胥日升 湖南省長沙市周南中學(xué)

基于高密度存儲器技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的探索

胥日升 湖南省長沙市周南中學(xué)

高密度存儲器技術(shù)就是可以在一個存儲單元中儲存很多大容量的數(shù)據(jù)資料。在這個社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛的時代，高密度存儲技術(shù)也被推動著發(fā)展和進(jìn)步。為了適應(yīng)當(dāng)前的市場運(yùn)用情況以及存儲技術(shù)的發(fā)展情況，還需要作為高中生的我們盡量學(xué)好各個科目，尤其是物理學(xué)科。高密度存儲器技術(shù)涉及到高中物理有關(guān)導(dǎo)體的課程等。所以，本文針對高密度存儲器技術(shù)發(fā)展以及運(yùn)用進(jìn)行了簡單的介紹和分析。

高密度 存儲器技術(shù) 發(fā)展 應(yīng)用探索

1 關(guān)于磁性隨機(jī)存取存儲器的運(yùn)用和發(fā)展

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

假如非磁性層的材質(zhì)是根據(jù)銅或者類似的導(dǎo)體所研制而成的，那么磁阻效應(yīng)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(dǎo)電子就會出現(xiàn)漫游的情況，傳輸電子具備極化的特點(diǎn)。若非磁性層是根據(jù)像A1203這類型的絕緣體研制的，那么磁阻效應(yīng)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(chǎn)生變化。磁性隨機(jī)存取存儲器規(guī)定自旋隧道磁致電阻薄膜的材質(zhì)必須具備非常高的磁電阻比。在室內(nèi)溫度下，較高的磁電阻比自旋隧道磁致電阻薄膜材質(zhì)是當(dāng)前人們研究和探討的一個重點(diǎn)。所以，一般運(yùn)用Co-Fe/A 1-0/Co-Fe系統(tǒng)磁性隧道結(jié)，而室內(nèi)溫度磁電阻比能夠達(dá)到百分之30到80左右。

見圖1，這是磁性隨機(jī)存取存儲器存儲單元構(gòu)架圖。這個磁性隨機(jī)存取存儲器的結(jié)構(gòu)安置在半導(dǎo)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(jīng)過過渡金屬層TM和金屬布線層M2M1和有關(guān)接觸孔以及晶體管ATR的紕漏區(qū)域相互連接，晶體管ATR的源區(qū)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(jī)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(jī)存取存儲器就能夠和動態(tài)的隨機(jī)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(diǎn)。

圖1 磁性隨機(jī)存取存儲器存儲單元構(gòu)架圖

2 關(guān)于電阻隨機(jī)存取存儲器的運(yùn)用和發(fā)展

對于電阻隨機(jī)存取存儲器的工作原理就是把擁有阻變特點(diǎn)的材質(zhì)放在兩個電極當(dāng)中，阻變材質(zhì)在不一樣的外加偏壓條件下，其電阻也會在高阻態(tài)以及低阻態(tài)當(dāng)中發(fā)生轉(zhuǎn)化，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)存儲。電阻隨機(jī)存取存儲器的構(gòu)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(jié)構(gòu)相互融合，所以，也是人們研究的一個重點(diǎn)對象。在電阻隨機(jī)存取存儲器的集成構(gòu)架當(dāng)中，其是根據(jù)IR和ITIR以及IDIR這幾個單元結(jié)構(gòu)組建而成的，且ITIR是有源結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)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?dāng)_和誤讀情況，可是IR和IDIR是無源結(jié)構(gòu)。依照運(yùn)用的存儲介質(zhì)的不相同，電阻隨機(jī)存取存儲器有有機(jī)電阻隨機(jī)存取存儲器和金屬氧化物電阻隨機(jī)存取存儲器以及導(dǎo)電橋接電阻隨機(jī)存取存儲器。

2.1 有機(jī)電阻隨機(jī)存儲器

有機(jī)電阻隨機(jī)存取存儲器一般是運(yùn)用“三明治”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，把具備電雙穩(wěn)態(tài)的有機(jī)薄膜材質(zhì)放在兩層電極當(dāng)中。在今天，運(yùn)用于阻變存儲器的有機(jī)半導(dǎo)體材質(zhì)擁有共軛小分子材質(zhì)以及高分子聚合物材質(zhì)。有機(jī)非揮發(fā)性存儲器的構(gòu)建時交叉線有機(jī)存儲器以及有機(jī)薄膜場效應(yīng)的晶體管存儲器。

2.2 金屬氧化物電阻隨機(jī)存取存儲器

在國外的休斯頓大學(xué)以及相關(guān)人員采用了龐磁阻效應(yīng)材質(zhì)當(dāng)中的新情況，就是電脈沖感應(yīng)電阻效應(yīng)的電阻隨機(jī)存取存儲器器件。金屬氧化存儲的介質(zhì)阻變層材質(zhì)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(zhì)阻變層材質(zhì)當(dāng)中的二元過渡金屬氧化物中的Cu20和Zr02等是當(dāng)前人們探索次數(shù)較多的東西。而其中的多元金屬氧化物在當(dāng)今擁有阻變效應(yīng)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(jī)存取存儲器

對于可編程的金屬單元電阻隨機(jī)存取存儲器，其是根據(jù)可編程金屬化材質(zhì)構(gòu)建而成的?？删幊探饘倩馁|(zhì)組建而成的存儲元件具備了穩(wěn)定靜止高阻態(tài)?？墒墙?jīng)過在存儲元件上添加合適的電壓，那么編程就是穩(wěn)定低阻態(tài)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(fù)到高阻態(tài)。經(jīng)過在可編程導(dǎo)體材質(zhì)的表面以及穿插可編程導(dǎo)體材質(zhì)表面生長導(dǎo)電枝晶，可以生產(chǎn)出低阻態(tài)。

通過上述的描述，對高密度存儲器進(jìn)行了簡單概述，從磁性隨機(jī)存取存儲器和電阻隨機(jī)存取存儲器兩方面不難得出，我國在這項技術(shù)上已有明顯進(jìn)步，這項高精度技術(shù)有很大的空間去開拓和發(fā)展，還需要相關(guān)工作者在存儲行業(yè)當(dāng)中繼續(xù)追尋高密度存儲技術(shù)，推動高性能存儲器的發(fā)展，這一探索道路相當(dāng)艱難，需要花費(fèi)大把的時間和精力去完善技術(shù)。在吸取外國經(jīng)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(fā)展的信息時代提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

[1]鮑旭恒,吳艷艷.高密度存儲器技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用淺談[J].河南科技,2015,21:7-8.

[2]劉春森,周鵬,張衛(wèi).原子晶體非易失存儲[J].中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué),2016,10:107-125.

[3]廖湘科,肖儂.新型高性能計算系統(tǒng)與技術(shù)[J].中國科學(xué):信息科學(xué),2016,09:1175-1210.