存儲數據
相變存儲器（phase change memory）,縮略表示為PCM、PRAM或PCRAM，是一種新興的非易失性計算機存儲器技術。它可能在將來代替快閃記憶體，因為它不僅比快閃記憶體速度快得多，更容易縮小到較小尺寸，而且復原性更好，能夠實現一億次以上的擦寫次數。
PCM存儲單元是一種極小的硫族合金顆粒，通過電脈衝的形式集中加熱的情況下，它能夠從有序的晶態（電阻低）快速轉變為無序的非晶態（電阻高得多）。同樣的材料還廣泛用於各種可擦寫光學介質的活性塗層，例如CD和DVD。從晶態到非晶態的反覆轉換過程是由熔化和快速冷卻機制觸發的（或者一種稍慢的稱為再結晶的過程）。最有套用前景的一種PCM材料是GST（鍺、銻和碲），其熔點範圍為500º–600ºC。
發展歷史
二十世紀五十年代至六十年代，Dr.StanfordOvshinsky開始研究無定形物質的性質。無定形物質是一類沒有表現出確定、有序的結晶結構的物質。1968年，他發現某些玻璃在變相時存在可逆的電阻係數變化。1969年，他又發現雷射在光學存儲介質中的反射率會發生回響的變化。1970年，他與他的妻子Dr.IrisOvshinsky共同建立的能量轉換裝置（ECD）公司，發布了他們與Intel的GordonMoore合作的結果。1970年9月28日在Electronics發布的這一篇文章描述了世界上第一個256位半導體相變存儲器。
近30年後，能量轉換裝置（ECD）公司與MicronTechnology前副主席TylerLowery建立了新的子公司Ovonyx。在2000年2月，Intel與Ovonyx發表了合作與許可協定，此份協定是現代PCM研究與發展的開端。2000年12月，STMicroelectronics（ST）也與Ovonyx開始合作。至2003年，以上三家公司將力量集中，避免重複進行基礎的、競爭的研究與發展，避免重複進行延伸領域的研究，以加快此項技術的進展。2005年，ST與Intel發表了它們建立新的快閃記憶體公司的意圖，新公司名為Numonyx。
在1970年第一份產品問世以後的幾年中，半導體製作工藝有了很大的進展，這促進了半導體相變存儲器的發展。同時期，相變材料也愈加完善以滿足在可重複寫入的CD與DVD中的大量使用。Intel開發的相變存儲器使用了硫屬化物（Chalcogenides），這類材料包含元素周期表中的氧/硫族元素。Numonyx的相變存儲器使用一種含鍺、銻、碲的合成材料（Ge2Sb2Te5），多被稱為GST。現今大多數公司在研究和發展相變存儲器時都都使用GST或近似的相關合成材料。大部分DVD-RAM都是使用與Numonyx相變存儲器使用的相同的材料。
2011年8月31日，中國首次完成第一批基於相變存儲器的產品晶片。
2015年，《自然·光子學》雜誌布了世界上第一個或可長期存儲數據且完全基於光的相變存儲器。
物理變化
初次聽到"相變"這個詞,很多讀者朋友會感到比較陌生.其實=,相(phase)是物理化學上的一個概念,它指的是物體的化學性質完全相同,但是物理性質發生變化的不同狀態.例如水有三種不同的狀態,水蒸氣(汽相)，液態水（液相）以及固態水（固相）。物質從一種相變成另外一種相的過程叫做‘相變’例如水從液態轉化為固態。
相互轉化
在很多物質中相變不是大家想像的
只有氣，液，固，三相那么簡單。例如我們這裡介紹的相變存儲器就是利用特殊材料在晶態和非晶態之間相互轉化時所表現出來的導電性差異來存儲數據的。所以我們稱之為相變存儲器。
工作原理
相變存儲器在晶態下，GST材料具有長距離的原子能級和較高的自由電子密度，從而具有較低的電阻率。由於這種狀態通常出現在SET操作之後，我們一般稱其為SET狀態，在SET操作中，材料的溫度上升高於再結晶溫度但是低於熔點溫度，然後緩慢冷卻使得晶粒形成整層。晶態的電阻範圍通常從1千歐到10千歐。晶態是一種低能態；因此，當對非晶態下的材料加熱，溫度接近結晶溫度時，它就會自然地轉變為晶態。
圖1中的原理圖給出了一種典型GSTPCM器件的結構。一個電阻連線在GST層的下方。加熱/熔化過程只影響該電阻頂端周圍的一小片區域。擦除/RESET脈衝施加高電阻即邏輯，在器件上形成一片非晶層區域。擦除/RESET脈衝比寫/SET脈衝要高、窄和陡峭。SET脈衝用於置邏輯，使非晶層再結晶回到結晶態。
圖1.PCM器件的典型結構
英文由上至下依次為：頂部電極、晶態GST、α/晶態GST、熱絕緣體、電阻（加熱器）、底部電極。
測量技術
相變存儲器1微秒左右的脈衝寬度通常就足夠了。這種長度的脈衝將產生足夠的能量使PCM材料熔化或者再結晶。脈衝電壓應該高達6V，要想達到熔化溫度則需要更高的電壓。電流大小範圍在0.3～3mA之間。必須仔細選擇所用RESET和SET脈衝的電壓和電流大小，以產生所需的熔化和再結晶過程。RESET脈衝應該將溫度上升到恰好高於熔點，然後使材料迅速冷卻形成非晶態。SET脈衝應該將溫度上升到恰好高於再結晶溫度但是低於熔點，然後通過較長的時間冷卻它；因此，SET脈衝的脈寬和下降時間應該比RESET脈衝長。
RESET脈衝的下降時間是一個關鍵的參數。PCM技術的狀態決定了所需的最小下降時間。目前，一般的需求是30～50納秒。更新的材料將需要更短的下降時間。如果脈衝的下降時間長於所需的時間，那么材料可能無法有效淬火形成非晶態。
相變存儲器在標準R負載測量技術中（如圖2所示），一個電阻與DUT串聯，通過測量負載電阻上的電壓就可以測出流過DUT的電流。採用有源、高阻抗探針和示波器記錄負載電阻上的電壓。流過DUT的電流等於施加的電壓（VAPPLIED）減去器件上的電壓（VDEV），再除以負載電阻。負載電阻的大小範圍通常從1千歐到3千歐。這種技術採用了一種折衷：如果負載電阻太高，RC效應以及電壓在R負載和DUT上的分配將會限制這種技術的性能；但是，如果電阻值太小，它會影響電流的解析度。
技術分享
相變存儲器最近，吉時利研究出一種新的不需要負載電阻的限流技術。通過緊密控制電流源的大小，可以對於RI曲線中的低電流進行更精確的特徵分析。這種新技術（如圖3所示）能夠通過一次脈衝掃描同時獲得I-V和RI曲線，其中採用了高速脈衝源和測量儀器，即雙通道的4225-PMU超快I-V模組。這種新模組能夠提供電壓源，同時以較高的精度測量電壓和電流回響，上升和下降時間短至20ns。
去掉負載電阻也就消除了回折的副作用。4225-PMU模組以及用於擴展其靈敏度的4225-RPM遠程放大器/開關（如圖4所示）可用於4200-SCS型半導體特徵分析系統，其不僅具有對PCM器件進行特徵分析所必需的測量功能，而且能夠自動實現整個測試過程。
