由中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)信息存儲(chǔ)技術(shù)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)教育部信息存儲(chǔ)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和DOIT、存儲(chǔ)在線共同舉辦的2016中國(guó)閃存峰會(huì)在京召開，主題為“關(guān)鍵之年，讓閃存綻放”，來(lái)自產(chǎn)業(yè)界的眾多嘉賓圍繞閃存技術(shù)本身將如何演變與發(fā)展，以及閃存競(jìng)爭(zhēng)的其它存儲(chǔ)芯片技術(shù)，存儲(chǔ)系統(tǒng)將會(huì)怎樣發(fā)展這些熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了精彩的分享。

武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室信息存儲(chǔ)材料研究所所長(zhǎng)繆向水講述了相變存儲(chǔ)發(fā)展趨勢(shì)，以下為整理內(nèi)容：

相變存儲(chǔ)器原理。相變半導(dǎo)體材料在電流穿過(guò)的時(shí)候，使材料原子發(fā)生無(wú)序到有序的排列。當(dāng)從有序到無(wú)序的排列時(shí)，電子穿過(guò)的時(shí)候會(huì)有阻力，引起的阻力大小和電阻的大小。再通過(guò)檢測(cè)電阻的大小來(lái)檢測(cè)0和1。它的主要特點(diǎn)為尺寸越小操作電流越小，對(duì)高密度非常有用。

繆向水解釋稱：“因?yàn)槌叽缧〉那闆r下，它的容量越大，假如說(shuō)容量大的話你要求它的電壓大也是不現(xiàn)實(shí)的，所以說(shuō)必須操作電流小。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)范圍，差別很大，最大可以到100萬(wàn)倍?！?/p>

國(guó)際半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)為相變存儲(chǔ)器有可能取代閃存和DRAM等目前主流產(chǎn)品，成為未來(lái)存儲(chǔ)器的主流產(chǎn)品。

關(guān)于相變存儲(chǔ)器技術(shù)的國(guó)際研究機(jī)構(gòu)有英特爾，三星和IBM等。國(guó)內(nèi)有兩家，華中科技大學(xué)和武漢新芯合作，另一個(gè)就是中科院衛(wèi)星所與SMIC的合作。

相變存儲(chǔ)器的應(yīng)用。2011年三星在手機(jī)上采用了1GB的相變存儲(chǔ)器芯片。2011年美光將8GB芯片用于PRAM SSD。2013年諾基亞Asha手機(jī)使用美光 1GB芯片，2016年5月份IBM將其用于服務(wù)器。

三星2550手機(jī)采用512MB PCRAM發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)速度比閃存快了200-1000倍，PCRAM是隨機(jī)存儲(chǔ)器，延時(shí)為DRAM的級(jí)別?，F(xiàn)在的相變存儲(chǔ)器的時(shí)間大概是100納秒左右，DRAM為60納秒，但比閃存快了很多，可用作混合存儲(chǔ)器。

PCRAM在2011年很火，后面沉浸了幾年，2015年P(guān)CRAM有了新的機(jī)遇——3D Xpoint，采用交叉點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。因?yàn)橄朐谌S里面疊層，而3D NAND的技術(shù)也還是閃存的技術(shù)，仍然逃不過(guò)未來(lái)的物理極限。相變存儲(chǔ)器假如說(shuō)采用了空間堆疊結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)容量會(huì)增大，速度會(huì)更快。未來(lái)形成3D空間結(jié)構(gòu)，必須得利用交叉點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)，以前的結(jié)構(gòu)已經(jīng)不適應(yīng)三層疊加。

以前的相變存儲(chǔ)器一般利用三極管，整個(gè)面積會(huì)很大，三維堆疊很困難。現(xiàn)在的3D Xpoint存儲(chǔ)單元可以獨(dú)立進(jìn)行讀寫，速度是現(xiàn)有閃存1000倍，存儲(chǔ)密度是現(xiàn)在DRAM的5-10倍。主要優(yōu)點(diǎn)是解決工藝問(wèn)題和電串?dāng)_和熱串?dāng)_技術(shù)。

今年5月份，IBM開始了研究，在一個(gè)單元里面訪問(wèn)3個(gè)比特，這是重要的里程碑，相變存儲(chǔ)器相對(duì)DRAM成本降低接近閃存，容量和速度方面有很大的提升。

對(duì)于相變存儲(chǔ)器的未來(lái)發(fā)展?？娤蛩硎荆郧岸颊f(shuō)要Scaling down，22納米容量要做到8GB容量，現(xiàn)在的思路是利用多值存儲(chǔ)，或者說(shuō)三維的堆疊，這是發(fā)展趨勢(shì)。另外還要減少操作電流，降低功耗。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面減少接觸面積，現(xiàn)在的思路是做納米相變存儲(chǔ)器。還有界面相變存儲(chǔ)器，利用界面來(lái)實(shí)現(xiàn)相變存儲(chǔ)。關(guān)于抑制組織漂移和熱串?dāng)_問(wèn)題也有了更好的解決方法——采用控制算法和容錯(cuò)算法抑制組織漂移，采用熱導(dǎo)率優(yōu)化，利用超晶格和界面的影響，改變熱串?dāng)_問(wèn)題，提高器件的可靠性。

崔歡歡