文章概览
研究进展
忆阻器工作原理
(1红色) 刚 制 备 的 R R A M 器 件 通 常 表 现 出 具 有 极 少 缺 陷 和 很 高 电 阻 的 初 始 阻 态 ( I n i t i a l R e s i s t a n c e S t a t e , I R S )
(2蓝色) F o r m i n g: 施 加 正 极 性 电 压 进 行 扫 描 , 当 电 压 增 大 到 相 对 很 高 的 程 度 ( V F o r m i n g ) 时 , 器 件 转 变 到 低 阻 态 ( L o w R e s i s t a n c e S t a t e , L R S ) , 阻 变 层 中 导 电 缺 陷 连 通 形 成 了 导 电 细 丝。
(3) RESET: 在 随 后 的 负 极 性 电 压 扫 描 过 程 中 , 当 电 压 增 大 到 临 界 值 V R E S E T 时 , 器 件 发 生 R E S E T 转 变 , 细 丝 断 裂 , 从 低 阻 态 转 变 为 高 阻 态 ( H i g h R e s i s t a n c e S t a t e , H R S )
(2黑色) SET: 在 接 下 来 的 正 极 性 扫 描 中 , 器 件 从 高 阻 态 转 变 为 低 阻 态 , 细 丝 再 次 连 通。
忆阻器优势
- 生产线与现有CMOS技术兼容
- 操作电流小（？）
- 海量存储（？）
- 转变速度快（？）
- 不受电场作用影响（？）
忆阻器现状参数
| 尺寸工艺 | |
|---|---|
| 0.18um |
忆阻器发展历程
| 时间 | 材料 | 方法 | 结论 |
|---|---|---|---|
| 2000 | 氧 化 物 薄 膜 P r x C a 1 - x M n O 3 | 电脉冲 | 引发两个状态变化，引起工业界关注 |
| 2000 | 基 于 C r 掺 杂 的 S r Z r O 3 钙 钛 矿 | 用 不 同 振 幅 的 电 压 实 现 多 值 存 储 | 多值存储 |
| 2002 | 采 用 A I D C N / A l / A I D N C 夹 层 结 构 作 为 有 机 存 储 层 | 转变速度10ns、高低阻值比10^4、保持数月 | |
| 2002-2005 | 镍 氧 化 物 和 铜 氧 化 物 薄 膜 | 各个公司争相发论文 | |
| 固 态 电 解 质 材 料 G e S 夹 入 易 氧 化 金 属 电 极 ( 如 A g 和 C u 等 ) 和 惰 性 金 属 电 极 | |||
| 2005 | 三星公司 | 交 叉 阵 列 | 扩展到阵列；50nm技术 |
| 2007 | 富士通公司 | 速度5ns、重置电流小于100uA | |
| 2007 | 三星公司 | 双 层 1 D 1 R 型 结 构 | 8*8阵列 |
| 2009 | 台积电 | 用0.18um标准工艺 | 存储密度1Kb；存储单元30nm*30nm；工作频率40ns转变10^6次；保持10年 |
| 2010 | 夏普 | 基 于 T a O x 存 储 材 料 | 128kb样品；擦写速度120和105ps |
| 2010 | 90nm制造工艺 | 64Mb测试芯片 | |
| 2011 | 三星公司 | 10ns转变10^12次 | |
| 2013 | 美 国 闪 迪 ( S a n d i s k ) 公 司 和 日 本 东 芝 公 司 | 24nm | 32Gb |
忆阻器面临问题
- 工作机理不明确
- 可靠性不行
- 生产良率低
- 三维集成方案不明确
材料体系
固 态 电 解 质 阻 变 材 料
多 元 金 属 氧 化 物 阻 变 材 料
二 元 金 属 氧 化 物 阻 变 材 料
低 维 纳 米 材 料 在 R R A M 中 的 应 用
机理（金属丝形成机理）
热 化 学 机 制
电 化 学 金 属 化 机 制
化 合 价 变 化 机 制
物理现象
集成
师姐综述
多想多做，发篇一作