左邊，一個示意圖顯示了相變記憶體單元是如何布置的；右邊，放大顯示了相變單元（PCE）以及它與電極的接觸。

（來源：IBM）

當(dāng)快速冷卻的時候，材料中的分子會保持和加熱狀態(tài)時一樣的非結(jié)晶態(tài)；當(dāng)慢速冷卻的時候，分子則會呈現(xiàn)晶格狀態(tài)，從而讓電流可以更好地通過。通過檢測這種電阻性，設(shè)備可以計算出有多少個單元在存儲，通過加熱和有控制的冷卻，新的數(shù)據(jù)可以被寫入。

通過多層布置方式，單元的冷卻速率可以處在一個中間的水平，這個時候可以利用介于結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)之間的四種狀態(tài)。通過四種狀態(tài)，2比特數(shù)據(jù)可以存儲在每個單元上–二進(jìn)制下的00、01、10和11–從而將記憶體芯片的存儲密度提高一倍，同時減少給定數(shù)據(jù)存儲的成本。

不過這還不夠?，F(xiàn)在的閃存記憶體可以使用8種狀態(tài)，這意味著每個單元可以儲存3比特數(shù)據(jù)。

Pozidis表示：“PCM也必須可以儲存3比特數(shù)據(jù)。我相信我們可以做到。”

實際上，他認(rèn)為PCM可以走得更遠(yuǎn)。他表示：“通過使用不同材料，我認(rèn)為我們可以在每個單元上存儲4比特數(shù)據(jù)。”

IBM在一個擁有2.56億單元的芯片上展示了它的多層單元技術(shù)。通過在每個單元上存儲2比特數(shù)據(jù)，它的容量可以達(dá)到512MB。Pozidis表示，這個漂移容錯技術(shù)被應(yīng)用在了容量更小的2MB版本上。2MB和512MB原型都采用了以前的90納米制程。

PCM要在成本上取得競爭優(yōu)勢就必須將制程縮小到目前主流的制程。閃存現(xiàn)在的制程是24納米。Pozidis對此頗有信心。

他表示：“相變記憶體可以采用更小的制程。”

PCM的一個問題就是記錄數(shù)據(jù)用的電阻值會隨著時間而發(fā)生漂移。上圖顯示了兩個記憶體單元的漂移–每個記憶體可以在四個電阻水平上存儲數(shù)據(jù)。其中一個電阻水平為3的記憶體單元，它的電阻值的升高速度高于藍(lán)色虛線所顯示的平均速度，以至于它在某個時間點后高于另一個電阻水平為2的記憶體單元。紅色線所顯示的電阻值，它的漂移速度則慢于第二層電阻水平記憶體單元的平均速度。

（來源：IBM）

解決漂移問題

在PCM中，不同水平電阻值之間的差異越大越好，不過被稱為電阻漂移的問題也會更快出現(xiàn)。因為有漂移，記憶體單元的電阻值會隨著時間流逝而發(fā)生改變，導(dǎo)致不同電阻水平之間的界限漸漸模糊，并有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。這個問題很難解決，因為不同單元的漂移速度也不同。

IBM應(yīng)對這個問題的方法就是使用一些記憶體單元來記錄所謂的代碼詞而不是實際數(shù)據(jù)。這個方法，IBM稱之為調(diào)制編碼。它可以讓IBM依賴于衡量相對的單元屬性而不是單元本身的絕對電阻值。

Pozidis表示：“我們設(shè)計了一種調(diào)制編碼，存儲的不是絕對的電阻水平，而是相對順序。我們知道絕對的電阻水平是會變化的。”

這樣做的好處是錯誤率大大降低，使該技術(shù)更加實用化。

這份報告寫道：“讓我們印象深刻的而是，漂移容錯編碼所帶來的裸錯誤率也只有10的5次方分之一，也就是10萬個記憶體單元中有一個錯誤。使用簡單的低冗余度糾錯編碼可以將整體的錯誤率降低到10的15次方分之一，也就是1,000,000,000,000,000個記憶體單元有一個錯誤。這對于記憶體設(shè)備來說足夠了?！?/p>

Even within the stilted language of academic papers, the excitement comes through.

即使在學(xué)術(shù)性的語言中，我們也能感覺到作者的興奮之情。

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