本文討論OUM(Ovonic Unified Memory)的發展狀況,這種相位變化(Phrase-change)、非揮發性的半導體記憶體技術適合於VLSI獨立型記憶體以及各種嵌入型產品的應用。4Mb VLSI測試記憶體已被運用為研發平台,發展0.18μm 3V CMOS元件。OUM技術被視為高密度、低電壓、高cycle-count的非揮發性記憶體,其程式寫入的時間較其它記憶體來得短。OUM提供單元尺寸、製程複雜度、成本、寫入速度、運作循環(cycling)以及寫入與直接覆寫時記憶體耗電等方面的優勢。
OUM的資料儲存作業是透過類似可複寫CD或DVD光碟使用的硫屬合金材料(chalcogenide alloy)所製成的薄膜,藉由熱引起的相位變化在無規律(amorphous)與多晶排列(polycrystalline)的狀態之間進行切換。GexSbyTez合金薄膜中所產生的這種迅速、可逆的結構變化,造成在讀取作業中金屬電阻系數產生改變。OUM採用短暫的電子脈衝達到無規律狀態(高電阻的Reset狀態)以及較低但稍長的電流脈衝,轉換至多晶排列狀態(低電阻的SET狀態)。接近底部電阻電極(resistive electrode)的合金,在programming pulse[1]期間,因焦耳熱效應而產生狀態變化。由於薄膜儲存程式的容量較小,故載入程式耗用的能量亦較小──適合支援各種可攜式通訊裝置。
(圖一)顯示OUM記憶體單元的cycling特性在示波器上顯示的軌跡。每條軌跡代表一組4階段的作業,在5MHz的時脈下進行寫入/讀取/write-complement/讀取的循環。8nS的reset脈衝套用在~5nS的下降階段(falling edge)。後續的讀取作業顯示電阻為85KΩ。下一波85nS的set脈衝造成2KΩ的電阻。set脈衝的開頭顯示元件的臨界電壓Vth約為0.6伏特。記憶體運作所需的最大元件電壓發生在重置程式脈衝,其電壓低於0.8伏特。圖中顯示21組相互重疊的示波器曲線在2E8的週期範圍內,在對數規律的時間間隔內持續出現。
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