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Allbet Gmaing官网:阻变存储器汗青

日期:2020-06-23 浏览:

  阻变式存储器(resistive random access memory,RRAM)是以质料的电阻在外加电场浸染下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基本的一类前瞻性下一代非挥发存储器.它具有在32nm节点及以下代替现有主流Flash存储器的潜力,成为今朝新型存储器的一个重要研究偏向。

目次

汗青

  早在 1967 年, Simmons 和 Verderber 就研究了Au/ SiO/ Al 布局的电阻转变行为。由于受尝试手段和需求的影响,直到 2000 年,美国休斯顿大学(University of Houston)的 Ignatiev 研究小组报道了PrxCa12xMnO3 ( PCMO) 氧化物薄膜电阻转换特性后,人们才开始投入大量的精神和财力对 RRAM举办研究。报道的具有电阻转变效应的质料种类繁多,到底回收哪种工艺制备的何种质料可以或许获得实际应用还没有定论;现阶段的研究主要会合在电阻转变机制的探讨和单管机能的晋升上。到今朝为止,除Spansion公司在 2005 年的 IEDM 上果真宣布的 64kb测试芯片外,还没有关于 RRAM 量产的动静,RRAM的集成技能也是其实用化的基本。

布局

  图1是RRAM器件典范的“三明治”(MIM)布局示意图,其上下电极之间是可以或许产生电阻转变的阻变层质料。在外加偏压的浸染下,器件的电阻会在坎坷阻态之间产生转换,从而实现“0”和“1”的存储。与传统浮栅型Flash的电荷存储机制纷歧样,RRAM长短电荷存储机制,因此可以办理Flash中因隧穿氧化层变薄而造成的电荷泄漏问题,具有更好的可缩小性。

制备工艺

  RRAM 的制备工艺简朴 ,有利于担保器件的制品率和低落本钱。RRAM 中最要害的是阻变层的制备 ,回收差异工艺制备的器件所得到的机能也不沟通。今朝 ,阻变层薄膜的制备技能主要有溅射(Sp ut tering) 、 化学气相淀积(CVD) 、 脉冲激光沉积(PLD) 、 电子束蒸发、 原子层淀积(ALD) 、 溶胶2凝胶等。对付差异的质料体系,应按照质料的特性以及回响前驱物的状态,选择差异的制备工艺。同时 ,对证料举办设计和剪裁 ,包罗掺杂改性、 引入纳米晶颗粒,以及界面特性改进 (如在 H2 中退火) ,也可以使器件的机能获得提高。

阵列的测试

  对 RRAM 存储器 ,必需成立一套行之有效的测试要领 ,才气够正确地评估其机能 ,并实现贸易应用。RRAM 交错阵列的操纵电压设置一般有两种要领:1/ 2 V 和 1/ 3 V 法 ,如图 4 所示。在 1/ 2V 要领中 ,选中单位的字线电压为 V ,位线电压为 0 ,其余的字线和位线电压都为 1/ 2 V ,这样 ,选中单位上面的电压为 V ,选中单位地址的行和列上其他单位的电压为 1/ 2 V ,其余的单位电压都为 0 ,总的电流为 I (V) + ( m + n - 2) I (V/ 2) 。在 1/ 3 V 要领中 ,选中单位的字线电压为 V DD ,位线电压为 0 ,其余字线电压均为1/ 3 V ,其余的位线电压均为2/ 3 V ,这样 ,选中单位上面的电压为 V ,未选中单位上的电压为 1/3 V 或21/ 3 V ,总的电流为 I(V) + ( m - 1) ( n - 1)I (V/ 3) 。需要指出的是 ,由于器件自己对电压的敏感水平纷歧样 ,回收 1/ 2 V 或 1/ 3 V 要领对编程效率和读裕度( read margin)会有必然水平的影响。

展望

  作为下一代非挥发性存储器的有力竞争者 ,国际上对 RRAM 存储器的研究事情如火如荼。对比传统的 Flash 存储器,RRAM 作为一种回收非电荷存储机制的存储器在 32 nm 工艺节点以下将有很大的成长空间。具有电阻转变效应的质料许多 ,可是详细的电阻转变机制还不是很清楚 ,深入研究电阻转变机制能为 RRAM 器件的设计提供理论指导。高密度是存储器追求的一个重要机能 ,如何实现高密度的集成也是科研事情者和工程师需要一起办理的问题。RRAM 的3D 集成是实现高密度的一个重要手段 ,但由此带来的应力问题也应获得全面的思量。在 1D1R 布局中追求整流二极管高电流密度的同时 ,如何低落 RRAM 器件的电流密度、开拓低功耗的 RRAM 器件 ,也是一个重要的研究偏向。

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