新型存儲器摩拳擦掌
2017-09-07 15:29:03
客戶對于現(xiàn)有信息存儲產(chǎn)品的性能有了更高要求,研發(fā)人員迫切需要在存儲材料和技術(shù)方面取得突破。在這些需求的驅(qū)動下,相繼出現(xiàn)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(jīng)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(yōu)點。其核心基礎(chǔ)是鐵電晶體材料,采用鐵電效應(yīng)作為其電荷存儲機(jī)制,同時具備隨機(jī)存取存儲器(RAM)和非易失性存儲產(chǎn)品的特性。其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。FRAM的工作原理是利用金屬-鐵電-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu),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(wěn)定的極化狀態(tài),分別表示“1”和“0”。
圖一 FRAM結(jié)構(gòu)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(jié)(MTJ)的隧穿磁電阻效應(yīng)來進(jìn)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(jié),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(dāng)自由層與固定層的磁場平行時,存儲單元呈現(xiàn)低阻態(tài);當(dāng)磁場方向相反時,存儲單元呈現(xiàn)高阻態(tài)。MRAM通過檢測存儲單元電阻的高低,來判斷所存數(shù)據(jù)是0還是1。
圖二 MJT結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相變存儲0和1的信息。通常這些合金具有兩種穩(wěn)定狀態(tài):具有低電阻的多晶狀態(tài)和具有高電阻的無定形狀態(tài)。PRAM應(yīng)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(tài)呈現(xiàn)不同的電阻特性。當(dāng)被加熱時呈晶體狀,為1狀態(tài);當(dāng)冷卻為非晶體時,為0狀態(tài)。通過改變流過該晶體的電流就可以實現(xiàn)這兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)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(xiàn)的電阻值不同來區(qū)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(jié)構(gòu)如圖三示。
圖三RRAM器件結(jié)構(gòu)圖
本文關(guān)鍵詞:
鐵電存儲器(FRAM) 磁性存儲器( MRAM) 相變存儲器(PRAM) 阻變式存儲器(RRAM)
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