国产相变存储器取得突破

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 15:25:20
记者17日从中国科学院上海微系统与信息技术研究所获悉,中国第一款具有自主知识产权的相变存储器(PCRAM)芯片研制成功,产业化前景可观。据专家介绍,相比于传统存储器利用电荷形式进行存储,相变存储器主要利用可逆相变材料晶态和非晶态的导电性差异实现存储,被称为是“操纵原子排列而实现存储”的新型存储器。 中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员、PCRAM研究项目负责人宋志棠表示,PCRAM相变存储器不仅综合了目前半导体存储器市场上主流的DRAM、SRAM和FLASH等存储器的优良特性,而且还具有微缩性能优越、非挥发性、循环寿命长、数据稳定性强、功耗低等诸多优势,被认为是下一代非挥发存储技术的最佳解决方案之一。 目前,英特尔、美光、三星等国际知名半导体公司均在PCRAM产业化进程中取得有效进展,其中美光有多款替代NOR FLASH的产品,三星已研制出最大容量为512Mb的PCRAM试验芯片,并投入量产,在手机存储卡中开始应用。 上海微系统与信息技术研究所已制成的PCRAM试验芯片存储容量为8Mb,在8英寸硅片上的每一块存储芯片,存储单元成品率达99%以上。经语音演示,已证实该芯片可实现读、写、擦的存储器全部功能。截至2010年底,该款PCRAM相变存储器已经获得50多项发明专利授权,150多项专利公开,相关专利分布涵盖从材料、结构工艺、设计到测试的芯片生产全部流程。专家表示,此款PCRAM芯片将可取代NOR FLASH等传统存储器,广泛应用于手机存储、射频识别等多种消费型电子产品中。 宋志棠介绍说,中国半导体存储器市场规模目前已接近1800亿元,但由于长期缺乏具有自主知识产权的制造技术,国内存储器生产成本极为高昂。“PCRAM相变存储器自主研制成功,使我国的存储器芯片生产真正摆脱国外的技术垄断。”他表示,该款PCRAM相变存储器预计将于今年年内投入量产,“我们计划在10年内,将中国的存储器自给率提高到60%”。 文/新华网记者17日从中国科学院上海微系统与信息技术研究所获悉,中国第一款具有自主知识产权的相变存储器(PCRAM)芯片研制成功,产业化前景可观。据专家介绍,相比于传统存储器利用电荷形式进行存储,相变存储器主要利用可逆相变材料晶态和非晶态的导电性差异实现存储,被称为是“操纵原子排列而实现存储”的新型存储器。 中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员、PCRAM研究项目负责人宋志棠表示,PCRAM相变存储器不仅综合了目前半导体存储器市场上主流的DRAM、SRAM和FLASH等存储器的优良特性,而且还具有微缩性能优越、非挥发性、循环寿命长、数据稳定性强、功耗低等诸多优势,被认为是下一代非挥发存储技术的最佳解决方案之一。 目前,英特尔、美光、三星等国际知名半导体公司均在PCRAM产业化进程中取得有效进展,其中美光有多款替代NOR FLASH的产品,三星已研制出最大容量为512Mb的PCRAM试验芯片,并投入量产,在手机存储卡中开始应用。 上海微系统与信息技术研究所已制成的PCRAM试验芯片存储容量为8Mb,在8英寸硅片上的每一块存储芯片,存储单元成品率达99%以上。经语音演示,已证实该芯片可实现读、写、擦的存储器全部功能。截至2010年底,该款PCRAM相变存储器已经获得50多项发明专利授权,150多项专利公开,相关专利分布涵盖从材料、结构工艺、设计到测试的芯片生产全部流程。专家表示,此款PCRAM芯片将可取代NOR FLASH等传统存储器,广泛应用于手机存储、射频识别等多种消费型电子产品中。 宋志棠介绍说,中国半导体存储器市场规模目前已接近1800亿元,但由于长期缺乏具有自主知识产权的制造技术,国内存储器生产成本极为高昂。“PCRAM相变存储器自主研制成功,使我国的存储器芯片生产真正摆脱国外的技术垄断。”他表示,该款PCRAM相变存储器预计将于今年年内投入量产,“我们计划在10年内,将中国的存储器自给率提高到60%”。 文/新华网
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存储器市场。。。想都别想


