浅谈阻变随机存储器技术发展
阻变存储器概述
阻变存储器概述阻变存储器（Resistive Random Access Memory, RRAM）是一种基于非电荷存储机制的新型存储技术。
RRAM的上下电极之间是能够发生电阻转变的阻变层材料。
在外加偏压的作用下，器件的电阻会在高低阻态之间发生转换从而实现“0”和“1”的存储。
在二进制存储中，一般将低阻态代表“1”，高阻态代表“0”。
器件从高阻变化为低阻的过程称为Set，从低阻变为高阻的过程称为Reset。
Set过程中，一般需要限制通过器件的最大电流，以避免器件完全损坏。
虽然阻变存储器的研究自2000年后才兴起，但薄膜的阻变现象早在1967年就由英国Standard Telecommunication Laboratories的J. G. Simmons等人发现[1]。
1971年，美国加州大学伯克利分校的华裔教授Leon Chua就在理论上预言了除了电阻、电容、电感之外的第四种基本器件——忆阻器（Memristor）的存在[2]。
在2008年的Nature杂志上，惠普公司报道已成功制备出忆阻器原型器件并提出了相应的物理模型。
他们模拟了(a)有动态负微分现象的电阻器件、(b)无动态负微分现象的电阻器件、(c)存在非线性离子运动的电阻器件三种不同器件的工作机制：(a)中当所加正电压到达最大值时，器件还未完全发生电阻转变，在正电压逐渐减小的过程中器件继续发生电阻转变（电阻减小），因此观察到了明显的负微分电阻现象；在(b)中所加正向电压到达最大值之前，器件已经完全发生电阻转变，之后在未加负偏压之前器件电阻一直保持不变，因此没有负微分电阻现象；在(c)器件中，离子运动是非线性的，其到达上下电极两种边界条件是突变的，因此其一般只有两种状态（OFF和ON态）。
阻变存储器RRAM可以归为忆阻器(c)类器件中的一员。
2.1 阻变存储器的材料体系2.1.1 固态电解质材料固态电解质体系中包含两个要素：一是固态电解质层，二是可在固态电解质层中发生氧化还原反应的金属。
阻变随机存储器(RRAM)综述(自己整理)
目录引言 (1)1 RRAM技术回顾 (1)2 RRAM工作机制及原理探究 (4)2.1 RRAM基本结构 (4)2.2 RRAM器件参数 (6)2.3 RRAM的阻变行为分类 (7)2.4 阻变机制分类 (9)2.4.1电化学金属化记忆效应 (11)2.4.2价态变化记忆效应 (15)2.4.3热化学记忆效应 (19)2.4.4静电/电子记忆效应 (23)2.4.5相变存储记忆效应 (24)2.4.6磁阻记忆效应 (26)2.4.7铁电隧穿效应 (28)2.5 RRAM与忆阻器 (30)3 RRAM研究现状与前景展望 (33)参考文献 (36)阻变随机存储器（RRAM）引言：阻变随机存储器（RRAM）是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器（NVM）器件。
近年来，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。
硅基flash存储器作为传统的NVM器件，已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。
但是，工作寿命、读写速度的不足，写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。
作为替代，多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注[1、2]，这其中包括铁电随机存储器（FeRAM）[3]、磁性随机存储器（MRAM）[4]、相变随机存储器（PRAM）[5]等。
然而，FeRAM及MRAM 在尺寸进一步缩小方面都存在着困难。
在这样的情况下，RRAM器件因其具有相当可观的微缩化前景，在近些年已引起了广泛的研发热潮。
本文将着眼于RRAM 的发展历史、工作原理、研究现状及应用前景入手，对RRAM进行广泛而概括性地介绍。
1 RRAM技术回顾虽然RRAM于近几年成为存储器技术研究的热点，但事实上对阻变现象的研究工作在很久之前便已开展起来。
1962年，T. W. Hickmott通过研究Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/Ta2O5/Au、Zr/ZrO2/Au以及Ti/TiO2/Au等结构的电流电压特性曲线，首次展示了这种基于金属-介质层-金属(MIM)三明治结构在偏压变化时发生的阻变现象[6]。
阻变随机存储器(RRAM)综述(自己整理)
目录引言 (1)1 RRAM技术回顾 (1)2 RRAM工作机制及原理探究 (4)2.1 RRAM基本结构 (4)2.2 RRAM器件参数 (6)2.3 RRAM的阻变行为分类 (7)2.4 阻变机制分类 (9)2.4.1电化学金属化记忆效应 (11)2.4.2价态变化记忆效应 (15)2.4.3热化学记忆效应 (19)2.4.4静电/电子记忆效应 (23)2.4.5相变存储记忆效应 (24)2.4.6磁阻记忆效应 (26)2.4.7铁电隧穿效应 (28)2.5 RRAM与忆阻器 (30)3 RRAM研究现状与前景展望 (33)参考文献 (36)阻变随机存储器（RRAM）引言：阻变随机存储器（RRAM）是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器（NVM）器件。
