相变存储器的存储技术教学研究.pdf

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1、学术探讨·旋撒≠相变存储器的存储技术教学研究李华(清远市技师学院，广东清远511517)[摘要]相变存储器的诞生，是人类存储技术的一个里程碑，它改善了传统DRAM存储方式的缺陷，进一步拓展了计算机内存，使计算机结构发生了创新性的变革。本文从相变存储器的概念入手，对其相变存储技术进行初步的分析研究，总结它的规律和特点，以期为今后的存储技术教学带来一些有益的帮助。[关键词]相变存储器；存储系统；存储技术中图分类号：TP333文献标识码：A1引言随着计算机技术的进一步发展，人类全面步入了数字时代，科技已经给入们的生活带来了翻天覆地的变化。其

2、中最显著的一点，就是信息的创造、接收和传输，无数的信息构成了现代社会的主要框架，是人与人之问进行沟通的主要手段。可以说，我们现在身处于一个以信息为载体的巨大的数据社会之中。海量的数据虽然给人们的生活带来了便利，却也使得计算机及相应的存储系统受到了严峻的考验，如何提高计算机的内存容量及运算速度，加强内存的可靠性，成为当前计算机行业面临的最大难题。我们熟知的内存技术DDR2(DoubleDataRate21及DDR3已经逐渐淘汰，现在DDR4的技术已经十分成熟，但是在面对不断增长的信息数量时，DDR4内存技术也开始遇到瓶颈。这既有DRAM

3、(动态随机存储器)的尺寸已经达到极限，以目前的制作工艺来说难以再有突破的问题；也有信息载入和数据刷新所导致的能耗随着内存容量的增加而扩大的问题。因此，人们开始转而研究微观电子技术，例如NVM(非易失存储器)、STT--RAM(自旋转移矩磁随机存储器)，MRAM(磁性随机存储器)和Fe—RAM(铁电随机存储器)等，都是新型存储器的典型代表，其中PCM(PhaseChangeMemory)，即相变存储器，以在实践应用中的表现受到了广泛好评，发展前景十分看好。本文在介绍相变存储器的概念及应用的基础上，进一步探讨其教学方法，为相变存储器的教学

4、应用积累一定的经验。2相变存储器的概念与应用相变存储器是一种新型非易失存储器，它由硫族化合物文章编号：1008．6609(2017)03．0069．03材料组成，这种材料具有可逆转的物理状态，将其应用于信息存储技术中，使得存储器具备了非易失性、存储密度高、使用寿命长、工艺尺寸小、读写速度快、功耗低等优点。这种可逆转的物理状态其实就是存储器的介质材料在适当条件下会在非晶体状态和晶体状态之间发生转变，在转变的过程中两种状态都会呈现出各自的电阻特性和光学特性。因此，可以利用“0”和“1”来表示这两种状态。应用在相变存储器中，“l”就表示一个

5、中温结晶的过程：通过对硫族化合物施加一个强度适中、时间较长的电脉冲，使其持续加热直至温度上升到中温(即温度以上、溶化温度以下)从而导致结晶，这个中温结晶的过程也被称为SET过程。“O”则表示一个高温淬火的过程：对硫族化合物施加一个强度很高但时间较短的电脉冲，使材料温度迅速上升到熔点之上，然后迅速进行淬火(即迅速降温)，材料将由熔融状态进入非晶体状态，这个高温淬火的过程被称为RESET过程。尽管相变存储器的概念相对复杂，对于高职院校的学生来说不易于理解和掌握，但是其广泛的应用前景，能够为学生今后的学习和发展提供重要的帮助，值得进行深入的

6、教学研究。相变存储器在实际环境中的表现稳定，各种性能优良，是各大厂商和研究机构的重点研究对象。可以肯定的是，未来存储系统的发展趋势将会由它来主导。目前来说，主要是作为计算机系统的内存和外存。相比较DRAM而言，PCM作为内存的写延迟要高出10倍，但是它具有非易失性，并且存储密度较大，能耗相对较小，这使得它在需要大容量低能耗的系统中更具竞争优势。与Flash技术相比，PCM的运算速度和使用寿命都较好，且工艺尺寸较低，使得PCM更符合作者简介：李华(1981一)，男，湖南郴州人，学士，一级实习指导教师，研究方向为计算机教学。．69．学术探

7、讨·旋鞭-g当前海量存储系统高速率、低功耗的要求。PCM在其他新环境中的应用也很广泛，它的非易失性和良好的读写性能使其在数据恢复和检查点信息中表现出色，而其稳定的抗辐射特性在航空航天领域也有很大用处；PCM在移动智能终端中的应用，甚至有可能会再次引发手机行业的革命。这些例子都说明了相变存储器在当今社会乃至未来社会中所扮演的重要角色，因此在高职院校中进行相变存储器的教学，是十分必要的。3PCM内存技术研究3．1直接内存技术直接内存技术尽管出现较早，但是其缺点明显，在实际应用中的表现不佳。特别是其概念相对抽象，对于高职院校来说，教学难度较

8、大。针对容量增加导致存储性能降低的问题，有学者提出了基于MMS(MorphableMemorySystem)框架的PCM内存技术，该技术能够在内存中有效整合PCM设备，并通过检测负载来明确各个设备的存储资源需求，然后进行