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新型阻变存储器有望进入主流市场

导读: 集成电路,俗称“芯片”,是信息技术产业的核心,被誉为国家的工业粮食。而存储器是存储信息的主要载体,占集成电路市场的四分之一,我国存储器市场占全球市场的一半,但缺乏自主知识产权和人才,导致高密度、大容量存储器完全依赖进口。这给我国的信息安全带来了极大的隐患。

集成电路,俗称“芯片”,是信息技术产业的核心,被誉为国家的工业粮食。而存储器是存储信息的主要载体,占集成电路市场的四分之一,我国存储器市场占全球市场的一半,但缺乏自主知识产权和人才,导致高密度、大容量存储器完全依赖进口。这给我国的信息安全带来了极大的隐患。

为解决此难题,有一个团队默默耕耘了十多年时间,正是凭着这种“把冷板凳坐热”的精神,使他们终于摘得2016年度国家自然科学奖二等奖的桂冠。这正是中国科学院微电子研究所刘明院士领导的新型非易失存储器研究团队,经过15年的努力,在高密度、大容量存储器领域积累了系统的自主知识产权、培养了人才。而他们研制的新型阻变存储器正在推进产业化进程,有望在未来进入主流存储器市场。

新型阻变存储器有望进入主流市场

团队成员在人民大会堂合照留影。左,王艳,中,龙世兵,右,刘琦

解密阻变存储器

项目第二完成人刘琦研究员,正是团队中的一员。回忆起与项目负责人、导师刘明院士的相识,刘琦不得不惊叹命运对自己的眷顾。2006年刘琦还在安徽大学读研究生的时候,被刘明院士的一场报告深深吸引,热爱科研的他抓住机会当时就向刘明院士表达了想做联合培养生的诉求,没想到愿望很快实现了,自己已在这个团队学习、工作了10年的时间。

他介绍说,阻变存储器是一种新型的非易失存储技术,与目前主流的非易失存储器Flash Memory(闪存)相比,在性能上有极大的优势,同时,阻变存储器由金属-介质-金属构成,结构非常简单,有利于实现三维的高密度集成,是未来大容量存储器的有力竞争者。

项目历经十余年,针对阻变存储器机理、材料、结构、集成工艺与芯片设计等方面开展了系统深入的研究工作,也在知识产权上进行了有效的部署,这些成果为我国发展具有自主知识产权的阻变存储技术奠定了科学和技术基础。

记者了解到。该团队积累的电荷俘获存储器相关技术和专利2014年转移到武汉新芯进行产业化开发,2016年,武汉新芯凭借和微电子所的技术及人才合作成为国家存储器产业基地,得到包括紫光集团、国家集成电路基金等共计240亿美元的投资,成立了长江存储公司。“中科院微电子所存储器相关专利和技术是武芯存储器产品自主研发的初始来源和主要基础之一”。

科研过程漫长神秘

在接受记者采访之前,项目第四完成人龙世兵研究员刚刚面见了一位自己辅导的本科生。这位学生刚刚用两个月的时间完成了40页全英文的投稿。

在外加电激励下,材料发生电阻变化的现象早在20世纪60年代就被报道,但是利用这种现象发展新型非易失存储技术却是从2000年才逐渐起步,龙世兵告诉记者,刘明院士团队在2004年就开始关注阻变存储器,研究历程基本与国际同步。

在初始阶段,团队发现许多的材料体系在电激励下都能出现电阻转变行为,但是绝大大部分的器件都需要一个初始激活的过程,这个过程需要较大的电压,会对器件产率、性能和可靠性造成严重的影响。针对这个问题,他们通过理论分析,并结合大量的实验验证,发现通过掺杂能够解决上述的问题,实现了器件性能的改善和器件良率的提高。目前,这个方法已经成为阻变存储器领域改善器件性能的常用方法之一。

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