存储器是半导体产业的重要组成部分 ,近几年来随着消费电子市场的快速增长 ,存储器的市场越来越大 , 2007年仅中国存储器市场有望突破 1000亿元。目前市场上主流的存储器包括 SRAM、 DRAM和 FLASH等 ,这些存储器在各个方面起着重要的作用,但目前还没有一种理想的同时具有DRAM的高容量低成本、 SRAM的高速度、 FLASH的数据非挥发性、 同时可靠性高、 操作电压低、 功耗又小的存储器,而这些特性恰恰是新一代消费类电子工业、 计算机工业等领域所需要的存储技术。PCRAM具有存储单元尺寸小、 非挥发性、 循环寿命长、 稳定性好、 功耗低和可嵌入功能强等优点 ,
特别是在器件特征尺寸的微缩方面的优势尤为突出 ,业界认为在不久的将来 FLASH将遭遇尺寸缩小限制 ,而 PCRAM在 65nm节点后会有越来越大的技术优势。因此 , PCRAM被认为是下一代非挥发存储技术的最佳解决方案之一。
PCRAM不仅在民用市场上有广阔应用前景 ,在军事和航天航空电子领域也有非常重要的应用,这是由于 PCRAM特殊的存储结构不但可以提供优良的存储功能 ,而且还具有很好的抗辐照性能,这些恰恰是军事和航天航空用存储器所必需的关键特性。
   最近五年内 ,大公司雄厚的人力、 物力与财力使PCRAM技术研究取得了一系列重大突破示 )。1999年 , I ntel、 Ovonyx和 ST公司组成 PCRAM研发联盟。现已研发出基于 90nm工艺的 125Mb测试芯片 ,将供客户试用 ,该存储器重复擦写次数超过亿次 ,数据保持能力达 10年 ,将在今年年底进行批量生产。 I ntel和 ST两家公司进一步开展了 PCRAM的标准化制定工作。
韩国三星公司凭借雄厚的财力 ,投入大量的研发人员 , 2001年紧跟 Intel之后发展 PCRAM技术2006年 9月宣布制备出 512Mb的 PCRAM芯片样品 ,这是国际上目前报道的最大存储容量 ,其数据传输速度为 266Mb /秒 ,写入数据的最大传输速度为4 . 64Mb /秒 ,操作电压为 1 . 8V。计划 2008年将PCRAM芯片推向市场。并认为这是可以同时取代 DRAM和 FLASH 的新技术之一,
2005年 5月 I BM、 英飞凌和旺宏公司宣布进行PCRAM的联合开发研究。2006年 12月 , I BM公开了一种基于 GeSb新型相变材料的桥式结构存储单元 ,其擦除电流降至 0 . 1mA,这是国际上报道的最
好结果。
针对高密度 PCRAM,器件制备尺寸的物理极限研究是一个研究热点。 I BM最新研发的 PCRAM (存储单元尺寸为 3nm × 20nm)显示出了其替代计算机硬盘的潜力; Intel的模拟结果认为其存储单元的尺
寸可以小到 5nm;韩国三星公司的研究结果显示10nm的相变颗粒也可实现存储。因此 ,基于电阻特性的 PCRAM技术在高密度存储方面具有很大的发展空间。

