高性能相變材料與新型閾值選通材料研究
發(fā)布時間：2020-12-24 21:13
隨著大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能以及第五代移動通訊網(wǎng)絡的飛速發(fā)展,智能互聯(lián)時代已然到來。在當前馮諾伊曼架構(gòu)中,數(shù)據(jù)存儲采用高速緩存（SRAM/eDRAM）、內(nèi)存（DRAM）和外存（Flash/HDD）三級分布。這種分級式架構(gòu)是由于當前存儲技術(shù)中高速讀寫和大容量存儲無法同時滿足,每一級相對于下級都具有較快的速度和較低的延遲性。為了突破傳統(tǒng)的三級存儲架構(gòu),2008年IBM公司提出了存儲級內(nèi)存的概念（Storage Class Memory,SCM）,期望寬領(lǐng)域填補內(nèi)存和外存之間的性能鴻溝并構(gòu)架新的存儲體系�；诹蛳祷衔锊牧戏蔷B(tài)與晶態(tài)間的可逆轉(zhuǎn)變特性存儲邏輯數(shù)據(jù),相變存儲器（Phase Change Random Access Memory,PCRAM）被廣泛認為是最具潛力應用于存儲級內(nèi)存的下一代存儲技術(shù)之一。傳統(tǒng)相變材料具有納秒級可逆操作速度和極高的可拓展性等優(yōu)勢,但具有熱穩(wěn)定性低和高功耗等缺點。在器件尺寸進一步減小的條件下,傳統(tǒng)選通單元出現(xiàn)串擾漏電等問題不適用于高拓展性相變存儲器單元。本論文主要針對以上幾點,開發(fā)高數(shù)據(jù)保持力、高速、低功耗相變材料與器件以及高性能新型閾值選通材料。主要成果...
【文章來源】：上海師范大學上海市
【文章頁數(shù)】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
(a)全球每年產(chǎn)生數(shù)據(jù)量估算圖 (b)2016-2020 年全球大數(shù)據(jù)市場收入規(guī)模預測[1] (c)2018-2019 年全球半導體市場區(qū)域分布 (d)2018 年全球半導體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)[2]
上海師范大學碩士學位論文第1章緒論3圖1-2(a)全球主要DRAM核心商家收入及市場份額[3](b)2018年全球DRAM市場分布[4]當前，全球DRAM存儲器市場份額主要集中在三星、海力士和美光手中，市場格局呈現(xiàn)寡頭壟斷態(tài)勢。而中國作為DRAM全球最大的市場，自給能力幾乎為0。因而，在近年來的中美貿(mào)易戰(zhàn)中，國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)受到巨大沖擊，對中國國民經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生較大影響。在其影響下，建立完整自主產(chǎn)業(yè)鏈的重要意義不言而喻。中國在存儲器領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚，努力扮演追趕者角色。同時，國家出臺了系列相應的政策和資金幫助和扶持半導體產(chǎn)業(yè)突破艱難的局面。根據(jù)掉電后存儲的信息是否被抹去可分為易失性存儲器和非易失性存儲器兩大類。易失性存儲器包括靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）和動態(tài)隨機存儲器（DRAM）。這兩種均屬于MOS型隨機讀取存儲器,其特點是速度遲緩，壽命較短，功耗低，密度大，故大多采用這種存儲器。而非易失性存儲器分為可編程只讀存儲器（PROM）、掩膜只讀存儲器（MaskROM）和新型存儲器。其中，PROM開發(fā)出只讀存儲器擦除只讀存儲器（EPROM）、電擦除只讀存儲器（EEPROM）以及閃存（FlashMemory）等[5]。這類非易失性存儲器相比速度更快，壽命更長，但是在掉電后所存儲的數(shù)據(jù)會丟失。不同類型的存儲器具有獨特的優(yōu)勢，是之能夠在不同應用環(huán)境中發(fā)揮作用。由于現(xiàn)有的存儲器無法同時滿足高速讀寫和大容量等性能，故采用一種多層次結(jié)構(gòu)的方法，每一層都比下一次具有更高的速度、更昂貴的成本卻更小的容量。在當前的計算機多級存儲架構(gòu)[6]中，數(shù)據(jù)和帶寬需求不斷激增。DRAM速度快但耗電量大，而NAND和硬盤驅(qū)動器既便宜但運行速度較慢。這就催生了能夠結(jié)合DRAM的高速和Flash的非易失性等特點的新型存儲器的出現(xiàn)。2008年，國際機器公司（IBM）提出?
