阻变存储器盼突破

   
阻变存储器作为最重要的下一代新型存储器，近十几年来受到世界的重点关注。阻变存储器具有结构简单、高速、低功耗和易于三维集成等优点。存储单元结构为上电极和下电极之间的电阻变化层。根据电阻变化层的材料，阻变存储器可分为氧化物阻变存储器和导电桥接存储器。前者研究较为广泛，国际上已有数家公司展示了原型产品。

   
事实上，阻变存储器（RRAM）、磁变存储器（MRAM）与相变存储器（PRAM）等技术并非近年来的产物，早在1990年代，就有厂商开始投入研发，而促使新世代存储器发展在近年来露出曙光的原因，正是进入高速运算时代，存储器技术演进速度出现跟不上系统效能演进速度所导致。

   
1995年摩托罗拉公司演示了第一个MRAM芯片，并生产出了1MB的芯片原型。

   
2007年，磁记录产业巨头IBM公司和TDK公司合作开发新一代MRAM，使用了一种称为自旋扭矩转换（spin-torque-transfer，STT）的新型技术，利用放大了的隧道效应（tunneleffect），使得磁致电阻的变化达到了1倍左右。TDK于2014年首次展出了自旋转移力矩磁变存储器的原型，容量为8Mb，读写速度是当时NOR的7倍多（342MB/sVS48MB/s）。

   
Everspin是目前唯一一家出售此类产品的公司，去年开始可以提供密度高达256Mb的磁变存储器样品。

   
2000年以来，美光、Intel、ST都致力于相变存储器的研发，美光于2012年宣布1Gb和512Mb的相变内存的首次量产，但是可能替代闪存的大容量相变存储器由于各种技术原因，目前尚未问世。

   
2013年，松下发布了世界上第一个用于嵌入式应用的阻变存储器。它集成了一个180nm的阻变存储器器件和一个8位控制器。

   
2015年初，Crossbar（美国）宣布其阻变存储器开始进入商业化阶段，初期准备面向嵌入式市场，同时正加速进行容量更大的下一代阻变存储器研发，预计于2017年面世。目前Crossbar阻变存储器已经制备了40nm产品并已经向2xnm迈进，实现更高密度和更紧密集成的的器件。

   
美光和索尼也在开展阻变存储器的联合研发。从2007年起，每年半导体邻域的几个重要国际会议（如IEDM和VLSI）均会报道最新的研发进展。2014年美光公布了27nm基于CMOS工艺制造的单颗容量16Gb阻变存储器原型，但目前距离量产仍有较大距离。大规模量产的最大挑战是实现较好的均匀性，提高产品良率和可靠性。另外，多位存储的要求对电阻变化层的材料也提出了严峻的考验。大规模提高阻变存储器容量，需要材料和结构的进一步优化和创新。

 

本文关键词：阻变存储器（RRAM）

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