幾種新型非易失性存儲器

摘  要： 本文簡單介紹了鐵電存儲器、磁性隨機存儲器和相變存儲器這三種比較有發展潛力存儲器的原理、研究進展及存在的問題等。
關鍵詞： 非易失性存儲器；FeRAM；MRAM；OUM

引言
更高密度、更大帶寬、更低功耗、更短延遲時問、更低成本和更高可靠性是存儲器設計和制造者追求的永恒目標。根據這一目標，人們研究各種存儲技術，以滿足應用的需求。本文對目前幾種比較有競爭力和發展潛力的新型非易失性存儲器做了一個簡單的介紹。


圖1 MTJ元件結構示意圖

鐵電存儲器(FeRAM)
鐵電存儲器是一種在斷電時不會丟失內容的非易失存儲器，具有高速、高密度、低功耗和抗輻射等優點。
當前應用于存儲器的鐵電材料主要有鈣鈦礦結構系列，包括PbZr1-xTixO3，SrBi2Ti2O9和Bi4-xLaxTi3O12等。鐵電存儲器的存儲原理是基于鐵電材料的高介電常數和鐵電極化特性，按工作模式可以分為破壞性讀出(DRO)和非破壞性讀出(NDRO)。DRO模式是利用鐵電薄膜的電容效應，以鐵電薄膜電容取代常規的存儲電荷的電容，利用鐵電薄膜的極化反轉來實現數據的寫入與讀取。鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)就是基于DRO工作模式。這種破壞性的讀出后需重新寫入數據，所以FeRAM在信息讀取過程中伴隨著大量的擦除/重寫的操作。隨著不斷地極化反轉，此類FeRAM會發生疲勞失效等可靠性問題。目前，市場上的鐵電存儲器全部都是采用這種工作模式。NDRO模式存儲器以鐵電薄膜來替代MOSFET中的柵極二氧化硅層，通過柵極極化狀態(