近年来，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。
硅基flash存储器作为传统的NVM器件，已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。
但是，工作寿命、读写速度的不足，写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。
作为替代，多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注[1、2]，这其中包括铁电随机存储器（FeRAM）[3]、磁性随机存储器（MRAM）[4]、相变随机存储器（PRAM）[5]等。
然而，FeRAM及MRAM 在尺寸进一步缩小方面都存在着困难。
在这样的情况下，RRAM器件因其具有相当可观的微缩化前景，在近些年已引起了广泛的研发热潮。
本文将着眼于RRAM 的发展历史、工作原理、研究现状及应用前景入手，对RRAM进行广泛而概括性地介绍。
1 RRAM技术回顾虽然RRAM于近几年成为存储器技术研究的热点，但事实上对阻变现象的研究工作在很久之前便已开展起来。
1962年，T. W. Hickmott通过研究Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/Ta2O5/Au、Zr/ZrO2/Au以及Ti/TiO2/Au等结构的电流电压特性曲线，首次展示了这种基于金属-介质层-金属(MIM)三明治结构在偏压变化时发生的阻变现象[6]。
阻变随机存储器RRAM 专利技术综述
况和阻变存储器技术的发展脉络，为国内阻变存储器技术的研究和专利的申请与布局提供一定的借鉴。
关键词：专利；阻变存储器；技术发展
中图分类号：TP333
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2016）02-0072-05
Summary of RRAM on patented technology
Sun Jian Zhang Weibing Wu qiong
一步的研究。截至今日，阻变存储器的机理仍未统一，且 申请量比较小。但是 2007 年之后，有关 RRAM 专利申请
在大量的材料中都发现了稳定的阻变存储现状，如二元 开始逐年增长，年申请量达到百件以上，到 2011 年增速
过渡金属氧化物、钙钛矿结构化合物、氮化物、非晶硅、以 达到最快。2013 年申请量开始降低，这与 2013 年后有关
收稿日期：2016-1-10 作者简介:孙健（1989-），男，硕士，研究方向：新型非易失性存储器;张伟兵（1988-），女，硕士，研究方向：功率 器件;吴琼（1988-），女，硕士，研究方向：电池器件。
72 HENANKECJoI·pZyHrISiHgIChHtA©N博QU看AN网. All Rights Reserved.
及有机介质材料等。选择何种材料，何种结构作为商业 RRAM 的研究进入瓶颈期密切相关。
通用的阻变存储器，仍是目前研究的重点。
由图 1 和图 2 的对比数据分析可知，RRAM 技术论文
2.2 专利文献分析
数量大于专利数量，且研究性成果早于专利申请量。这
种数据特点也充分的表明了
482
379 324
412
（Patent Examination Cooperation Henan Center Of The Patent Office ,SIPO,Zhengzhou Henan 450002）
阻变存储器及其集成技术研究进展
第39卷第4期2009年8月微电子学MicroelectronicsVo l 39,N o.4Aug.2009收稿日期:2008-11-19;定稿日期:2009-02-23基金项目:国家高技术研究发展(863)计划基金资助项目(2008A A031403);国家重点基础研究发展(973)计划基金资助项目(2006CB302706);国家自然科学基金资助项目(60825403,90607022,60506005)动态综述阻变存储器及其集成技术研究进展左青云,刘 明,龙世兵,王 琴,胡 媛,刘 琦,张 森,王 艳,李颖弢(中国科学院微电子研究所纳米加工与新器件集成技术实验室,北京100029)摘 要: 在各种新型非挥发性存储器中,阻变存储器(RRAM )具有成为下一代存储器的潜力。
介绍了RRAM 器件的基本结构,分类总结了常用的材料以及制备工艺,对RRAM 阵列的集成方案进行了比较,并讨论了目前存在的问题;最后,对RRAM 的研究趋势进行了展望。
