1、存儲器芯片的使用現狀及未來發(fā)展趨勢文獻綜述班級：XXX姓名：XXX學號：XXX一、選題背景存儲器廣泛應用于計算機、消費電子、網絡存儲、物聯網、國家安全等重要領域，是 一種重要的、基礎性的產品。當前，伴隨著第五代移動通信、物聯網和大數據的快速發(fā) 展，存儲器的需求量迅速增加，存儲容量、存取速度、功耗、可靠性和使用壽命等指標要 求也越來越高。世界各大企業(yè)在這方面出現“百家爭鳴、百花齊放”的大好局面，涌現出 多種新型存儲器，并且工藝水平和性能都在不斷提高，給消費者提供了更多的選擇空間。二、相關問題現狀研究綜述我們一般會將存儲器劃分為，易失性存儲器和非易失性存儲器，這種劃分是根據斷電 后數據是否丟失而決

2、定的。現有技術中，整個存儲器芯片行業(yè)主要有三種種產品：DRAM NAND FLASIHNOR FLASH DRA 是易失性存儲器的代表，NAND Flash 和 NORFLASI 是非易失性存儲器的代表。盡管按照不同的分類特點，可形成存眾多種類的儲存芯片，但 從該行業(yè)產業(yè)結構分析，上述三種存儲器毫無疑問是全球重點廠商最為關注的產品領域。NANtFLAS和DRAI都是硅基互補金屬氧化物半導體器件，在摩爾定律和海量數據 存儲需求的推動下，不斷向大容量、高密度、快速、低功耗、長壽命方向發(fā)展。但隨著特 征尺寸不斷減小至接近原子級，傳統平面型結構遇到無法跨越的性能障礙，存儲器的性能 和可靠性達到極限，而

3、且新工藝節(jié)點開發(fā)成本迅速增加，進一步降低預期收益。因此，存儲器向兩大方向轉型發(fā)展：一是繼續(xù)沿用硅基材料，用垂直堆疊替代特征尺 寸微縮，從平面轉向立體結構；二是使用新材料和新結構研制新興傳感器技術。前者的挑 戰(zhàn)是開發(fā)出可實現8層到32層甚至64層連續(xù)堆疊的材料和生產工藝，并保證每一層存儲 器性電性能的一致可控。后者的挑戰(zhàn)是論證開發(fā)配套生產工藝，并保證新材料不會對既有 生產線造成污染、產品性能優(yōu)于現有存儲器和可長期可靠使用等。新材料、結構和物理效應方面研究的不斷突破，使得其他新興存儲器技術也因此得到 發(fā)展。新興存儲器以大容量、低功耗、高速讀寫、超長保存周期、數據安全等為發(fā)展目 標，包括利用自發(fā)極化

4、現象開發(fā)的鐵電隨機存儲器（FRAM、利用電致相變現象的相變存儲器（PCM、利用磁電阻效應開發(fā)的磁性隨機存儲器（MRAM利用電致電阻轉變效應開發(fā)的電阻隨機存儲器（RRAM，以及賽道存儲器、鐵電 晶體管隨機存儲器（FeTRA）導電橋梁隨機存儲器（CBRAM內容尋址存儲器（CAM 等。鐵電隨機存儲器（FRAM：它包含由錯鈦酸鉛制成的鐵電薄膜，其中心原子可在外加 電場時順著電場方向在晶體里移動，并在通過能量壁壘時引起電荷擊穿，該擊穿可被內部 電路感應并記錄，當移去電場后中心原子保持不動，實現數據的非易失性存儲。與一般 非易失性存儲器相比，FRA的耐受性和讀寫速度分別提升1萬和500音、功耗降低70%

5、并具有極高的安全性和防篡改能力、長達10年的數據保存期、與標準集成電路制造工藝 兼容等優(yōu)點。相變存儲器（PCM：它利用含鍺、銻、碲合成材料在不同相間的電阻差異進行信息 的非易失性存儲，具有與DRA相媲美的位可修改和快速讀寫能力；“可執(zhí)行”特性可將 程序代碼與數據分開，適用于手機等數據處理量較大的應用；數據保存期長達10年，并與 讀寫次數無關；易微縮，且微縮更利于優(yōu)化功耗和性能。目前，PCI的主要研發(fā)廠商包括 英特爾、美光、恒憶、舊M等。2012年7月，美光 公司開始量產采用45納米制成全球首 個1Gb PC產品，并投入手機和平板電腦的應用，使啟動時間更短、功耗更低、續(xù)航能力 更長。2015年5

