阻變存儲器盼突破

   
阻變存儲器作為最重要的下一代新型存儲器，近十幾年來受到世界的重點關注。阻變存儲器具有結構簡單、高速、低功耗和易于三維集成等優點。存儲單元結構為上電極和下電極之間的電阻變化層。根據電阻變化層的材料，阻變存儲器可分為氧化物阻變存儲器和導電橋接存儲器。前者研究較為廣泛，國際上已有數家公司展示了原型產品。

   
事實上，阻變存儲器（RRAM）、磁變存儲器（MRAM）與相變存儲器（PRAM）等技術并非近年來的產物，早在1990年代，就有廠商開始投入研發，而促使新世代存儲器發展在近年來露出曙光的原因，正是進入高速運算時代，存儲器技術演進速度出現跟不上系統效能演進速度所導致。

   
1995年摩托羅拉公司演示了第一個MRAM芯片，并生產出了1MB的芯片原型。

   
2007年，磁記錄產業巨頭IBM公司和TDK公司合作開發新一代MRAM，使用了一種稱為自旋扭矩轉換（spin-torque-transfer，STT）的新型技術，利用放大了的隧道效應（tunneleffect），使得磁致電阻的變化達到了1倍左右。TDK于2014年首次展出了自旋轉移力矩磁變存儲器的原型，容量為8Mb，讀寫速度是當時NOR的7倍多（342MB/sVS48MB/s）。

   
Everspin是目前唯一一家出售此類產品的公司，去年開始可以提供密度高達256Mb的磁變存儲器樣品。

   
2000年以來，美光、Intel、ST都致力于相變存儲器的研發，美光于2012年宣布1Gb和512Mb的相變內存的首次量產，但是可能替代閃存的大容量相變存儲器由于各種技術原因，目前尚未問世。

   
2013年，松下發布了世界上第一個用于嵌入式應用的阻變存儲器。它集成了一個180nm的阻變存儲器器件和一個8位控制器。

   
2015年初，Crossbar（美國）宣布其阻變存儲器開始進入商業化階段，初期準備面向嵌入式市場，同時正加速進行容量更大的下一代阻變存儲器研發，預計于2017年面世。目前Crossbar阻變存儲器已經制備了40nm產品并已經向2xnm邁進，實現更高密度和更緊密集成的的器件。

   
美光和索尼也在開展阻變存儲器的聯合研發。從2007年起，每年半導體鄰域的幾個重要國際會議（如IEDM和VLSI）均會報道最新的研發進展。2014年美光公布了27nm基于CMOS工藝制造的單顆容量16Gb阻變存儲器原型，但目前距離量產仍有較大距離。大規模量產的最大挑戰是實現較好的均勻性，提高產品良率和可靠性。另外，多位存儲的要求對電阻變化層的材料也提出了嚴峻的考驗。大規模提高阻變存儲器容量，需要材料和結構的進一步優化和創新。

 

本文關鍵詞：阻變存儲器（RRAM）

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