新型存储器摩拳擦掌
2017-09-07 15:29:03
客户对于现有信息存储产品的性能有了更高要求，研发人员迫切需要在存储材料和技术方面取得突破。在这些需求的驱动下，相继出现了一些新型非易失存储器，如磁存储器(MRAM)、铁电存储器(FRAM)、阻变存储器(RRAM)、相变存储器(PRAM)。虽然说这些是新型存储器，但从某个角度看，这些存储器已经存在有一段日子了。
(1)铁电存储器(FRAM)
铁电存储器是一种掉电后信息不丢失的非易失存储器，具有高密度、高速、低功耗和抗辐射等优点。其核心基础是铁电晶体材料，采用铁电效应作为其电荷存储机制，同时具备随机存取存储器(RAM)和非易失性存储产品的特性。其结构图如下图所示。FRAM的工作原理是利用金属-铁电-半导体场效应晶体管结构，铁电薄膜用来替代MOS管中的栅极氧化硅层，铁电薄膜保持着两个稳定的极化状态，分别表示“1”和“0”。
图一 FRAM结构剖面图
(2)磁性存储器( MRAM)
MRAM是利用材料的磁场随磁场的作用而改变的原理所制成。利用磁存储单元磁性隧道结(MTJ)的隧穿磁电阻效应来进行存储。
如下图二所示，MTJ有三层，最上层为自由层，中间是隧道结，下面是固定层。自由层的磁场极化方向是可以改变的，而固定层的磁场方向固定不变。当自由层与固定层的磁场平行时，存储单元呈现低阻态;当磁场方向相反时，存储单元呈现高阻态。MRAM通过检测存储单元电阻的高低，来判断所存数据是0还是1。
图二 MJT结构示意图
(3)相变存储器(PRAM)
PRAM的存储原理是利用某些薄膜合金的结构结构相变存储0和1的信息。通常这些合金具有两种稳定状态：具有低电阻的多晶状态和具有高电阻的无定形状态。PRAM应用硫系玻璃材料，利用硫族材料的电致相变特性，其在晶体和非晶体状态呈现不同的电阻特性。当被加热时呈晶体状，为1状态;当冷却为非晶体时，为0状态。通过改变流过该晶体的电流就可以实现这两种状态的转换。
(4)阻变式存储器(RRAM)
RRAM的原理是通过特定的薄膜材料的电阻值在不同电压下呈现的电阻值不同来区分0和1的值。RRAM的存储单元具有简单的金属/阻变存储层/金属(MIM)三明治结构如图三示。
图三RRAM器件结构图
