发展历史与背景
● 20世纪50年代至60年代，Dr. Stanford Ovshinsky开始研究无定形物质的性质。无定形物质是一类没有表现出确定、有序的结晶结构的物质；
● 1968年，Ovshinsky发现某些玻璃在变相时存在可逆的电阻系数变化；
● 1969年，Ovshinsky又发现激光在光学存储介质中的反射率会发生响应的变化；
● 1970年，Ovshinsky与他的妻子Dr. Iris Ovshinsky共同建立的能量转换装置（ECD）公司，发布了他们与Intel的Gordon Moore合作的结果；
● 1970年9月28日在Electronics发布的这一篇文章描述了世界上第一个256位半导体相变存储器；
● 在近30年后，能量转换装置（ECD）公司与Micron Technology前副主席Tyler Lowery建立了新的子公司Ovonyx。在2000年2月，Intel与Ovonyx发表了合作与许可协议，此份协议是现代PCM研究与发展的开端；
● 2000年12月，STMicroelectronics（ST）也与Ovonyx开始合作。至2003年，以上3家公司将力量集中，避免重复进行基础的、竞争的研究与发展，避免重复进行延伸领域的研究，以加快此项技术的进展；
● 2005年，ST与Intel商定研发一个90nm的PCM技术；
● 2007年，ST与Intel宣布成立一个新的闪存公司的意图，新公司名为Numonyx；
上世纪70年代初，施乐公司用相变材料的光导电性做出第一台复印机，之后，工程师利用激光对相变材料进行加热，形成晶态和非晶态两种状态，由于晶体和非晶体光的反射现象不同，因而采用这种原理即可分辨信息，最终实现了今天广泛应用的CD、DVD、蓝光数字光盘、刻录设备等光存储应用。
Intel开发的相变存储器使用了硫属化物（Chalcogenides），这类材料包含元素周期表中的氧/硫族元素。Numonyx的相变存储器使用一种含锗、锑、碲的合成材料（Ge2Sb2Te5），多被称为GST。现今大多数公司在研究和发展相变存储器时都都使用GST或近似的相关合成材料。今天，大部分DVD-RAM都是使用与Numonyx相变存储器使用的相同的材料。
工作原理
相变硫属化物在由无定形相转向结晶相时会表现出可逆的相变现象。在无定形相，材料是高度无序的状态，不存在结晶体的网格结构。在此种状态下，材料具有高阻抗和高反射率。相反地，在结晶相，材料具有规律的晶体结构，具有低阻抗和低反射率。
相变存储器利用的是两相间的阻抗差。由电流注入产生的剧烈的热量可以引发材料的相变。相变后的材料性质由注入的电流、电压及操作时间决定。
如图所示，一层硫属化物夹在顶端电极与底端电极之间。底端电极延伸出的加热电阻接触硫属化物层。电流注入加热电阻与硫属化物层的连接点后产生的焦耳热（温度瞬间达到600℃~700℃）引起相变。右图为此构想的实际操作，在晶体结构硫属化物层中产生了无定形相的区域。由于反射率的差异，无定形相区域呈现如蘑菇菌盖的形状。相数据存储在非晶态和晶态之间变化，整个过程没有电子参与，这是相变存储材料大幅提升写入速度的关键。
相变存储器的特性与功能
相变存储器兼有NOR-type flash、memory NAND-type flash memory和 RAM或EEpROM相关的属性。
一位可变：如同RAM或EEPROM，PCM可变的最小单元是一位。闪存技术在改变储存的信息时要求有一步单独的擦除步骤。而在一位可变的存储器中存储的信息在改变时无需单独的擦除步骤，可直接由1变为0或由0变为1。
非易失性：相变存储器如NOR闪存与NAND闪存一样是非易失性的存储器。RAM需要稳定的供电来维持信号，如电池支持。DRAM也有称为软错误的缺点，由微粒或外界辐射导致的随机位损坏。早期Intel进行的兆比特PCM存储阵列能够保存大量数据，该实验结果表明PCM具有良好的非易失性。
