制造 ReRAM 是一回事，但要使其工作又是另一回事。一般來說，ReRAM 有兩種主要類型——氧空缺（oxygen-vacancy）ReRAM 和 CBRAM。氧空缺 ReRAM 也被稱為基于氧化物的 ReRAM（oxide-based ReRAM），簡稱 OxRAM。

OxRAM 和 CBRAM 都是二端器件——由一個(gè)頂部電極和一個(gè)底部電極組成。在兩個(gè)電極之間是開關(guān)介質(zhì)。

                                                            
                                                                          圖 1：Filamentary ReRAM 技術(shù)，來自 Crossbar

在 OxRAM 中，兩個(gè)電極之間夾著一種金屬氧化物材料。當(dāng)將正電壓施加到頂部電極上時(shí)，在兩個(gè)電極之間會(huì)形成導(dǎo)電細(xì)絲。這些細(xì)絲由離子原子組成。

當(dāng)將負(fù)電壓施加到底部電極上時(shí)，這些導(dǎo)電細(xì)絲會(huì)斷裂。從而在效果上實(shí)現(xiàn)了 ReRAM 在高低電阻之間的切換。在內(nèi)存中，電阻的變化就表示成 0 和 1。

                                                                 

                                                                            圖 2：工作中的 ReRAM，來自 Adesto

 

和 OxRAM 類似，CBRAM 也是通過構(gòu)建和摧毀細(xì)絲來創(chuàng)造電阻狀態(tài)。但 CBRAM 是將銅或銀金屬注入到硅中，從而在兩個(gè)電極之間形成導(dǎo)電橋或細(xì)絲。

 

其他也有一些人在研究非細(xì)絲的方法。與形成細(xì)絲不同，這種技術(shù)是使用自整流技術(shù)來形成開關(guān)效應(yīng)。有的人將這種技術(shù)歸類為 OxRAM。

 

不管怎樣，ReRAM 技術(shù)都很艱難。Lam Research 副總裁 Thorsten Lill 表示：“如果能開發(fā)出來，ReRAM 確實(shí)能帶來讀/寫延遲方面的改善，但它卻有可靠性方面的限制。它的單元開關(guān)幾萬次之后性質(zhì)就會(huì)改變。這似乎與構(gòu)建細(xì)絲的物理化學(xué)效應(yīng)有關(guān)。我們對(duì)此知之甚少。”

 

DRAM 和閃存處理的是電子。而 OxRAM 和CBRAM 則涉及控制離子原子形成細(xì)絲的復(fù)雜過程。電子更輕，而原子更重。

 

“ReRAM 在紙面上看起來很簡單，但實(shí)際情況卻并非如此。”Applied 的 Ping 說，“當(dāng)你讓離子在材料之中移動(dòng)時(shí)，不只會(huì)形成電流，而且還有響應(yīng)它的電場。其互擴(kuò)散、溫度行為和電行為全都要一起考慮。這必然涉及到處理很多自然參數(shù)。所以非常復(fù)雜。”

 

Ping 繼續(xù)說：“比如，當(dāng)你向任何一種 ReRAM 輸入一個(gè)電脈沖時(shí)，都會(huì)出現(xiàn) RC 相互作用。根據(jù) RC 相互作用的不同，局部產(chǎn)生的熱也有所不同而且不會(huì)保持不變。如果這有所不同，那氧的擴(kuò)散速度也會(huì)不同。這是一個(gè)困境。一方面，電子可能太輕了。然后會(huì)導(dǎo)致很高的噪聲。另一方面，原子又太重了。這不是簡單用電就能解決的。”

本文關(guān)鍵詞：ReRAM   MRAM

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