Mémoire non volatile qui stocke l'information grâce à la différence entre l'état cristallin (faible résistance) et l'état amorphe (forte résistance) d'un matériau chalcogénure.
Nom japonais: PCM(相変化メモリ)
« PCM (mémoire à changement de phase) » apparaît dans 11 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont Mémoires émergentes.
Domaine: Mémoires émergentes
Une cellule PCM s'écrit par des impulsions de courant qui chauffent par effet Joule un petit volume de chalcogénure, typiquement du GST (Ge2Sb2Te5). Le reset utilise une impulsion intense et brève, de quelques dizaines à quelques centaines de nanosecondes, qui fait fondre le matériau au-delà d'environ 600 °C ; une trempe en quelques nanosecondes fige les atomes désordonnés dans la phase amorphe à forte résistance. Le set utilise une impulsion plus faible et plus longue qui maintient le matériau entre sa température de cristallisation (environ 150 °C pour le GST) et son point de fusion jusqu'à ce qu'il cristallise dans la phase à faible résistance. La lecture applique une faible polarisation qui détecte la résistance sans chauffer la cellule au point de la modifier.
Les résistances cristalline et amorphe différant de deux à trois ordres de grandeur, la PCM peut stocker plus d'un bit par cellule. L'amplitude et la durée des impulsions fixent la taille de la zone amorphe, ce qui produit des niveaux de résistance intermédiaires. Le problème est la dérive de résistance : la phase amorphe se relaxe lentement, si bien que sa résistance augmente à peu près comme une puissance du temps (R ∝ t^ν, avec ν d'environ 0,1). Un stockage à deux niveaux le tolère, mais des niveaux rapprochés peuvent se confondre : la PCM multiniveau s'appuie donc sur une programmation avec vérification, sur des cellules de référence lues avec les données et sur des matériaux à faible dérive.
Le courant de reset est le principal coût énergétique de la PCM : les conceptions de cellules réduisent donc le volume à faire fondre. La cellule en champignon (mushroom cell), par exemple, force le courant à travers une électrode chauffante étroite, de sorte que seul un petit dôme de GST est chauffé. Un pas serré entraîne un second problème, la perturbation thermique : lorsque les cellules ne sont distantes que de quelques dizaines de nanomètres, la chaleur d'un reset peut cristalliser partiellement une voisine amorphe. Des diélectriques thermiquement isolants autour de chaque cellule y remédient. La rétention est aussi limitée par la température, puisque le GST cristallise vers 150 °C, c'est pourquoi des compositions riches en Ge sont utilisées pour l'automobile et d'autres applications à haute température.
La PCM se situe entre la flash NAND et la DRAM. Son endurance d'environ 10^6 à 10^9 cycles dépasse les quelques milliers à dizaines de milliers de la NAND, mais reste inférieure à celle de la MRAM (plus de 10^10) et de la DRAM, pratiquement illimitée. Contrairement à la MRAM, qui stocke les données dans l'aimantation d'une jonction tunnel magnétique, et à la ReRAM, qui forme et rompt un filament conducteur dans un oxyde, la PCM modifie la structure atomique de tout un volume. Dans les matrices denses à points de croisement (cross-point), chaque élément PCM est associé à un sélecteur à commutation de seuil ovonique (OTS) qui bloque les courants de fuite parasites (sneak currents) à travers les cellules non sélectionnées.
Réponse : B. La différence de résistance entre l'état cristallin et l'état amorphe d'un matériau chalcogénure
La PCM chauffe puis refroidit rapidement un matériau chalcogénure tel que le GeSbTe par effet Joule du courant, afin de basculer entre un état cristallin de faible résistance et un état amorphe de forte résistance. L'écart de résistance atteint 2 à 3 ordres de grandeur, ce qui permet aussi de créer des valeurs intermédiaires pour le stockage multiniveau. Le même matériau, dont la réflectivité optique diffère entre les phases cristalline et amorphe, a également été utilisé dans les DVD et Blu-ray réinscriptibles. Le courant d'écriture élevé constitue un problème.
Réponse : B. En la chauffant au-dessus du point de fusion par une forte impulsion de courant, puis en la refroidissant rapidement
Lors du reset, une forte impulsion de courant (quelques dizaines à quelques centaines de ns) chauffe le matériau au-dessus de son point de fusion (environ 600 ℃ pour le GST) pour le fondre, puis un refroidissement en quelques ns ne laisse pas aux atomes le temps de s'ordonner, d'où l'état amorphe. À l'inverse, le set maintient le matériau pendant un certain temps au-dessus de la température de cristallisation et en dessous du point de fusion pour le cristalliser. Le fort courant de reset pose un problème de consommation pour la PCM, réduit par des structures limitant le volume chauffé.
Toutes deux stockent les données sous forme d'état de résistance, mais la PCM fait basculer un chalcogénure entre phases cristalline et amorphe par la chaleur, tandis que la ReRAM déplace des ions dans un oxyde métallique pour former ou rompre un filament conducteur étroit. La PCM nécessite donc des courants d'écriture relativement élevés pour faire fondre le matériau.
Le reset n'a qu'à faire fondre le matériau puis à le tremper en quelques nanosecondes, tandis que le set doit maintenir le matériau sous son point de fusion assez longtemps pour que les atomes s'organisent en cristal, typiquement de quelques dizaines à quelques centaines de nanosecondes. C'est donc le temps de cristallisation qui limite la vitesse d'écriture de la PCM.
GST désigne les alliages chalcogénures germanium-antimoine-tellure, le plus souvent Ge2Sb2Te5. Il cristallise rapidement tout en conservant une phase amorphe stable à température ambiante, et la même famille de matériaux a été utilisée dans les disques optiques réinscriptibles.
La PCM chauffe puis refroidit rapidement un matériau chalcogénure tel que le GeSbTe par effet Joule du courant, afin de basculer entre un état cristallin de faible résistance et un état amorphe de forte résistance.
Quel est le principe de mémorisation de la mémoire à change…Le fort courant de reset pose un problème de consommation pour la PCM, réduit par des structures limitant le volume chauffé.
Dans une mémoire à changement de phase (PCM), comment une c…La phase amorphe de la PCM relaxe légèrement sa configuration atomique au cours du temps, et sa résistance augmente progressivement à peu près proportionnellement au logarithme du temps (R ∝ t^ν, ν de l'ordre de 0,1) : c'est la dérive de résistance.
Comment appelle-t-on, dans une mémoire à changement de phas…Cette durée détermine la vitesse d'écriture de la PCM et est plus longue que le reset.
Dans une mémoire à changement de phase (PCM), comment la ce…En PCM, contrôler la taille de la région amorphe dans la cellule (sa proportion par rapport à la partie cristalline) par l'amplitude ou la durée de l'impulsion d'écriture permet de créer des résistances intermédiaires entre forte et faible résistance.
Comment stocke-t-on plusieurs bits dans une seule cellule (…MRAM Chalcogénure Rugosité de bord de ligne (LER) RIE (gravure ionique réactive) Tension de seuil Jonction tunnel magnétique (MTJ) Mémoire non volatile SLC (cellule à un niveau) Via CXL