PCM
相变存储器
相变存储器 (PCM)
技术
目前正是决定嵌入式存储器技术命运的关键时刻。对传统的浮置栅极嵌入式非易失性存储器 (eNVM) 来说，将其集成在采用先进的FD-SOI和FinFET CMOS技术的28 nm 以及更小尺寸的硅器件中将是一个重大的技术挑战。全新的NVM技术具有基于某些外来材料的功能特性；该技术采用了与Flash存储器技术完全不同的物理机制，为颠覆性的28 nm CMOS转型所带来的工艺集成难题提供了更加行之有效的解决方案。利用这些新NVM技术生产的产品通常被称为“新兴存储器”，其中最成熟的就是相变存储器 (PCM)。
相变存储器的基本机构是由斯坦福大学的Robert Ovshinsky于20世纪60年代发明的。
意法半导体拥有这项原始开发成果的专利授权，并以这项开创性的成果为基础，用超过15年的时间开发出了嵌入式PCM解决方案；如今，我们已将该技术应用到了旗下的28 nm FD-SOI技术平台。 相变存储器系采用锗锑碲 (GST) 合金制造而成，且在制造过程中利用了材料可在非晶态和结晶态之间进行快速热控制变化的物理特性。上述状态分别与逻辑0和逻辑1相对应，可通过非晶态（逻辑0）的高电阻和结晶态（逻辑1）的低电阻进行电气区分。PCM支持在低电压下进行读写操作，且与Flash和其他嵌入式存储器技术相比，具有多项实质性优势。
PCM技术架构
PCM技术架构
采用28 nm FD-SOI技术的嵌入式PCM位单元的横截面，其中显示了可在结晶态和非晶态之间快速翻转存储单元的
加热装置。
PCM的优势
将FD-SOI与PCM结合
全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) 平面工艺技术是意法半导体开创的另一项技术，可在实际简化制造工艺的同时，有效缩减硅器件的几何尺寸。该技术可将28 nm FD-SOI与PCM相结合，从而使存储器阵列的尺寸比40 nm CMOS上的Flash存储器所能达到的尺寸大4-5倍。
稳健的性能
经过开发和测试的意法半导体PCM技术，可满足汽车领域最严苛的稳健高温运行、抗辐射和数据保留要求。
PCM的工作温度高达+165°C，可满足AEC-Q100 Grade 0汽车要求。
写入性能/数据保留
由于具有单比特位可变更性，PCM技术能够实现明显优于Flash存储器的写入性能和不逊于Flash存储器的读取性能，而后者在重新编程前至少需要执行一个字节或扇区的擦除周期。这种单比特位可变更性能够简化软件对数据存储的处理。意法半导体能够实现上述性能要归功于有关存储单元和GST合金的专利技术；这些技术可在高温环境中（包括焊料回流期间）实现数据保留，从而能够在安装和焊接之前将固件上传到PCM。
灵活的后端流程
作为一种后端技术，PCM可将非易失性存储器单元工艺模块与在前端构建的复杂逻辑晶体管模块区分开来。
作为一种基于金属化的后端工艺，PCM不受其他技术的制约，因此几乎可以嵌入到一切技术节点中。
高密度/低功耗的设计路线图
PCM宏单元的速度/功率特性及其在较小几何尺寸下的路线图能够为大型嵌入式存储器提供可扩展的解决方案。
PCM应用
越来越多的高要求应用需要更强的处理能力、更低的功耗以及更大的内存尺寸，因此对MCU架构的极限构成了挑战。其中一项最具挑战性的需求就是：利用更大的嵌入式存储器来容纳尺寸更大且技术更复杂的固件。
PCM的出现为这些芯片和系统层面的挑战带来了解决方案；此类存储器可在165℃的高温下正常运行，并可满足AEC-Q100 0级的汽车行业要求。此外，意法半导体可通过旗下的高温焊接回流工艺和抗辐射技术来确保实现固件/数据保留，从而进一步提高数据的安全性。