相变存储器PCM应用智能电表设计方案

摘要：  随着世界各国尤其是中美两国在智能电网上的实质性启动，智能电表市场也在起步腾飞。智能电表担负着存储客户使用信息和网络信息的作用，同时在不远的将来更多的功能也将被加入进来，如绿色能源的双向接入，终端的用户也可以把自家屋顶太阳能产生的电力传输到电网上。由于上述需求的推动，对智能电表的存储系统就提出了更高容量，成本降低控制和可靠性提高的要求。

关键字：  智能电表，  PCM，  

5月初，美光斥资12亿美元收购恒忆，完成收购后美光成为同时拥有DRAM、NAND以及NOR技术的记忆体晶片大厂。对于这么大的收购举动，有传言，是英特尔在后面起到的推动作用，因为三星的快速崛起，不想一家独大的局面在存储市场出现。当然，也有传言，美光收购恒忆的动机是为了满足诺基亚(Nokia)等客户的一站式购足需求。无论如何，着眼技术创新方面，记者本人认为这种收购的出现，是能够起到推进作用的。在收购后不久，我们有幸在第十五届IIC CHINA上邀请了，美光亚洲区嵌入式业务部的刘群先生，就相变存储技术未来发展的状况，做精彩的演讲。

随着世界各国尤其是中美两国在智能电网上的实质性启动，智能电表市场也在起步腾飞。智能电表担负着存储客户使用信息和网络信息的作用，同时在不远的将来更多的功能也将被加入进来，如绿色能源的双向接入，终端的用户也可以把自家屋顶太阳能产生的电力传输到电网上。由于上述需求的推动，对智能电表的存储系统就提出了更高容量，成本降低控制和可靠性提高的要求。

相变存储器即是英文Phase Change Memory-- PCM的缩写。就是一种利用六族与第四、五族的化合物作为存储材料的存储器。 该种化合物是一种相态可逆变的物质。可以在有序结构(晶态-低阻)和无序结构(非晶态-高阻) 之间变化。

通过图片可以看出，电流电压曲线图是从一个PCM的存储单元获得。读取操作是工作在电压500毫伏且电流小于100微安以下的区间内，所以没有对GSt产生加热的效应。晶态和非晶态的存储状态也就没有变化。当电压大于500毫伏且电流大于500微安时，电阻加热器就会融化GST材料。此时晶态和非晶体的状态就会发生变化。

基于相变技术的存储器具有三个特性，包括位修改(直接写入)，高写入次数，工艺和成本的可延续性。下面图片是对现在流行的存储器之间的比较。

对产品带来这么多特性的PCM相变存储器，那么具体的应用又如何?刘群先生表示，现在目前智能能电表的存储系统采用NVRAM，EEPROM等方案，但是这些解决方案都存在有成本高、容量小、设计复杂等缺点，而运用PCM相变存储器设计的智能电表可以很好地规避这些缺点。由于PCM具有位改写，成本和工艺的可持续性，高擦写次数，从而可以很好的整合原有的存储系统。只使用一颗PCM相变存储器就可以整合NOR flash， EEPROM， NVRAM， 从而提供更低的成本，更加环保，更加可靠，以及更大的容量。

针对采用相变存储器的智能电表设计，刘群也谈到，作为存储器的重要生产厂商，为满足客户的需求，美光也推出了两款代号为“omneo”的相变存储器。分别是：P8P –高速并行接口，128Mb 容量， 100万次的写入次数。P5Q- 高速SPI 接口，支持1、2，4位输入输出，也是128Mb 容量， 高达66Mhz。 100万次的写入次数。 Omneo 给嵌入式提供了一种更快写入速度，更高的写入次数的存储器。从而拓展了客户对存储系统的设计。 并且在本次西安站IIC CHINA展览会现场，观众可以参观样品展示。

同期，在西安站技术研讨会上，除了美光公司带来的精彩演讲外，还有ADI公司资深应用工程师薛睿带来的关于使用性能观测器来测量和改善嵌入式系统的性能、TriQuint公司关于讨论最新技术和TriQuint中国区总经理熊挺提供的集成式方案、以及有国际电子商情主分析师陈路带来的关于2011年中国汽车电子市场商机的精彩演讲。