非易失性存储器

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1、新型非易性失存储器小组成员：刘丽梅高文龙高苏宁朱丽丽马淑桢葛亚石丽丽苏妙达张青孙颖徐晓娜主要内容1.存储器的分类2.非易失性存储器3.新型非易失性存储器4.新型非易失性存储器的展望存储器分类静态存储器易失性SRAM易于使用、性能好，可是它们会在存储器掉电的情况下失去所保存的数据动态存储器DRAM只读存储器ROM传统的主流电可改写只读存储器半导体存储器EAROM可擦可编程只读存储器EPROM电可擦可编程只读存储器断电时不会丢失内容非易失性EEPROM存储器闪速存储器Flashmemory磁性随机存储器MRAM铁电存储器相变存储器非易失性存储器非易失性存储器是断电后仍然能够保持数据的存储器

2、，这也是与易失性存储器最大的区别。具有高速、高密度、低功耗和抗辐射等优点。　　半导体存储器可以分为只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)和随机存储器RAM(RandomAccessMemory)。近年来，随机存储器中发展出新的一类，即非易失性存储器(Non-volatileMemory)，其特点是既能像ROM那样，在断电后依然保持数据不丢失，又能像RAM那样及时进行数据的擦写。新型非易失性存储器的分类磁性随机存储器（MRAM)工作原理：MRAM中每个存储元件采用磁隧道结(MTJ)设备来进行数据存储.MTJ由固定磁层、薄绝缘隧道隔离层和自由磁层组成.当向MTJ施加偏压时,被磁层

3、极化的电子会通过一个称为穿隧的过程,穿透绝缘隔离层.当自由层的磁矩与固定层平行时,MTJ设备具有低电阻,而当自由层的磁矩方向与固定层反向平行时,则具有高电阻.随着设备磁性状态的改变,电阻也会变化,这种现象就称为磁BL为位元线(BitLine),MTJ为磁隧阻。道结,WWL为写字线,GND为地线,RWL为读字线铁电存储器工作原理：当一个电场被加到铁电晶体时，中心原子顺着电场的方向在晶体里移动。当原子移动时，它通过一个能量壁垒，从而引起电荷击穿。内部电路感应到电荷击穿并设置存储器。移去电场后，中心原子保持不动，存储器的状态也得以保存。因此，在一个外加电场下，铁电材料的极化特性会发生改变，当

4、这个电场去掉以后，这个信息仍然能够保存。没有外加电场的情况下，极化特性有两种稳定的状态。相比之下，铁电电容的漏电流没有EEPROM、FLASH之类的传统非易失性存储器那么重要，因为FeRAM的信息存储是由极化来实现的，而不是自由电子。铁电存储器具有以下几个突出的优点：1.读写速度快。串口FRAM的时钟速度可达20MHz，并口FRAM的访问速度达70ns，几乎无须任何的写入等待时间，可认为是实时写入，所以不用担心掉电后数据会丢失；2.擦写次数多。一般认为FRAM的擦写次数为100亿次，而最新的铁电存储器的写入次数可达一亿亿次，这几乎可以认为是无限次；3.超低功耗。FRAM的静态工作电流小

5、于10μA，读写电流小于150μA。相变存储器：材料由非晶体状态变成晶体，再变回非晶体的过程中，其非晶体和晶体状态呈现不同的反光特性和电阻特性，因此可以利用非晶态和晶态分别代表“0”和“1”来存储数据。计算机仿真计算机仿真写入(RESET)过程,也就是将相变材料置为高阻态(非晶态)写入的过程,根据相变原理,需要一个幅度较大的脉冲,使相变材料温度大于熔化温度,然后使脉冲迅速下降,使相变材料快速淬火,来不及形成晶核,使相变材料成为非晶状态,完成写入过程。操擦除(SET)过程,也就是将相变材料置为低阻态(晶态)的过作擦出程,需要一个比写入脉冲幅度低宽度长的脉冲,以使相变材料过没有熔化并保持在

6、一个玻璃态温度以上,经过高温退火,使相变材料成为晶态,完成擦除过程。程读出读出(READ)过程,也就是在相变材料上加一个更低的电压,将输出电流加到比较器上,根据与参考电流比较的结果来确定是逻辑“0”或者是逻辑“1。相变存储器优点：不足：1.由于器件的缩小,带来了存储密度的极大增加其相变的机理、载流子的输运特点、数据保持时间2.同时由于工艺的进步,其尺寸以及读写可靠性中还有一可以缩小到深亚微米级甚至是些亟待解决的问题,需要纳米级,其功耗也可以减低到很做进一步的研究。低的水平。3.由于其存储机理不同于Flash存储器的“幸运电子”原理,因此不需要大的电压。非易失性存储器发展趋势和展望•尽管

7、目前非易失性存储器中最先进的就是闪存，但技术却并未就此停步。生产商们正在开发多种新技术，以便使闪存也拥有像DRAM和SDRAM那样的高速、低价、寿命长等特点。FRAM是下一代的非易失性存储器技术，运行能耗低，在断电后能长期保存数据。它综合了RAM高速读写和ROM长期保存数据的特点。这项技术利用了铁电材料可保存信息的特点，使用工业标准的CMOS半导体存储器制造工艺来生产，直到近日才研发成功。但是，FRAM的寿命是有限的，而其读取是破坏性的，就是说