华中科技大学缪向水团队：三维相变存储器芯片

　　存储器芯片是集成电路市场份额最大的芯片产品。目前我国的存储器芯片高度依赖进口，严重威胁国家信息安全，是我国集成电路产业的主要“卡脖子”难题之一。其中，DRAM内存是存储器芯片市场中市值最大的单一产品，占比大于55%，2022年市场规模达到790亿美元。当前，DRAM内存芯片面临工艺微缩瓶颈，严重制约计算系统性能，且DRAM内存芯片的技术迭代依赖先进光刻工艺(EUV)。
 

　　三维相变存储器比NAND闪存的擦写速度快1000倍、寿命长1000倍，又比DRAM内存的容量大8-10倍，因而非常适合作为非易失内存介质。然而，当前的三维相变存储器的时延和寿命均不能满足内存应用需要。
 

　　为此，华中科技大学集成电路学院缪向水团队潜心研究了15年相变存储器芯片技术，于2023年取得重大突破，攻克了三维相变存储器的时延和寿命等瓶颈难题，在相变机理、新型相变材料、新型OTS选通管、相变测试方法、芯片设计等方面取得了系统性原创成果。
 

　　图1.中国首款最大容量新型三维存储器芯片“NM101”成功面世。ab为媒体报道；c为“NM101”量产芯片；d为基于“NM101”芯片的服务器内存条。
 

　　在团队将前期积累的93项三维相变存储器的关键基础专利许可给国内行业龙头企业(量产FAB)的基础上，与其合作开发三维相变存储器芯片产品，成功研制出国内首款三维相变存储器原型芯片，主要技术参数领先Intel/Micron的傲腾芯片。基于该原型芯片核心技术，新存科技与团队合作，成功实现了国产首款64Gb三维相变存储器芯片“NM101”量产。该芯片已应用于服务器内存条并演示功能(图1)。
 

图2. 缪向水团队“三维相变存储器芯片”成果荣获华为奥林帕斯先锋奖
 

　　缪向水团队具有自主知识产权的三维相变存储器芯片技术的成功研发及产业化，显著降低了我国对国外存储技术的依赖，加速了国产新型存储器产业化进程，对于突破我国在存储器集成电路制造领域的“卡脖子”困境具有重要意义，对国家信息安全、集成电路芯片以及上下游产业的发展起到极大的推动作用。团队因此荣获华为奥林帕斯先锋奖(图2)。