RRAM的工作原理

RRAM/ReRAM全称为Resistive random-access memory, 是基于忆阻器(memristor)制造的一种非易失存储模块。所谓非易失性，RRAM在掉电之后数据不会丢失。传统的SRAM架构掉电之后立即丢失所有的数据，DRAM架构甚至于在上电之后也要进行反复的刷新才能保证数据稳定。这使得非易失性内存器件在功耗上比易失性器件更低。此外，RRAM的cell能够做到特征尺寸小于10nm。并且，RRAM制作工艺能够很好的于CMOS工艺进行兼容，这使得RRAM相比其他非易失存储器更受到学界的青睐。
从今年2月由电子科大和北大发表在JSSC上的RRAM存内计算加速器工作可以看出，在第五层金属上直接沉积TiN/HfO2/TaOx/TiN层，可以直接将RRAM做在MOS管上方，这样的集成是十分优雅的。

典型的RRAM结构如图所示：

TE(top electorde)和BE(back electorde)分别代表RRAM的上下极板，中间沉积忆阻材料。当接收到外界给与的正电压时，忆阻材料将从高电阻状态(HRS)转变为低电阻状态(LRS)。这是因为，高电压脉冲将软击穿忆阻材料并在其间形成导电通路，改变整个器件的IV特性。这个过程被称作“electroforming”，而引起electroforming的脉冲电压成为forming voltage。RRAM单元从HRS转换到LRS的过程称作set。相反，如果对忆阻材料施加过高的反向电压（或者有时仅仅只是较低的正向电压），则其将从LRS转化到HRS，这个过程称作reset。