高性能相变材料与新型阈值选通材料研究
发布时间：2020-12-24 21:13
随着大数据、云计算、人工智能以及第五代移动通讯网络的飞速发展,智能互联时代已然到来。在当前冯诺伊曼架构中,数据存储采用高速缓存（SRAM/eDRAM）、内存（DRAM）和外存（Flash/HDD）三级分布。这种分级式架构是由于当前存储技术中高速读写和大容量存储无法同时满足,每一级相对于下级都具有较快的速度和较低的延迟性。为了突破传统的三级存储架构,2008年IBM公司提出了存储级内存的概念（Storage Class Memory,SCM）,期望宽领域填补内存和外存之间的性能鸿沟并构架新的存储体系。基于硫系化合物材料非晶态与晶态间的可逆转变特性存储逻辑数据,相变存储器（Phase Change Random Access Memory,PCRAM）被广泛认为是最具潜力应用于存储级内存的下一代存储技术之一。传统相变材料具有纳秒级可逆操作速度和极高的可拓展性等优势,但具有热稳定性低和高功耗等缺点。在器件尺寸进一步减小的条件下,传统选通单元出现串扰漏电等问题不适用于高拓展性相变存储器单元。本论文主要针对以上几点,开发高数据保持力、高速、低功耗相变材料与器件以及高性能新型阈值选通材料。主要成果...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)全球每年产生数据量估算图 (b)2016-2020 年全球大数据市场收入规模预测[1] (c)2018-2019 年全球半导体市场区域分布 (d)2018 年全球半导体产品结构[2]
上海师范大学硕士学位论文第1章绪论3图1-2(a)全球主要DRAM核心商家收入及市场份额[3](b)2018年全球DRAM市场分布[4]当前，全球DRAM存储器市场份额主要集中在三星、海力士和美光手中，市场格局呈现寡头垄断态势。而中国作为DRAM全球最大的市场，自给能力几乎为0。因而，在近年来的中美贸易战中，国内半导体产业受到巨大冲击，对中国国民经济发展产生较大影响。在其影响下，建立完整自主产业链的重要意义不言而喻。中国在存储器领域的发展起步较晚，努力扮演追赶者角色。同时，国家出台了系列相应的政策和资金帮助和扶持半导体产业突破艰难的局面。根据掉电后存储的信息是否被抹去可分为易失性存储器和非易失性存储器两大类。易失性存储器包括静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。这两种均属于MOS型随机读取存储器,其特点是速度迟缓，寿命较短，功耗低，密度大，故大多采用这种存储器。而非易失性存储器分为可编程只读存储器（PROM）、掩膜只读存储器（MaskROM）和新型存储器。其中，PROM开发出只读存储器擦除只读存储器（EPROM）、电擦除只读存储器（EEPROM）以及闪存（FlashMemory）等[5]。这类非易失性存储器相比速度更快，寿命更长，但是在掉电后所存储的数据会丢失。不同类型的存储器具有独特的优势，是之能够在不同应用环境中发挥作用。由于现有的存储器无法同时满足高速读写和大容量等性能，故采用一种多层次结构的方法，每一层都比下一次具有更高的速度、更昂贵的成本却更小的容量。在当前的计算机多级存储架构[6]中，数据和带宽需求不断激增。DRAM速度快但耗电量大，而NAND和硬盘驱动器既便宜但运行速度较慢。这就催生了能够结合DRAM的高速和Flash的非易失性等特点的新型存储器的出现。2008年，国际机器公司（IBM）提出?
第1章绪论上海师范大学硕士学位论文4图1-3半导体存储器分类[5]图1-4存储器层次结构[6]1.2新型存储技术概要随着大数据、物联网、5G通讯以及人工智能等领域的不断发展，伴随了海量信息爆炸式增长和不断膨胀的市场需求，数据的高效存储和便捷传递是当代对存储技术提出的严格要求。基于目前的计算机存储架构，每一层相比下一层都具有更快的速度，却伴随了较小的容量和更昂贵的成本。在存储架构的金字塔式分层分布下，计算机性能的提升受到了每一层的制约。为了填补内存和硬盘之间的性能空隙，研究技术人员期望能够开发出一种高性能存储技术，即存储级内存（SCM）。当前，最具有商业前景和广阔研究背景的新型高性能存储技术主要有一下几类：相变存储器（PCRAM）、磁存储器（MRAM）和阻变存储器（RRAM）
本文编号：2936322
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)全球每年产生数据量估算图 (b)2016-2020 年全球大数据市场收入规模预测[1] (c)2018-2019 年全球半导体市场区域分布 (d)2018 年全球半导体产品结构[2]
上海师范大学硕士学位论文第1章绪论3图1-2(a)全球主要DRAM核心商家收入及市场份额[3](b)2018年全球DRAM市场分布[4]当前，全球DRAM存储器市场份额主要集中在三星、海力士和美光手中，市场格局呈现寡头垄断态势。而中国作为DRAM全球最大的市场，自给能力几乎为0。因而，在近年来的中美贸易战中，国内半导体产业受到巨大冲击，对中国国民经济发展产生较大影响。在其影响下，建立完整自主产业链的重要意义不言而喻。中国在存储器领域的发展起步较晚，努力扮演追赶者角色。同时，国家出台了系列相应的政策和资金帮助和扶持半导体产业突破艰难的局面。根据掉电后存储的信息是否被抹去可分为易失性存储器和非易失性存储器两大类。易失性存储器包括静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。这两种均属于MOS型随机读取存储器,其特点是速度迟缓，寿命较短，功耗低，密度大，故大多采用这种存储器。而非易失性存储器分为可编程只读存储器（PROM）、掩膜只读存储器（MaskROM）和新型存储器。其中，PROM开发出只读存储器擦除只读存储器（EPROM）、电擦除只读存储器（EEPROM）以及闪存（FlashMemory）等[5]。这类非易失性存储器相比速度更快，寿命更长，但是在掉电后所存储的数据会丢失。不同类型的存储器具有独特的优势，是之能够在不同应用环境中发挥作用。由于现有的存储器无法同时满足高速读写和大容量等性能，故采用一种多层次结构的方法，每一层都比下一次具有更高的速度、更昂贵的成本却更小的容量。在当前的计算机多级存储架构[6]中，数据和带宽需求不断激增。DRAM速度快但耗电量大，而NAND和硬盘驱动器既便宜但运行速度较慢。这就催生了能够结合DRAM的高速和Flash的非易失性等特点的新型存储器的出现。2008年，国际机器公司（IBM）提出?
第1章绪论上海师范大学硕士学位论文4图1-3半导体存储器分类[5]图1-4存储器层次结构[6]1.2新型存储技术概要随着大数据、物联网、5G通讯以及人工智能等领域的不断发展，伴随了海量信息爆炸式增长和不断膨胀的市场需求，数据的高效存储和便捷传递是当代对存储技术提出的严格要求。基于目前的计算机存储架构，每一层相比下一层都具有更快的速度，却伴随了较小的容量和更昂贵的成本。在存储架构的金字塔式分层分布下，计算机性能的提升受到了每一层的制约。为了填补内存和硬盘之间的性能空隙，研究技术人员期望能够开发出一种高性能存储技术，即存储级内存（SCM）。当前，最具有商业前景和广阔研究背景的新型高性能存储技术主要有一下几类：相变存储器（PCRAM）、磁存储器（MRAM）和阻变存储器（RRAM）
本文编号：2936322
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