关键词: 非挥发性存储器;阻变存储器;电阻转变中图分类号:T P333.5文献标识码:A文章编号:1004-3365(2009)04-0546-06Progress in Development of Resistive RAM and Its Integration TechnologyZU O Qingyun,LIU Ming,LON G Shibing ,WAN G Qin,H U Yuan,LIU Qi,ZH ANG Sen,WAN G Yan,LI Yingtao(K ey L aborator y of Nano -f abrication and N ov el Dev ice s I nte gra ted Tec hnology ,I nstitu te of M icr oelec tr onics,T he Chinese A cade my of Sc ienc es,Be ij ing 100029,P.R.China)Abstract: Resistive r andom access memor y (R RA M )is one of the most pr omising candidat es for nex t generationof no n -volatile memo ry.T he basic structur e of R RA M w as described.R esist ive sw itching materials and electrodes for R RA M wer e summar ized,and t heir fabrication technolog ies wer e reviewed.Different techniques fo r integ ration of RR AM ar ray w ere discussed and exist ing pr oblems wer e analyzed.A nd finally,the research trend o f RR AM w as discussed.Key words: No n -v olatile memo ry ;Resistiv e rando m access memor y (R RA M );Resistiv e sw itching EEACC : 1265D1 引言随着集成电路工艺32nm 技术节点的来临,传统的Flash 非挥发性存储器遇到了一系列的问题。
DRAM的发展
DRAM的发展概述：动态随机存取存储器（DRAM）是一种常见的计算机内存类型，广泛应用于各种电子设备中。
本文将详细探讨DRAM的发展历程，包括其起源、技术进步、应用领域和未来发展趋势等方面。
1. 起源：DRAM最早出现于20世纪60年代，由于其高集成度和低成本的特点，很快取代了传统的磁芯存储器。
最早的DRAM只能存储几千个位，但随着技术的进步，存储容量不断增加，达到了几GB的水平。
2. 技术进步：随着时间的推移，DRAM的技术不断改进。
首先是DRAM的制造工艺从早期的4微米发展到现在的10纳米，使得存储单元的密度大幅提高。
其次是DRAM的速度和带宽也得到了显著提升，从最初的几百KB/s发展到现在的几十GB/s。
此外，DRAM还经历了多种技术演进，如SDRAM、DDR、DDR2、DDR3和DDR4等，每一代技术都带来了更高的性能和更低的功耗。
3. 应用领域：DRAM广泛应用于各种电子设备中，包括个人电脑、服务器、智能手机、平板电脑和游戏机等。
在这些设备中，DRAM扮演着临时存储数据的重要角色，能够高速读写数据，提供快速的运行速度和响应能力。
特别是在大数据处理、人工智能和虚拟现实等领域，对DRAM的需求更加迫切。
4. 未来发展趋势：随着科技的不断进步，DRAM仍将继续发展壮大。
未来的发展趋势包括以下几个方面：- 高密度：DRAM的存储密度将继续提高，以满足大数据处理和存储需求的增长。
- 高速度：DRAM的读写速度将进一步提升，以适应更高的数据传输速率和处理需求。
- 低功耗：DRAM的功耗将继续降低，以提高设备的能效和续航时间。
- 新技术：新型存储技术如3D XPoint和MRAM等有望取代传统的DRAM，提供更高的性能和更低的功耗。
结论：DRAM作为一种重要的计算机内存类型，经历了多年的发展和演进。
随着技术的不断进步，DRAM的存储容量、速度和功耗都得到了显著提升。
它广泛应用于各种电子设备中，为其提供快速的数据存储和处理能力。
阻变存储器入门介绍
阻变存储器入门介绍RRAM是一种基于电阻变化的存储技术，通过调整电阻值来存储和读取数据。
它使用了一种称为"电阻随机烧结"的机制，利用了材料中的物理和化学效应来实现电阻值的变化。
RRAM通常由两个电极之间夹状的电阻随机烧结材料组成，其中一种是金属氧化物或硫化物。
当一个电压脉冲施加到电阻材料上时，其中产生的离子迁移会改变材料内部的电阻。
根据电压脉冲的极性和大小，电阻材料的电阻值可以被调整为不同的状态。
RRAM具有许多优点，使其成为下一代存储器技术的热门选择之一、首先，RRAM具有极低的功耗。
由于其存储过程是通过电阻调整来实现的，相比于传统存储器技术，RRAM的功耗要低得多。
其次，RRAM具有快速的存取速度。
由于RRAM的存取时间仅受限于电阻状态的调整时间，因此RRAM可以在纳秒级别的时间内进行存取操作。
此外，RRAM还具有高密度存储的能力。
由于其存储单元的尺寸很小，可以实现高集成度并具有更大的存储容量。
除了这些优点，RRAM还具有其他一些特殊的特性。
