2023-04-18 16:57:48

1. 前言

RRAM，全称为Resistive Random Access Memory，是一种新型的非易失性存储器，由于其具有体积小、速度快、功耗低、擦写次数多等优点，被广泛应用于物联网、人工智能、云计算等领域。本文将从RRAM的定义、结构、原理等几个方面对其进行详细介绍和分析。

2. 定义

RRAM是一种基于电阻变化原理的非易失性存储器。与传统的DRAM和Flash存储器相比，RRAM存储器具有更高的存储容量、更快的读写速度和更低的功耗。RRAM存储器的特点是通过改变物质阻值来记录数据，读取数据时只需读取节点两端的电压，而不需要读取电流信号，因此具有速度快、功耗低等优点。

3. 结构

RRAM存储器的结构主要包括两部分：一是阻变存储器单元，用于记录数据；二是访问电路，用于对存储器单元进行读写处理。

RRAM的存储单元由一对金属电极和一种阻变材料组成。金属电极可用银、铜、锌等金属，而阻变材料则可以为氧化物、硫化物、硝酸盐等物质，如TiO2、CoOx等等。存储单元中材料的电阻值会根据电流和电压的作用而改变，因此，RRAM的单元可以实现存储1或0二进制数字信息。

访问电路是一个选择器，它用于选择要读写的存储单元。访问电路上的选择器通常采用晶体管、二极管等半导体元器件搭建而成，用于控制电流的流向和流量。

4. 原理

RRAM存储器的原理主要是基于氧化物或者硝酸盐材料的电阻变化。透过金属电极，施以电压时，金属电极和阻变材料之间的原子发生变化影响阻值。如果阻变材料中原子的有序性被改变，金属电极和阻变材料之间的接触会变得更合适电阻值会相应地下降。 随着阻变器上施加的电压变化，RRAM储存单元就可以完成数据的读取和写入

RRAM存储器的工作原理可以用电阻切换模型来解释。在RRAM存储器的单元中，有着一个可以改变电阻值的介质（如TiO2），该介质由一个导体与一个高电阻材料组成，并通过一个导体连接，如图所示。 导体1和导体2之间施加的电压可以改变介质1和介质2之间的电阻，使得通电时存储单元的电阻值由高电阻变成低电阻，而在断电后，存储单元的电阻值仍保持不变。

5. 应用

RRAM被广泛应用于物联网、人工智能、云计算等领域。应用于物联网的RRAM存储器可以实现长时间、稳定、可靠的数据存储和传输，提高了物联网的安全性和可靠性。应用于人工智能领域的RRAM存储器可以帮助AI芯片实现更快的学习和决策速度，加快了智能化进程。同时，RRAM也在云计算领域成为一种被广泛应用的存储器，用于提高虚拟机的性能和可靠性。

6. 结论

RRAM是一种新型的非易失性存储器，具有小体积、低功耗、高速度等特点。RRAM存储器的结构主要包括阻变存储器单元和访问电路，其原理是基于氧化物或者硝酸盐材料的电阻变化。RRAM存储器在物联网、人工智能、云计算等领域具有广泛的应用前景。