相变存储器介绍ppt课件.ppt

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1、南京大学Logo相变存储器研究背景随着超大规模集成电路工艺的发展,人类已经进入了超深亚微米时代。微处理器的速度以每年60%递增,但主存的速度每年仅增长10%左右。二者之间的性能差异越来越大。计算机设计者们面临了“存储器障碍（MemoryWall）”问题,存储器带宽成为限制系统性能最严重的瓶颈之一。这一瓶颈也迫使人们将越来越大的存储器与处理器集成在一起,利用片上总线的带宽优势,以更高的速度向处理器提供数据。2MassstoragefamiliesandmarketsMassstoragefamili

2、esMagneticrecordingharddisksmagnetictapes(analogue&digital),floppydisksetcOpticalrecordingCD,DVD,Blu-Raymagneto-optic(SonyMinidisc)etcSolidstatestorageCompactflashcard,memorystick,USBdriveetcEmergingtechnologies-MRAM,PCRAMSPM-basedstorage(MEMS-basedst

3、orage)3VariousProbesStorageTechniquesPhasechangeMagneticThermalMechanicalElectricCurrent(Joule)BreakdownMagnetothermalThermoplasticMoleculesMagneticPolymersElectrostaticFerroelectricMagneticfieldElectromigrationTunnelbarrierPolyimideMechanismMediaPhys

4、icalmodePressure4存储器及其分类（1）(内)存储器在计算机中，起着记忆作用的部件叫存储器。必须将操作系统、应用程序和需要处理的数据等装入内存才能被CPU调用和处理。内存是一组，或多组具有数据输入/输出和数据存储功能的集成电路。（2）外存储器外存储器是指硬盘、软盘、磁带、光盘、移动存储器等外部存储设备。5内存可以按存储性质来分：挥发性（Volatile）非挥发性（Non-Volatile）(永久性)6相变型半导体存储器Phase-changesemiconductormemories

5、相变型半导体存储器是指硫系化合物随机存储器(chalcogenide-randomaccessmemory)，简称C-RAM(或PC-RAM)，又被称作奥弗辛斯基电效应统一存储器．是基于Ovshinsky在20世纪60年代末提出的奥弗辛斯基电子效应的存储器¨PC-RAM技术已经研究了三十多年，但因为只有器件单元的尺寸达到三维的纳米尺度才能充分体现出其优越性，因此在很长时期里发展非常缓慢．在1999年之后，随着工业界的制备技术和工艺达到深亚微米甚至是纳米尺度，器件中相变材料的尺寸可以缩小到纳米量级。

6、材料发生相变所需的电压和功耗大大降低，可与现有的CMOS相匹配．从此，PC-RAM技术进入了快速的发展阶段．Phase-changeinducedbyvoltage7相变存储器材料的组分PC-RAM:至少含有一种硫系(Ⅵ主族)元素的合金材料薄膜.材料:GeSbTe、GeTeAsSi、GeTe、GeTeBi、GeSb(Cu，Ag)、GeTeAs、InTe、AsSbTe、SeSbTe、PbGeSb和GeSbTeN、GeSbTeSn、AglnSbTe、GeSbTeO、AsTeAg、AuSbTe和AuIn

7、Te等.目前PC-RAM存储器相变材料GeSbTe系合金,主要以Ge：Sb：Te为主，Ge：Sb：Te相变材料的研究已经有20多年的时间，其基本性能已被产业界所掌握，并且这种相变材料早在1996年之前已被成功地应用于可擦重写相变光盘中，在容量大的可擦重写相变光盘中得到广泛应用．这种材料也具有很好的电学性能，从目前的研究状况来讲，可以满足C-RAM存储器的要求．相变型半导体存储器Phase-changesemiconductormemories89Ge1Sb4Te7=GeTe+2Sb2Te3Ge2S

8、b2Te5=2GeTe+Sb2Te310C-RAM技术已经研究了三十多年，但因为只有器件单元的尺寸达到三维的纳米尺度才能充分体现出其优越性，因此在很长时期里发展非常慢在1999年之后，随着工业界的制备技术和工艺达到深亚微米甚至是纳米尺度，器件中相变材料的尺寸可以缩小到纳米量级。由于材料发生相变所需的电压和功耗大大降低，可与现有的CMOS相匹配．从此，C-RAM技术进入了快速的发展阶段相变存储器11相变存储器(PCM)一般指以硫系化合物作为存储介质的随机存储器(C-RAM)晶态低阻1