

从下面的几个重要特性看，相变存储器（PCM）技术均符合当前电子系统对存储器子系统的需求：

容量

–因为消费电子、计算机、通信三合一的应用趋势，所有电子系统的代码量都以幂指数的速率增长，数据增长速率甚至更快。

带宽和能耗

–在应用高度融合的电子系统中，为了加快上网速度，采用带宽衡量系统性能；为了增强产品的移动使用性，采用功耗评价系统性能。存储器设计必须支持市场对扩大带宽和降低功耗的日益增长的需求。非易失性固态存储器是降低功耗的最佳方法。

存储器系统

–为提高电子系统的总体性能，设计人员越来越关注存储器系统的容量、技术性能、封装和接口等参数。

缓存

–“存储器系统”概念不支持根据技术给存储器分类，而支持根据最终设备的带宽需求给存储器分类，从而在克服存储器技术上存在的设计难题，通过暂时保留并优化组合不同的存储器技术，以降低产品的成本，提升系统性能。

带宽分类

从较高层次上说，我们可以考虑三大带宽类别：代码、数据流和数据存储。

代码

–读取速度是决定代码执行性能的主要因素。当采用下列模式之一时，代码执行性能取决于执行速度：片内执行(XIP)：采用NOR闪存需要大带宽，随机读取速度快；存储和下载(S&D)：采用NAND+DRAM存储器。S&D是容量大于1Gb的代码存储应用广泛采用的方法。

数据流

–影响数据流性能的主要因素是写入速度。数据流通常采用DRAM技术，但是，容量4GB大于的可以采用NAND+DRAM的方法，主要用于提高容量和降低功耗。

数据存储

–影响数据存储性能的主要因素是存储器容量和数据保存年限。然而，由于存储器容量正以幂指数的速率增长，不同的系统组件之间的延时可能会对存储器子系统的性能构成很大的影响。容量在100GB以下或对性能有很高的要求时，数据存储通常采用NAND闪存。

图1 –高密存储器技术概况

PCM升级能力

硫系 (PCM)薄膜至少在三个方面的应用证明，能够把PCM存储单元至少升级到5nm节点。PCM技术升级面临的主要挑战是开关元器件的升级。因为硫系薄膜材料的状态控制方法的研究和改进，PCM耐读写能力和写入速度预计在近期内会有大幅提升。随着制程向最先进的光刻技术节点进军，PCM的每位成本和写入性能可望取得巨大进步，因为存储单元在这些技术节点可以变得更小。

PCM在嵌入式系统

在嵌入式系统中，PCM通常用于存储数据。对存储容量要求较低的系统，容量通常小于大约2Gb，在设计上直接从NOR闪存执行代码。在嵌入式系统中，这种存储器通常还用于保存系统文件。这类系统通常使用DRAM充当进程暂存器。在这类系统中，PCM可用作代码执行存储器，因为是一个位可擦除的存储器，PCM能够替代系统所需的某些DRAM。

在“存储和下载存”储器系统中，PCM可以降低对DRAM的容量要求，同时还可满足对NAND的容量需求。同时，在这类系统中使用PCM存储器可以简化被保存在同一存储器中的文件系统，并提高文件系统性能。

图2 – SnD和XiP系统架构