中国研发新一代存储器

   虽然当前信息存储产品日新月异，但技术缺陷也逐渐显现：半导体随机存储器在断电情况下信息丢失，并且易受电磁辐射干扰，一定程度上限制了在国防、航天航空的应用;现有存储技术还面临某些问题，如闪存有读写速度缓慢、低记录密度等技术障碍……

 

　　如何突破这些难以逾越的技术瓶颈?“我们迫切需要在存储器材料和技术方面寻求突破，以开发新一代存储器件。”在近日召开的香山科学会议上，一种新型非易失性存储器———电阻式随机存储器(RRAM)备受与会专家关注。作为会议执行主席，中科院物理所研究员赵忠贤、北京大学教授甘子钊和中科院物理所研究员沈保根一致认为，在大容量、低成本存储器需求带动下，半导体技术发展除了不断减小工艺尺寸外，还需引入新的物理现象到存储技术中，这其中，电阻式随机存储器有望在未来主流中“担当重任”。

　　存储器在我国有巨大的市场需求，2007年我国集成电路市场产品中，存储器占近1/4的份额。以计算机的半导体随机存储器为例，2006年全球年产值约为850亿美元，2008年预计达到1360亿美元。虽然我国半导体产业近几年保持良好发展态势，已占据全球市场1/3，但激烈的国际竞争和利润空间压力也成为我国半导体产业发展的严峻挑战。

　　“存储器是一项技术相对较低可以大量生产的产品，是后发研究国家和地区在半导体产业技术方面赶超发达国家的有效途径。”在沈保根看来，在此过程中，新物理现象、新材料对存储器的发展具有巨大推动作用。例如自英特尔(博客)公司在上世纪80年代末推出非易失性闪存以来，在短短20年时间里，迅速成为存储产业的核心，并推动了数字产品的多功能化;高介电常数栅介质和金属栅极的使用，极大提高了晶体管的性能，将集成电路推进到45纳米时代。

　　作为当前乃至未来最重要的存储器之一，非易失性随机存储器的发展有可能超越传统的动态随机存储器(DRAM)与静态随机存储器(SRAM)。这包括利用自发极化现象而开发的铁电存储器、利用电致相变现象开发的相变存储器、利用磁电阻效应开发的磁存储器和利用电致电阻转变效应开发的电阻式存储器。其中，电阻式存储具有制备简单、擦写速度快、存储密度高、半导体工艺兼容性好等优势。

　　我国半导体存储领域研究起步较晚，然而，电阻式随机存储器是一种全新的存储概念，自2000年提出以来，已成为物理学、材料学领域新的研究热点。国际上相关研究处于起步阶段，基础研究尚未成熟，国外尚未形成如DRAM、SRAM和闪存等存储器的垄断优势。

　　目前电阻式存储器在材料探索、机理研究以及演示器件研制等都取得进展，初步研究表明RRAM具有成为通用存储器的潜力，但是其性能指标有待进一步优化，应用潜力也有待进一步评估。

　　“现在急需国内物理学、材料学、微电子学以及其他相关学科的科研人员联合攻关，形成互补。”专家们认为，我国应充分利用在物理学和材料科学领域基础研究的技术积累，以器件为导向，带动材料和基础研究，做出自主创新的科研成果和具有自主知识产权的产品。要吸引企业参与，在产品导向上应当考虑与现有工艺和产品的对接，找到易于突破成本垄断的产品方向。

　　专家建议，国内研究可以沿两个方向展开，一是加强基础性研究，阐明电致电阻效应的机理;同时，开展器件研究，以产品为导向，重点研究器件化过程中所涉及的核心的基础与技术问题，以此推动基础性研究的深入。