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　　自从1950年由冯·诺依曼博士领导设计出世界上第一台具有存储程序功能的计算机EDVAC以来，存储技术的每个跨越式进步都促成了计算机和电子事业的阶段性革命。时间进入后PC时代，各方面的技术都获得了较大的突破：网络上，Wi-Fi和Wimax给人们带来了前所未有的宽带无线互联体验；处理器上，64位的计算高潮已经到来。唯独在存储器这一区域，在“摩尔定律”的预言下，遇到了技术上的“瓶颈”，除了不断降价，技术上却无从突破。这样看来，谁能在下一代存储技术上占得先机，无疑会在计算机领域接下来的争夺中获得巨大的利润。

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　　另一方面，在掌上设备大行其道的今天，人们对于移动存储的要求越来越高。台式机（除了非它不可的工作需要）实在已经成了过时的玩艺，甚至连笔记本电脑也成为呆板、低调的代名词。IT界的广大淘金者都不约而同地把赌注压在手持设备所提供的新的机会上。商务、娱乐、信息、通讯等各种功能统统放在一部类似于手机大小的金属或塑料盒子中，已经不再是遥不可及的神话了。根据IDC最新的研究表明，2005年企业存储半导体市场将逾十亿，比预计2004年的8.57亿增长18.5%。对于广大芯片厂商来说，有什么能比这个潜力巨大的移动存储市场更具诱惑力？然而，同样地，移动存储已然面对着技术落后上的羁绊。硬盘太费电，现有的SRAM、DRAM、ROM、Flash又无法摆脱在容量和可读性方面的缺憾，已经无法更好地适应网络带宽和处理器的不断升级。 iSuppli预测，NOR闪存芯片在2007年的全球销售收入将达到75亿美元，低于2004年83亿美元的水平。iSuppli高级闪存分析师Mark DeVoss称，NOR闪存市场陷入了困境。这是一个可怕的时期。

　　当然，与突破性的科技创新和进步能够给人类带来的巨大的兴奋感相比，这种现状给人们带来的忧虑实在算不了什么，况且，在潜在的庞大的经济利益的面前，也不容许人们有过多的悲观。未来的替代品不仅必须是类似闪存一样的非易失性存储器，而且要在速度和写周期上略胜一筹。此外，生产成本也应该相对低廉。由于现在制造技术还不成熟，新的替代品不会对闪存构成绝对的威胁。但最新的种种迹象表明，人们正在不断地获得前所未有的科研进展，继闪存之后，使得替代现有存储技术和材料的新方案成为可能。

　　相变存储，是这些可能中最有希望的一种。目前，正有大量的新的技术为了成为下一代主要的非易失性存储技术而进行激烈的竞争，包括大容量铁电体存储器（FRAM），磁荷随机存储器（MRAM）和纳米线，但是越来越多的专业人士认为，最可能取代闪存的是一种基于相态变化的材料。在这些材料中，信息的永久保存依赖于由加热引起的相态变化。在一般情况下，这些材料处于一种无定形态，加热后，转变为晶体，继续加热，将会融化，然后迅速冷却，回复到无定形状态。在晶体状态下，这些材料有更加良好的导电性，因为在本质上，规则的晶体结构能够很好的避免电子的分散。

　　上个世纪五十年代，发明家Stanford Ovshinsky首次集中地研究这种材料，目前已经被广泛应用于可重写的CD上，在CD中，相态的变化由激光束来完成。信息可以从伴随着相态变化的光学变化中进行读取。但是这样的材料还没有发展到在半导体中的商业应用，部分原因是由于引起相态变化需要有较大的电流，并且要避免电流和导线之间的交感，这些问题都还没有得到很好的解决。

　　即使这样，主要的电子和半导体公司，包括AMD, Intel, Panasonic, Philips, Sony, and ST Electronics，都设立了R&D项目来研发相变存储。其中的一些公司继续沿着Ovshinsky的被称为ovonic unified memory, 即OUM（奥弗辛斯基电效应统一存储器）的研究道路来进行存储器设计。它由一个固定在电极上的无定形的半导体膜层构成；而电流在膜层的另一边流经点电极对膜层进行加热，使之由无定形状态转变为晶体，或者重新回复到无定形状态。另外一种设计包含独立的耐久加热器，来使相态发生变化。

　　由于发生在膜层区域的相态变化与周围的环境不是绝热的，所以加在芯片上的电压会过高。对于新一代的电路来说（运行电压通常为一伏特），相态的变化必须在非常低的电压下进行。

　　直到最近，研究者仍然没有找到很好的办法来完成这种低电压的相态变化。然而最近，有两个研究小组报告了使用OUM 设备所获得的较大突破。德国亚琛工业大学（RWTH Aachen）半导体电子学院的Florian Merget拿出了不同的方法。它用一条在二氧化硅层上混合了锗、锑、碲的无定形半导体细带来代替膜层，然后把这个细带连接电源的支线。利用这种构造，热分散可以很好地被控制，而且可以用较小的电压来进行相态转变。Merget和他的同事证明，用较低的电流和大约1伏特的电压来刺激相态的变化是完全可能的。

　　同时，位于阿姆斯特丹的皇家飞利浦电子集团的研发小组，在今年4月刊的Nature Materials上发表了他们新的成果。他们利用了一种由飞利浦新近开发的相态变化材料制成的类似设备，基于已经在DVD中使用的至少融合了以下一种或几种元素的锑-碲材料：锗、铟、银和镓，这种混合材料能够比其他实验性OUM中使用的锗-锑-碲混合物更加明显和迅速地改变相态。

　　在早期的材料中，相态的变化发生于结晶过程：加热的条件下，晶体结构在无定形材料中的许多区域同时产生。在飞利浦的无定形材料中，晶体结构开始只在一个区域产生然后迅速成长并扩展到到存储单元的整个加热区域，Karen Attenborough，飞利浦公司领导这项研究的一个高级科学家解释说。

　　“这是第一次有人开始关注这些快速生长的材料，并且看到材料对于存储行业的潜力。”她说。飞利浦的这种新材料的运行速度要比闪存的一千万分之一秒的运行速度快得多。飞利浦工作小组声称他们已经做到300亿分之一秒的运行速度，而且有希望达到5毫微秒的开关速度。

　　现在，亚琛大学和 Philips teams都在寻找创建大容量存储单元的方法。虽然细带和它的两端连接限制了这些存储器单元密度，他们仍然适用于“选择器”部分，用于读出个别的记忆单元的联合晶体管，Attenborough说道。当然，真正的挑战是把这些锑-碲材料结合到真正的电路中，米兰大学的电子工程师Andrea Lacaita这样说。“要说使用这种材料的优势，我们至少还要依赖于微阵列的结果，能够有效应用于存储阵列的材料，并不见得会在一个简单的例子中有着同样的效用。”

　　关于闪存接下来的命运到底如何，人们仍在争论之中，一方信心坚定地寻找闪存替代品，例如，美国国际商用机器公司（ＩＢＭ）和德国内存制造商英飞凌公司刚刚宣布，他们将和中国台湾的旺宏公司合作，开发下一代存储技术——相变存储，着眼于“摩尔定律”之后的信息技术发展。而也有一方认为在未来几年中生产45毫微米的闪存将完全有可能。这也许会让闪存起死回生。至少在未来的十年内，闪存没有可能由其他的存储器取代。

　　来源：《中国科技财富》　　编辑：张一

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