(1)鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)

鐵電存儲(chǔ)器是一種掉電后信息不丟失的非易失存儲(chǔ)器，具有高密度、高速、低功耗和抗輻射等優(yōu)點(diǎn)。其核心基礎(chǔ)是鐵電晶體材料，采用鐵電效應(yīng)作為其電荷存儲(chǔ)機(jī)制，同時(shí)具備隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和非易失性存儲(chǔ)產(chǎn)品的特性。其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。FRAM的工作原理是利用金屬-鐵電-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，鐵電薄膜用來(lái)替代MOS管中的柵極氧化硅層，鐵電薄膜保持著兩個(gè)穩(wěn)定的極化狀態(tài)，分別表示“1”和“0”。

 
                                           
                                                                                        圖一 FRAM結(jié)構(gòu)剖面圖

(2)磁性存儲(chǔ)器( MRAM)

MRAM是利用材料的磁場(chǎng)隨磁場(chǎng)的作用而改變的原理所制成。利用磁存儲(chǔ)單元磁性隧道結(jié)(MTJ)的隧穿磁電阻效應(yīng)來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。

如下圖二所示，MTJ有三層，最上層為自由層，中間是隧道結(jié)，下面是固定層。自由層的磁場(chǎng)極化方向是可以改變的，而固定層的磁場(chǎng)方向固定不變。當(dāng)自由層與固定層的磁場(chǎng)平行時(shí)，存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)低阻態(tài);當(dāng)磁場(chǎng)方向相反時(shí)，存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)高阻態(tài)。MRAM通過(guò)檢測(cè)存儲(chǔ)單元電阻的高低，來(lái)判斷所存數(shù)據(jù)是0還是1。

                                           

                                                                                     圖二 MJT結(jié)構(gòu)示意圖

(3)相變存儲(chǔ)器(PRAM)

PRAM的存儲(chǔ)原理是利用某些薄膜合金的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相變存儲(chǔ)0和1的信息。通常這些合金具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)：具有低電阻的多晶狀態(tài)和具有高電阻的無(wú)定形狀態(tài)。PRAM應(yīng)用硫系玻璃材料，利用硫族材料的電致相變特性，其在晶體和非晶體狀態(tài)呈現(xiàn)不同的電阻特性。當(dāng)被加熱時(shí)呈晶體狀，為1狀態(tài);當(dāng)冷卻為非晶體時(shí)，為0狀態(tài)。通過(guò)改變流過(guò)該晶體的電流就可以實(shí)現(xiàn)這兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

(4)阻變式存儲(chǔ)器(RRAM)

RRAM的原理是通過(guò)特定的薄膜材料的電阻值在不同電壓下呈現(xiàn)的電阻值不同來(lái)區(qū)分0和1的值。RRAM的存儲(chǔ)單元具有簡(jiǎn)單的金屬/阻變存儲(chǔ)層/金屬(MIM)三明治結(jié)構(gòu)如圖三示。

                                         

                                                                                      圖三RRAM器件結(jié)構(gòu)圖

本文關(guān)鍵詞：鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)    磁性存儲(chǔ)器( MRAM)     相變存儲(chǔ)器(PRAM)    阻變式存儲(chǔ)器(RRAM)

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