相變存儲技術

相變存儲器(OUM)
奧弗辛斯基(Stanford
Ovshinsky)在1968年發表了第一篇關於非晶體相變的論文，創立了非晶體半導體學。一年以後，他首次描述了基於相變理論的存儲器：材料由非晶體狀態變成晶體，再變回非晶體的過程中，其非晶體和晶體狀態呈現不同的反光特性和電阻特性，因此可以利用非晶態和晶態分別代表“0”和“1”來存儲數據。後來，人們將這一學說稱為奧弗辛斯基電子效應。相變存儲器是基於奧弗辛斯基效應的元件，因此被命名為奧弗辛斯基電效應統一存儲器(OUM)，如圖2所示。從理論上來說，OUM的優點在於產品體積較小、成本低、可直接寫入(即在寫入資料時不需要將原有資料抹除)和製造簡單，只需在現有的CMOS工藝上增加2~4次掩膜工序就能製造出來。
OUM是世界頭號半導體晶片廠商Intel公司推崇的下一代非易失性、大容量存儲技術。Intel和該項技術的發明廠商Ovonyx
公司一起，正在進行技術完善和可製造性方面的研發工作。Intel公司在2001年7月就發布了0.18mm工藝的4Mb
OUM測試晶片，該技術通過在一種硫化物上生成高低兩種不同的阻抗來存儲數據。2003年VLSI會議上，Samsung公司也報導研製成功以Ge2Sb2Te5(GST)為存儲介質，採用0.25mm工藝製備的小容量OUM，工作電壓在1.1V，進行了1.8x109
讀寫循環，在1.58x109循環後沒有出現疲勞現象。
不過OUM的讀寫速度和次數不如FeRAM和MRAM，同時如何穩定維持其驅動溫度也是一個技術難題。2003年7月，Intel負責非易失性存儲器等技術開發的S.K.Lai還指出OUM的另一個問題：OUM的存儲單元雖小，但需要的外圍電路面積較大，因此晶片面積反而是OUM的一個頭疼問題。同時從目前來看，OUM的生產成本比Intel預想的要高得多，也成為阻礙其發展的瓶頸之一。