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新一代智能電表對成本和性能提出了更高的要求。而PCM(相變存儲器)作為新一代存儲器，對智能電表存儲架構進行統一整合，優化了電表成本和性能。2010年5月7日，美光(Micron)宣布并購恒憶。合并后，兩大存儲器芯片廠商將為客戶提供業內最完整、最具創新性的產品組合，其中包括PCM產品。 PCM綜合性能高 PCM是利用特殊材料在加熱和冷卻過程中，通過晶態和非晶態之間相互轉化所表現出來的導電性差異來存儲數據。 據美光亞洲區嵌入式業務總經理徐宏來先生介紹，PCM的概念其實早在上世紀60年代就被提出。隨著DRAM、NAND、NOR等主流存儲器的工藝技術逐步逼近它們的極限尺寸，基于分子材料的PCM存儲器開始獲得業界的關注。今年4月，美光率先在市場上推出相變存儲器OmneoP5Q和OmneoP8P。與其他存儲器相比，PCM有幾大突出優勢： 制造工藝升級空間大。理論上估計，PCM可以做到5nm量級，小于電子存儲技術的極限值。 具備位修改特性。PCM大大簡化了存儲過程中的寫操作過程，提升了寫的速度。而 NAND和NOR不具備位修改特性。 耐擦寫次數高。PCM達到100萬次，是一般閃存的10倍。 與其他存儲器相比，PCM的綜合性能非常高。 優化電表成本和可靠性 PCM存儲器的優勢可以表現在智能電表設計中。在智能電表的設計中，基于對寫入次數、可靠性和成本的考慮，主要是采用3類獨立的存儲器件。具體來說，主要是MCU通過SPI串行接口或者并行接口使用NVRAM(非易失性隨機訪問存儲器)來記錄實時信息，EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)和Flash(閃存)記錄歷史數據。該存儲方案是對成本和可靠性綜合考慮后的折中方案。“PCM由于具有先進的工藝(目前PCM是 90nm，EEPROM一般采用200nm～300nm)、高可擦寫次數、位改寫以及快速接口(CLK頻率66MHz)的優勢，因而可以對目前的電表存儲架構進行統一整合。”徐宏來先生介紹說，“也就是說，智能電表只使用一顆PCM芯片P5Q就可以滿足目前存儲方案的要求。”另外，其較大的容量也為電表未來存儲更多數據提供保障。 成本降低和設計簡化是PCM給電表工業帶來的最大益處之一。通過對目前電表存儲器進行整合，由一顆PCM芯片完成所有的存儲功能，芯片成本可以降低30%～50%，設計得到簡化;同時，相關隱性成本的降低，如PCB上SPI接口數量的減少(3個到1個)，斷電保護電容或電池可以選擇較小容值的產品，這些也使電表整體成本下降。而且，PCM的單芯片方案不需要采購多種芯片，可以減少庫存和現金的占用。 在可靠性方面，PCM作為一種整合方案，其可靠性要高于采用多種存儲器件的方案。徐宏來先生介紹說，PCM主要從以下兩個方面來降低設計風險：一是提供業界標準的SPI接口，使客戶在設計中可以利用原有的軟硬件資源，如電路板設計、軟件驅動等;二是對PCM器件進行系列高標準的可靠性試驗，從而保證美光產品滿足客戶的多種使用要求。 在溫度應用范圍方面，由于PCM基于熱相變材料，對溫度有一定的敏感性。這對PCM的影響主要體現在回流焊階段。由于回流焊的溫度在200℃以上，會對PCM中存儲的數據造成影響。這對需要預先燒錄存儲器件的產品應用影響較大。但在電表領域，由于很少在存儲器件中預存大量的數據，因此基本沒有影響。當然，未來隨著工藝的改進，相信PCM的操作環境溫度可以擴展到-45℃～80℃，這將與傳統的存儲器一樣。 目前，美光提供的SPI接口產品在各個方面都可以滿足MCU接口的要求，并在接口速度等方面超過了目前的其他存儲器件。美光正在與MCU廠商和主要的電表設計公司合作，不斷改進其解決方案。 中國電子報 |
