目前，闪存芯片存储技术以高存储密度、低功耗、擦写次数快等优势占据了非挥发性存储芯片的垄断地位，但随着半导体工艺的不断发展，闪存芯片存储技术遇到了技术瓶颈，而新一代存储技术——阻变存储器有望成为闪存芯片存储技术的替代者。近日，中国科学院微电子研究所刘明团队在1Mb28nm嵌入式阻变存储器测试芯片以及8层堆叠的高密度三维阻变存储器阵列研究方面取得新进展。
以RRAM和MRAM为代表的新型存储器被认为是28nm及后续工艺节点中嵌入式存储的主要解决方案。刘明团队在RRAM方向具有长达10年的研究积累，于2015年开始联合中芯国际、国网智芯等单位，以产学研合作方式共同推进RRAM的实用化。经过两年多的努力，在中芯国际28nm平台上完成了工艺流程的开发与验证，并在此基础上设计实现了规模为1Mb的测试芯片。
(a)28nmRRAM1Mb芯片版图；(b)28nmRRAM单元TEM界面图
垂直结构的高密度三维交叉阵列，结合了3D-Xpoint以及3D-NAND两种架构的优势，具有制备工艺简单，成本低廉以及集成密度高等优点。刘明团队在前期四层堆叠结构的基础上(IEDM201510.2、VLSI20168.4)实现了8层结构的设计，进一步验证了RRAM三维结构微缩至5nm以下的可能性。
8层堆叠RRAM截面图
相关研究成果分别以BEOLbasedRRAMwithOneExtra-maskforLowCost,HighlyReliableEmbeddedApplicationin28nmNodeandBeyond和8-Layers3DVerticalRRAMwithExcellentScalabilitytowardsStorageClassMemoryApplications为题在2017年国际电子器件大会上进行了汇报发言。
