ReRAM 是什么？

制造 ReRAM 是一回事，但要使其工作又是另一回事。一般來說，ReRAM 有兩種主要類型——氧空缺（oxygen-vacancy）ReRAM 和 CBRAM。氧空缺 ReRAM 也被稱為基于氧化物的 ReRAM（oxide-based ReRAM），簡稱 OxRAM。

OxRAM 和 CBRAM 都是二端器件——由一個頂部電極和一個底部電極組成。在兩個電極之間是開關介質。

                                                            
                                                                          圖 1：Filamentary ReRAM 技術，來自 Crossbar

在 OxRAM 中，兩個電極之間夾著一種金屬氧化物材料。當將正電壓施加到頂部電極上時，在兩個電極之間會形成導電細絲。這些細絲由離子原子組成。

當將負電壓施加到底部電極上時，這些導電細絲會斷裂。從而在效果上實現了 ReRAM 在高低電阻之間的切換。在內存中，電阻的變化就表示成 0 和 1。

                                                                 

                                                                            圖 2：工作中的 ReRAM，來自 Adesto

 

和 OxRAM 類似，CBRAM 也是通過構建和摧毀細絲來創造電阻狀態。但 CBRAM 是將銅或銀金屬注入到硅中，從而在兩個電極之間形成導電橋或細絲。

 

其他也有一些人在研究非細絲的方法。與形成細絲不同，這種技術是使用自整流技術來形成開關效應。有的人將這種技術歸類為 OxRAM。

 

不管怎樣，ReRAM 技術都很艱難。Lam Research 副總裁 Thorsten Lill 表示：“如果能開發出來，ReRAM 確實能帶來讀/寫延遲方面的改善，但它卻有可靠性方面的限制。它的單元開關幾萬次之后性質就會改變。這似乎與構建細絲的物理化學效應有關。我們對此知之甚少。”

 

DRAM 和閃存處理的是電子。而 OxRAM 和CBRAM 則涉及控制離子原子形成細絲的復雜過程。電子更輕，而原子更重。

 

“ReRAM 在紙面上看起來很簡單，但實際情況卻并非如此。”Applied 的 Ping 說，“當你讓離子在材料之中移動時，不只會形成電流，而且還有響應它的電場。其互擴散、溫度行為和電行為全都要一起考慮。這必然涉及到處理很多自然參數。所以非常復雜。”

 

Ping 繼續說：“比如，當你向任何一種 ReRAM 輸入一個電脈沖時，都會出現 RC 相互作用。根據 RC 相互作用的不同，局部產生的熱也有所不同而且不會保持不變。如果這有所不同，那氧的擴散速度也會不同。這是一個困境。一方面，電子可能太輕了。然后會導致很高的噪聲。另一方面，原子又太重了。這不是簡單用電就能解決的。”

本文關鍵詞：ReRAM   MRAM

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