文档介绍：3DXPoint的强劲对手超级NRAM存储器技术全解析
作者：文/图徐少卿来源：《微型计算机》2017年第4期
近来，随着DRAM技术的瓶颈已经可以预期，以及易失性存储器的断电丢失数据的特性，很多厂商和研发机构都在试图设计出一种全新的存是“导通”状态、电阻较小时，施加一个高于读取电压的电压（比上文的“低”电压要显著的高），将产生具有足够能量的CNT声子激发，从而使得碳纳米管分开，呈现不导通状态，因此提高了电阻，从“1”变成“0”。
通过上文的描述，大家应该大概了解了NRAM的结构和读写过程。这个过程看起来并不复杂,在本文之前的举例中，碳纳米管都是以比较“单纯”的情况出现的，比如在举例“1”和“0”的碳纳米管实现方法上，就单独使用两根碳纳米管。不过实际情况并没有这么简单。
从前一页的碳纳米管照片也可以看出，受制于工艺等问题，实际NRAM所使用的碳纳米管并不是两根或者几根碳纳米管，而是一堆碳纳米管组成的一个“织物”。这样一来，虽然也能够实现碳纳米管的导通和非导通，但是肯定有部分碳纳米管无法很好地完成这个工作，因此不能实现绝对化的绝缘或者非绝缘，实际应用中使用的是电阻的差值。从另一个角度来看，一堆复杂的碳纳米管“织物”反而带来一个不错的思路：由于碳纳米管“织物”有可能呈现从接近绝缘到不绝缘的多种状态，只要此差值足够大的话，NRAM甚至可以实现多个中间态，也就是说一个NRAM单元有可能存储多位数据，且由于这样的存储并不会带来电子损耗或者其他的磨损等问题，其寿命和单数据存储的NRAM完全相同（当然可能存在读写速度较慢等问题），无疑能大幅度降低存储设备的成本，使得NRAM能够更快地走入千家万户。
说完了基本原理和结构，再来看看NRAM的制造。目前我们看到的NRAM都属于第二代NRAM技术。和第一代基于三端半导体器件（俗称三极管，其中第三级用于切换不同的存储区块）的NRAM不同的是，第二代NRAM是一种基于双端半导体器件的存储单元。这种单元的优势在于结构上更为紧凑，和制程工艺匹配也比较容易，更容易在20nm及以下的制造工艺上完成。从工艺角度来看，NRAM完全兼容目前的CMOS工艺，它的主要问题在于如何将碳纳米管和目前的晶圆工艺相结合，目前这个问题解决得也比较成功。在底层通孔和金属层布置完成后，碳纳米管层可以通过化学或者其他方法均匀沉积在晶圆上，再在碳纳米管层上方覆盖金属层形成控制单元。由于工艺方面实现难度不大，NRAM的重要合作方富士通已经准备着手NRAM的量产了。
小知识：什么是碳纳米管？
碳纳米管，理想情况下是一种具有圆柱形纳米结构的碳的同素异形体。从空间结构上来说，碳纳米管看起来像中空的管子，不过管壁是由碳原子的六边形结构延展而成。一些科学家认为碳纳米管是二维石墨烯平面卷曲而成，因此碳纳米管在很多性质上和石墨烯有共通之处，比如强度极高、导电性能出色、硬度大等。
理论上的碳纳米管是如此的完美，但实际上人们制造的产品包含了大量“不纯”的碳纳米管，比如多壁碳纳米管、夹杂了五边形或者七边形结构的碳纳米管等，这导致实际制备的碳纳米小知识：什么是碳纳米管？
管的性质要比理论中的碳纳米管性质差不少。不仅如此，碳纳米管的性质测试往往使用单个或者少量碳纳米管完成，一旦大量的碳纳米管在一起聚集后，容易由于各向异性而削弱碳纳米管的性质，使得碳纳米管表现不出足够的