首先，RRAM是一种非易失性存储器技术。
即使在断电的情况下，存储的数据也能长时间保持。
这使得RRAM非常适合用于需要长期保存数据的应用领域。
其次，RRAM对环境的依赖性较低。
与闪存相比，RRAM在高温和辐射环境下具有更好的稳定性和抗干扰能力。
因此，RRAM适用于一些极端环境下的应用。
尽管RRAM具有许多优点，但它还存在一些挑战和限制。
首先，RRAM的可靠性和耐久性仍然需要改进。
存储材料的电阻变化可能会导致存储单元的退化，影响其可靠性和寿命。
此外，RRAM的制造成本较高。
由于RRAM技术还处于早期阶段，生产工艺和设备的成本仍然很高。
这导致RRAM在商业上的应用仍然受到限制。
尽管存在一些挑战，但RRAM作为一种新型的存储器技术仍具有巨大的发展潜力。
随着技术的不断进步和商业化的推进，RRAM有望在未来取代传统的存储器技术，为人们提供更快速、低功耗和高密度的数据存储解决方案。
《三维垂直型阻变存储器的特性、机理及其集成技术研究》范文
《三维垂直型阻变存储器的特性、机理及其集成技术研究》篇一一、引言随着信息技术的飞速发展，存储器作为信息处理和存储的核心元件，其性能的优化和技术的创新成为了当前研究的热点。
其中，三维垂直型阻变存储器（3D Vertical Resistive Random Access Memory，简称3D-VRRAM）以其高密度、低功耗、快速读写等优点，受到了广泛关注。
本文将详细探讨三维垂直型阻变存储器的特性、工作机理以及其集成技术的研究。
二、三维垂直型阻变存储器的特性1. 高密度存储：三维垂直型阻变存储器采用垂直堆叠的存储单元结构，极大地提高了存储密度，满足了大数据时代对高存储密度的需求。
2. 低功耗：该存储器在读写过程中具有较低的功耗，有效降低了设备的发热问题，提高了设备的稳定性。
3. 快速读写：由于采用独特的阻变机制，三维垂直型阻变存储器具有极快的读写速度，满足了实时处理的需求。
4. 耐久性高：具有良好的耐久性，可以在多次读写后仍保持稳定的性能。
三、三维垂直型阻变存储器的工作机理三维垂直型阻变存储器的工作机理主要基于阻变效应。
在存储单元中，通过改变电极间的电压或电流，使材料发生阻值变化，从而实现数据的存储和读取。
具体来说，当对存储单元施加一定的电压或电流时，材料内部的离子会发生迁移，形成导电通道或断开导电通道，从而改变材料的电阻值。
这种阻值变化是可逆的，通过改变电压或电流的大小和方向，可以实现数据的写入、读取和擦除。
四、三维垂直型阻变存储器的集成技术研究1. 工艺技术：三维垂直型阻变存储器的制造工艺主要包括薄膜制备、图案化、堆叠等步骤。
通过优化工艺参数，可以提高存储器的性能和稳定性。
此外，还可以采用先进的微纳加工技术，实现高密度的垂直堆叠。
2. 电路设计：针对三维垂直型阻变存储器的电路设计，需要考虑到读写速度、功耗、稳定性等因素。
通过优化电路设计，可以实现高速、低功耗的读写操作。
此外，还需要考虑存储器的抗干扰能力和可靠性等问题。
阻变随机存储器综述
阻变随机存储器综述
一、概述
RRAM技术指的是利用高分子形成的电阻结构，利用热、光、电等能
源在电阻中产生和擦除电荷，以控制电阻的变化而记忆信息的技术。
通常，记忆由由阻变改变的电阻状态进行，这具有很多优势，如比闪存更快的读
写性能、无紧急要求是写入信息的高可靠性，可大大改善存储芯片的能效
和性能。
二、结构性质
RRAM存储元件的结构由两个部分组成：电极和被隔离的低电阻变化层。
当电子流穿过电极和变化层时，阻值会在一定的电场作用下发生变化。
几乎所有的RRAM设计都是使用可变阻性材料的阻变式结构，即可变
阻变化层由可改变阻值的材料组成。
具体来说，可变阻材料能用电场或温
度改变阻值。
其中，可改变的电阻值的变化可以用作记忆数据，也就是说，在变化层形成一定的阻值时，用于记忆的信息就被存储起来。
RRAM设计一般有三种结构：薄膜通道结构、沉积物结构和薄膜沉积
物结构。
DRAM的发展
DRAM的发展引言概述：随着科技的不断进步，动态随机存取存储器（DRAM）作为计算机主要的内存设备之一，也在不断发展和演变。
本文将探讨DRAM的发展历程，从其起源到现在的发展趋势，以及未来可能的发展方向。
一、DRAM的起源1.1 早期的DRAM早期的DRAM是在1960年代发展起来的，最早的DRAM只有几KB的存储容量，速度较慢，成本较高，主要用于大型计算机系统。
1.2 发展历程随着技术的不断进步，DRAM的存储容量不断增加，速度也在不断提高，成本逐渐下降，逐渐普及到个人电脑和移动设备中。
1.3 技术革新在发展过程中，DRAM经历了多次技术革新，如SDRAM、DDR、DDR2、DDR3、DDR4等，每一代技术的推出都带来了更高的性能和更低的功耗。
二、DRAM的应用领域2.1 个人电脑在个人电脑中，DRAM主要用于存储操作系统和运行程序所需的数据，速度和容量的提升对于提升计算机性能至关重要。
2.2 服务器在服务器领域，DRAM的需求量较大，用于存储大量的数据和运行多个虚拟机，对性能和稳定性要求较高。
2.3 移动设备在移动设备中，DRAM的需求也在不断增加，用于存储应用程序和数据，随着移动设备的普及，对功耗和体积的要求也越来越高。
