浅谈电阻式随机存储器RRAM专利申请

浅谈电阻式随机存储器RRAM专利申请

摘要：随着存储技术的不断发展，当今主流的三种DRAM、SRAM和Flash非

易失性存储器的技术已经接近存储的物理极限。面对传统存储器的尺寸缩减已经

面临极限的问题，因此发展高性能和高密度的新型非易失存储器成为了半导体存

储器行业的研究焦点。电阻随机存储器展现出的小尺寸，高擦写速度、低能耗、

高耐久性和与互补金属氧化物半导体工艺兼容等优异性能，被视为最有应用前景

的下一代非易失性存储器，进而得到广泛的研究。本文主要围绕阻变随机存储器

的发展进程、专利申请人、区域分布和技术趋势几个方面对电阻式随机存储器的

专利申请情况进行研究。

关键词：新型存储器尺寸极限阻变存储器专利申请

引言：

1962 年，Hickmott 等人首次在 SiOx、Al2O3、 Ta2O5、ZrO2和 TiO2等二

元氧化物中观察到了阻变现象， 2000年，休斯顿大学报道了在矩磁阻薄膜中观

测到了阻变现象，提出了基于阻变效应的非易失存储器的应用。2002年，夏普公

司和休斯顿大学在 Pr0.7Ca0.3MnO3材料中，实现了 64-bit 的 RRAM 阵列。在2004 至 2007 年间，Samsung 和 Infineon公司首次实现了 3DRRAM 阵列的集成，极大地推进了 RRAM 的应用进程。2008 年，惠普首次提出了 RRAM 可应用于神

经网络和逻辑电路中，掀起了阻变的研究热潮。在接下来的 9 年里，阻变效应

的研究在学术研究和工业应用中都取得了极大的进展，Unity Semiconductor 公

司成功制造了 64-MB RRAM测试芯片；SanDisk 公司制造出了 32-Gbit 双层交叉

式 RRAM 测试芯片；Micron 和 Sony 公司制造出了 27nm 16-Gbit 铜基阻变存

储器测试芯片；IMECAS 公司制造出了四层三维垂直自选 RRAM 阵列。TSMC 公司

在2018年底试产40/22nm的eRRAM，并于2019 年实现量产。图2.3.1为电阻随

机存储器的发展演进图。

1．中国专利申请分析

截止2019年12月，在中国专利文摘数据库CNABS中检索到的涉及电阻随机

存储器的专利申请达到了641件，本节将这641件专利作为研究对象进行分析。

1.1技术趋势分析

图2.1电阻随机存储器在中国历年专利申请量情况分析

图2.1为电阻随机存储器在中国历年专利申请量情况分析，其中折线代表电

阻随机存储器在中国历年专利申请总量的分布，可以看出电阻随机存储器领域在

中国的申请在2002年前后处于萌芽阶段；在2003年到2010年专利申请量增大，但是历年之间的浮动不大，处于稳定的发展阶段；在2010年到2015年专利申请

量增幅较大，技术生长呈上升趋势，属于技术发展上升期，申请量的峰值出现在2013年，达79件之多，期间在2012年和2014年有小幅度回落；由于2016年后

专利申请的公开数据不完整，导致总申请量下降，并不能因此判定该领域申请呈

现出大幅下降趋势。

1.2区域布局分析

涉及电阻随机存储器技术的申请中，国内申请为208件，占比32.4%，国外

来华申请433件，占比67.6%；如图数据上可以显示，国内的电阻随机存储器技

术的发展距离国外的技术发展水平还存在一定的差距。

图2.2 电阻随机存储器申请人区域排名饼图

在国外来华的申请中，申请量排名前3位的是美国、韩国和日本，其中美国处于领先地位，占国外来华申请总量的41.8%；韩国和日本分别占据国外来华申请总量的28.9%和26.1%，二者的水平势均力敌。而国内的申请中，中国台湾和中国大陆的申请量分别占据中国申请总量的55.8%和44.2%，在电阻随机存储器领域，中国台湾的发展水平略领先中国大陆的发展水平。

1.3主要申请人

在我国申请的专利中，基于电阻随机存储器技术的专利申请的主要申请人的专利申请量如下图所示：

2.3 主要申请人申请量柱状图

从图中可以看出，该领域的申请人的申请量排名前三位的分别是韩国的三星电子株式会社、韩国的爱思开海力士有限公司和中国台湾的华邦电子股份有限公司，三者的申请量分别是78件、45件和44件；韩国三星电子株式会社的申请高居首位78件，仅比位居申请量第二和第三的专利申请量之和99件少21件，可

见韩国三星电子株式会社在中国的研发实力和专利布局；另外也可以看出，专利

申请量排名前两位的申请人都是韩国的企业，由此可见在电阻随机存储器领域，

韩国的核心竞争力非常强大；专利申请量排名第三和第四的申请人分别是中国台

湾的华邦电子股份有限公司（44件）和台湾积体电路制造股份有限公司（35

件），由此可见在电阻随机存储器领域，中国台湾也占据一席之地，其研发实力

和专利布局数量不可小觑；北京大学在该领域也有大量申请（20件，排名第9），说明北京大学在电阻随机存储器领域也有一定的研发能力。虽然中国大陆在电阻

随机存储器技术上的研究落后于国外，研发机构比较分散，但随着国内高校以及

科研机构加大该领域的研究投入，相信未来我国大陆会在电阻随机存储器技术的

研究上取得长足的发展。

2总结

本文通过DWPI和CNABS数据库收录的专利为样本，分析了国内外电阻随机

存储器的专利申请趋势、申请区域分布、主要申请人等，并对该技术领域分支的

发展做了进一步分析。通过上述分析，有助于对该技术领域的现有技术发展水平

的认识，对以后的该技术领域案件的审查工作大有助益。就目前而言，关于电阻

随机存储器的技术的研究和发展，其申请量主要分布在US、KR、JP等国加或地区，我国对电阻随机存储器的研究还需要进一步进行深入发展。