IBM研發出新多位相變存儲器

據美國物理學家組織網近日報道，IBM的科學家演示了新的多位相變存儲器，其每個存儲格都能長時間可靠地存儲多個字節的數據。新技術讓人們朝成本更低、速度更快、更耐用的存儲技術前進了一大步，可廣泛應用于包括手機在內的消費電子設備、云存儲以及對性能要求更高的企業數據存儲中。

相變存儲器(PCM)兼具速度快、耐用、非揮發性和高密度性等多種優勢于一身，其讀寫數據和恢復數據的速度是現在應用廣泛的非揮發性存儲技術閃存的100倍;斷電時，其仍擁有高超的存儲能力，也不會造成數據丟失;而且，PCM能耐受1億次寫循環，而目前企業級閃存能耐受3萬次寫循環，消費級閃存僅為3000次。

PCM利用材料(由各種不同元素組成的合金)從低電阻值的結晶態轉變到高電阻值的非結晶態中電阻值的變化來存儲數據字節。在一個PCM單元中，相變材料被放在上下兩個電極之間。科學家可以通過施加不同電壓或不同強度的電流脈沖來控制相變。這些電壓或脈沖會加熱材料，當達到不同的溫度閾值時，材料會從結晶態變為非結晶態或者相反。

電極之間有一些材料會根據電壓大小的不同發生相變，從而直接影響存儲器單元的電阻。科學家們利用了這一點，成功地在一個存儲單元中存儲了多個字節。在新研究中，科學家使用四個不同的阻值區來存儲字節組合“00”、“01”、“10”和“11”。

為了達到一定的可靠程度，科學家們利用迭代“寫入”方法克服了存儲器單元和相變材料本身的多變性所導致的阻值偏移。使用迭代方法，差情況下的寫入延遲也只有10微秒，其性能是目前市場上先進閃存的100倍。

另外，為了可靠地讀取數據，科學家還使用先進的調制編碼技術解決了阻值漂移(由于非結晶態下原子的結構非常松散，相變后，電阻值會隨時間的流逝而增加，導致讀取數據出現錯誤)的問題。該編碼技術的基本原理是：一般情況下，被編碼的電阻值不同的存儲器單元之間的相對順序并不會因為漂移而發生改變。

新的PCM測試芯片擁有20萬個存儲器單元，該數據保存實驗進行了5個月，這意味著多位PCM能達到適合實際使用的可靠性。IBM研究院蘇黎世研究中心的內存和探測器技術主管哈里斯·波齊迪斯表示：“迄今為止，科學家們只在單字節PCM上證實了可靠的數據存儲，這是**在多位PCM上證實可靠而長久的數據存儲，其**達到了企業應用所要求的可靠性，我們很快能研制出由多位PCM制造的實用的存儲設備。PCM將使企業信息技術和存儲系統在未來5年發生巨大變化。”