本文讨论OUM(Ovonic Unified Memory)的发展状况,这种相位变化(Phrase-change)、非挥发性的半导体内存技术适合于VLSI独立型内存以及各种嵌入型产品的应用。4Mb VLSI测试内存已被运用为研发平台,发展0.18μm 3V CMOS组件。OUM技术被视为高密度、低电压、高cycle-count的非挥发性内存,其程序写入的时间较其它内存来得短。OUM提供单元尺寸、制程复杂度、成本、写入速度、运作循环(cycling)以及写入与直接覆写时内存耗电等方面的优势。
OUM的数据储存作业是透过类似可复写CD或DVD光盘使用的硫属合金材料(chalcogenide alloy)所制成的薄膜,藉由热引起的相位变化在无规律(amorphous)与多晶排列(polycrystalline)的状态之间进行切换。GexSbyTez合金薄膜中所产生的这种迅速、可逆的结构变化,造成在读取作业中金属电阻系数产生改变。OUM采用短暂的电子脉冲达到无规律状态(高电阻的Reset状态)以及较低但稍长的电流脉冲,转换至多晶排列状态(低电阻的SET状态)。接近底部电阻电极(resistive electrode)的合金,在programming pulse[1]期间,因焦耳热效应而产生状态变化。由于薄膜储存程序的容量较小,故加载程序耗用的能量亦较小──适合支持各种可携式通讯装置。
(图一)显示OUM内存单元的cycling特性在示波器上显示的轨迹。每条轨迹代表一组4阶段的作业,在5MHz的频率下进行写入/读取/write-complement/读取的循环。8nS的reset脉冲套用在~5nS的下降级段(falling edge)。后续的读取作业显示电阻为85KΩ。下一波85nS的set脉冲造成2KΩ的电阻。set脉冲的开头显示组件的临界电压Vth约为0.6伏特。内存运作所需的最大组件电压发生在重置程序脉冲,其电压低于0.8伏特。图中显示21组相互重迭的示波器曲线在2E8的周期范围内,在对数规律的时间间隔内持续出现。
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