RRAM
RRAM (cunoscut și sub denumirea de ReRAM sau OxRAM ), acronim pentru Memorie cu acces aleatoriu rezistiv , este un tip de memorie nevolatilă în curs de dezvoltare, în care informațiile stocate sunt asociate cu rezistența unei pelicule subțiri de material comutabil electric.
Descriere
Funcționarea se bazează pe proprietatea tipică a filmului multor oxizi , în general oxizi metalici de tranziție (cum ar fi Hf O 2 , NiO , Nb 2 O 5 , Cu x O , Fe 2 O , Ti 2 O ), perovskite sau SrTiO 2 de pot fi adus la o stare de rezistență scăzută după un proces ireversibil numit formare .
În timpul formării, se aplică o tensiune electrică oxidului până când se obține o creștere decisivă a curentului electric , controlată extern pentru a evita deteriorarea sistemului (în general, setarea de control constă dintr-o structură 1T1R, dispozitivul de memorie rezistivă este conectat în serie la un mosfet care își limitează curentul); în acest moment dispozitivul este plasat în starea de rezistență scăzută, definită ca stare setată. Operația de formare poate fi realizată fie prin aplicarea unei tensiuni constante de tensiune, fie prin aplicarea unei solicitări de rampă. Recent, au fost create și dispozitive care nu necesită formare (formare liberă), deoarece dispozitivul virgin (proaspăt) are o rezistență de o valoare comparabilă cu cea a unei stări de resetare.
În acest moment începe faza de ciclism, adică posibilitatea resetării sau setării ciclice a sistemului.
Aplicarea tensiunii setate sau resetate la material modifică caracteristicile sale de rezistență electrică, constituind astfel un element cu comportament comutativ (pornit / oprit, adică rezistență scăzută / înaltă) adecvat pentru realizarea celulelor de memorie. Comutarea este definită ca unipolară atunci când tensiunea setată și tensiunea de resetare au aceeași polaritate , bipolară în cazul opus. În general, dispozitivele unipolare au o structură simetrică și electrozii sunt compuși din materiale inerte (de exemplu, Pt), în timp ce în cazul dispozitivelor bipolare structura nu este simetrică, de fapt între oxid și doar unul dintre electrozi (în general electrodul superior) se depune un strat metalic numit buffer layer sau getter. Scopul este de a atrage ionii de oxigen care rezultă din procesele redox la electrod și de a crea o regiune substoichiometrică în interiorul oxidului pentru a facilita comutarea. Un exemplu tipic de structură bipolară este un teanc care folosește electrozi de nitrură de titan și straturi tampon de titan.
Presupunând acum că avem un sistem capabil să efectueze comutații unipolare, se aplică o tensiune în creștere pe stratul de oxid începând de la 0 V, odată cu atingerea unei valori definite a tensiunii de resetare, se observă o colapsare a curentului circulant în urma creșterii rezistenței a sistemului.
Pentru a aduce sistemul în condiții de rezistență scăzută, procedați în mod similar formării, până la tensiunea setată. În general, tensiunea de formare este mai mare decât tensiunea setată, care este mai mare decât tensiunea de resetare.
Mecanismul de funcționare
Au fost formulate mai multe modele cu privire la natura operațiunii de formare și comutare rezistivă, totuși clasa materialelor cu proprietăți de comutare rezistivă este atât de largă încât se presupune că comutarea este atribuibilă unor mecanisme diferite. În plus, funcționarea depinde nu numai de materialul utilizat, ci și de procesul de depunere a filmului și de tipul de electrozi utilizați.
În ceea ce privește oxizii metalici de tranziție în conformitate cu modelul cel mai acreditat, conducerea în timpul formării, adică atunci când oxidul își manifestă rezistența inițială, se datorează mecanismelor de încărcare a spațiului localizate , odată ce curentul de formare a fost atins, din cauza Joulilor ar forma conductivitate localizată filamente datorate locurilor libere ale atomilor de oxigen de la marginile boabelor cristaline . Când se aplică tensiunea de resetare, aceste filamente se rup parțial în urma repoziționării atomilor de oxigen.
Modelul explică caracteristica ohmică IV tipică stării conductoare și independența substanțială față de zona de rezistență în starea conductoare, în plus numeroase investigații C-AFM confirmă natura locală a conducției. Nu s-a clarificat pe deplin ce factori fac posibilă comutarea unipolară: în general cea mai frecventă comutare este cea de tip bipolar.
Argumente pro şi contra
În prezent ReRAM-urile constituie o clasă de dispozitive încă în curs de dezvoltare, dar caracteristicile lor le fac interesante în perspectivă. De fapt, utilizarea oxizilor de metal binar de tranziție este compatibilă cu procesele standard de producție CMOS . Structurile pentru comutarea unipolară nu necesită un tranzistor de selecție, dar este suficientă o diodă cu o structură de stivă, permițând astfel o exploatare mai rațională a suprafeței, în avantajul densității de integrare. A fost deja demonstrată posibilitatea realizării dispozitivelor rapide, cu timpi de comutare de ordinul a 10 ns , precum și posibilitatea realizării dispozitivelor pe mai multe niveluri, capabile să stocheze mai mulți biți într-o singură celulă de memorie.
Pe de altă parte, cu tehnologiile actuale, curentul de resetare necesar este încă prea mare pentru a permite integrarea ușoară, chiar dacă au fost deja dezvoltate unele dispozitive care pot reseta cu curenți de ordinul 0,1 mA . [ fără sursă ]
Producție
SK Hynix a anunțat vânzarea ReRAM pentru 2015 [1]
Notă
- ^ http://www.tomshw.it/cont/news/reram-solo-nel-2015-la-memoria-che-non-dimentica-niente/47162/1.html Arhivat la 1 iulie 2013 în Internet Archive . ReRAM abia în 2015: memoria care nu uită nimic
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Laboratorul de film subțire dielectric, Universitatea Națională din Seul , pe dtfl.snu.ac.kr.
- ( EN ) Laboratory for Advanced Molecular Processing (LAMP), Universitatea Pohang , pe postech.ac.kr . Adus la 1 septembrie 2008 (arhivat din original la 24 aprilie 2013) .
