看到個(gè)新鮮事兒想拍照發(fā)朋友圈，可你光開(kāi)機(jī)就花了十多秒；準(zhǔn)備用電腦PS個(gè)圖，你又等了快半分鐘才把圖片打開(kāi)……不過(guò)別擔(dān)心，這些令人糾結(jié)的小事可能要被IBM的一項(xiàng)新技術(shù)終結(jié)了。

本周，IBM搞了個(gè)大新聞：一項(xiàng)被稱為“相變內(nèi)存”（PCM）的技術(shù)，將大幅度提升手機(jī)電腦的運(yùn)行速度，新聞一出，國(guó)外的社交網(wǎng)站上都嗨翻天，更有人用馬車(chē)和汽車(chē)的對(duì)比來(lái)贊美這項(xiàng)技術(shù)。

但PCM到底是什么？它是如何提高手機(jī)電腦的運(yùn)行速度的？

PCM是利用硫族化物的玻璃在晶態(tài)和非晶態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的導(dǎo)電性差異來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。硫族化物玻璃的特性是在加熱狀態(tài)下會(huì)改變狀態(tài)，成為晶體或非晶體，這些不同狀態(tài)具有相應(yīng)的電阻值，分別為低和高導(dǎo)電性。

首先加熱內(nèi)置于芯片中微小的晶體材料，再根據(jù)材料冷卻后的狀態(tài)來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)單元緩慢冷卻時(shí)，原子排列會(huì)呈規(guī)則的透明狀態(tài)，這時(shí)電流可以通過(guò)；而當(dāng)存儲(chǔ)單元快速冷卻時(shí)，原子呈現(xiàn)出紊亂狀態(tài)，此時(shí)電阻率較高，電流無(wú)法通過(guò)。

比如說(shuō)當(dāng)我們?cè)诜蔷w材料上通電時(shí)，就可以將它們轉(zhuǎn)換為導(dǎo)電晶體，電導(dǎo)率高時(shí)的狀態(tài)就是“1”，低的時(shí)候是“0”。通過(guò)對(duì)上述狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算機(jī)就能夠?qū)?或1加以區(qū)分。這樣通過(guò)不斷加熱材料，就可以存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)。

PCM芯片是通過(guò)晶體材料的熱變化來(lái)存儲(chǔ)信息的，但問(wèn)題是晶體的這種變化取決于環(huán)境溫度，現(xiàn)在IBM團(tuán)隊(duì)已找到了一種更可靠的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方法，能夠跟蹤和編碼這些變化，使其不受環(huán)境溫度的影響。

其實(shí)早在2011年，IBM就已經(jīng)可以在每個(gè)PCM單元存儲(chǔ)兩比特?cái)?shù)據(jù)了，而今天，IBM的科學(xué)家首次成功地在每個(gè)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)了3比特?cái)?shù)據(jù)，這項(xiàng)突破極大的提高了PCM的存儲(chǔ)容量，還降低了生產(chǎn)成本。研究人員稱，閃存需要70微秒來(lái)讀取數(shù)據(jù)，而PCM只需要不到1微秒（當(dāng)然，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）還要快得多，但在某些應(yīng)用程序中,PCM可以作為更“普世”的存儲(chǔ)來(lái)替代RAM和閃存）

從古老的DRAM、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器到無(wú)處不在的閃存，被用于光學(xué)磁盤(pán)和其他科技的晶體存儲(chǔ)至少已經(jīng)存在了15年了,但該技術(shù)被其成本和存儲(chǔ)密度所限，存儲(chǔ)單元不是“開(kāi)”就是“閉”，而且閃存設(shè)備的主內(nèi)存太慢，但RAM即昂貴又不穩(wěn)定。

（在這張照片中， IBM科學(xué)家正將實(shí)驗(yàn)使用的芯片連接到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的集成電路板上。內(nèi)存數(shù)組的大小為2×1000×800微米。圖片來(lái)源：IBM研究實(shí)驗(yàn)室）

這使PCM顯得更有趣了，由于低密度，其速度相對(duì)于閃存有了明顯提升，但成本同RAM相當(dāng)。“達(dá)到每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)3比特是一個(gè)重要的里程碑，因?yàn)樵谕让芏认翽CM的成本將顯著低于DRAM，并且接近閃存?！眮?lái)自IBM研究實(shí)驗(yàn)室的哈里斯·帕澤迪斯博士（Dr. Haris Pozidis）說(shuō)。

速度更快，成本更低的PCM技術(shù)將給我們的生活帶來(lái)哪些變化呢？

如果將手機(jī)或電腦的操作系統(tǒng)存儲(chǔ)在PCM，就能讓你的手機(jī)及電腦在幾秒內(nèi)啟動(dòng)；而如果應(yīng)用到企業(yè)中，金融交易的整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以存儲(chǔ)在PCM的快速查詢處理的在線應(yīng)用程序中，交易數(shù)據(jù)的傳輸率將得到大幅提升；IBM研究實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為PCM是完美的人工智能應(yīng)用程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，還可以用于機(jī)器學(xué)習(xí)算法，使用大型數(shù)據(jù)集，大幅度提高讀取數(shù)據(jù)時(shí)的速度；這項(xiàng)技術(shù)還可以應(yīng)用到云存儲(chǔ)上，尤其對(duì)于Facebook這一類的公司來(lái)說(shuō)，PCM技術(shù)可以讓用戶以更快的速度訪問(wèn)海量的數(shù)據(jù)?？磥?lái)以后上傳照片修圖片時(shí)，再也不用等了。

信息來(lái)源：

“IBM的光學(xué)存儲(chǔ)比閃存快50倍”

http://www.engadget.com/2016/05/17/ibm-research-phase-change-memory/