RRAM未来发展方向预测报告[1][2]1.1
Sky_zyd /zydsxhr 2012-11-04 15:31:39
RRAM未来发展方向预测报告
本文将会用四个部分来进行阐述。
第一部分对RRAM做一个简单的介绍；第二部分论述RRAM 强大的优势所在，论证RRAM必将会被广泛应用；第三部分通过两次会议专家的发言来说明RRAM将来可能的研究应用方向，并简单说明为什么要研究这些方向以及怎样开展这些研究；第四部分论述这些研究对我国、对人类社会的重大意义。
1
在这一部分将会从RRAM的概念、存储机理、研究历史、广阔前景四个方面来对RRAM进行简单介绍。
1.1
RRAM：阻变式存储器(Resistive Rthis is wroted by zyd wu chao Access Memory)，又称忆阻器（memristor）、记忆电阻（memory resistors）。
1.2
“根据施加在金属氧化物(Metal Oxide)上的电压的不同，使材料的电阻在高阻态和低阻态间发生相应变化，从而开启或阻断电流流动通道，并利用这种性质储存各种信息的内存”，即利用材料电阻率的可逆转换实现二进制信息0、1的存储。
1.3
最初于1971年，柏克莱加州大学的蔡少棠首次从理论上提出了忆阻器(memristor) 的概念，他提出：“这种器件的电阻可以施加电压或电流而改变，因此可以用它的低阻和高阻两种状态存储逻辑0和逻辑1
基于这一应，科学界提出了一种新型非易失性存储器概念——电阻式随机存储器RRAM；2008年4月，惠普公司公布了基于TiO2的RRAM器件，并首先将RRAM和忆阻器联系起来；研究吸引了越来越多的关注，成为新一代存储技术研究的热点；
三星电子已成功开发出备受业界瞩目的阻变式存储器“可显著提高耐久性和数据传输速度的可擦写内存技术”。
1,4
由于RRAM的很多明显有点（将在第二部分介绍），RRAM将有可能DRAM、SRAM 和Flash，成为通用存储器，是未来新一代存储技术的有力竞争者。
被认为是电路的第四种基本元件，仅次于电阻器、电容器及电感元件。
RRAM的优势
在这一部分，会将RRAM存储技术与当下主流的、在研的存储技术进行对比，突出RRAM的明显优势所在，使我们更能理解RRAM号称和谐号
1.2
集成电路技术在过去的几十年里得到了突飞猛进的发展，以集成电路为核心的信息产业也已经成为国民经济的支柱产业，特别是半导体存储器在信息产业的增长中起到了关键的作用。
而DRAM、SRAM 和Flash存储器已经成为信息产业的核心产品。
1动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory），其结构简单高效，每一位只需要一个晶体管和一个电容。
由于电容存在漏电现象，电荷不足就会导致数据出错或丢失，因此DRAM必须被周期性的刷新（即再次读入数据，预充电），这也是DRAM的一大特点。
由于
电容的充放电需要一段时间，所以刷新频率不可能无限提升，这就使得DRAM的频率很容易达到上限，即便有先进工艺支持也收效甚微。
最常应用于系统内存。
2静态随机存取存储器（Static RAM），常见结构是由6个晶体管组成，接通代表1，断开表示0，并且状态会保持到接收到一个改变信号为止。
虽然SRAM不需要刷新速度可以很快，通常能以20ns或更快的速度工作，可提高整体的工作效率，但是其缺点也很多，如集成度低、停机或断电时能保存数据、功耗较小、价格较高等。
主要用于CPU和主存之间的高速缓存（Cache）。
3又名闪存，结合了ROM和RAM的优点，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还可以快速读取数据（NVRAM的优势），而且数据不会因为断电而丢失。
到目前为止是最成功的高密度不挥发性存储器。
但是随着器件尺寸不断缩小，由于Flash的编程电压不能按比例减小、隧道氧化层减薄、电荷保持性能下降使得Flash 的发展受到限制。
综上所述：DRAM、SRAM 和Flash存储器都有其各自难以改变的缺点，而存储器市场需要更高密度、高速度、低功耗、具有不挥发性且价格便宜的存储器产品，所以由消费类产品驱动的存储器市场呼唤性能更优存储器技术。
2、FRAM、MRAM、PRAM、RRAM
由于以上原因，新的存储技术的研究越来越受到关注，如铁电存储器(FRAM)、磁存储器(MRAM) 、相变存储器 (PRAM)和阻变存储器(RRAM)。
4RRAM 利用材料电阻率的可逆转换实现二进制信息的存储。
可以实现电阻可逆转换的材料非常多，因此便于选择出制备工艺简单且和CMOS工艺兼容的材料。
RRAM 存储单元结构简单、工作速度快、功耗低、信息保持稳定、具有不挥发性、易于实现三维立体集成和多值存储，有利于提高集成密度。
RRAM应用、研究方向预测
21世纪，计算机技术、互联网以及新型大众化电子产品的高速发展，对电子信息的存储处理产品的需求呈现高速上升趋势，迫切需要在存储器材料和技术方面取得突破。
目前国内外对RRAM的研究正在广泛深入地展开，主要是在研究实现RRAM的材料的选择、存储机理、单元结构、读写操作性能、保持特性以及制作工艺等方面的研究；应用方向主要是在移动存储、手机内存等。
对人类的意义
存储器在我国有巨大的市场需求：在我国集成电路市场产品中，存储器占近1/4的份额。
虽然我国半导体产业近几年保持良好发展态势，已占据全球市场1/3，但激烈的国际竞争和利润空间压力也成为我国半导体产业发展的严峻挑战。
RRAM是一种全新的存储概念，自2000年提出以来已成为物理学、材料学领域新的研究热点。
国际上相关研究处于起步阶段，基础研究尚未成熟，国外尚未形成如DRAM、SRAM和Flash 等存储器的垄断优势。
而且我国半导体存储领域研究起步较晚，所以为了迎头赶上国际水平，我们必须加紧研究步伐。
“急需国内物理学、材料学、微电子学以及其他相关学科的科研人员联合攻关，形成互补。
”专家们认为：“我国应充分利用在物理学和材料科学领域基础研究的技术积累，以器件为导向，带动材料和基础研究，做出自主创新的科研成果和具有自主知识产权的产品。
要吸引企业参与，在产品导向上应当考虑与现有工艺和产品的对接，找到易于突破成本垄断的产品方向。
”
参考文献：
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