Phase Change Memory (PCM) becomes a candidate of a new main memory or a storage class memory, as scaling down DRAM becomes ever more difficult. However, PCM reliability issues such as Write Disturbance (WD) and Write Endurance (WE) should be solved to use it in real computing systems. WD errors are caused by resistance reductions in a cell by frequently writing adjacent cells. Meanwhile, writing to the same cell frequently makes the cell cannot store data anymore due to cell malfunction. This cell lifetime can be considered as WE. This dissertation shows approaches to mitigate WD and WE problems while taking system performance account. First, DC-PCM is a memory architecture to minimize WD errors. Additional cells called Detection Cells (DC) are allocated to a memory-line. DC-PCM can pre-detect WD errors in a memory-line, by applying schemes to generate WD errors in DCs earlier than those of normal cells in the corresponding memory-line. In addition, additional processing times are hidden, by processing operations to give DCs higher WD-vulnerability or to check WD errors in DCs during a WRITE. Second, Zero Comparison Write (ZCW) focused on improving WE with low WRITE processing time. Zero Comparison Write (ZCW) performs input and stored bit comparison only for each cell where '0' input bit will be written, and, for each '1' input bit, performs '1' WRITE which has different processing time depending on '0' ratio of the WRITE data and hard error information.
디램 스케일링이 점점 더 어려워짐에 따라서, 상변화 메모리는 새로운 메인 메모리 혹은 스토리지 클래스 메모리로서 각광 받고 있다. 그러나 실제 컴퓨터에서 상변화 메모리를 사용하기 위해서는 쓰기 간섭과 쓰기 내구성 같은 신뢰성 문제가 해결 되어야 한다. 쓰기 간섭 오류는 인접해 있는 셀에 빈번히 쓰기를 함으로써 해당 셀의 저항값이 감소됨에 따라 발생한다. 한편, 동일한 셀에 빈번히 쓰기를 하는 것은 셀의 고장을 일으키게 되어 데이터를 더 이상 저장할 수 없게 한다. 이러한 셀 수명은 쓰기 내구성으로 생각될 수 있다. 본 논문은 시스템의 성능을 고려하면서 쓰기 간섭 및 쓰기 내구성 문제를 완화하기 위한 접근법을 보여준다. 첫째, 감지셀 상변화 메모리는 쓰기 간섭 오류를 완화하기 위한 메모리 아키텍처이다. 감지 셀이라 불리는 추가 셀이 각 메모리 라인에 할당 된다. 감지셀 상변화 메모리는 상응하는 메모리 라인의 보통 셀보다 감지 셀에서 쓰기 간섭 오류가 먼저 발생시키기 위한 방법을 적용함으로써 메모리라인의 쓰기 간섭 오류를 사전에 검출할 수 있다. 더불어, 감지셀이 쓰기 간섭에 취약하게 만들기 위한 동작이나 감지셀의 쓰기 간섭 오류 여부를 확인하기 위한 동작을 쓰기를 수행하는 동안 처리를 함으로써 추가적인 처리 시간을 숨길 수 있다. 두번째, 제로 비교 쓰기는 낮은 처리 시간을 갖으면서 쓰기 내구성을 개선하기 위한 것에 초점을 준다. 제로 비교 쓰기는 각 '0' 비트가 기록될 셀에 대해서만 입력 및 저장된 비트 비교를 수행하고, 각 '1' 입력 비트에 대해서는 기록 데이터의 '0' 비율과 영구 오류 정보에 따라 다른 처리시간을 갖는 '1' 쓰기를 수행한다.