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存储器是半导体产业的重要组成部分 ,近几年来随着消费电子市场的快速增长 ,存储器的市场越来越大 , 2007年仅中国存储器市场有望突破 1000亿元。目前市场上主流的存储器包括 SRAM、 DRAM和 FLASH等 ,这些存储器在各个方面起着重要的作用,但目前还没有一种理想的同时具有DRAM的高容量低成本、 SRAM的高速度、 FLASH的数据非挥发性、 同时可靠性高、 操作电压低、 功耗又小的存储器,而这些特性恰恰是新一代消费类电子工业、 计算机工业等领域所需要的存储技术。PCRAM具有存储单元尺寸小、 非挥发性、 循环寿命长、 稳定性好、 功耗低和可嵌入功能强等优点 ,
特别是在器件特征尺寸的微缩方面的优势尤为突出 ,业界认为在不久的将来 FLASH将遭遇尺寸缩小限制 ,而 PCRAM在 65nm节点后会有越来越大的技术优势。因此 , PCRAM被认为是下一代非挥发存储技术的最佳解决方案之一。
PCRAM不仅在民用市场上有广阔应用前景 ,在军事和航天航空电子领域也有非常重要的应用,这是由于 PCRAM特殊的存储结构不但可以提供优良的存储功能 ,而且还具有很好的抗辐照性能,这些恰恰是军事和航天航空用存储器所必需的关键特性。
   最近五年内 ,大公司雄厚的人力、 物力与财力使PCRAM技术研究取得了一系列重大突破示 )。1999年 , I ntel、 Ovonyx和 ST公司组成 PCRAM研发联盟。现已研发出基于 90nm工艺的 125Mb测试芯片 ,将供客户试用 ,该存储器重复擦写次数超过亿次 ,数据保持能力达 10年 ,将在今年年底进行批量生产。 I ntel和 ST两家公司进一步开展了 PCRAM的标准化制定工作。
韩国三星公司凭借雄厚的财力 ,投入大量的研发人员 , 2001年紧跟 Intel之后发展 PCRAM技术2006年 9月宣布制备出 512Mb的 PCRAM芯片样品 ,这是国际上目前报道的最大存储容量 ,其数据传输速度为 266Mb /秒 ,写入数据的最大传输速度为4 . 64Mb /秒 ,操作电压为 1 . 8V。计划 2008年将PCRAM芯片推向市场。并认为这是可以同时取代 DRAM和 FLASH 的新技术之一,
2005年 5月 I BM、 英飞凌和旺宏公司宣布进行PCRAM的联合开发研究。2006年 12月 , I BM公开了一种基于 GeSb新型相变材料的桥式结构存储单元 ,其擦除电流降至 0 . 1mA,这是国际上报道的最
好结果。
针对高密度 PCRAM,器件制备尺寸的物理极限研究是一个研究热点。 I BM最新研发的 PCRAM (存储单元尺寸为 3nm × 20nm)显示出了其替代计算机硬盘的潜力; Intel的模拟结果认为其存储单元的尺
寸可以小到 5nm;韩国三星公司的研究结果显示10nm的相变颗粒也可实现存储。因此 ,基于电阻特性的 PCRAM技术在高密度存储方面具有很大的发展空间。

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我国PCRAM
最低目标

结合我国已有的研究基础和研究条件, 在与国际上大公司、高校等研究机构进行竞争时, 国内的相关研究单位首先要明确研究目标和准确定位, 绝不能盲目跟从国外的研究思路和技术路线,要逐步形成自己的研究特色。在面对国外大公司以核心技术及专利布局的 C-RAM市场态势, 我国如果沿袭大公司集中开发大容量、高密度的stand-alone C-RAM将遭遇极大挑战, 毕竟我国在此领域所投入的人力和财力无法与国外大公司相比。因此, 我国 C-RAM的研发应着重在以下几个方面。( 3) 开拓 C-RAM的新应用领域。国外大公司普遍以实现大容量、高密度 stand-alone C-RAM的产业化为主要目标, 且已取得跨越式突破, 预计在未来 2~ 3 年内将有产品推出。而我国在 C-RAM的芯片研制方面应加强与国内半导体公司的合作, 以嵌入式 C-RAM及在智能卡领域的应用为主要研究方向, 一方面以设计简单、非挥发性及大容量的嵌入式 C-RAM切入通信市场; 另一方面开拓在智能卡领域的应用, 发挥 C-RAM抗振动、耐高低温、抗磁场、抗静电和抗紫外线能力强等优点, 特别侧重于金融、交通、医疗、身份证等领域。