三、DRAM的发展趋势3.1 高密度随着数据量的不断增加，对DRAM的存储容量也在不断提升，未来DRAM将朝着更高密度的方向发展。
3.2 低功耗随着移动设备的普及，对功耗的要求也在不断提高，未来DRAM将朝着更低功耗的方向发展。
3.3 高性能随着计算机应用的不断发展，对DRAM的速度和性能也在不断提升，未来DRAM将朝着更高性能的方向发展。
四、DRAM的未来发展方向4.1 3D堆叠技术未来DRAM可能会采用3D堆叠技术，将多层芯片堆叠在一起，提高存储密度和性能。
4.2 光存储技术未来DRAM可能会采用光存储技术，利用光信号代替电信号进行数据存储，提高速度和功耗效率。
4.3 量子存储技术未来DRAM可能会采用量子存储技术，利用量子特性进行数据存储，提高存储容量和安全性。
阻变存储器(RRAM)器件特性与模型研究
阻变存储器（RRAM）器件特性与模型研究阻变存储器（RRAM）器件特性与模型研究摘要：阻变存储器（Resistive Random-Access Memory，RRAM）是一种新型的非易失性存储器，具有较高的存储密度、快速的读写速度、低功耗等优势。
本文通过分析RRAM器件的特性和模型，探讨了其工作原理和性能参数对存储器性能的影响，并对其在未来存储器应用中的发展前景进行了展望。
1. 引言随着信息技术的发展，存储器的需求不断增加。
传统的存储器技术如闪存存储器在容量和速度上已经无法满足需求。
因此，研究人员开始关注新型的非易失性存储器，其中阻变存储器是一种备受关注的技术。
2. RRAM器件特性2.1 工作原理RRAM器件是基于电阻变化现象的存储器，通过在金属-绝缘体-金属（MIM）结构中施加电场来调整绝缘体的阻值。
当电场施加在绝缘体上时，它会发生极化现象，导致电荷在绝缘体内部的运动，从而改变了器件的电阻值。
通过调整施加的电场和极化方向，可以实现RRAM器件的写入和读出操作。
2.2 特性RRAM器件具有以下几个特性：(1) 高存储密度：由于RRAM器件的工作原理，可以在同一单元面积内存储大量的信息，因此具有很高的存储密度。
(2) 快速的读写速度：RRAM器件的读写速度较快，可以达到纳秒级别，远远快于传统的存储器技术。
(3) 低功耗：RRAM器件在写入和读出操作时的功耗相对较低，这使得它成为一种节能的存储器技术。
(4) 长寿命：RRAM器件的使用寿命较长，可以进行数百万次的写入和擦除操作。
3. RRAM器件模型为了更好地理解和研究RRAM器件的特性，研究人员提出了多种不同的模型来描述其行为。
其中，非易失性存储器模型（Non-volatile Memory Model，NVM）和Memristor模型是两种常用的模型。
3.1 NVM模型NVM模型是一种经典的模型，它用电阻值的变化来描述RRAM 器件的状态。
根据NVM模型，当施加电场时，RRAM器件的电阻值会发生变化，并保持在新的状态。
DRAM的发展
DRAM的发展1. 简介动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM）是一种常见的计算机内存技术，用于存储数据和指令。
它的发展至关重要，因为它直接影响着计算机的性能和速度。
本文将详细介绍DRAM的发展历程、技术特点和未来发展趋势。
2. 发展历程DRAM的发展可以追溯到上世纪60年代。
早期的DRAM采用了基于电容的存储单元，每个存储单元由一个电容和一个开关构成。
然而，由于电容会逐渐失去电荷，需要不断刷新，这导致了存储器的速度较慢。
随着技术的进步，DRAM逐渐演变为现代的存储器技术。
3. 技术特点（1）存储单元：现代DRAM的存储单元通常由一个电容和一个晶体管构成。
电容用于存储数据位，而晶体管则用于读取和写入数据。
这种结构使得DRAM具有高集成度和较低的成本。
（2）刷新机制：DRAM的存储单元需要定期刷新以保持数据的稳定性。
刷新操作会占用一定的时间，这会降低DRAM的响应速度。
为了解决这个问题，出现了自刷新技术，可以在不干扰其他操作的情况下刷新存储单元。
（3）存储密度：DRAM具有较高的存储密度，可以在较小的面积内存储更多的数据。
这使得DRAM成为计算机内存的首选技术之一。
（4）读写速度：DRAM的读写速度较快，可以满足计算机对大量数据的快速访问需求。
然而，由于存储单元需要刷新，DRAM的访问速度仍然比不上静态随机存取存储器（SRAM）。
4. 未来发展趋势（1）高带宽需求：随着计算机应用的不断发展，对内存带宽的需求也越来越高。
为了满足这一需求，DRAM的发展方向之一是提高数据传输速率和带宽。
（2）低功耗设计：随着移动设备的普及，低功耗成为了DRAM发展的重要方向。
研究人员正在开发新的DRAM技术，以降低功耗并延长电池寿命。
（3）新型存储技术：除了传统的DRAM技术，研究人员还在探索新型存储技术，如相变存储器（Phase Change Memory，PCM）和阻变存储器（Resistive Random Access Memory，ReRAM）。
新型阻变存储技术
新型阻变存储技术随着时代的不断发展，数字信息已经成为人们日常生活中不可或缺的组成部分。
而存储器作为存储数字信息的设备，也在不断更新换代中。
从最早的磁盘、光盘、U盘，到如今的固态硬盘，每一种存储设备都有其独特的优势和不足。
