PCM
相变存储器
相变存储器 (PCM) 技术
集成传统的浮置栅极嵌入式非易失性存储器 (eNVM) 在先进CMOS技术领域是一项重大的技术挑战。为了解决这一难题，基于外来材料的NVM技术应运而生，其采用与Flash存储器完全不同的机制。这些技术其中就包括相变存储器 (PCM)。
PCM的基本机制是由斯坦福大学的Robert Ovshinsky于20世纪60年代发明的。意法半导体拥有这项原始开发成果的专利授权，并以这项开创性的成果为基础。
PCM采用锗锑碲 (GST) 合金制造而成。其在制造过程中利用了材料可在非晶态和结晶态之间进行快速热控制变化的物理特性。上述状态分别与逻辑0和逻辑1相对应，可通过非晶态（逻辑0）的高电阻和结晶态（逻辑1）的低电阻进行电气区分。PCM支持在低电压下进行读写操作，且与Flash和其他嵌入式存储器技术相比，具有多项实质性的优势。
PCM技术架构
采用FD-SOI技术的嵌入式PCM位单元的横截面，其中显示了可在结晶态和非晶态之间快速翻转存储单元的加热装置。
技术结合
意法半导体率先将FD-SOI与PCM技术相结合，作为一种创新解决方案来满足嵌入式处理应用的严苛要求。相较于采用传统的浮置栅极eNVM的体效应CMOS，这种结合的优势显著。它在提供更大存储器容量和更高集成度的同时，提高了性能并降低了功耗。
与体效应技术相比的优势
如今许多先进的微控制器使用40 nm的体效应eNVM技术。18 nm FD-SOI搭配ePCM带来了显著的改进：
- 性能-功耗比提高了50％以上
- 非易失性存储器小了2.5倍
- 数字密度提高了3倍
- RF噪声改善了3dB
这将给各种微控制器带来好处，提高无线器件的性能并实现超低功耗。
存储器方面的优势
与基于Flash的eNVM相比，PCM可提供明显更高的存储器容量。
由于具有单比特位可变更性，PCM技术还可以提供更好的写入性能和毫不逊色的读取性能。意法半导体能够实现上述性能要归功于可在高温环境中（包括焊料回流期间）实现数据保留的专利技术，从而能够在焊接之前上传固件。
稳健可靠
意法半导体PCM技术经过开发和测试，可满足高温运行、抗辐射和数据保留要求。
PCM的工作温度高达+165 °C，可满足AEC-Q100 0级汽车行业要求。
18 nm下的3 V能力
意法半导体的PCM + FD-SOI技术能够在3 V下工作（低至18 nm）。这对于电源管理和数字/模拟转换器等模拟功能来说至关重要。这也是20 nm以下唯一支持这些功能的技术。
PCM + FD-SOI应用
越来越多的高要求应用需要更强的处理能力、更低的功耗以及更大的内存尺寸，这对MCU架构的极限构成了挑战。其中一项最具挑战性的需求就是更大的嵌入式存储器。
PCM的出现为这些芯片和系统层面的挑战带来了解决方案，并可同时满足汽车和工业领域的严苛要求。此外，意法半导体通过高温焊接回流工艺和抗辐射技术来确保实现数据保留。
意法半导体已经将 PCM 和 FD-SOI 技术结合应用于 28 nm工艺的汽车和航空航天应用中。从我们的下一代STM32微控制器开始，将在最新的18 nm工艺中结合使用这些技术，这给工业应用的开发人员带来福音。
