日立與瑞薩科技開(kāi)發(fā)出運(yùn)行于1.5V電源電壓的512KB（相當(dāng)于4Mb）相變存儲(chǔ)模塊。該器件能夠?qū)崿F(xiàn)416KB/s的寫(xiě)入速度和20ns的讀取時(shí)間。利用以前開(kāi)發(fā)的100μA（Micro安培）寫(xiě)入操作電流的"低功耗相變存儲(chǔ)單元"，兩家公司開(kāi)發(fā)了一種可以實(shí)現(xiàn)高速讀寫(xiě)操作的外設(shè)電路技術(shù)。

　　相變存儲(chǔ)器是一種非易失性存儲(chǔ)器，它是利用電流產(chǎn)生的焦耳熱量形成的一種雙相變的薄膜電阻-- 一種是非晶態(tài)（高阻值），另一種是晶態(tài)（低阻值）。利用這種電阻的"1"和"0"信息的差異，即可執(zhí)行存儲(chǔ)和讀出操作。日立和瑞薩科技以前開(kāi)發(fā)過(guò)一種低功耗操作相變存儲(chǔ)器，它在界面層使用了五氧化鉭，可以利用1.5V電源電壓和100μA電流進(jìn)行寫(xiě)操作。與傳統(tǒng)的片上非易失性存儲(chǔ)器相比，這種存儲(chǔ)器可以降低寫(xiě)電壓，在芯片內(nèi)無(wú)需使用產(chǎn)生高壓的電源電路，從而有助于減小模塊尺寸，并實(shí)現(xiàn)更高的密度。不過(guò)，由于讀取電流很小，存儲(chǔ)器陣列電路技術(shù)非常關(guān)鍵，這樣才能保證在小電流條件下實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。

　　新開(kāi)發(fā)的電路技術(shù)具有以下特性。
（1）寫(xiě)電路技術(shù)有助于利用小電流實(shí)現(xiàn)高速寫(xiě)入
1）兩步電流控制的數(shù)據(jù)寫(xiě)入方法
　　高速寫(xiě)入是利用控制兩步寫(xiě)入過(guò)程中流經(jīng)相變薄膜的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，首先是100μA的電流，然后是低于100μA的電流，以有效地產(chǎn)生焦耳熱量。

2）串寫(xiě)方法
　　通常，存儲(chǔ)器的寫(xiě)入是多位同時(shí)執(zhí)行的。由于寫(xiě)入所需的電流為[單元寫(xiě)電流×同時(shí)寫(xiě)的位數(shù)]，所以在寫(xiě)許多位時(shí)，寫(xiě)操作期間的峰值電流很大。現(xiàn)在，一種串寫(xiě)方法已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)，可以連續(xù)寫(xiě)入許多位，峰值電流可以通過(guò)只寫(xiě)一個(gè)位來(lái)進(jìn)行抑制。

（2）高速讀取電路支持微小讀取電流
　　盡管實(shí)現(xiàn)了用小電流進(jìn)行寫(xiě)操作的優(yōu)勢(shì)，日立和瑞薩科技較早開(kāi)發(fā)的相變存儲(chǔ)器還存在一個(gè)讀取速度緩慢的問(wèn)題，這是由微小讀取電流引起的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在開(kāi)發(fā)了一種讀取電路，其中使用了兩級(jí)檢測(cè)放大器（放大電路），通過(guò)優(yōu)化每個(gè)檢測(cè)放大器的工作電壓使信號(hào)可以逐步放大。與使用單級(jí)檢測(cè)放大器的電路相比，可以在更短的時(shí)間執(zhí)行放大，從而實(shí)現(xiàn)更快的讀取時(shí)間，同時(shí)將檢測(cè)放大器的電流消耗抑制在280μA以下。

（3）電路技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)納安級(jí)的微電流值的測(cè)量
　　為了測(cè)試制造的存儲(chǔ)單元的質(zhì)量，重要的是準(zhǔn)確測(cè)量信號(hào)讀取之前的讀出電流值。不過(guò)，在正常工作條件下，納安級(jí)的微小讀出電流對(duì)存儲(chǔ)器電路中產(chǎn)生電流泄漏來(lái)說(shuō)微不足道，對(duì)它進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量非常困難。因此，利用開(kāi)發(fā)的一種新的電路技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化存儲(chǔ)器電路的電壓可將電流泄漏降到水平，從而可能對(duì)存儲(chǔ)單元的微讀出電流進(jìn)行高度準(zhǔn)確的測(cè)量。將測(cè)量結(jié)果反饋到制造過(guò)程將有助于實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)單元質(zhì)量的改進(jìn)。

　　一種采用130nm CMOS工藝的實(shí)驗(yàn)用512KB存儲(chǔ)模塊已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)，它采用了新開(kāi)發(fā)的100μA單元可寫(xiě)電路技術(shù)。測(cè)試結(jié)果確認(rèn)了416KBps寫(xiě)操作和20ns讀操作的可能性，在實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的同時(shí)，可以保持低功耗運(yùn)行相變存儲(chǔ)單元的性能。

　　人們預(yù)期，這一技術(shù)將促進(jìn)新一代集成的片上非易失性存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)，并支持未來(lái)嵌入式系統(tǒng)微控制器開(kāi)發(fā)的重要進(jìn)展。