超晶格可望催生更快、更小、更省电的RRAM

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美国密苏里大学(Missouri University)的科技研究人员指出,超晶格(superlattice)可望成为让电阻式内存(resistive random access memories,RRAM)技术迈向商业化的关键;透过利用磁铁与锌铁氧磁体(zinc ferrite)的晶格,研究人员表示已制造出了两种新材料,能让RRAM更快速、尺寸更小也更省电。
超晶格是原子厚度、不同材料交错的层状结构,所表现出的半导体特性会与采用单一材料时有显著不同。在经过多次实验后,密苏里大学教授Jay Switzer与其研究团队提出了两种超晶格,其一是由不同配方的磁铁(氧化铁)所组成,其二则是使用了不同锌铁氧磁体配方;每种都有从高到低的电阻开关,可做为制造新一代RRAM内存的候选材料。

「我们原始的构想是要制造自旋电子(spintronic)组件,但意外发现材料内的电子传递是可以开关的,因此可以用来制造RRAM。」Switzer表示。在国际半导体科技蓝图(International Technology Roadmap for Semiconductors)中,RRAM被视为22奈米制程节点的非挥发性内存候选技术,因为闪存位晶胞(bit cell)恐怕难以在更小的节点微缩。

目前从事RRAM技术研发的厂商包括Fujitsu、Sharp、HP,以及新创公司Adesto Technologies (由AMD独立出去的公司);Adesto已经取得Axon Technologies用于RRAM的可编程金属化单元(programmable metallization cell,PMC)技术授权(该技术是来自美国亚利桑那州大学的相关研究)。

在欧洲方面,研究机构IMEC目前正与Samsung Electronics、Hynix Semiconductor、Elpida与Micron Technology合作,进行RRAM的独立研究。


电沉积磁铁晶格可望催生更小、更快、更省电的RRAM

密苏里大学研究团队所制造出的两种超晶格材料,会依据电压施给量展现不同的电阻;Switzer并发现材料的电阻值能在不同的层级进行设定,因此可能在未来的RRAM制造运用每单元多位(multiple bits per cell)架构。研究人员是在溶液中以两种不同的电压进行电镀的方法,在晶体金(crystalline gold)基板上生长晶格。

「我们的技术创新之处,在于基本上我们是用电镀(electroplating)方法制造出晶格,透过改变电压差来沉积交错层。」Switzer指出,未来该研究团队将陆续实验不同的其他配方,试着去了解该技术的基本机制,并估计出采用该种材料之非挥发性记忆的保存期限。

(参考原文: Superlattices enable small, fast, low-power RRAM,by R. Colin Johnson)


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