新型存儲器摩拳擦掌
2017-09-07 15:29:03
客戶對于現有信息存儲產品的性能有了更高要求，研發人員迫切需要在存儲材料和技術方面取得突破。在這些需求的驅動下，相繼出現了一些新型非易失存儲器，如磁存儲器(MRAM)、鐵電存儲器(FRAM)、阻變存儲器(RRAM)、相變存儲器(PRAM)。雖然說這些是新型存儲器，但從某個角度看，這些存儲器已經存在有一段日子了。
(1)鐵電存儲器(FRAM)
鐵電存儲器是一種掉電后信息不丟失的非易失存儲器，具有高密度、高速、低功耗和抗輻射等優點。其核心基礎是鐵電晶體材料，采用鐵電效應作為其電荷存儲機制，同時具備隨機存取存儲器(RAM)和非易失性存儲產品的特性。其結構圖如下圖所示。FRAM的工作原理是利用金屬-鐵電-半導體場效應晶體管結構，鐵電薄膜用來替代MOS管中的柵極氧化硅層，鐵電薄膜保持著兩個穩定的極化狀態，分別表示“1”和“0”。
圖一 FRAM結構剖面圖
(2)磁性存儲器( MRAM)
MRAM是利用材料的磁場隨磁場的作用而改變的原理所制成。利用磁存儲單元磁性隧道結(MTJ)的隧穿磁電阻效應來進行存儲。
如下圖二所示，MTJ有三層，最上層為自由層，中間是隧道結，下面是固定層。自由層的磁場極化方向是可以改變的，而固定層的磁場方向固定不變。當自由層與固定層的磁場平行時，存儲單元呈現低阻態;當磁場方向相反時，存儲單元呈現高阻態。MRAM通過檢測存儲單元電阻的高低，來判斷所存數據是0還是1。
圖二 MJT結構示意圖
(3)相變存儲器(PRAM)
PRAM的存儲原理是利用某些薄膜合金的結構結構相變存儲0和1的信息。通常這些合金具有兩種穩定狀態：具有低電阻的多晶狀態和具有高電阻的無定形狀態。PRAM應用硫系玻璃材料，利用硫族材料的電致相變特性，其在晶體和非晶體狀態呈現不同的電阻特性。當被加熱時呈晶體狀，為1狀態;當冷卻為非晶體時，為0狀態。通過改變流過該晶體的電流就可以實現這兩種狀態的轉換。
(4)阻變式存儲器(RRAM)
RRAM的原理是通過特定的薄膜材料的電阻值在不同電壓下呈現的電阻值不同來區分0和1的值。RRAM的存儲單元具有簡單的金屬/阻變存儲層/金屬(MIM)三明治結構如圖三示。
圖三RRAM器件結構圖
