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基于一种新型半导体材料的电阻式存储器

关键词:新型半导体材料 电阻式存储器晶片

时间:2017-01-06 13:47:45       来源:Digitimes

全球顶级研究人员汇聚三藩市,参加IEEE国际电子元件会议(IEDM)。斯坦福大学团队在会议上发表的一篇论文,正是这种洞察细节精神的体现。

由IBM电子工程师出身的黄汉森教授(H. S. Philip Wong)指导该团队,在深入研究一种新型资料储存技术。对于智慧手机和其他移动设备而言,高效节能是至关重要的,因此此种资料存储技术将是这些设备的理想选择。

这种新技术产品称为电阻式存储器,缩写为RRAM。电阻式存储器基于一种新型半导体材料,此种半导体材料能够以阻止或允许通过电子流的方式,形成状态值“0”和“1”。

斯坦福大学团队的研究生姜子臻对相关基础理论进行了解释。她说,电阻式存储器材料是绝缘体,其在正常状态下不允许电流通过。但是,在某些情况下,可以对绝缘体进行诱导,使其允许通过电子流。

过去以电场震荡电阻式存储器材料,可以导致形成一个允许电子流通过的路径。该路径被称为导电细丝。

为了阻断导电细丝,研究人员应用了另一个震荡,使材料重新成为绝缘体。每个震荡可以将电阻式存储器的状态值从“0”切换至“1”,或者相反,使材料可应用于资料储存。

但是电力并不是唯一的作用力,泵浦电子进入任何材料均会提高其温度。这正是电炉的原理。问题是应该应用何种电压/温度状态呢?“为了解答这个问题,我们不得不分别研究电压和温度对形成导电细丝的影响,”团队的另一位研究生王子文(音译)说。

斯坦福大学的研究人员必须在根本不使用电场的条件下加热电阻式存储器材料,所以他们将电阻式存储器晶片放在一个微加热台(MTS)装置上。

这是一种复杂的热板,能够在材料内部产生广泛的温度变幅。当然,其目的并非只是加热材料,而且还要测量如何形成导电细丝。

研究人员观察到,当环境温度处于80华氏度与260华氏度之间时,能够更有效地形成导电细丝。260华氏度略高于沸水温度,这显然不同于之前认为越热越好的猜测。

这在后续研究将是个好消息,因为可以通过电压和电震荡持续时间实现工作晶片开关温度。在较低温度下实现有效切换,意味着耗电更少,这使得电阻式存储器更节能。

因此,当其用来作为移动设备的存储器时,将延长电池寿命。“现在,我们能够以预测方式使用电压和温度作为设计输入,这将使我们能够设计更好的存储器设备,”黄教授说。

 

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