“非易失性存儲器”作為新一代國際公認存儲技術(shù)，越來越受到世界各國高度重視。記者從7日在滬召開的第十一屆非易失性存儲器國際研討會上獲悉，上海在這一領(lǐng)域的研究已躋身國際先進水平。

與易失性存儲器相比，非易失性存儲器具有高速、高密度、可微縮、低功耗、抗輻射、斷電后仍然能夠保持數(shù)據(jù)等諸多優(yōu)點。隨著技術(shù)發(fā)展，非易失性存儲器分為相變存儲器、磁性存儲器、電阻式存儲器、鐵電存儲器等諸多類型。

中國科學院上海微系統(tǒng)所、中芯國際、micro—chip是產(chǎn)學研結(jié)合的團隊，一直致力于研究我國自主的相變存儲芯片和存儲產(chǎn)品。

據(jù)中科院上海微系統(tǒng)所宋志棠研究員介紹，由上海微系統(tǒng)所、中芯國際和micro－chip組成的聯(lián)合研究團隊在相變存儲器芯片的工程化研究方面已經(jīng)取得突破性進展，研制出8Mb測試芯片，并實現(xiàn)全部存儲功能，8英寸整片Bit優(yōu)良率超過99％，開發(fā)出自主IP的雙溝道隔離二極管陣列，成功實現(xiàn)了工藝集成和相關(guān)功能的演示，并建立了8英寸整片測試系統(tǒng)。

在此基礎(chǔ)上，上海微系統(tǒng)所與中芯國際建立了12英寸專用PCRAM平臺。12英寸40納米相變存儲器的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)也取得了重要進展，完成了第一版芯片的設(shè)計，并進入關(guān)鍵的工藝開發(fā)；初步完成了尺寸為60—70納米的相變材料填充和拋光、刻蝕等單項工藝開發(fā)。

第十一屆非易失性存儲器國際研討會由國際電子電氣工程師學會主辦，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和新加坡數(shù)據(jù)存儲研究院共同承辦，是國際非易失性存儲器領(lǐng)域第一次在中國召開的權(quán)威會議。來自美國、法國、德國、西班牙、俄羅斯等10個國家和地區(qū)200多位專家學者和業(yè)內(nèi)人士參加了此次會議。在為期三天的會議期間將舉行10場大會報告和交流報告，圍繞非易失性存儲器領(lǐng)域的最新發(fā)展進行學術(shù)交流和研討。

■全面解讀

什么是非易失性存儲器？

存儲器是計算機硬件中必不可少的一項設(shè)備，它的職責是對數(shù)字信息的保存，隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展，先后出現(xiàn)了各式各樣的存儲器。數(shù)字存儲技術(shù)主要分為三種：磁式、光電式和半導(dǎo)體式，其中半導(dǎo)體式存儲器展現(xiàn)了更為優(yōu)越的性能和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

半導(dǎo)體存儲器可以分為只讀存儲器ROM(Read Only Memory)和隨機存儲器RAM(Random Access Memory)。近年來，隨機存儲器中發(fā)展出新的一類，即非易失性存儲器(Non-volatile Memory)，其特點是既能像ROM那樣，在斷電后依然保持數(shù)據(jù)不丟失，又能像RAM那樣及時進行數(shù)據(jù)的擦寫。

目前，非易失性存儲器已經(jīng)占據(jù)存儲器市場大部分份額，大有取代其他存儲器之勢。非易失性存儲器在信息技術(shù)中扮演著重要的角色，追求更高密度、更大帶寬、更低功耗、更短延遲時問、更低成本和更高可靠性是存儲器設(shè)計和制造者的永恒目標。非易失性存儲器的發(fā)展經(jīng)歷了從ROM、PROM、EEPROM到FLASH存儲器的各個階段。

什么是相變？

也許大部分人對于“相變”這個詞會有些陌生，其實，相(phase)是物理化學上的一個概念，它指的是物體的化學性質(zhì)完全相同，但是物理性質(zhì)發(fā)生變化的不同狀態(tài)。例如水有三種不同的狀態(tài)，水蒸汽(汽相)，液態(tài)水（液相）以及固態(tài)水（固相）。

物質(zhì)從一種相變成另外一種相的過程叫做“相變”例如水從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。在很多物質(zhì)中相變不是大家想象的只有氣、液、固，三相那么簡單。

相變存儲器就是利用特殊材料在晶態(tài)和非晶態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化時所表現(xiàn)出來的導(dǎo)電性差異來存儲數(shù)據(jù)的，所以稱之為相變存儲器。

什么是相變存儲器？

相變存儲器簡稱PCM，是基于奧弗辛斯基在20世紀60年代末提出的奧弗辛斯基電子效應(yīng)的存儲器。

奧弗辛斯基電子效應(yīng)是指材料由非晶體狀態(tài)變成晶體，再變回非晶體的過程中，其非晶體和晶體狀態(tài)呈現(xiàn)不同的反光特性和電阻特性，因此可以利用非晶態(tài)和晶態(tài)分別代表“0”和“1”來存儲數(shù)據(jù)。

相變存儲器比起當今主流產(chǎn)品具有多種優(yōu)勢，有望同時替代公眾熟知的兩大類存儲技術(shù)，如應(yīng)用于U盤的可斷電存儲的閃存技術(shù)，又如應(yīng)用于電腦內(nèi)存的不斷電存儲的DRAM技術(shù)。

在存儲密度方面，目前主流存儲器在20多納米的技術(shù)節(jié)點上出現(xiàn)極限，無法進一步緊湊集成；而相變存儲器可達5納米量級。在存儲速度方面，相變存儲器的存儲單元比閃存快100倍，使用壽命也達百倍以上。

打下國際化基礎(chǔ)

存儲器是消費型電子產(chǎn)品的必備單元，這些小小器件每年全球范圍銷售額達600億美元，但因技術(shù)密集且門檻高，市場主要被三星、海力士等5家企業(yè)壟斷。

中國作為多種電子產(chǎn)品的世界最大生產(chǎn)國，每年消耗存儲器件占全球三分之一，但此前一直未實現(xiàn)存儲器國產(chǎn)。而日韓兩國則通過實施國家戰(zhàn)略，分別于上世紀80年代和90年代自主掌握存儲器技術(shù)，也使全球存儲器產(chǎn)業(yè)重心從美國移至日本，進而移至韓國。

目前，我國成功研發(fā)出不同于傳統(tǒng)存儲機制的“相變存儲器”。

據(jù)研究人員介紹，目前有能力生產(chǎn)“相變存儲器”的全球廠商僅少數(shù)幾家，并且剛剛實現(xiàn)量產(chǎn)我國多項專利已獲授權(quán)，為產(chǎn)業(yè)化和國際化打下了良好的基礎(chǔ)。