以RRAM和MRAM为代表的新型存储器将被认为是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。
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(IEDM 2015 10.2、VLSI 2016 8.4)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。
基于上述成果的2篇研究论文入选2017国际电子器件大会。第一作者吕杭炳研究员、罗庆博士分别作了题为“BEOL Based RRAM with One Extra-mask for Low Cost, Highly Reliable Embedded Application in 28 nm Node and Beyond”,以及“8-Layers 3D Vertical RRAM with Excellent Scalability towards Storage Class Memory Applications”的口头汇报。
IEEE国际电子器件大会(IEDM)始于1954年,现已成为全球报道半导体及电子领域最新的科技、研发设计、制造、物理学及建模技术的主要论坛,旨在为产学研界的研究****提供关于电子器件最新研究进展和研究成果的国际交流平台。
上图:28nm RRAM 1Mb芯片版图;下图:28nm RRAM单元TEM界面图
8层堆叠RRAM截面图