我国PCRAM
长远目标
863项目“相变随机存储器存储材料及关键技术”通过检查
发布: 2010-9-07 16:30    作者: webmaster    来源: 中国科学院    查看: 654次
TAG: pcram 专家组 关键技术 存储器 存储材料
  9月6日,由中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志棠研究员主持承担的863计划重点课题项目“相变随机存储器存储材料及关键技术”通过中期检查。

  国家集成电路研发中心主任赵宇航、国家科技部高技术研究中心处长史冬梅、材料处办公室张芳以及中科院半导体所副所长陈弘达、中科院光机所主任吴谊群作为评审专家出席了会议。中科院上海微系统所党委书记、常务副所长王曦院士,科技处长胡善荣以及项目组成员共计20余人参加了此次会议。会议由检查专家组长陈弘达主持。

  会上,项目负责人宋志棠研究员汇报了课题中期进展,专家组认真审查了相关技术文件和资料,参观了课题组完成的16Kbit-1M的封装芯片和RFID-PCRAM流片样品,并现场测试8寸1Mb测试芯片。结果表明,各项技术指标均全面满足合书同要求,专家组对此给予了高度评价和肯定。

  专家组评议认为,该课题自启动至今取得了重大的关键技术突破和阶段性成果:组建了强大的100多人的产学研队伍;通过与企业建立联合的8英寸PCRAM专用的工程化的平台,实现PCRAM芯片的工程化的开发,具备了64 Mb PCRAM芯片的开发能力,同时完成了产业化PCRAM专用12寸平台的总体方案与合同谈判与招标,有望在项目结束时把平台建设任务完成;已将PCRAM芯片初步应用于RFID产品的开发,有望在成本和性能上替代传统产品;与企业联合成立了新储集成电路股份有限公司,规定了三方利益与产品的出口,正在与大的财团与民用企业进行交流,从产业链的角度进行产品的应用开发研究,推动PCRAM芯片的产业化与国际竞争力。

  专家组一致认为该课题顺利完成中期检查任务,并对课题项目的下一步计划提出了要求。他们希望该项目能够进一步加强PCRAM存储器的实用化,大力拓展产品应用领域。

11月12至14日中科院上海微系统所第二研究室PCRAM课题组与中芯国际、美国SST公司及上海新储集成电路有限公司三个合作单位召开2010年度PCRAM全体总结大会,会议由中科院上海微系统所主办。上海微系统所长王曦院士、中科院上海高等研究院长封松林、中芯国际总裁季明华、SST副总裁Bomy Chen、上海微系统所长助理宋志棠管委会及项目组成员80余人出席了此次会议。

会议由宋志棠研究员主持。王曦院士肯定了PCRAM整个合作团队目前取得进展,并对项目组未来在40nm工艺上的进程表示了极大的信心。封松林院长总结了项目从开展到现在的实施情况,通过团队精诚合作、奋发努力发展到现在成为一支坚实的团队,在科学界、产业界得到了非常多的关注。对整个研究团队寄托了美好的希望,希望整个团队能探索出一条自主研发的PCRAM产业化道路,服务产品,服务社会,服务国际,真正为我国技术产业作出实质性贡献。宋志棠研究员就国家重大专项的总体进展情况和12寸平台建设的进程作了发言,明确了PCRAM研究面对的机遇和挑战。来自SST的Bomy Chen介绍了三方共同成立的上海新储集成电路有限公司的发展近况,PCRAM的国际技术发展趋势,思索了团队公司产品的定位。团队的四个技术组长分别汇报了本年度所取得的重要进展和成果展示,并对2011年的任务做了详细规划。就新型相变材料Si1Sb6Te3靶材的掺杂改性研究,相变材料Si2Sb2Te6的工程化验证,介质复合相变材料的开发;8英寸SST、GST-N等新材料的工程化验证,8英寸工艺线上的评估;8M/16M testchip, RFID IP testchip, 40nm testkey 等设计流片;WAT测试,12寸测试平台建设,1Mbit芯片演示系统等方面的研究进展作了详细的汇报。刘波研究员对各个技术组年度完成任务做了点评并明确了下一年度的工作部署。全体成员对项目的具体研究内容、取得的进展、存在的问题以及下一步工作计划等方面展开了激烈的讨论,并结合项目的实施情况和最终目标提出了宝贵的建议。最后达成共识:2011年度时间紧迫,任务艰巨,技术组之间要更加紧密合作,充分沟通。

