1. 相变存储器的发展历史
二十世纪五十年代至六十年代，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，他发现某些玻璃在变相时存在可逆的电阻系数变化。
1969年，他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，他与他的妻子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。
近30年后，能量转换装置（ECD）公司与MicronTechnology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，以上三家公司将力量集中，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发表了它们建立新的闪存公司的意图，新公司名为Numonyx。
在1970年第一份产品问世以后的几年中，半导体制作工艺有了很大的进展，这促进了半导体相变存储器的发展。
同时期，相变材料也愈加完善以满足在可重复写入的CD与DVD中的大量使用。
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。
大部分DVD-RAM都是使用与Numonyx相变存储器使用的相同的材料。
2011年8月31日，中国首次完成第一批基于相变存储器的产品芯片。
2015年，《自然·光子学》杂志布了世界上第一个或可长期存储数据且完全基于光的相变存储器。
2. OUM是什么东西
相变存储器(OUM)
奥弗辛斯基(Stanford
Ovshinsky)在1968年发表了第一篇关于非晶体相变的论文，创立了非晶体半导体学。一年以后，他首次描述了基于相变理论的存储器：材料由非晶体状态变成晶体，再变回非晶体的过程中，其非晶体和晶体状态呈现不同的反光特性和电阻特性，因此可以利用非晶态和晶态分别代表“0”和“1”来存储数据。后来，人们将这一学说称为奥弗辛斯基电子效应。相变存储器是基于奥弗辛斯基效应的元件，因此被命名为奥弗辛斯基电效应统一存储器(OUM)，如图2所示。从理论上来说，OUM的优点在于产品体积较小、成本低、可直接写入(即在写入资料时不需要将原有资料抹除)和制造简单，只需在现有的CMOS工艺上增加2~4次掩膜工序就能制造出来。
OUM是世界头号半导体芯片厂商Intel公司推崇的下一代非易失性、大容量存储技术。Intel和该项技术的发明厂商Ovonyx
公司一起，正在进行技术完善和可制造性方面的研发工作。Intel公司在2001年7月就发布了0.18mm工艺的4Mb
OUM测试芯片，该技术通过在一种硫化物上生成高低两种不同的阻抗来存储数据。2003年VLSI会议上，Samsung公司也报道研制成功以Ge2Sb2Te5(GST)为存储介质，采用0.25mm工艺制备的小容量OUM，工作电压在1.1V，进行了1.8x109
读写循环，在1.58x109循环后没有出现疲劳现象。
不过OUM的读写速度和次数不如FeRAM和MRAM，同时如何稳定维持其驱动温度也是一个技术难题。2003年7月，Intel负责非易失性存储器等技术开发的S.K.Lai还指出OUM的另一个问题：OUM的存储单元虽小，但需要的外围电路面积较大，因此芯片面积反而是OUM的一个头疼问题。同时从目前来看，OUM的生产成本比Intel预想的要高得多，也成为阻碍其发展的瓶颈之一。
3. 科学家已经研制出了最小尺寸的相变存储单元，这对计算系统有怎样的意义呢
科学家已经研制出了最小尺寸的相变存储单元，这对计算系统有怎样的意义呢，如今数据产量呈爆炸式增长，传统的冯诺依曼计算架构成为未来继续提升计算系统性能的主要技术障碍。能够集存储和计算功能于一身的相变随机存储器是突破冯诺依曼计算架构瓶颈的理想路径选择。它具有非易失性、编程速度快、循环寿命长等优点。然而，在PCRAM中相变材料和加热电极之间的接触面积很大，这导致相变存储器的高功耗。如何进一步降低功耗已经成为相变存储器未来发展的最大挑战之一。
非易失性存储技术在许多方面取得了重大进展，为提高计算机系统的存储能效带来了新的机遇。利用新型非易失性存储技术取代传统存储技术，可以满足计算机技术发展对高存储能效的需求。以相变存储器(PCM)为代表的许多新型存储技术，以其高集成度、低功耗的特点，引起了国内外研究者的关注。以上就是对科学家已经研制出了最小尺寸的相变存储单元，这对计算系统有怎样的意义呢这个问题的解答。
4. 【非易失性半导体存储器的相变机制】 什么是半导体存储器
非易失性半导体存储器的相变机制
非易失性存储器(NVM)在半导体市场占有重要的一席之地，特别是主要用于手机和其它便携电子设备的闪存芯片。今后几年便携电子系统对非易失性存储器的要求更高，数据存储应用需要写入速度极快的高密度存储器，而代码执行应用则要求存储器的随机访存速度更快。
经过研究人员对浮栅存储技术的坚持不懈的研究，现有闪存的技术能力在2010年底应该有所提升，尽管如此，现在人们越来越关注有望至少在2020年末以前升级到更小技术节点的新式存储器机制和材料。
目前存在多种不同的可以取代浮栅概念的存储机制，相变存储器（PCM）就是其中一个最被业界看好的非易失性存储器，具有闪存无法匹敌的读写性能和升级能力。
