科学家用“相变”材料扩大数据存储空间

研究人员发现一种运用相变记忆体(PCM)——一种拥有特殊性质的材料——的方式，使其能够马上转变到各种状态，让这些科学工作者可以创建多层的PCM单元。如果一切顺利，这将铺平下一代数据存储媒介的研发道路。

相变记忆体是一种化学材料，可以将自己的状态从非晶态合金转变为结构化晶体以及反过来。它在不同状态上有不同的电阻水平，因此它的状态可以代表二进制数值(1或0)。和NAND一样，PCM是非易失性的，但是它更快，速度更接近DRAM(动态随机存取记忆体)，同时可以持续很长时间。

人们可以通过热量来改变这种材料的状态，而状态的改变可以在数纳秒内发生。

约翰·霍普金斯大学的研究人员使用一种锗锑碲(GST)合金，研究在加热的时候会发生什么。通过在一定温度上施加压力，他们可以降低变化速度。GST材料压缩在两个金刚石尖顶之中，X射线衍射和计算机模拟让研究人员了解到相变发生的时候原子等级的过程。

他们发现可以在变化过程中改变材料的电阻水平。该大学的材料科学与工程教授En Ma是4月16日在线版本的Proceedings of the National Academy of Sciences(《美国科学院院报》)论文的作者之一。该论文报告了他们的发现：“和从黑到白不一样，我们好像发现的是黑白之间的状态。由于它拥有很多种电阻水平，你可以拥有更多的控制。如果你有多种状态的话，你就可以存储更多的数据。”

约翰·霍普金斯大学怀廷工程学院博士生Ming Xu是这次论文的主作者。他表示：“相变记忆体比当前闪存驱动器中使用的材料更稳定。它的速度快100倍，可以写入大约10万次。5年内，它还可以被用于代替计算机中的硬盘驱动器并赋予计算机更多内存。”

是的，这听起来是豪言壮语，但是另一方面，也有可能它还需要几年时间发展。PCM芯片需要制造出来，而芯片制造是耗费数亿美元的事情，因此PCM的产能还需要用很多年时间才能赶上并取代硬盘驱动器。不过重复数据删除后的2比特或3比特PCM可以比未重复数据删除的磁盘更便宜，可以承担主数据存储任务以及主内存功能，而磁盘则用于廉价存储和大容量数据存储。

一个很大的问号是PCM是否能真的同时代替DRAM和NAND并成为通用的记忆体?当然，科学家们说不出来，这要看半导体工厂中的那些前沿工程师的了。