Запоминающая ячейка. PCM cell

На рисунке показана эквивалентная схема PCM элемента, которая может быть использована для расчета его функционирования. В состоянии reset-off, которой соответствует аморфная активная область, ключ разомкнут. В состоянии set-on, которой соответствует закристаллизовавшаяся активная область, ключ замкнут. На рисунке элементы схемы имеют следующие обозначения:
R_c - сопротивления закристаллизованной области элемента (оно не изменяется при переключении),
R_v=ΔR - сопротивление, обусловленное фазовыми изменениями активной области, при перезаписи информации,
R_H - сопротивление нагревателя,
R₀ - сопротивление контактов и токоподводов.

Верхний рисунок демонстрирует изменение температуры при активной области элемента при записи "O" (reset) и "1" (set).

На нижних графиках приведены некоторые функциональные характеристики ячейки. Так левый график показывает зависимость сопротивления ячейки от тока записи. Из графика видно, что каждую из функциональных областей характеризуют определенные значения токов. Минимальные амплитуды импульсов тока соответствуют режиму считывания, несколько большие значения токов характеризуют режим записи Set состояния, разогревающие активную область до температуры кристаллизации Tcr ~ 200^oC. Большие токи требуются для того, чтобы расплавить активную область и перевести PCM элемент в состояние Reset. Средний рисунок характеризует изменение сопротивления включенного и выключенного элемента при его перезаписи. Из рисунка видно, что сопротивление обоих состояний слабо изменяются при перезаписи и элемент выдерживает до 10¹² циклов перезаписи. В настоящее время стоит здача довести эту цифру до 10¹⁴.

GST - материал, который сравнительно легко кристаллизуется. Поэтому можно было бы ожидать, что при повышении температуры будет приосходить кристаллизацуия активной области, находящейсф в аморфном состоянии и самопроизволное переключение элемента из Reset в Set состояние. Правый график показывает зависимость времени кристаллизации от температуры. Как видно из графика при температуре 110^oС записанная в GST инфрмация может сохраняться не менее 10 лет.