会议后两天,研究团队组织进一步讨论,就团队建设、创新文化、技术组协调等方面进行充分的交流。不同合作单位的成员相互之间进行了充分地交流和探讨,更好地接触和沟通,并思索探讨团队的创新文化。来自研究所、企业、公司不同文化背景的三家单位,不断磨合,才能互相尊重,互相信任,相互合作,形成一支融洽的紧密团结在一起的PCRAM研究团队。

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长远目标
863项目“相变随机存储器存储材料及关键技术”通过检查
发布: 2010-9-07 16:30    作者: webmaster    来源: 中国科学院    查看: 654次
TAG: pcram 专家组 关键技术 存储器 存储材料
  9月6日,由中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志棠研究员主持承担的863计划重点课题项目“相变随机存储器存储材料及关键技术”通过中期检查。

  国家集成电路研发中心主任赵宇航、国家科技部高技术研究中心处长史冬梅、材料处办公室张芳以及中科院半导体所副所长陈弘达、中科院光机所主任吴谊群作为评审专家出席了会议。中科院上海微系统所党委书记、常务副所长王曦院士,科技处长胡善荣以及项目组成员共计20余人参加了此次会议。会议由检查专家组长陈弘达主持。

  会上,项目负责人宋志棠研究员汇报了课题中期进展,专家组认真审查了相关技术文件和资料,参观了课题组完成的16Kbit-1M的封装芯片和RFID-PCRAM流片样品,并现场测试8寸1Mb测试芯片。结果表明,各项技术指标均全面满足合书同要求,专家组对此给予了高度评价和肯定。

  专家组评议认为,该课题自启动至今取得了重大的关键技术突破和阶段性成果:组建了强大的100多人的产学研队伍;通过与企业建立联合的8英寸PCRAM专用的工程化的平台,实现PCRAM芯片的工程化的开发,具备了64 Mb PCRAM芯片的开发能力,同时完成了产业化PCRAM专用12寸平台的总体方案与合同谈判与招标,有望在项目结束时把平台建设任务完成;已将PCRAM芯片初步应用于RFID产品的开发,有望在成本和性能上替代传统产品;与企业联合成立了新储集成电路股份有限公司,规定了三方利益与产品的出口,正在与大的财团与民用企业进行交流,从产业链的角度进行产品的应用开发研究,推动PCRAM芯片的产业化与国际竞争力。

  专家组一致认为该课题顺利完成中期检查任务,并对课题项目的下一步计划提出了要求。他们希望该项目能够进一步加强PCRAM存储器的实用化,大力拓展产品应用领域。

11月12至14日中科院上海微系统所第二研究室PCRAM课题组与中芯国际、美国SST公司及上海新储集成电路有限公司三个合作单位召开2010年度PCRAM全体总结大会,会议由中科院上海微系统所主办。上海微系统所长王曦院士、中科院上海高等研究院长封松林、中芯国际总裁季明华、SST副总裁Bomy Chen、上海微系统所长助理宋志棠管委会及项目组成员80余人出席了此次会议。