而在新一轮的科技革命中，一种新型的阻变存储技术正在逐渐崛起，这种技术在存储容量、读写速度等方面都拥有巨大的优势，具有广泛的应用前景。
一、什么是新型阻变存储技术新型阻变存储技术是一种基于阻变材料的存储器技术，阻变材料可以改变其电阻值来存储数字信息。
这种存储器技术存在许多不同的形式，如电阻随机存取存储器（RRAM）、相变存储器（PCM）、自旋存储器（SPM）等。
这些不同的形式都使用了不同的材料和存储原理，但基本原理是相同的。
阻变材料的本质是一种能够在读取信息时改变其电阻值的固态物质。
阻变存储器就是将这种材料制成电子器件，并通过控制电流来改变其电阻值，从而实现数字信息的存储和读取。
二、新型阻变存储技术的优势与传统的存储器相比，新型阻变存储技术具有若干明显的优势。
其中最主要的优势有以下几点：1. 存储容量大阻变存储器的存储密度可以达到非常高的水平。
由于阻变材料具有亚纳米级别的尺寸，因此在同样大小的存储空间内可以存储更多的信息。
此外，阻变存储器还可以进行垂直堆叠，从而进一步提高存储密度。
2. 读写速度快由于阻变存储器是一个纯电子器件，因此读写速度非常快。
它没有机械动作和旋转延迟的问题，能够实现微秒级别的读写速度，这让阻变存储器成为非常适合高速计算和大量数据处理的存储器设备。
3. 能耗低阻变存储器工作时只需要很小的电流即可实现存储和读取操作，因此能耗非常低。
这将有助于降低计算机系统的总能耗，特别是在移动设备中，对于电池寿命的延长也非常有帮助。
4. 可靠性高新型阻变存储器的可靠性非常高，能够承受高达百万次以上的读写操作，具有非常长的使用寿命。
此外，由于阻变存储器没有机械部件，因此也不会发生因受力过大、碰撞等意外因素引起的损坏。
DRAM的发展
DRAM的发展一、引言随着信息技术的迅猛发展，DRAM（动态随机存取存储器）作为计算机存储器的重要组成部分，也经历了长足的进步和发展。
本文将详细介绍DRAM的发展历程、技术特点以及未来的发展趋势。
二、DRAM的发展历程1. 早期DRAM的诞生早期的DRAM采用了基于电容的存储单元，通过电容的充放电来表示二进制位。
1968年，美国IBM公司的罗伯特·德内纳（Robert Dennard）首次提出了DRAM的概念，并在1970年代初实现了第一款DRAM芯片。
2. 第一代DRAM的发展1971年，Intel公司推出了第一款商业化的DRAM芯片，容量为1K位。
这标志着DRAM进入了商业化阶段。
随后，DRAM的容量和速度不断提升，技术也逐渐成熟。
3. 第二代DRAM的发展20世纪80年代初，DRAM进入了第二代发展阶段。
1982年，日本NEC公司推出了第一款1M位DRAM芯片，随后各大厂商纷纷推出更高容量的DRAM产品。
此时，DRAM已经成为了计算机主存储器的主流技术。
4. 第三代DRAM的发展20世纪90年代初，DRAM进入了第三代发展阶段。
1993年，美国Micron公司推出了第一款EDO DRAM（扩展数据输出DRAM），提高了DRAM的访问速度。
此后，SDRAM（同步动态随机存取存储器）和DDR SDRAM（双倍数据率同步动态随机存取存储器）相继问世，进一步提升了DRAM的性能。
5. 现代DRAM的发展进入21世纪，DRAM技术得到了巨大的突破。
2001年，三星推出了第一款DDR2 SDRAM，容量和速度大幅提升。
之后，DDR3、DDR4和DDR5等新一代DRAM技术相继问世，带宽和能效得到了显著提高。
同时，DRAM的制造工艺也从传统的NMOS和CMOS过渡到更先进的FinFET工艺，提高了芯片的集成度和性能。
三、DRAM的技术特点1. 高集成度：DRAM芯片内部由大量的存储单元组成，可以实现大容量的存储。
阻变随机存储器(RRAM)综述(自己整理)
目录引言 (1)1R R A M技术回顾 (1)2 RRA M工作机制及原理探究 (4)2.1R R A M基本结构 (4)2.2R R A M器件参数 (6)2.3 RR A M的阻变行为分类 (7)2.4阻变机制分类 (9)2.4.1电化学金属化记忆效应 (11)2.4.2价态变化记忆效应 (15)2.4.3热化学记忆效应 (19)2.4.4静电/电子记忆效应 (23)2.4.5相变存储记忆效应 (24)2.4.6磁阻记忆效应 (26)2.4.7铁电隧穿效应 (28)2.5R R A M与忆阻器 (30)3R RA M研究现状与前景展望 (33)参考文献 (36)阻变随机存储器（RRAM）引言：阻变随机存储器（RRAM）是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器（NVM）器件。
近年来，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。
硅基flash存储器作为传统的NVM器件，已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。
但是，工作寿命、读写速度的不足，写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。
