基于高密度存儲器技術發展與應用的探索

胥日升 湖南省長沙市周南中學

基于高密度存儲器技術發展與應用的探索

胥日升 湖南省長沙市周南中學

高密度存儲器技術就是可以在一個存儲單元中儲存很多大容量的數據資料。在這個社會經濟發展迅猛的時代，高密度存儲技術也被推動著發展和進步。為了適應當前的市場運用情況以及存儲技術的發展情況，還需要作為高中生的我們盡量學好各個科目，尤其是物理學科。高密度存儲器技術涉及到高中物理有關導體的課程等。所以，本文針對高密度存儲器技術發展以及運用進行了簡單的介紹和分析。

高密度 存儲器技術 發展 應用探索

1 關于磁性隨機存取存儲器的運用和發展

對于磁性隨機存取存儲器，通常情況下運用的是磁化方向異同而引起的磁電阻異同進行記錄0與1。因為存儲是通過磁性方法而不是當作電荷進行存儲的，因而，其存儲器擁有非易失性。磁性隨機存取存儲器的存儲單元是根據磁性薄膜組建而成的，磁性隨機存取存儲器的驅動邏輯設置等等半導體零件都聚集在半導體襯底里面。

假如非磁性層的材質是根據銅或者類似的導體所研制而成的，那么磁阻效應薄膜就會被叫做巨磁致電阻薄膜。這類巨磁阻類型的非磁性層界面位置的傳導電子就會出現漫游的情況，傳輸電子具備極化的特點。若非磁性層是根據像A1203這類型的絕緣體研制的，那么磁阻效應薄膜就會被叫做一個依賴自旋隧道磁致電阻薄膜，這個自旋極化電子的穿越隧道的頻率就會產生變化。磁性隨機存取存儲器規定自旋隧道磁致電阻薄膜的材質必須具備非常高的磁電阻比。在室內溫度下，較高的磁電阻比自旋隧道磁致電阻薄膜材質是當前人們研究和探討的一個重點。所以，一般運用Co-Fe/A 1-0/Co-Fe系統磁性隧道結，而室內溫度磁電阻比能夠達到百分之30到80左右。

見圖1，這是磁性隨機存取存儲器存儲單元構架圖。這個磁性隨機存取存儲器的結構安置在半導體襯底上面的，以供金屬布線層，M1M2以及一個過渡金屬層TM。除去讀字線RWL，地線GND以及寫字線與位線BL都在不一樣的金屬布線層之中。磁性薄膜存儲單元經過過渡金屬層TM和金屬布線層M2M1和有關接觸孔以及晶體管ATR的紕漏區域相互連接，晶體管ATR的源區與地線GND相互連接，而晶體管ATR的柵極就是讀字線RWL。磁性隨機存取存儲器存儲單元能夠非常便捷的鑲嵌到邏輯電路芯片之中，磁性隨機存取存儲器就能夠和動態的隨機存取存儲器相同的高密度，并且具備非易失性和耗能低的特點。

圖1 磁性隨機存取存儲器存儲單元構架圖

2 關于電阻隨機存取存儲器的運用和發展

對于電阻隨機存取存儲器的工作原理就是把擁有阻變特點的材質放在兩個電極當中，阻變材質在不一樣的外加偏壓條件下，其電阻也會在高阻態以及低阻態當中發生轉化，進而完成數據存儲。電阻隨機存取存儲器的構架非常簡單，并且其可縮微性能較高，功能消耗較少，存儲的密度也比較大，速度也很快，可以和CMOS的結構相互融合，所以，也是人們研究的一個重點對象。在電阻隨機存取存儲器的集成構架當中，其是根據IR和ITIR以及IDIR這幾個單元結構組建而成的，且ITIR是有源結構，這個結構擁有非常高的密度性，且非常容易集成3D。與此同時，能夠解決串擾和誤讀情況，可是IR和IDIR是無源結構。依照運用的存儲介質的不相同，電阻隨機存取存儲器有有機電阻隨機存取存儲器和金屬氧化物電阻隨機存取存儲器以及導電橋接電阻隨機存取存儲器。

2.1 有機電阻隨機存儲器

有機電阻隨機存取存儲器一般是運用“三明治”的結構進行的，把具備電雙穩態的有機薄膜材質放在兩層電極當中。在今天，運用于阻變存儲器的有機半導體材質擁有共軛小分子材質以及高分子聚合物材質。有機非揮發性存儲器的構建時交叉線有機存儲器以及有機薄膜場效應的晶體管存儲器。

2.2 金屬氧化物電阻隨機存取存儲器

在國外的休斯頓大學以及相關人員采用了龐磁阻效應材質當中的新情況，就是電脈沖感應電阻效應的電阻隨機存取存儲器器件。金屬氧化存儲的介質阻變層材質一般分成兩種，一是二元過渡金屬氧化物；二是多元金屬氧化物。在金屬氧化存儲介質阻變層材質當中的二元過渡金屬氧化物中的Cu20和Zr02等是當前人們探索次數較多的東西。而其中的多元金屬氧化物在當今擁有阻變效應的多元金屬氧化物和三元金屬氧化物以及四元金屬氧化物。

2.3 可編程的金屬單元電阻隨機存取存儲器

對于可編程的金屬單元電阻隨機存取存儲器，其是根據可編程金屬化材質構建而成的。可編程金屬化材質組建而成的存儲元件具備了穩定靜止高阻態。可是經過在存儲元件上添加合適的電壓，那么編程就是穩定低阻態的。添加到存儲元件里面的合適的幅度的反向電壓就能夠重新恢復到高阻態。經過在可編程導體材質的表面以及穿插可編程導體材質表面生長導電枝晶，可以生產出低阻態。

通過上述的描述，對高密度存儲器進行了簡單概述，從磁性隨機存取存儲器和電阻隨機存取存儲器兩方面不難得出，我國在這項技術上已有明顯進步，這項高精度技術有很大的空間去開拓和發展，還需要相關工作者在存儲行業當中繼續追尋高密度存儲技術，推動高性能存儲器的發展，這一探索道路相當艱難，需要花費大把的時間和精力去完善技術。在吸取外國經驗的同時不斷完善自我，努力提高科技水平，這樣才能更好的為高速發展的信息時代提供強有力的技術支撐。

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