会议由宋志棠研究员主持。王曦院士肯定了PCRAM整个合作团队目前取得进展,并对项目组未来在40nm工艺上的进程表示了极大的信心。封松林院长总结了项目从开展到现在的实施情况,通过团队精诚合作、奋发努力发展到现在成为一支坚实的团队,在科学界、产业界得到了非常多的关注。对整个研究团队寄托了美好的希望,希望整个团队能探索出一条自主研发的PCRAM产业化道路,服务产品,服务社会,服务国际,真正为我国技术产业作出实质性贡献。宋志棠研究员就国家重大专项的总体进展情况和12寸平台建设的进程作了发言,明确了PCRAM研究面对的机遇和挑战。来自SST的Bomy Chen介绍了三方共同成立的上海新储集成电路有限公司的发展近况,PCRAM的国际技术发展趋势,思索了团队公司产品的定位。团队的四个技术组长分别汇报了本年度所取得的重要进展和成果展示,并对2011年的任务做了详细规划。就新型相变材料Si1Sb6Te3靶材的掺杂改性研究,相变材料Si2Sb2Te6的工程化验证,介质复合相变材料的开发;8英寸SST、GST-N等新材料的工程化验证,8英寸工艺线上的评估;8M/16M testchip, RFID IP testchip, 40nm testkey 等设计流片;WAT测试,12寸测试平台建设,1Mbit芯片演示系统等方面的研究进展作了详细的汇报。刘波研究员对各个技术组年度完成任务做了点评并明确了下一年度的工作部署。全体成员对项目的具体研究内容、取得的进展、存在的问题以及下一步工作计划等方面展开了激烈的讨论,并结合项目的实施情况和最终目标提出了宝贵的建议。最后达成共识:2011年度时间紧迫,任务艰巨,技术组之间要更加紧密合作,充分沟通。

会议后两天,研究团队组织进一步讨论,就团队建设、创新文化、技术组协调等方面进行充分的交流。不同合作单位的成员相互之间进行了充分地交流和探讨,更好地接触和沟通,并思索探讨团队的创新文化。来自研究所、企业、公司不同文化背景的三家单位,不断磨合,才能互相尊重,互相信任,相互合作,形成一支融洽的紧密团结在一起的PCRAM研究团队。
师徒俩研究了13种非易失性存储技术,看它们到2020年的时候能否在单位容量成本上超越机械硬盘,结果选出了两个最有希望的候选 者:相变随机存取存储(PCRAM)、自旋极化随机存取存储(STTRAM)。

PCRAM我们偶尔会有所耳闻。它基于硫系玻璃的结晶态和非结晶态相变属性,单元尺寸较小,而且每个单元内能保存多个比特,因此存储密度和成本都有望优于机械硬盘。三星已经开始量产相变存储芯片,Intel和意法半导体联合投资的Numonyx也很看重该技术,但其最大的劣势是功耗较高。

STTRAM类似于磁性RAM,基于电子自旋理论,通过调整磁性隧道结的平行与反平行方向来使用旋偏振电流读写数据,最大特点就是高能效,但缺点是每单元只能存储一个比特,因此容量和成本改进空间受限,和PCRAM正好相反。

说了半天,NAND闪存呢?尽管它已经非常流行,尽管它功耗更低、访问速度更快、机械可靠性更好,但单位容量成本仍是机械硬盘的将近十倍。如今一块 500GB容量的机械硬盘大约要100美元,而按照当前速度发展,到2020年的时候双碟2.5寸机械硬盘的容量将达到14TB,成本却只要40美元。

Mark Kryder和Chang Soo kim预言,NAND闪存技术将在十年之内遭遇技术极限,取代机械硬盘就无从谈起了。

其他非易失性技术:铁电体RAM、磁性RAM、碳纳米管RAM、电阻式RAM、铜桥RAM(Copper Bridge)、全息存储、单电子存储、分子存储、聚合物存储、赛道存储(Racetrack Memory)、探测存储(Probe Memory)。这些技术各有各的特色,但大都还处于理论研究或者初级试验阶段,距离大范围实用还非常遥远。
希望不要被大鳄给搞死。
好东西
疼讯手握这么多现金,出手啊