樊 贞，刘俊明

本世纪初，纪元轮回，但万物却无法归于原始，我们的欲望依然是“更高、更快、更强”。人类一方面对大数据有无止境追求，另一方面又懒于亲力亲为，使得对物联网等新行业需求非线性上升。这些需求为数据存储器的容量、密度、读写速度和功耗规划了欲望之城。例如，想拷贝一套一位很挫教授讲授的《电磁学》视频，竟然要200 Gb数据盘；想备份张嘉译的《悬崖》，需要400 Gb的数据盘；一位学生画了一幅电子结构能带的eps图，有80 Mb大小。未来奢望的数据存储是将处理与存储集成为一体，即数据直接存储于RAM中，无需硬盘和of f-line记录介质。这些企图看起来正在将磁存储和铁电存储等传统存储方案冷落一边。而目前商用的非挥发性存储器（如Flash）在高密度大容量集成方面也意兴阑珊，特别是可擦写次数有限(104∼106)，难以满足未来大数据存储的需求。

FIG.1(a)阻变存储单元结构示意图，引自[1]。(b)单极性和(c)双极性阻变的I−V特性曲线，HRS和LRS代指高、低阻态。引自[2]

过去十年，平地冒出了一种新存储技术，即阻变存储(resistive switching,memristor,RRAM)。这一技术的雏形应来自于华人学者L.O.Chua基于对称性而对电阻、电容和电感之外感应元件进行的某种推演。于是，阻变存储戴上了一顶高大上帽子，开始闯荡江湖。图1展示了一种典型阻变式存储器，其结构单元类似“三明治”，是一金属–介质层–金属(MIM)结构，介质层即为阻变材料。这一器件的电阻在外电场下会发生高低阻态相互转变，从而实现“0”和“1”信息存储，即阻变存储。阻变存储由于结构简单，拥有高速、低耗、与CMOS工艺兼容等优点，被国际半导体发展路线图选为最具发展潜力的新型非易失存储技术之一。……