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面向新型非易失性存储器的三维集成架构从单元阵列到系统级堆叠.docx

更新时间：2026-08-20 08:34:54 大小：39K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：三维集成非易失性存储器D NANDReRAM系统级堆叠 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

面向新型非易失性存储器的三维集成架构从单元阵列到系统级堆叠

——从2D平面到3D垂直集成的存储密度与性能突破

引言

新型非易失性存储器（如ReRAM、MRAM、PCM和FeRAM）在存储密度、写入速度和功耗方面展现出独特优势，但其2D平面阵列的集成密度受限于光刻分辨率。三维集成架构通过将存储单元在垂直方向上多层堆叠，在不缩小单元尺寸的情况下大幅提高存储密度。3D NAND的产业化成功证明了三维集成在存储芯片中的巨大潜力，而ReRAM和PCM等新型存储器的三维集成正在成为下一代存储技术的研究热点。本文系统分析面向新型非易失性存储器的三维集成架构，从单元阵列到系统级堆叠的技术路径。

三维集成的架构分类

水平堆叠架构

水平堆叠架构将存储单元在水平方向上多层堆叠，每层具有独立的字线和位线：

1. 3D XPoint架构：Intel和Micron的3D XPoint技术采用PCM材料，通过选择器（OTS）和存储单元（PCM）的垂直堆叠，实现4层至8层的堆叠。

2. 3D ReRAM架构：将ReRAM单元在垂直方向上多层堆叠，每层共享位线，字线独立，堆叠层数可达8层至16层。

3. 3D MRAM架构：MRAM的3D集成面临磁隧道结（MTJ）的工艺兼容性问题，目前主要采用2D平面集成，3D集成仍处于研究阶段。

垂直通道架构

垂直通道架构借鉴3D NAND的垂直通道结构，在垂直方向上形成存储串：

1. 垂直ReRAM串：在垂直通道中沉积ReRAM材料，形成多层ReRAM单元串，类似于3D NAND的垂直通道结构。

2. 垂直PCM串：在垂直通道中沉积PCM材料，通过加热电极实现PCM的相变，垂直堆叠层数可达32层至64层。

3. 垂直FeRAM串：在垂直通道中沉积铁电材料（如HZO），利用铁电极化实现数据存储，垂直堆叠层数可达16层至32层。


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