智能电表设计中如何应用相变存储器PCM

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5月初,美光斥资12亿美元收购恒忆,完成收购后美光成为同时拥有DRAM、NAND以及NOR技术的记忆体晶片大厂。对于这么大的收购举动,有传言,是英特尔在后面起到的推动作用,因为三星的快速崛起,不想一家独大的局面在存储市场出现。当然,也有传言,美光收购恒忆的动机是为了满足诺基亚(Nokia)等客户的一站式购足需求。无论如何,着眼技术创新方面,记者本人认为这种收购的出现,是能够起到推进作用的。在收购后不久,我们有幸在第十五届IIC CHINA上邀请了,美光亚洲区嵌入式业务部的刘群先生,就相变存储技术未来发展的状况,做精彩的演讲。


美光亚洲区嵌入式业务部的刘群先生

随着世界各国尤其是中美两国在智能电网上的实质性启动,智能电表市场也在起步腾飞。智能电表担负着存储客户使用信息和网络信息的作用,同时在不远的将来更多的功能也将被加入进来,如绿色能源的双向接入,终端的用户也可以把自家屋顶太阳能产生的电力传输到电网上。由于上述需求的推动,对智能电表的存储系统就提出了更高容量,成本降低控制和可靠性提高的要求。

相变存储器即是英文Phase Change Memory-- PCM 的缩写。就是一种利用六族与第四、五族的化合物作为存储材料的存储器。 该种化合物是一种相态可逆变的物质。可以在有序结构(晶态-低阻)和无序结构(非晶态-高阻) 之间变化。


通过图片可以看出,电流电压曲线图是从一个PCM的存储单元获得。读取操作是工作在电压500毫伏且电流小于100微安以下的区间内,所以没有对GSt产生加热的效应。晶态和非晶态的存储状态也就没有变化。当电压大于500毫伏且电流大于500微安时,电阻加热器就会融化GST材料。此时晶态和非晶体的状态就会发生变化。

基于相变技术的存储器具有三个特性,包括位修改(直接写入),高写入次数,工艺和成本的可延续性。下面图片是对现在流行的存储器之间的比较。



对产品带来这么多特性的PCM相变存储器,那么具体的应用又如何?刘群先生表示,现在目前智能能电表的存储系统采用NVRAM,EEPROM等方案,但是这些解决方案都存在有成本高、容量小、设计复杂等缺点,而运用PCM相变存储器设计的智能电表可以很好地规避这些缺点。由于PCM具有位改写,成本和工艺的可持续性,高擦写次数,从而可以很好的整合原有的存储系统。只使用一颗PCM相变存储器就可以整合NOR flash, EEPROM, NVRAM, 从而提供更低的成本,更加环保,更加可靠,以及更大的容量。



针对采用相变存储器的智能电表设计,刘群也谈到,作为存储器的重要生产厂商,为满足客户的需求,美光也推出了两款代号为“omneo”的相变存储器。分别是:P8P –高速并行接口,128Mb 容量, 100万次的写入次数。P5Q- 高速SPI 接口,支持1、2,4位输入输出,也是128Mb 容量, 高达66Mhz。 100万次的写入次数。 Omneo 给嵌入式提供了一种更快写入速度,更高的写入次数的存储器。从而拓展了客户对存储系统的设计。 并且在本次西安站IIC CHINA展览会现场,观众可以参观样品展示。





作者:王璠
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