1、 存储器芯片的使用现状存储器芯片的使用现状 及未来发展趋势及未来发展趋势 文献综述文献综述 班班 级：级：XXXXXX 姓姓 名名：XXXXXX 学学 号号：XXXXXX 存储器芯片的使用现状及发展趋势文献综述 2 一、一、选题背景选题背景 存储器广泛应用于计算机、消费电子、网络存储、物联网、国家安全等重 要领域，是一种重要的、基础性的产品。当前，伴随着第五代移动通信、物联 网和大数据的快速发展，存储器的需求量迅速增加，存储容量、存取速度、功 耗、 可靠性和使用寿命等指标要求也越来越高。 世界各大企业在这方面出现 “百 家争鸣、百花齐放”的大好局面，涌现出多种新型存储器，并且工艺水平和性 能都
2、在不断提高，给消费者提供了更多的选择空间。 二、二、相关相关问题现状研究问题现状研究综述综述 我们一般会将存储器划分为，易失性存储器和非易失性存储器，这种划分是 根据断电后数据是否丢失而决定的。现有技术中， 整个存储器芯片行业主要有三 种种产品：DRAM、NAND FLASH和NOR FLASH。DRAM是易失性存储器的代表，NAND Flash和NOR FLASH是非易失性存储器的代表。尽管按照不同的分类特点，可形成 存众多种类的储存芯片，但从该行业产业结构分析，上述三种存储器毫无疑问是 全球重点厂商最为关注的产品领域。 NAND FLASH和DRAM都是硅基互补金属氧化物半导体器件，在摩尔
3、定律和海量 数据存储需求的推动下，不断向大容量、高密度、快速、低功耗、长寿命方向发 展。但随着特征尺寸不断减小至接近原子级，传统平面型结构遇到无法跨越的性 能障碍，存储器的性能和可靠性达到极限，而且新工艺节点开发成本迅速增加， 进一步降低预期收益。 因此，存储器向两大方向转型发展：一是继续沿用硅基材料，用垂直堆叠替 代特征尺寸微缩，从平面转向立体结构；二是使用新材料和新结构研制新兴传感 器技术。前者的挑战是开发出可实现8层到32层甚至64层连续堆叠的材料和生产 工艺，并保证每一层存储器性电性能的一致可控。后者的挑战是论证开发配套生 产工艺，并保证新材料不会对既有生产线造成污染、产品性能优于现有
4、存储器和 可长期可靠使用等。 新材料、结构和物理效应方面研究的不断突破，使得其他新兴存储器技术也 因此得到发展。新兴存储器以大容量、低功耗、高速读写、超长保存周期、数据 安全等为发展目标，包括利用自发极化现象开发的铁电随机存储器（FRAM） 、利 用电致相变现象的相变存储器（PCM） 、利用磁电阻效应开发的磁性随机存储器 （MRAM） 、利用电致电阻转变效应开发的电阻随机存储器（RRAM） ，以及赛道存储 存储器芯片的使用现状及发展趋势文献综述 3 器、铁电晶体管随机存储器（FeTRAM） 、导电桥梁随机存储器（CBRAM） 、内容寻 址存储器（CAM）等。 铁电随机存储器（FRAM） ：它包
5、含由锆钛酸铅制成的铁电薄膜，其中心原子 可在外加电场时顺着电场方向在晶体里移动，并在通过能量壁垒时引起电荷击 穿，该击穿可被内部电路感应并记录，当移去电场后中心原子保持不动，实现数 据的非易失性存储。与一般非易失性存储器相比， FRAM的耐受性和读写速度分别 提升1万和500倍、功耗降低70%，并具有极高的安全性和防篡改能力、长达10年 的数据保存期、与标准集成电路制造工艺兼容等优点。 相变存储器（PCM） ：它利用含锗、锑、碲合成材料在不同相间的电阻差异进 行信息的非易失性存储，具有与DRAM相媲美的位可修改和快速读写能力；“可执 行”特性可将程序代码与数据分开，适用于手机等数据处理量较大的
6、应用；数据 保存期长达10年，并与读写次数无关；易微缩，且微缩更利于优化功耗和性能。 目前，PCM的主要研发厂商包括英特尔、美光、恒忆、IBM等。2012年7月，美光 公司开始量产采用45纳米制成全球首个1Gb PCM产品，并投入手机和平板电脑的 应用，使启动时间更短、功耗更低、续航能力更长。2015年5月，IBM在PCM的研 究中取得重大突破，有效解决PCM多层存储单元中存在的电阻漂移现象和温度影 响两大问题，有力推动PCM的继续发展。 磁性随机存储器（MRAM） ：它依据不同磁化方向致磁电阻不同的原理来进行 信息的非易失性存储，具有与传统存储器相同的高读写速度和高集成度、大于20 年的数据保存期、大于1014次的读写次数、超低功耗和超强抗辐射能力等优点。 电阻随机存储器（RRAM） ：它依托具有记忆功能的线性电阻在不同电流呈现 不同阻值的特性来进行信息的非易失性存储，具有制备简单、读取时间少于10 纳秒、写入时间约为0.1纳秒、存储密度高、半导体工艺兼容性好等优点。目前， RRAM仍处于研制阶段，主要参研单位包括三星、比利时微电子研究中心（IME
