长久以来,人们一直都在寻找磁存储的替代品。闪存的横空出世在某种程度上解决了磁存储不够灵活的问题,但是随之而来的问题是,闪存(Flash Memory)的读写性能却无法与磁盘相比,于是人们在闪存的基础上提出了“快速闪存”的概念——读写速度比当前闪存快10倍的一种存储技术
PCM的存储原理
相变存储技术的原理很简单,就是利用改变金属记忆体的内部晶格形态来记录数据。当然,想要使用相变存储技术可没有上面说着这么简单。如果只是上嘴皮碰下嘴皮就能实现一种跨世纪的存储技术,那么生活就是在太完美了。想要实现相变存储技术,首先必须要找到一种可以稳定而且没有公害的存储介质,在高温下存储介质的晶格会发生变化,而在低温的情况下,记录体的晶格会重新固定,但这种改变仅限于内部晶格改变,而不是存储介质本身的物理形态发生改变。
对存储介质的要求并不只有这些,存储介质的晶格结构必须相对稳定,在常温下和外力作用下不会发生太大的变化才行。在稳定的状态下,存储介质的晶格状态与受热发生变化的临界点相差不大,以保证在比较低的功耗下就可以完成晶体状态的改变。想要让记忆体回到最早的记忆形态,必须保证外力加热达到的热量在记忆体晶格的变形温度和融化温度之间才行,否则容易造成数据丢失。
比较常见的相变记忆体材料是硫化物和一些带有辐射的金属材料,但由于环境因素的影响并不能使用在相变存储技术环境中。目前硫族金属化合物(Ge锗、Sb锑、Te碲)的相变化薄膜材料最为常见。最早开始使用相变记录设备的是我们比较熟悉的光存储,这些设备开始使用能产生固定温度的激光束,由于波长固定,所以只需要控制入射角度就可以保证光束的变化可以融化晶体硫化物的记忆晶格。
和光存储设备的写原理类似,可相变晶格在不同形态下有着不同的熔点和电阻,这些参数都是相对固定的,在正常的气压和环境下,相变存储的介质不会随着外部环境的改变而变化,这些是相变存储的关键要素。我们可以这样理解相变存储的形态,在高温度下的晶格形态可以理解为一个二进制的0,在低温下的晶格形态可以理解为1,这样就可以利用激光技术加热可相变金属来记录数据。从650MB的CD-R光盘到双面容量为5.2GB的DVD-RAM光盘都采用了PD(钯)金属作为记录原料,通过激光来更改晶体状硫化物和特殊金属的物理状态来记录数据信息。现在更多的行业开始采用相变半导体来记录数据,而且这个特殊的技术正在越来越好的发展。
虽然使用光存储记录技术虽然可实现的存储容量较大,但存在着使用不方便的情况。在闪存占据主流移动市场的今天,不要说是光存储,就是磁存储在移动性能面前也要靠边站。不过普通闪存的性能实在没办法与磁存储相比,而且因为技术的限制,闪存的容量难以得到进一步的提升,人们迫切的需要一种新的高速存储技术,这种技术必须是廉价、高性能而且移动性能比较强的记录技术。于是更多的人开始将目标转移到相变技术上。IBM、Intel、三星等国际大厂纷纷表示,相变存储技术将成为取代闪存技术的替代者。
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