| 我们的存储装置已经在过去的80年中经历了异常激烈的变化，它们变得越来越难以理解和难以直接读出，但也变得更小、更快、更稳定。但是这并不够，因 为人们对于效率的追求永无止境。现在，一种低耗能、高速度、全固态的存储设备也许会成为新的流行，而IBM所做出的努力也许能让这种叫做“相变存储装置” (Phase Change Memory，简为PCM)的设备更快地普及开来。 “相”是指物质的状态，准确地说，是物质系统中具有相同物理性质的均匀物质部分。同属固态，但是碳有金刚石和石墨两种相，铁则有四种，其间的区 别在于原子构成的不同结构。不同结构就会导致不同的物理性质，就像金刚石是世界上最坚硬的物质，而石墨却很软一样。人们尝试利用不同的相所表现出来的不同 物理性质来分别代表0和1，这种存储方式就被称做“相变存储”。 1960年，美国发明家Stanford Ovshinsky博士发现了一些玻璃在相变时电阻也会发生变化，而这种电阻变化是可逆的；几年后，他又发现一些材料在表现为不同的相时，对激光的反射率 也有不同。这些发现意味着人们可以通过电流或者激光来测出物质的相，也带来了存储设备开发的新思路。Ovshinsky创立了“能量转换装置”公司，并且 和Intel的创始人之一、提出了著名的“摩尔定律”的Gordon Moore合作，在1970年制造出第一块半导体相变存储器。 当时是晶体管的黄金时代，相变存储器的时机尚未到来。1980年代，出于对可擦写CD的需求，相变存储装置迅速变成了大型产业—在不同的相中， 材料的反射率不同，光驱的读取头便可以分辨出在当前激光扫描到的区域上存储的数据。后来，这种技术也同样被用在了可擦写DVD上。 用于可擦写CD的相变材料能够在晶体和非晶体状态之间转化。当对非晶态的相变材料缓慢加热时，材料会慢慢变成晶体状态，呈现出一种反射特征；而如果对晶态的相变材料加热到熔点以上并且迅速降温的话，它就会凝结成非晶体，呈现出另一种反射特征。 当然，要加热相变材料，并不只有激光一种方式，电也是一个好选择。半导体相变存储器件就是用电流加热相变材料，其过程和可擦写CD十分相似，但 是使用的材料却大有不同。今天广泛使用的是一种简称为GST的材料，它由锗锑碲混合而成，三种元素的原子数量比是2：2：5。GST的特征是在不同的相 时，电阻率会有明显的变化，通过测量流过GST的电流强度，就可以判断出当前存储的是0还是1。这是一种通过操纵原子排列而实现存储的设备。 现在相变存储器的通用设计是把一层GST夹在顶端电极与底端电极之间，并且由底端电极延伸出的加热电阻接触GST层。电流注入加热电阻与GST的连接点时，产生的热量会引起相变，相变后的材料性质由电流、电压和时间决定，可以用较强的电流写入，用较弱的电流读取。 这种存储装置有许多优势。它的使用寿命达到1000万次写入周期，远远高于企业级闪存芯片的3万次；它可以存储的最小单位是1位，这也是人们用 来计量数据的最小单位。它不像内存那样需要持续的电流供应才不会丢失数据，读取和写入的速度远远超过闪存，而带宽却能够与内存媲美。无论怎么看，它都像是 人们想要的那种存储设备。 |
