ReRAM 是什么？

制造 ReRAM 是一回事，但要使其工作又是另一回事。一般来说，ReRAM 有两种主要类型——氧空缺（oxygen-vacancy）ReRAM 和 CBRAM。氧空缺 ReRAM 也被称为基于氧化物的 ReRAM（oxide-based ReRAM），简称 OxRAM。

OxRAM 和 CBRAM 都是二端器件——由一个顶部电极和一个底部电极组成。在两个电极之间是开关介质。

                                                            
                                                                          图 1：Filamentary ReRAM 技术，来自 Crossbar

在 OxRAM 中，两个电极之间夹着一种金属氧化物材料。当将正电压施加到顶部电极上时，在两个电极之间会形成导电细丝。这些细丝由离子原子组成。

当将负电压施加到底部电极上时，这些导电细丝会断裂。从而在效果上实现了 ReRAM 在高低电阻之间的切换。在内存中，电阻的变化就表示成 0 和 1。

                                                                 

                                                                            图 2：工作中的 ReRAM，来自 Adesto

 

和 OxRAM 类似，CBRAM 也是通过构建和摧毁细丝来创造电阻状态。但 CBRAM 是将铜或银金属注入到硅中，从而在两个电极之间形成导电桥或细丝。

 

其他也有一些人在研究非细丝的方法。与形成细丝不同，这种技术是使用自整流技术来形成开关效应。有的人将这种技术归类为 OxRAM。

 

不管怎样，ReRAM 技术都很艰难。Lam Research 副总裁 Thorsten Lill 表示：“如果能开发出来，ReRAM 确实能带来读/写延迟方面的改善，但它却有可靠性方面的限制。它的单元开关几万次之后性质就会改变。这似乎与构建细丝的物理化学效应有关。我们对此知之甚少。”

 

DRAM 和闪存处理的是电子。而 OxRAM 和CBRAM 则涉及控制离子原子形成细丝的复杂过程。电子更轻，而原子更重。

 

“ReRAM 在纸面上看起来很简单，但实际情况却并非如此。”Applied 的 Ping 说，“当你让离子在材料之中移动时，不只会形成电流，而且还有响应它的电场。其互扩散、温度行为和电行为全都要一起考虑。这必然涉及到处理很多自然参数。所以非常复杂。”

 

Ping 继续说：“比如，当你向任何一种 ReRAM 输入一个电脉冲时，都会出现 RC 相互作用。根据 RC 相互作用的不同，局部产生的热也有所不同而且不会保持不变。如果这有所不同，那氧的扩散速度也会不同。这是一个困境。一方面，电子可能太轻了。然后会导致很高的噪声。另一方面，原子又太重了。这不是简单用电就能解决的。”

本文关键词：ReRAM   MRAM

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