作为替代，多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注[1、2]，这其中包括铁电随机存储器（FeRAM）[3]、磁性随机存储器（MRAM）[4]、相变随机存储器（PRAM）[5]等。
然而，FeRAM及MRAM在尺寸进一步缩小方面都存在着困难。
在这样的情况下，RRAM器件因其具有相当可观的微缩化前景，在近些年已引起了广泛的研发热潮。
本文将着眼于RRAM的发展历史、工作原理、研究现状及应用前景入手，对RRAM进行广泛而概括性地介绍。
1 RRAM技术回顾虽然RRAM于近几年成为存储器技术研究的热点，但事实上对阻变现象的研究工作在很久之前便已开展起来。
1962年，T. W. Hickmott通过研究Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/Ta2O5/Au、Zr/ZrO2/Au以及Ti/TiO2/Au等结构的电流电压特性曲线，首次展示了这种基于金属-介质层-金属(MIM)三明治结构在偏压变化时发生的阻变现象[6]。
内存技术的发展趋势与未来展望(四)
内存技术的发展趋势与未来展望近年来，随着人们对计算机和移动设备性能要求的日益增长，内存技术作为信息存储和处理的核心组成部分，也在不断发展和创新。
本文将探讨内存技术的发展趋势，并对其未来展望进行分析。
首先，我们来回顾一下内存技术的发展历程。
最早的内存技术是静态随机存取存储器（SRAM），具有高速读写和较好的可靠性，但其成本高昂，容量有限，不适合大规模应用。
随后，动态随机存取存储器（DRAM）问世，其容量较大，成本相对较低，成为主流内存技术，被广泛应用于计算机和移动设备中。
然而，DRAM的功耗较高，且在断电后数据会丢失，这就催生了非易失性内存（NVRAM）的出现。
NVRAM作为一种能够在断电后保持数据的非易失性内存技术，具备了DRAM和闪存的优点。
其中，磁性随机存取存储器（MRAM）和相变随机存取存储器（PRAM）是目前最为成熟的NVRAM技术。
MRAM以其高速读写、低功耗和长寿命等特点备受关注。
而PRAM则以其高密度和较低的制造成本吸引了众多研究者的眼球。
尽管NVRAM在存储容量和成本方面具有巨大的潜力，但其发展仍面临一些挑战，如可靠性、性能和制造工艺等方面的问题需要解决。
除了NVRAM，新型的内存技术也在不断涌现。
例如，通过改变材料的电子结构来实现电阻状态的变化的阻变存储器（CBRAM），被认为是下一代内存技术的有力竞争者。
CBRAM具有快速读写、较低的功耗和良好的可扩展性等优势，被寄予了厚望。
另外，类神经元存储器（Memristor）作为一种模拟神经元行为的新型内存技术，也引起了广泛的关注。
Memristor具有高速读写、容量大、能耗低以及具备学习和记忆能力等特点，被认为能够革新计算机和人工智能领域。
在未来，内存技术的发展方向将更加多样化和个性化。
基于新型材料和新的制造工艺，内存技术有望实现更高的存储密度、更快的读写速度和更低的功耗。
此外，随着人工智能、物联网、边缘计算等新兴技术的快速发展，对于内存技术的实时性、可扩展性和安全性等要求也会日益提高。
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浅谈阻变随机存储器技术发展摘要：
非易失性存储器器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展中占据着重要的地位，其中阻变存储器由于优越的综合存储性能被国际半导体发展路线图选为最具发展潜力的新型非易失性存储技术之一。
本文将基于专利文献进行分析，从重要申请人和重要专利出发，对阻变存储器技术的发展做综述性介绍。
引言：
现代的存储器主要分为两大类型：易失性存储器和非易失性存储器。
易失性存储器的特点是掉电后，数据将丢失，不过其读写速度很快，主要用于CPU的寄存器，计算机内存和FPGA等一些需要高速运算的场合。
非易失性存储器（NVM）器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展中占据着重要的地位。
其中阻变存储器（Resistive Random Access Memory，RRAM）是忆阻器在二值情况下的特殊应用，是利用某些薄膜材料中发生的电致电阻变化来实现信息的存储。
由于阻变存储器电阻变化的过程中，外加激励只影响薄膜材料中的电子结构或者很小区域内原子结构的排列。
因此，从理论上讲，阻变存储器具有非常优良的可缩小性能。
除此之外，相对于传统的Flash存储器，阻变存储器还有许多优越的综合存储性能，包括器件结构简单、与CMOS工艺兼容、易于三维集成、转变速度快、操作功耗低、耐久性高等优点，被国际半导体发展路线图选为最具发展潜力的新型非易失性存储技术之一。
表1列出了各种存储器的性能比较。
表1 各种存储器的性能比较
本文将基于专利文献分析，对阻变存储器技术的发展做综述性介绍，并对本
领域重要申请人和重要专利进行一定的分析，总结了阻变存储器技术相关的国内
和国外专利的申请趋势。
阻变存储器的发展简述：
电阻转变现象最早可以追溯到1962年，T.W.Hickmott通过研究Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/ Ta2O5/Au、Zr/ ZrO2/Au以及、Ti/ TiO2/Au等结构的电流电压
