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IBM开发3bit单元的相变存储器成本可低于DRAM

gecimao 发表于 2019-06-18 13:48 | 查看: | 回复:

  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1000m×800m。

  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。

  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0.45s,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)。

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