现在干流的根据浮栅闪存技能的非易失性存储器（NVM）技能有望成为未来几年的参阅技能。可是，闪存自身固有的技能和物理局限性使其很难再缩小技能节点。在这种环境下，业界企图运用新资料和新概念创造一种更好的存储器技能，以代替闪存技能，更有效地缩小存储器，进步存储功能。这篇文章将剖析新的首要的根据无机资料的非易失性存储器技能，如铁电存储器 (FeRAM)、磁阻存储器(MRAM)和相变存储器(PCM)，以及首要的根据铁电或导电开关聚合物等有机资料的立异存储器概念。最终，咱们要点讨论相变存储器技能，由于该技能最有或许成为下一代非易失性存储器技能，一起咱们将剖析相变存储器技能的首要特性和最新的开展情况。
前语
在高速成长的非易失性存储器（NVM）商场的推进下，十年来，世界上呈现了几项具有突破性的存储器技能，使业界规范技能被筛选出局，并扩展了闪存技能的使用领域。业界广泛承受的观念是，任何一项技能假如获得成功，就会在未来十年内变为产品。现在，业界对两大类全新的非易失性存储器进行了可行性调研，其间一类是根据无机资料的存储器技能，如铁电存储器(FeRAM)、磁阻存储器(MRAM)或相变存储器(PCM)，另一类存储器技能则根据有机资料，铁电或导电开关聚合物。值得注意的是，眼看这个十年就要完毕，在这些顶替闪存的非易失性存储器傍边，只要相变存储器具有进入宽广商场的才能体现，被视为下一个十年的干流存储器技能。
代替闪存的非易失性存储器
在现在已调研的两大类新的非易失性存储器技能中，根据铁电或导电开关聚合体的有机资料的存储器技能还不老练，处于研制阶段。某些从事这类存储器资料研讨的研制小组开端以为，这个概念永久都不会变成真实的产品。事实上，使这些概念契合规范CMOS集成要求及其制作温度，还需要处理几个好像难以逾越的应战。另一方面，业界对根据无机资料的新非易失性存储器概念的调研时间比较长，并在曩昔几年发布了几个产品原型。
早在上个世纪90年代就呈现了FeRAM技能概念。尽管在研讨进程呈现过许多与新资料和制作模块有关的技能难题，可是，经过十年的尽力，即使固有的制程缩小约束，技能节点远远高于闪存，铁电存储器现在仍是完成了商业化。这个存储器概念依然运用可以被电场极化的铁电资料。温度在居里点以下时，立方体形状呈现晶格变形，此刻铁电体发生极化；温度在居里点以上时，铁电资料变成顺电相。到现在为止，业界已提出多种FeRAM单元结构（如图1所示），这些结构归于两种办法体系，一种是把铁电资料集成到一个独自的存储元件内，即铁电电容器内（在双晶体管/双电容(2T2C)和单晶体管/单电容(1T1C)两种元件内集成铁电资料的办法），另一种是把铁电资料集成到挑选元件内，即铁电场效应晶体管内。一切的FeRAM架构都具有访存速度快和真证的随机拜访一切存储单元的长处。今日，FeRAM技能研制的主攻方向是130nm制程的64Mb存储器。
图1 – FeRAM单元架构计划
多年来，磁地道结(MTJ)存储单元(如图2所示)一直是MRAM研制人员的首要研制作业，MTJ由一个晶体管和一个电阻组成(1T/1R)。这些技能是运用地道结与磁阻资料整合发生的特别效应：当施加一个磁场时，电阻就会发生改变。访存速度极快的无损性读取功能是保证高功能、读写次数相同和低功耗操作的条件。MRAM的首要缺陷是该技能固有的写操作电流过高和技能节点缩小受限。为了战胜这两大限制要素，业界最近提出了自旋搬运矩RAM(SPRAM)处理计划，这项立异技能是运用自旋转化矩引起的电流感应式开关效应。尽管这一立异办法在必定程度上处理了MRAM的一些常见问题，可是还有许多应战等候研讨人员战胜（例如：自读扰动、写次数、单元集成等），今日，MRAM的制作只局限于4Mb阵列180nm制程的产品。
图2 – 选用MTJ 1T1R办法的MRAM单元架构
相变存储器
PCM是最好的闪存代替技能，可以包括不同的非易失性存储器使用领域，满意高功能和高密度两种使用要求。PCM运用温度改变引起硫系合金（Ge2Sb2Te5）相态逆变的特性。 根本单元结构由一个晶体管和一个电阻构成(1T/1R)，运用电流引起的焦耳热效应（图3-a）对单元进行写操作，经过检测非晶相态和多晶相态之间的电阻改变读取存储单元。尽管这项技能最早可追溯到上个世纪70年代，可是直到最近人们才从头测验将其用于非易失性存储器（选用相变合金的光电存储设备获得商业成功，也促进了人们发现功能更优异的相变资料结构的研讨活动），相变存储器证明其具有到达制作老练度的才能。咱们在本文后边的表格中比较了相变存储器与其它的老练的非易失性存储器技能。 融非易失性存储器和DRAM两大存储器的长处于一身，PCM的新特性对新式使用很有吸引力，一起仍是一项具有连续性和突破性的存储器技能。从使用视点看，PCM可用于一切的存储器体系，特别适用于消费电子、计算机、通讯三合一电子设备的存储器体系。详细地讲，在无线体系中，PCM可用作代码履行存储器；PCM可用作可改写只读存储器，保存处理频率最高的数据结构以外的悉数数据结构，在固态存储子体系中，保存常常拜访的页面；在当即处理数据时，保存更简单办理的数据元素；计算机渠道可运用其非易失性。
