中科院宋志棠：相变存储器是未来存储器市场竞争焦点

在大数据时代，系统需要的存储器空间越来越大，而存储器领域被国外掣肘。“我们国家外汇用的最多的是芯片，是原油进口的两倍，可见芯片存储器‘卡脖子’情况严重。”

不久前，我国自主生产的相变存储芯片研制成功并将投入量产，业界为之振奋。近日，由新材料在线^®主办的“新材料企业家私享会”，邀请到中国科学院上海微系统与信息技术研究所特聘研究员宋志棠博士分享了《半导体相变存储器》。

据介绍，芯片存储系统主流是DRAM+FLASH，但随着下游对功耗、算力、能效等方面的要求，DRAM+FLASH的存储器在工艺方面出现相关瓶颈。为了解决这一问题，需要发展新的存储技术。

宋志棠博士表示，存储器的竞争力取决于单颗芯片容量、数据保持力、寿命、读写速度、功耗和性价比等多个关键指标。当前新型存储技术主要有4种，相变存储技术凭借多方面的优异表现脱颖而出，比如其容量大，达到256Gb，以及寿命长、价格更低等。

“相变存储器已经成为英特尔、美光、三星、海力士、台积电等巨头竞争未来存储器市场的焦点。”宋志棠博士介绍道，国际巨头已推出PCM量产芯片，包括独立式PCM芯片、嵌入式PCM芯片和PCM神经形态芯片。

宋志棠博士介绍了相变存储器的材料机理。

据介绍，相变存储器是基于相变材料从非晶到多晶再到非晶的物理转变来实现存储。相变材料从非晶到多晶的电阻相差4-5个数量级。如此一来，材料的高低阻差距大，以此实现数据存储。这为存储器能实现产业化奠定了材料基础。

“另外，所有的器件都要往高密度方向发展，就要做小。以及新的存储器能不能与新的CMOS兼容，能不能与新的制程用到的材料兼容就很重要。” 宋志棠博士指出，相变材料在纳秒级可逆相变机理，具有优异的微缩能力和综合性能，可与CMOS兼容。

值得一提的是，由相变材料制造的新型存储器，优势还在于能将内部容量从二维“搭平房”升级为三维“盖楼房”。

在活动现场，宋志棠博士还深入解析了相变材料的基础研究及团队在相变存储芯片的研究成果。