在室温环境中，基于第六族元素的某些金属（硫族化合物）的晶态和非晶态的稳定性非常好。特别是GeSbTe合金最被看好，因为它遵守一个伪二元构成方式（在GeTe和 Sb2Te3之间），以下简称GST。
在烂巧枯基于硅的相变存储器中，不饥洞同强度的电流经过加热器（电阻），到达硫化物材料，利用局部热焦耳效应，改变接触区周围的可写入容量（图1）。在经过强电流和快速猝灭后，材料被冷却成非晶体状态，导致电阻率增大。切换到非晶体状态通常用时不足100ns，单元的热时间常量通常仅为几纳秒。若恢复接触区的晶体状态，使材料的电阻率变小，需要施加中等强度的电流，脉冲时间较长。存储单元写入操作所用的不同电流宽裤产生了存储器的直接写入特性。这种直接写入功能可简化存储器的写入操作，提高写入性能。
图1a：PCM存储元件的横截面原理图
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图1b：写入操作过程中的模拟温度曲线图
使用比写入电流低很多的且无重要的焦耳热效应的电流读取存储器，从而可以区别高电阻（非晶体）和低电阻（晶体）状态。
PCM被业界看好是因为两大原因。第一原因是存储器功能性增强：这些改进之处包括更短的随机访存时间、更快的读写速度，以及直接写入、位粒度和高耐读写能力。整合今天的闪存和快速动态随机访问存储器（DRAM）的部分特性，PCM技术将存储器的功能提升到一个新的水平，最终不仅可以取代闪存，还能替代DRAM的部分用处，如常用操作码保存和高性能磁盘缓存 (
图2) 。
图2：存储技术属性比较
存储单元小和制造工艺可以升级是让人们看好PCM的第二大理由。相变物理性质显示制程有望升级到5 nm节点以下，有可能把闪存确立的成本降低和密度提高的速度延续到下一个十年期。
采用一项标准CMOS技术整合PCM概念、存储单元结构及阵列和芯片测试载具的方案已通过广泛的评估和论证。128 Mb高密度相变存储器原型经过90 nm制程论证，测试表明性能和可靠性良好。根据目前已取得的制程整合结果和对PCM整合细节理解水平，下一个开发阶段将是采用升级技术制造千兆位（Gbit）级别河南省瑞光印务股份有限公司提供
的PCM存储器。
【参考文献】
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6. R.Bez, R.J.Gleixner, F.Pellizzer, A.Pirovano, G.Atwood “Phase Change
Memory Cell Concepts and Designs” in Phase Change Materials – Science and Applications edited by S.Roux and M.Wuttig, Springer Verlag, ISBN: 978-0-387-84873-0 e-ISBN: 978-0-387-84874-7, pag.355-380, 2008.
关于作者
Roberto Bez
恒忆研发中心技术开发部研究员，负责恒忆相变存储技术（PCM）的研发工作。
Roberto于1987年加入意法半导体。在任职于ST的20年间，他服务于多个非易失性存储技术部门，重点研究领域是NOR闪存、NAND闪存及相变存储（PCM）。Roberto拥有超过25项专利，所着文章曾发表在100多种刊物上。
Roberto毕业于米兰大学（University of Milan），获得物理学学士学位。
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5. 相变存储器的工作原理
相变存储器（PCM）是一种非易失存储设备，它利用材料的可逆转的相变来存储信息。同一物质可以在诸如固体、液体、气体、冷凝物和等离子体等状态下存在，这些状态都称为相。相变存储器便是利用特殊材料在不同相间的电阻差异进行工作的。
在非晶态下，GST材料具有短距离的原子能级和较低的自由电子密度，使得其具有较高的电阻率。由于这种状态通常出现在RESET操作之后，一般称其为RESET状态，在RESET操作中DUT的温度上升到略高于熔点温度，然后突然对GST淬火将其冷却。冷却的速度对于非晶层的形成至关重要。非晶层的电阻通常可超过1兆欧。
在晶态下，GST材料具有长距离的原子能级和较高的自由电子密度，从而具有较低的电阻率。由于这种状态通常出现在SET操作之后，我们一般称其为SET状态，在SET操作中，材料的温度上升高于再结晶温度但是低于熔点温度，然后缓慢冷却使得晶粒形成整层。晶态的电阻范围通常从1千欧到10千欧。晶态是一种低能态；因此，当对非晶态下的材料加热，温度接近结晶温度时，它就会自然地转变为晶态。
典型的GST PCM器件结构顶部电极、晶态GST、α/晶态GST、热绝缘体、电阻（加热器）、底部电极组成。一个电阻连接在GST层的下方。加热/熔化过程只影响该电阻顶端周围的一小片区域。擦除/RESET脉冲施加高电阻即逻辑0，在器件上形成一片非晶层区域。擦除/RESET脉冲比写/SET脉冲要高、窄和陡峭。SET脉冲用于置逻辑1，使非晶层再结晶回到结晶态。
6. ge2sb2te5怎么读 在线等谢谢各位大神
我猜这是一种化合物，是相变存储器的关键部分，相变材料主要是硫系化合物合金材料，其中，G eSbTe 体系被认为是最成熟的材料体系， 而Ge2Sb2Te5（GST）是目前公认的最适合的相变材料。可以按照普通化合物念，5碲2锑化锗。