比較最後更新 2026年10月8日

相變化記憶體(PCM)與ReRAM的差異

PCM是以硫屬化物材料(GST)的結晶相與非晶相改變電阻的非揮發性記憶體;ReRAM是以金屬氧化膜中導電細絲的形成・消除改變電阻的非揮發性記憶體。兩者都以電阻值儲存資料,但產生狀態的物理機制不同。

Verdict結論

PCM與ReRAM最大的差異在於「產生電阻狀態的物理機制」。PCM以焦耳熱加熱・急冷硫屬化物材料(GST),切換結晶相(低電阻)與非晶相(高電阻),因此寫入功耗偏大,但容易形成中間電阻,適合多階儲存(MLC)。ReRAM則是以施加電壓在氧化膜中形成・斷開導電細絲的方式,可低電壓・低功耗寫入,但多階化有變異管理的課題。

主要差異

PCM(相變化記憶體)與ReRAM(電阻式記憶體)依比較項目比較
比較項目PCM(相變化記憶體)ReRAM(電阻式記憶體)
記憶原理GST材料的結晶相(低電阻)/非晶相(高電阻)氧化膜中導電細絲的形成/消除
寫入機制以焦耳熱加熱・急冷產生相變化施加電壓使細絲形成/斷開
功耗相變化伴隨發熱,寫入功耗偏大可低電壓・低功耗寫入
多階儲存容易形成中間電阻,適合MLC可多階化,但變異管理是課題
代表性應用案例3D XPoint(Intel Optane)嵌入式eNVM(由晶圓代工廠提供)
主要課題寫入功耗・電阻漂移細絲變異・資料保存特性

PCM的原理與應用案例

PCM利用電流流經硫屬化物(Ge-Sb-Te:GST)時產生的焦耳熱,急冷則成為非晶(高電阻),緩冷則成為結晶(低電阻),藉此切換狀態。由於能形成中間狀態,適合多階化,並以英特爾與美光的3D XPoint(Optane)形式,實用化為填補DRAM與NAND之間空缺的儲存級記憶體。

ReRAM的原理與用途

ReRAM在MIM結構的氧化膜中形成・斷開導電細絲以改變電阻。結構簡單,可低電壓・低功耗寫入,適合微縮與堆疊。細絲形成的變異控制是課題,但作為微控制器內嵌的嵌入式非揮發性記憶體(eNVM),實用化正持續推進。

兩者的選用

在瞄準多階・大容量儲存級記憶體的方向上PCM較為領先,而在低功耗・結構簡單的嵌入式用途上ReRAM較具優勢。兩者與MRAM並列為新世代NVM,依功耗、資料保存特性與成本需求分別選用。

常見問題

3D XPoint(Optane)是PCM嗎?
3D XPoint(Intel Optane)以相變化記憶體(PCM)系技術為基礎,結合交叉點陣列與選擇器元件,作為儲存級記憶體產品化。
PCM與ReRAM哪一個較省電?
就寫入時的功耗而言ReRAM較有利。PCM為了相變化必須產生焦耳熱,寫入功耗有偏大的傾向。
哪一個較適合大容量化?
PCM容易實現多階儲存(MLC),可結合交叉點堆疊瞄準大容量儲存級記憶體。ReRAM也能進行交叉點堆疊,但電阻變異的管理是大容量化的關鍵。

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