Resistiv hukommelse med tilfældig adgang, der undgår en indledende formingsproces, forbedrer fremstillingsmetoder og pålidelighed

Et forbedret design til en lovende computerhukommelsesteknologi er blevet udviklet af A*STAR -forskere. Victor Zhuo og kolleger udviklede resistive random-access memory (RRAM), der, under fremstillingen, kræver ikke en skadelig højspændingsformningsproces.

"Vi demonstrerer en formningsfri RRAM-celle med lave driftsspændinger, et stort modstandsvindue og fremragende termisk stabilitet, " siger Zhuo.

RRAM er det mest lovende ikke-flygtige hukommelsessystem, da det udviser lignende funktionalitet til at præsentere solid-state hukommelsesdrev, men har en højere opbevaringstæthed og lang levetid. RRAM-enheder kan skaleres ned til mindre end 14 nanometer. De tilbyder også en ligetil betjeningsmekanisme, hvor hukommelsestilstanden for materialet, der svarer til de bits, der bruges af computere, udelukkende bestemmes af enhedens elektriske modstand. Denne modstand kan "skiftes" i størrelsesordener, blot ved at bruge elektriske spændingsimpulser påført RRAM-enheden.

Den rudimentære driftsmekanisme af RRAM betyder, at chipsene har en simpel fremstillingsmetode. Imidlertid, en ulempe ved RRAM-fremstilling er, at hukommelsesenheden ikke er i en af ​​de to elektriske modstandstilstande, der er nødvendige for drift. En høj dannelsesstrøm er påkrævet for at sætte hukommelsen i den rigtige tilstand:dette komplicerer fremstillingen og kræver yderligere overvågning for skader.

Forskere fra A*STAR Data Storage Institute og A*STAR Institute of Microelectronics har udviklet et design til enheden, der leverer hukommelse i den ønskede tilstand og undgår brugen af ​​at danne strømme.

På det mikroskopiske plan, modstandsskiftet af RRAM sker gennem migration af oxygenatomer. Da RRAM-materialer er lavet af en kombination af metal- og oxygenatomer; fjernelse af ilt forårsager iltmangel i materialet. Dette sænker materialets elektriske modstand, tillader elektrisk strøm at flyde. Indførelse af ilt tilbage i materialet øger dets elektriske modstand og gør det til en isolator.

RRAM -enhederne undersøgt af Zhuos team bruger tantaloxid med elektriske kontakter fremstillet af enten titannitrid eller tantal. Når du bruger titaniumnitrid, som kemisk ikke er særlig reaktiv, der kræves en formningsspænding under produktionen. Imidlertid, ved brug af det mere kemisk reaktive tantal, enheden er klar til brug med det samme. Tantal har en naturlig affinitet til at reagere med ilten, der hjælper med at forberede materialet i den rigtige tilstand.

Målet er at demonstrere dette koncept i avancerede enheder, tilføjer Zhuo. "Vores næste skridt er at integrere RRAM-hukommelsesenheder med en vælger til ikke-flygtige hukommelsesapplikationer med ultrahøj tæthed."