存儲器芯片是集成電路市場份額最大的芯片產(chǎn)品。目前我國的存儲器芯片高度依賴進(jìn)口，嚴(yán)重威脅國家信息安全，是我國集成電路產(chǎn)業(yè)的主要“卡脖子”難題之一。其中，DRAM內(nèi)存是存儲器芯片市場中市值最大的單一產(chǎn)品，占比大于55%，2022年市場規(guī)模達(dá)到790億美元。當(dāng)前，DRAM內(nèi)存芯片面臨工藝微縮瓶頸，嚴(yán)重制約計(jì)算系統(tǒng)性能，且DRAM內(nèi)存芯片的技術(shù)迭代依賴先進(jìn)光刻工藝(EUV)。
 

　　三維相變存儲器比NAND閃存的擦寫速度快1000倍、壽命長1000倍，又比DRAM內(nèi)存的容量大8-10倍，因而非常適合作為非易失內(nèi)存介質(zhì)。然而，當(dāng)前的三維相變存儲器的時延和壽命均不能滿足內(nèi)存應(yīng)用需要。
 

　　為此，華中科技大學(xué)集成電路學(xué)院繆向水團(tuán)隊(duì)潛心研究了15年相變存儲器芯片技術(shù)，于2023年取得重大突破，攻克了三維相變存儲器的時延和壽命等瓶頸難題，在相變機(jī)理、新型相變材料、新型OTS選通管、相變測試方法、芯片設(shè)計(jì)等方面取得了系統(tǒng)性原創(chuàng)成果。
 

　　圖1.中國首款最大容量新型三維存儲器芯片“NM101”成功面世。ab為媒體報(bào)道；c為“NM101”量產(chǎn)芯片；d為基于“NM101”芯片的服務(wù)器內(nèi)存條。
 

　　在團(tuán)隊(duì)將前期積累的93項(xiàng)三維相變存儲器的關(guān)鍵基礎(chǔ)專利許可給國內(nèi)行業(yè)龍頭企業(yè)(量產(chǎn)FAB)的基礎(chǔ)上，與其合作開發(fā)三維相變存儲器芯片產(chǎn)品，成功研制出國內(nèi)首款三維相變存儲器原型芯片，主要技術(shù)參數(shù)領(lǐng)先Intel/Micron的傲騰芯片。基于該原型芯片核心技術(shù)，新存科技與團(tuán)隊(duì)合作，成功實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)首款64Gb三維相變存儲器芯片“NM101”量產(chǎn)。該芯片已應(yīng)用于服務(wù)器內(nèi)存條并演示功能(圖1)。
 

圖2. 繆向水團(tuán)隊(duì)“三維相變存儲器芯片”成果榮獲華為奧林帕斯先鋒獎
 

　　繆向水團(tuán)隊(duì)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維相變存儲器芯片技術(shù)的成功研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，顯著降低了我國對國外存儲技術(shù)的依賴，加速了國產(chǎn)新型存儲器產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，對于突破我國在存儲器集成電路制造領(lǐng)域的“卡脖子”困境具有重要意義，對國家信息安全、集成電路芯片以及上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到極大的推動作用。團(tuán)隊(duì)因此榮獲華為奧林帕斯先鋒獎(圖2)。