几种新型非易失性存储器

摘  要： 本文简单介绍了铁电存储器、磁性随机存储器和相变存储器这三种比较有发展潜力存储器的原理、研究进展及存在的问题等。
关键词： 非易失性存储器；FeRAM；MRAM；OUM

引言
更高密度、更大带宽、更低功耗、更短延迟时问、更低成本和更高可靠性是存储器设计和制造者追求的永恒目标。根据这一目标，人们研究各种存储技术，以满足应用的需求。本文对目前几种比较有竞争力和发展潜力的新型非易失性存储器做了一个简单的介绍。


图1 MTJ元件结构示意图

铁电存储器(FeRAM)
铁电存储器是一种在断电时不会丢失内容的非易失存储器，具有高速、高密度、低功耗和抗辐射等优点。
当前应用于存储器的铁电材料主要有钙钛矿结构系列，包括PbZr1-xTixO3，SrBi2Ti2O9和Bi4-xLaxTi3O12等。铁电存储器的存储原理是基于铁电材料的高介电常数和铁电极化特性，按工作模式可以分为破坏性读出(DRO)和非破坏性读出(NDRO)。DRO模式是利用铁电薄膜的电容效应，以铁电薄膜电容取代常规的存储电荷的电容，利用铁电薄膜的极化反转来实现数据的写入与读取。铁电随机存取存储器(FeRAM)就是基于DRO工作模式。这种破坏性的读出后需重新写入数据，所以FeRAM在信息读取过程中伴随着大量的擦除/重写的操作。随着不断地极化反转，此类FeRAM会发生疲劳失效等可靠性问题。目前，市场上的铁电存储器全部都是采用这种工作模式。NDRO模式存储器以铁电薄膜来替代MOSFET中的栅极二氧化硅层，通过栅极极化状态(