读取速度：如同RAM和NOR闪存，PCM技术具有随机存储速度快的特点。这使得存储器中的代码可以直接执行，无需中间拷贝到RAM。PCM读取反应时间与最小单元一比特的NOR闪存相当，而它的的带宽可以媲美DRAM。相对的，NAND闪存因随机存储时间长达几十微秒，无法完成代码的直接执行。
写入/擦除速度：PCM能够达到如同NAND的写入速度，但是PCM的反应时间更短，且无需单独的擦除步骤。NOR闪存具有稳定的写入速度，但是擦除时间较长。PCM同RAM一样无需单独擦除步骤，但是写入速度（带宽和反应时间）不及RAM。随着PCM技术的不断发展，存储单元缩减，PCM将不断被完善。
缩放比例：缩放比例是PCM的第五个不同点。NOR和NAND存储器的结构导致存储器很难缩小体型。这是因为门电路的厚度是一定的，它需要多于10V的供电，CMOS逻辑门需要1V或更少。这种缩小通常被成为摩尔定律，存储器每缩小一代其密集程度提高一倍。随着存储单元的缩小，GST材料的体积也在缩小，这使得PCM具有缩放性，具有很大的存储密度提升空间。
Numonyx推出Omneo商用相变存储器系列产品
2010年4月恒忆（Numonyx）宣布正式推出全新系列相变存储器。该系列产品采用被称为相变存储(PCM)的新一代存储技术，具有更高的写入性能、耐写次数和设计简易性，适用于固线和无线通信设备、消费电子、PC和其他嵌入式应用设备。新产品包括支持串行外设接口（SPI）的存储器(Omneo P5Q PCM)和支持并行NOR接口的存储器(Omneo P8P PCM)。两种接口产品都充利用新的PCM的技术优势，同时兼容工业标准的串行接口和并行接口。目前该产品已经量产，并向市场供货。这种新的嵌入式存储器融闪存、RAM和EEPROM三大存储器的优点于一身，一颗存储器芯片即可实现很多新功能。今天，新产品发布采用了新品牌Numonyx Omneo PCM，其写入速度有望达到现有闪存的300倍，耐写次数达到10倍*。价格方面，约比同规格的NOR闪存贵20%~30%左右。
附：Omneo品牌代表相变存储器适用于嵌入式设计领域所有应用的内在能力（“omni”）和新一类存储器（“neo”）。从消费电子到工业应用，Omneo系列相变存储器的研制目标是实现嵌入式存储器系统创新的设计方法，提供长远的制程升级能力和产品可靠性。
Numonyx Omneo P5Q PCM：Omneo P5Q PCM是一款兼容高速SPI接口的90nm相变存储器，集串行NOR闪存和EEPROM两大存储器的技术优点于一身，具有字节修改功能以及更高的写入速度和耐写性能。
新存储器支持字节修改功能，执行写操作无需再擦除大数据区块，从而使数据处理和软件编程变得更容易。覆写即“无擦除”功能让工程师和设计人员能够简化软件开发任务，提升系统性能，将存储器写时间缩短到闪存的三百分之一。新产品Omneo P5Q的耐写次数达到100万次，可写数据的量次是闪存的10倍。 目前这款产品在智能电表领域获得相当程度认可，因为相比昂贵的NVRAM，P5Q兼具高集成度、低功耗、和相对低成本优势。
Numonyx Omneo P8P PCM：Numonyx P8P PCM是恒忆推出的第二款90nm128Mb并口相变存储器。第一款是在2008年12月推出的，支持10万次的耐写次数。第二款产品将这个参数提高到100万次。
相变存储器具有在未来取代DRAM的潜力
恒忆（Numonyx）亚太区嵌入式业务总经理徐宏来表示：“随着大量计算设备的普及、计算中心的建立，PCM的优势将越发明显，不仅由于DRAM用量越来越大，而且相比PCM，DRAM功耗很高，一旦PCM替换DRAM，由于其非易失性特性，不需要刷新，加之本身的功耗非常低，因此整个内存子系统的功耗就会大大降低。如果数据中心能够大量地应用相变材料取代DRAM的话，整个对数据中心存储结构会发生很大的变化，我认为这会是革命性的一步。”
不过，PCM并非完美，化学材料生产时的污染较传统DRAM要重，相变材料的温度适应性不足（目前工作温度仅能做到0℃~70℃），随之而来的问题是嵌入式设计中的芯片上板问题（不能用烙铁焊接），但是我们相信随着技术的进步，这些问题会逐步得到解决，相变存储技术的未来一片光明……