第1章緒論上海師范大學碩士學位論文4圖1-3半導體存儲器分類[5]圖1-4存儲器層次結(jié)構(gòu)[6]1.2新型存儲技術(shù)概要隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G通訊以及人工智能等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，伴隨了海量信息爆炸式增長和不斷膨脹的市場需求，數(shù)據(jù)的高效存儲和便捷傳遞是當代對存儲技術(shù)提出的嚴格要求�；谀壳暗挠嬎銠C存儲架構(gòu)，每一層相比下一層都具有更快的速度，卻伴隨了較小的容量和更昂貴的成本。在存儲架構(gòu)的金字塔式分層分布下，計算機性能的提升受到了每一層的制約。為了填補內(nèi)存和硬盤之間的性能空隙，研究技術(shù)人員期望能夠開發(fā)出一種高性能存儲技術(shù)，即存儲級內(nèi)存（SCM）。當前，最具有商業(yè)前景和廣闊研究背景的新型高性能存儲技術(shù)主要有一下幾類：相變存儲器（PCRAM）、磁存儲器（MRAM）和阻變存儲器（RRAM）
本文編號：2936322
【文章來源】：上海師范大學上海市
【文章頁數(shù)】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
(a)全球每年產(chǎn)生數(shù)據(jù)量估算圖 (b)2016-2020 年全球大數(shù)據(jù)市場收入規(guī)模預測[1] (c)2018-2019 年全球半導體市場區(qū)域分布 (d)2018 年全球半導體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)[2]
上海師范大學碩士學位論文第1章緒論3圖1-2(a)全球主要DRAM核心商家收入及市場份額[3](b)2018年全球DRAM市場分布[4]當前，全球DRAM存儲器市場份額主要集中在三星、海力士和美光手中，市場格局呈現(xiàn)寡頭壟斷態(tài)勢。而中國作為DRAM全球最大的市場，自給能力幾乎為0。因而，在近年來的中美貿(mào)易戰(zhàn)中，國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)受到巨大沖擊，對中國國民經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生較大影響。在其影響下，建立完整自主產(chǎn)業(yè)鏈的重要意義不言而喻。中國在存儲器領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚，努力扮演追趕者角色。同時，國家出臺了系列相應的政策和資金幫助和扶持半導體產(chǎn)業(yè)突破艱難的局面。根據(jù)掉電后存儲的信息是否被抹去可分為易失性存儲器和非易失性存儲器兩大類。易失性存儲器包括靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）和動態(tài)隨機存儲器（DRAM）。這兩種均屬于MOS型隨機讀取存儲器,其特點是速度遲緩，壽命較短，功耗低，密度大，故大多采用這種存儲器。而非易失性存儲器分為可編程只讀存儲器（PROM）、掩膜只讀存儲器（MaskROM）和新型存儲器。其中，PROM開發(fā)出只讀存儲器擦除只讀存儲器（EPROM）、電擦除只讀存儲器（EEPROM）以及閃存（FlashMemory）等[5]。這類非易失性存儲器相比速度更快，壽命更長，但是在掉電后所存儲的數(shù)據(jù)會丟失。不同類型的存儲器具有獨特的優(yōu)勢，是之能夠在不同應用環(huán)境中發(fā)揮作用。由于現(xiàn)有的存儲器無法同時滿足高速讀寫和大容量等性能，故采用一種多層次結(jié)構(gòu)的方法，每一層都比下一次具有更高的速度、更昂貴的成本卻更小的容量。在當前的計算機多級存儲架構(gòu)[6]中，數(shù)據(jù)和帶寬需求不斷激增。DRAM速度快但耗電量大，而NAND和硬盤驅(qū)動器既便宜但運行速度較慢。這就催生了能夠結(jié)合DRAM的高速和Flash的非易失性等特點的新型存儲器的出現(xiàn)。2008年，國際機器公司（IBM）提出?
第1章緒論上海師范大學碩士學位論文4圖1-3半導體存儲器分類[5]圖1-4存儲器層次結(jié)構(gòu)[6]1.2新型存儲技術(shù)概要隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G通訊以及人工智能等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，伴隨了海量信息爆炸式增長和不斷膨脹的市場需求，數(shù)據(jù)的高效存儲和便捷傳遞是當代對存儲技術(shù)提出的嚴格要求�；谀壳暗挠嬎銠C存儲架構(gòu)，每一層相比下一層都具有更快的速度，卻伴隨了較小的容量和更昂貴的成本。在存儲架構(gòu)的金字塔式分層分布下，計算機性能的提升受到了每一層的制約。為了填補內(nèi)存和硬盤之間的性能空隙，研究技術(shù)人員期望能夠開發(fā)出一種高性能存儲技術(shù)，即存儲級內(nèi)存（SCM）。當前，最具有商業(yè)前景和廣闊研究背景的新型高性能存儲技術(shù)主要有一下幾類：相變存儲器（PCRAM）、磁存儲器（MRAM）和阻變存儲器（RRAM）
本文編號：2936322
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