6、月，舊M在PC 口的研究中取得重大突破，有效解決PCI多層存儲單元中存在的電阻漂移現象和溫度影響兩大問 題，有力推動PCI的繼續(xù)發(fā)展。磁性隨機存儲器（MRAM它依據不同磁化方向致磁電阻不同的原理來進行信息的非 易失性存儲，具有與傳統存儲器相同的高讀寫速度和高集成度、大于20年的數據保存期、 大于1014次的讀寫次數、超低功耗和超強抗輻射能力等優(yōu)點。電阻隨機存儲器（RRAM：它依托具有記憶功能的線性電阻在不同電流呈現不同阻 值的特性來進行信息的非易失性存儲，具有制備簡單、讀取時間少于10納秒、寫入時間約為0.1納秒、存儲密度高、半導體工藝兼容性好等優(yōu)點。目前，RRAI 仍處于研制階段，主要參研單

7、位包括三星、比利時微電子研究中心（IMEQ、松下、美 光、閃迪和初創(chuàng)公司Crossbar等。盡管隨著技術的發(fā)展，新興存儲器的性能不斷得到優(yōu)化，但新興存儲器仍只是對現有 存儲器的一種補充，距離完全替代尚無明確的時間預期。在我國集成電路市場需求中，存儲器一直是占據市場份額最大、增速最快的產品類 型，如存儲器占2015年我國集成電路總用量的第一位，占比達到25.4%。我國國產存儲 器技術雖然不斷突破，但主要還是依靠進口滿足使用需求，這不僅 導致了大量外匯的流 失，還給我國社會經濟和國防安全帶來巨大潛在危險。以下是我國存儲芯片與國外的制造工藝對比:存儲器名稱|用途邏輯芯片（如主板NOR FLASHBI

8、OS存儲器）我國制造工藝量產55nm國外制造工藝量產 28-55nm3D閃存芯片SSD量產（48層）3D NAND FLASH （如：實驗室（9 層）內存條和移動內存芯 DRAM55nm （技術儲備）量產20-55nm片通過存儲芯片的技術水平對比，我國目前僅能批量生產55nm級別的NORFLASH用于主板BIOS芯片等小容量、寫入慢的邏輯芯片。3D NAN閃存也僅在實驗室狀態(tài)下，完成9層結構的存儲芯片的存儲器功能的電學驗證。DRA則干脆處 于技術儲備、規(guī)劃當中，短期內無量產可能從目前來看，3D NAN是未來發(fā)展必然趨勢，隨著半導體工藝技術要求的不斷深入，考慮復雜工藝的成本要求，現階段市場主流的

9、通過平面工藝制程縮減難度增加， 在存儲器競爭節(jié)點已經邁入16nm關口后，已經變得不再劃算。因此全球各存儲器主要生 產廠家都開始了積極研發(fā)布局基于三維結構的3D NAN D從2015年開始，部分產品會逐漸進入量產階段，Nanc的3D封裝趨勢很快會到來。三、個人觀點及總結存儲器不僅在計算機，而且在手機、物聯網、汽車等應用市場已成為巨大需求。眼 下，各類存儲器在新材料、新制造工藝的帶動下不斷發(fā)展和完善。未來存儲器在追求大容 量、高速度的同時，仍將繼續(xù)保持低功耗和低成本，業(yè)界對新的存儲技術正在進行著不懈 探索。但是從目前的信息資料來看，至少是未來3年內DRAM NAND FLAS和NOR FLASH是主流。另外，對我國來說，存儲芯片自主國產化是眼前我國存儲器芯片發(fā)展的根本。收購國 外存儲芯片廠家則是拓展加速，雙管齊下的目的是為了加速存儲芯片的自主生產進程。存 儲芯片國產化是一項艱巨的工程，必須要敢于啃硬骨頭，存儲芯片的四大特性決定了國產 化工程離不開政府的強力支持。我國做存儲器芯片產業(yè)一定要正向面對主戰(zhàn)場，除了資金 支持外，政府應當從人才到產業(yè)鏈配套等領域全面持續(xù)加大對存儲芯片產業(yè)的支持，這樣 才能在不斷提升我國的存儲器芯片產業(yè)鏈自主程度的基礎上實現趕超。參考文獻馬欣我國“存儲芯片”產業(yè)發(fā)展現狀與展望研究科技經濟導刊.2