● 20世纪50年代至60年代，Dr. Stanford Ovshinsky开始研究无定形物质的性质。无定形物质是一类没有表现出确定、有序的结晶结构的物质；
● 1968年，Ovshinsky发现某些玻璃在变相时存在可逆的电阻系数变化；
● 1969年，Ovshinsky又发现激光在光学存储介质中的反射率会发生响应的变化；
● 1970年，Ovshinsky与他的妻子Dr. Iris Ovshinsky共同建立的能量转换装置（ECD）公司，发布了他们与Intel的Gordon Moore合作的结果；
● 1970年9月28日在Electronics发布的这一篇文章描述了世界上第一个256位半导体相变存储器；
● 在近30年后，能量转换装置（ECD）公司与Micron Technology前副主席Tyler Lowery建立了新的子公司Ovonyx。在2000年2月，Intel与Ovonyx发表了合作与许可协议，此份协议是现代PCM研究与发展的开端；
● 2000年12月，STMicroelectronics（ST）也与Ovonyx开始合作。至2003年，以上3家公司将力量集中，避免重复进行基础的、竞争的研究与发展，避免重复进行延伸领域的研究，以加快此项技术的进展；
● 2005年，ST与Intel商定研发一个90nm的PCM技术；
● 2007年，ST与Intel宣布成立一个新的闪存公司的意图，新公司名为Numonyx；
上世纪70年代初，施乐公司用相变材料的光导电性做出第一台复印机，之后，工程师利用激光对相变材料进行加热，形成晶态和非晶态两种状态，由于晶体和非晶体光的反射现象不同，因而采用这种原理即可分辨信息，最终实现了今天广泛应用的CD、DVD、蓝光数字光盘、刻录设备等光存储应用。
Intel开发的相变存储器使用了硫属化物（Chalcogenides），这类材料包含元素周期表中的氧/硫族元素。Numonyx的相变存储器使用一种含锗、锑、碲的合成材料（Ge2Sb2Te5），多被称为GST。现今大多数公司在研究和发展相变存储器时都都使用GST或近似的相关合成材料。今天，大部分DVD-RAM都是使用与Numonyx相变存储器使用的相同的材料。
工作原理
相变硫属化物在由无定形相转向结晶相时会表现出可逆的相变现象。在无定形相，材料是高度无序的状态，不存在结晶体的网格结构。在此种状态下，材料具有高阻抗和高反射率。相反地，在结晶相，材料具有规律的晶体结构，具有低阻抗和低反射率。
相变存储器利用的是两相间的阻抗差。由电流注入产生的剧烈的热量可以引发材料的相变。相变后的材料性质由注入的电流、电压及操作时间决定。
如图所示，一层硫属化物夹在顶端电极与底端电极之间。底端电极延伸出的加热电阻接触硫属化物层。电流注入加热电阻与硫属化物层的连接点后产生的焦耳热（温度瞬间达到600℃~700℃）引起相变。右图为此构想的实际操作，在晶体结构硫属化物层中产生了无定形相的区域。由于反射率的差异，无定形相区域呈现如蘑菇菌盖的形状。相数据存储在非晶态和晶态之间变化，整个过程没有电子参与，这是相变存储材料大幅提升写入速度的关键。
相变存储器的特性与功能
相变存储器兼有NOR-type flash、memory NAND-type flash memory和 RAM或EEpROM相关的属性。
一位可变：如同RAM或EEPROM，PCM可变的最小单元是一位。闪存技术在改变储存的信息时要求有一步单独的擦除步骤。而在一位可变的存储器中存储的信息在改变时无需单独的擦除步骤，可直接由1变为0或由0变为1。
非易失性：相变存储器如NOR闪存与NAND闪存一样是非易失性的存储器。RAM需要稳定的供电来维持信号，如电池支持。DRAM也有称为软错误的缺点，由微粒或外界辐射导致的随机位损坏。早期Intel进行的兆比特PCM存储阵列能够保存大量数据，该实验结果表明PCM具有良好的非易失性。