特性曲线，首次展出了这种基于金属-介质层-金属（MIM）三明治结构在偏压变
化时发生的阻变现象，在1967年，Simmons和Verderber等人报道了氧化硅材料
中的电阻转变现象，但是由于薄膜材料制备工艺的限制和基于浮栅结构的Flash
存储器的飞速发展，使得阻变现象并未得到广泛的研究和关注。
但是随着微纳加
工技术的发展进步，特别是在Flash存储器发展遇到瓶颈以后，阻变存储技术再
次引起了广大学者以及工业界的关注。
在2000年，美国休斯敦大学的Liu等人
在《应用物理快报》上报道了Pr0.7aCa0.3MnO3薄膜中的阻变现象研究结果表明，
该器件能够在，100ns的脉冲下连续转变，展现出优良的非易失存储性能，这
项工作引起了工业界的广泛关注，并引起了阻变存储器新的研究热潮。
阻变存储
器研究的第一阶段主要集中于阻变薄膜材料的探索和阻变器件性能的改进。
IBM、三星、Spansion、Hitachi、Infineon、Fujitsu和Panasonic等国际重大公司也
陆续报道了其他材料体系的阻变存储器件，包括有机材料、钙钛矿材料、金属氧
化物材料和固态电解液材料。
其中，过渡金属氧化物薄膜由于其出色的阻变性能，受到包括三星、夏普、IBM、NEC等国际重要大公司的力推。
阻变存储器研究的第
二个阶段是尝试将阻变存储器扩展到阵列。
在2007年，日本富士山提出NiO:Ti
薄膜组成的1T1R阻变单元，可用于阵列集成。
在2013年，美国闪迪公司和日本
东芝公司联合报道了24nm工艺制造的32Gb阻变存储器阵列的测试芯片。
申请人分布情况：
对涉及阻变存储器的专利申请的全球申请人的主要区域分布情况进行
分析，韩国和美国的申请量势均力敌，总分布占比近全球总量的三分之二，韩国
和美国在阻变存储器领域的发展远远领先于其他国家。
对涉及阻变存储器的国内专利申请的主要申请人分布情况进行分析，韩国三
星和韩国爱思开海力士占比较大，中国北京大学、中国科学院微电子研究所和复
旦大学的是国内专利申请的绝大部分，有关阻变存储器的国内专利申请高校申请
占据首位，反应了我国在该领域的研发主要停留在实验室里，所申请专利可能并
不能适应市场的需要。
中芯国际集成电力制造有限公司发展迅猛，紧跟研究热潮，也在阻变存储器方面做出了突出的研究成果，美光科技公司在中国专利申请在美
国企业中占据主要地位。
重要申请人专利发展分析：
在中国申请中涉及阻变储存器的重要申请人主要包括三星电子株式会社、北
京大学以及美光科技公司。
在2006年，三星对于阻变存储器的研究取得了初步的结果，申请了采用两
个氧化物层的非易失性存储器器件专利，对阻变存储器中的阻变层进行改进，能
够在不借助诸如二极管或晶体管的独立器件的情况下可靠地开关和工作。
在
2007-2010年的专利申请量呈现下降趋势，在2011年的专利申请量又一次增加，
并申请了具有三维存储单元阵列的非易失性存储器件专利，其解决了半导体存储
器件所占单位面积上的数据存储密度的需求的不断增加的问题。
在2014-2016年
的专利申请量再次呈现下降趋势，在2017到至今专利申请量持续增加，并申请
了可变电阻存储器件专利，提高每个存储单元的操作可靠性，以及用于补偿电阻
存储器设备的劣化的方法和系统专利，以解决由于存储器单元的劣化导致的时间
开销、比特错误等问题。
此时，三星公司有关阻变存储器的技术已经非常成熟，
均涉及于阻变存储器性能上的改进。
在2012年以前，北京大学有关阻变存储器的专利申请量逐年上升，申请了
氮化钛/氧化锌电阻式随机存储器的存储单元及制备方法专利，提供了具有优异
双稳态电阻转变和记忆特性的电阻式随机存储器件的存储单元及其制备方法，还
申请了减小阻变存储器阻值离散性的方法以及抑制阻变存储器阻态波动性的方法
等专利。
在2013-2015年的专利申请量呈现下降趋势，申请了一种有机阻变存储
器及制备方法专利，在不改变器件基本结构的条件下，有效地提高了器件的重复
操作的一致性和不同器件之间的一致性。
在2016年专利申请量再一次达到峰值，申请了一种适用于交叉阵列的自选择阻变存储器及其读取方法专利，其在十字交
叉阵列中应用可以抑制泄漏电流，实现阻变单元的无选择管高密度集成。
2017年
后的专利申请量趋于平缓。
在2011至2014年，美光关于RRAM的专利申请处于一个高峰期，随后呈现
出下降趋势。
美光关于RRAM结构的设计和制备方案较少，而更多的是与RRAM有
关的技术解决方案，如2009年的RRAM存储单元的状态机感测专利， 2013年的RRAM中载流子漂移加速研究等，并且在2014年以后，美光与RRAM相关的专利申
请的技术主题更多地是给出可以应用于各种存储器的系统解决方案，如2018年
的自我选择存储器中的编程加强。
这与美光公司主攻“高级半导体解决方案”的
科技定位是相符的。
结束语：
阻变存储器已经成为半导体领域跨国公司专利布局的重点。
美国、日
本和韩国由于多年的技术积累，掌握的核心专利技术较多，专利申请覆盖的技术
分支全面，在阻变存储器专利领域占据领先优势。
中国的阻变存储器材料技术发
展较晚，专利申请主要分布在一些高校和科研院所，现还需高校紧密联系企业，
以在下一代存储器领域实现弯道超车。