国防科学技术大学方粮：忆阻器发展趋势

由中国计算机学会信息存储技术专业委员会、中国教育部信息存储系统重点实验室和DOIT、存储在线共同举办的2016中国闪存峰会在京召开，主题为“关键之年，让闪存绽放”，来自产业界的众多嘉宾围绕闪存技术本身将如何演变与发展，以及闪存竞争的其它存储芯片技术，存储系统将会怎样发展这些热点问题进行了精彩的分享。

国防科学技术大学计算机学院研究员方粮讲述了忆阻器概念与发展趋势，以下为整理内容：

忆阻器的概念。1971年，华裔教授蔡少棠提出了忆阻器的概念，根据现有的四种元器件研究而出，无对应器件，仅从理论上做了推导发表了文章。直到2008年，惠普制作了这样的器件，测出了当时蔡教授预测的系统，而轰动一时。

蔡少棠教授认为，有切换的器件都可以是忆阻器，不管用的是什么材料和结构，它的概念扩展非常广泛。这里会听到两个概念，一个是忆阻器，另一个是阻变存储器。阻变存储器用于大容量存储器，而忆阻器不仅仅是阻变的概念，它可以作为神经突触进行热计算。功能薄膜加入电压以后电阻改变，根据应用做优化，比如说做存储器件表现出0，1，做实际突触的话需要在电压对它的刺激表现出良好的线性，这显示出了不同的优化条件。作为忆阻器来讲，存储密度比较有优势。

但忆阻器的研究离应用的距离稍远，目前的研究进展很迅速，主要是在机理、材料和集成化方面。电阻随着电压的变化而变化，电压保持电阻。阻变的机理，现在有很多不同的模型，还需进一步的研究。另外不同的功能材料会有不同的性能，所以材料方面的研究也很必要，往3D集成的话，可靠性也是一个很重要的问题。我们做了制备测试方面的工作，研究电阻的开关比和耐久性的测试等基础工作。

近几年，很多大公司都在做这方面的研究，32G的器件模型，虽然是2013年的时候发布的，但至今并未真正地使用，仍需进一步完善。

忆阻器的发展趋势有三方面，在机理方面需要做更多的研究，以及材料、电极对器件的性能的影响。理论研究和实验制备和测试优化有大量的工作。改善RRAM的器件，也会走向3D集成，可靠性、低噪声，也是不能回避的问题。多值方面也是共性，器件一个单元可以存储多位，这在经济上有很好的作用。

忆阻器除了存储还有更多的应用领域，神经突触器件，现在很多的研究发现大脑里面的神经突触，其实忆阻的效应和脑电波的刺激是有关系的。通过建模做内脑计算，这是目前热门的研究领域。器件的使用要求很多，室温下，电压要低一点，稳定性比较好，保持时间要足够长，次数要足够多，这是高密度集成和高密度读写。

忆阻器单元结构简单，具有高集成度、低功耗特点。机理不够清晰，机理有待于研究。多值器件的材料正在做广泛的研究，很多的厂商非常关注，3D样片已经有了。除了存储领域的应用以外，其在类脑的计算方面也将有更多的应用和进展。

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