读取速度：如同RAM和NOR闪存，PCM技术具有随机存储速度快的特点。这使得存储器中的代码可以直接执行，无需中间拷贝到RAM。PCM读取反应时间与最小单元一比特的NOR闪存相当，而它的的带宽可以媲美DRAM。相对的，NAND闪存因随机存储时间长达几十微秒，无法完成代码的直接执行。
写入/擦除速度：PCM能够达到如同NAND的写入速度，但是PCM的反应时间更短，且无需单独的擦除步骤。NOR闪存具有稳定的写入速度，但是擦除时间较长。PCM同RAM一样无需单独擦除步骤，但是写入速度（带宽和反应时间）不及RAM。随着PCM技术的不断发展，存储单元缩减，PCM将不断被完善。
缩放比例：缩放比例是PCM的第五个不同点。NOR和NAND存储器的结构导致存储器很难缩小体型。这是因为门电路的厚度是一定的，它需要多于10V的供电，CMOS逻辑门需要1V或更少。这种缩小通常被成为摩尔定律，存储器每缩小一代其密集程度提高一倍。随着存储单元的缩小，GST材料的体积也在缩小，这使得PCM具有缩放性，具有很大的存储密度提升空间。
Numonyx推出Omneo商用相变存储器系列产品
2010年4月恒忆（Numonyx）宣布正式推出全新系列相变存储器。该系列产品采用被称为相变存储(PCM)的新一代存储技术，具有更高的写入性能、耐写次数和设计简易性，适用于固线和无线通信设备、消费电子、PC和其他嵌入式应用设备。新产品包括支持串行外设接口（SPI）的存储器(Omneo P5Q PCM)和支持并行NOR接口的存储器(Omneo P8P PCM)。两种接口产品都充利用新的PCM的技术优势，同时兼容工业标准的串行接口和并行接口。目前该产品已经量产，并向市场供货。这种新的嵌入式存储器融闪存、RAM和EEPROM三大存储器的优点于一身，一颗存储器芯片即可实现很多新功能。今天，新产品发布采用了新品牌Numonyx Omneo PCM，其写入速度有望达到现有闪存的300倍，耐写次数达到10倍*。价格方面，约比同规格的NOR闪存贵20%~30%左右。
附：Omneo品牌代表相变存储器适用于嵌入式设计领域所有应用的内在能力（“omni”）和新一类存储器（“neo”）。从消费电子到工业应用，Omneo系列相变存储器的研制目标是实现嵌入式存储器系统创新的设计方法，提供长远的制程升级能力和产品可靠性。
Numonyx Omneo P5Q PCM：Omneo P5Q PCM是一款兼容高速SPI接口的90nm相变存储器，集串行NOR闪存和EEPROM两大存储器的技术优点于一身，具有字节修改功能以及更高的写入速度和耐写性能。
新存储器支持字节修改功能，执行写操作无需再擦除大数据区块，从而使数据处理和软件编程变得更容易。覆写即“无擦除”功能让工程师和设计人员能够简化软件开发任务，提升系统性能，将存储器写时间缩短到闪存的三百分之一。新产品Omneo P5Q的耐写次数达到100万次，可写数据的量次是闪存的10倍。 目前这款产品在智能电表领域获得相当程度认可，因为相比昂贵的NVRAM，P5Q兼具高集成度、低功耗、和相对低成本优势。
Numonyx Omneo P8P PCM：Numonyx P8P PCM是恒忆推出的第二款90nm128Mb并口相变存储器。第一款是在2008年12月推出的，支持10万次的耐写次数。第二款产品将这个参数提高到100万次。
相变存储器具有在未来取代DRAM的潜力
恒忆（Numonyx）亚太区嵌入式业务总经理徐宏来表示：“随着大量计算设备的普及、计算中心的建立，PCM的优势将越发明显，不仅由于DRAM用量越来越大，而且相比PCM，DRAM功耗很高，一旦PCM替换DRAM，由于其非易失性特性，不需要刷新，加之本身的功耗非常低，因此整个内存子系统的功耗就会大大降低。如果数据中心能够大量地应用相变材料取代DRAM的话，整个对数据中心存储结构会发生很大的变化，我认为这会是革命性的一步。”
不过，PCM并非完美，化学材料生产时的污染较传统DRAM要重，相变材料的温度适应性不足（目前工作温度仅能做到0℃~70℃），随之而来的问题是嵌入式设计中的芯片上板问题（不能用烙铁焊接），但是我们相信随着技术的进步，这些问题会逐步得到解决，相变存储技术的未来一片光明……
