目前，閃存芯片存儲技術(shù)以高存儲密度、低功耗、擦寫次數(shù)快等優(yōu)勢占據(jù)了非揮發(fā)性存儲芯片的壟斷地位，但隨著半導(dǎo)體工藝的不斷發(fā)展，閃存芯片存儲技術(shù)遇到了技術(shù)瓶頸，而新一代存儲技術(shù)——阻變存儲器有望成為閃存芯片存儲技術(shù)的替代者。近日，中國科學(xué)院微電子研究所劉明團隊在1Mb28nm嵌入式阻變存儲器測試芯片以及8層堆疊的高密度三維阻變存儲器陣列研究方面取得新進展。

以RRAM和MRAM為代表的新型存儲器被認為是28nm及后續(xù)工藝節(jié)點中嵌入式存儲的主要解決方案。劉明團隊在RRAM方向具有長達10年的研究積累，于2015年開始聯(lián)合中芯國際、國網(wǎng)智芯等單位，以產(chǎn)學(xué)研合作方式共同推進RRAM的實用化。經(jīng)過兩年多的努力，在中芯國際28nm平臺上完成了工藝流程的開發(fā)與驗證，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計實現(xiàn)了規(guī)模為1Mb的測試芯片。

(a)28nmRRAM1Mb芯片版圖；(b)28nmRRAM單元TEM界面圖

垂直結(jié)構(gòu)的高密度三維交叉陣列，結(jié)合了3D-Xpoint以及3D-NAND兩種架構(gòu)的優(yōu)勢，具有制備工藝簡單，成本低廉以及集成密度高等優(yōu)點。劉明團隊在前期四層堆疊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上(IEDM201510.2、VLSI20168.4)實現(xiàn)了8層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，進一步驗證了RRAM三維結(jié)構(gòu)微縮至5nm以下的可能性。

8層堆疊RRAM截面圖

相關(guān)研究成果分別以BEOLbasedRRAMwithOneExtra-maskforLowCost,HighlyReliableEmbeddedApplicationin28nmNodeandBeyond和8-Layers3DVerticalRRAMwithExcellentScalabilitytowardsStorageClassMemoryApplications為題在2017年國際電子器件大會上進行了匯報發(fā)言。