集成電路,，俗稱“芯片”,，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心,，被譽為國家的工業(yè)糧食,。而存儲器是存儲信息的主要載體，占集成電路市場的四分之一,，我國存儲器市場占全球市場的一半,，但缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)和人才，導(dǎo)致高密度,、大容量存儲器完全依賴進口,。這給我國的信息安全帶來了極大的隱患,。

為解決此難題,，有一個團隊默默耕耘了十多年時間，正是憑著這種“把冷板凳坐熱”的精神,，使他們終于摘得2016年度國家自然科學(xué)獎二等獎的桂冠,。這正是中國科學(xué)院微電子研究所劉明院士領(lǐng)導(dǎo)的新型非易失存儲器研究團隊，經(jīng)過15年的努力,，在高密度,、大容量存儲器領(lǐng)域積累了系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)、培養(yǎng)了人才,。而他們研制的新型阻變存儲器正在推進產(chǎn)業(yè)化進程,，有望在未來進入主流存儲器市場。

團隊成員在人民大會堂合照留影,。左,，王艷,，中，龍世兵,，右,，劉琦

解密阻變存儲器

項目第二完成人劉琦研究員，正是團隊中的一員,?；貞浧鹋c項目負責(zé)人、導(dǎo)師劉明院士的相識,，劉琦不得不驚嘆命運對自己的眷顧,。2006年劉琦還在安徽大學(xué)讀研究生的時候，被劉明院士的一場報告深深吸引,，熱愛科研的他抓住機會當時就向劉明院士表達了想做聯(lián)合培養(yǎng)生的訴求,，沒想到愿望很快實現(xiàn)了，自己已在這個團隊學(xué)習(xí),、工作了10年的時間,。

他介紹說，阻變存儲器是一種新型的非易失存儲技術(shù),，與目前主流的非易失存儲器Flash Memory（閃存）相比,，在性能上有極大的優(yōu)勢，同時,，阻變存儲器由金屬-介質(zhì)-金屬構(gòu)成,，結(jié)構(gòu)非常簡單，有利于實現(xiàn)三維的高密度集成,，是未來大容量存儲器的有力競爭者,。

項目歷經(jīng)十余年，針對阻變存儲器機理,、材料,、結(jié)構(gòu)、集成工藝與芯片設(shè)計等方面開展了系統(tǒng)深入的研究工作,，也在知識產(chǎn)權(quán)上進行了有效的部署,，這些成果為我國發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的阻變存儲技術(shù)奠定了科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。

記者了解到,。該團隊積累的電荷俘獲存儲器相關(guān)技術(shù)和專利2014年轉(zhuǎn)移到武漢新芯進行產(chǎn)業(yè)化開發(fā),，2016年，武漢新芯憑借和微電子所的技術(shù)及人才合作成為國家存儲器產(chǎn)業(yè)基地,，得到包括紫光集團,、國家集成電路基金等共計240億美元的投資，成立了長江存儲公司,?！爸锌圃何㈦娮铀鎯ζ飨嚓P(guān)專利和技術(shù)是武芯存儲器產(chǎn)品自主研發(fā)的初始來源和主要基礎(chǔ)之一”,。

科研過程漫長神秘

在接受記者采訪之前，項目第四完成人龍世兵研究員剛剛面見了一位自己輔導(dǎo)的本科生,。這位學(xué)生剛剛用兩個月的時間完成了40頁全英文的投稿,。

在外加電激勵下，材料發(fā)生電阻變化的現(xiàn)象早在20世紀60年代就被報道,，但是利用這種現(xiàn)象發(fā)展新型非易失存儲技術(shù)卻是從2000年才逐漸起步,，龍世兵告訴記者，劉明院士團隊在2004年就開始關(guān)注阻變存儲器,，研究歷程基本與國際同步,。

在初始階段，團隊發(fā)現(xiàn)許多的材料體系在電激勵下都能出現(xiàn)電阻轉(zhuǎn)變行為,，但是絕大大部分的器件都需要一個初始激活的過程,，這個過程需要較大的電壓，會對器件產(chǎn)率,、性能和可靠性造成嚴重的影響,。針對這個問題，他們通過理論分析,，并結(jié)合大量的實驗驗證,，發(fā)現(xiàn)通過摻雜能夠解決上述的問題，實現(xiàn)了器件性能的改善和器件良率的提高,。目前,，這個方法已經(jīng)成為阻變存儲器領(lǐng)域改善器件性能的常用方法之一。

阻變過程伴隨著一些物理化學(xué)變化,，這些變化將導(dǎo)致導(dǎo)電通路在材料內(nèi)部的形成和破滅,，但如何觀測分析這些變化的微觀信息是一件非常困難的事情。針對這個難題,，他們發(fā)展了一套原位的TEM測試方法,，能夠在外加電壓下，實時地觀測材料內(nèi)部導(dǎo)電通路的形成和破滅的過程,?；谶@個方法,，他們首次獲得了導(dǎo)電通路形成和破滅動態(tài)的影像過程,，這對阻變的微觀機制的研究產(chǎn)生了極大的推動作用。

理解了導(dǎo)電通路形成和破滅是阻變行為的根本原因,，自然而然的,，就想到如何控制導(dǎo)電通路的形成和破滅的過程，這對器件性能的改善至關(guān)重要,。因此,，進一步發(fā)展了電場增強的調(diào)控思想,，實現(xiàn)了導(dǎo)電通路生長過程的人為調(diào)控，為阻變存儲器大規(guī)模集成提供了解決方案,。

產(chǎn)業(yè)化的美好愿景

王艷作為項目第五完成人,，跟記者講述了獲獎后的心路歷程。她認為自己的生活和心態(tài)沒有什么變化,，獲獎是對團隊多年工作的一個認可,，也是一種鼓勵。

她覺得作為一名女同志,，在工作中跟男同事并沒有什么不同之處,。科研工作需要專注和投入,，也需要成員之間互相幫助,，并表示慶幸自己處在這樣一個團隊中。她說,，導(dǎo)師劉明院士是一位非常優(yōu)雅溫和的女性,，對待工作非常認真，遇到困難向她求助,，她會竭盡所能的給予幫助,。待人真誠，也沒什么架子,。

整個團隊在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下,，形成了真誠樸實的工作氛圍。團隊成員之間也都相識多年,，一起把阻變存儲器這個課題一點一點做起來,，從原理探索，性能改進,，到商業(yè)化應(yīng)用探索,。她表示一直以來得到大家很多幫助，能成為這個團隊的一份子是一件很幸運的事情,。

劉琦介紹說,，團隊在開展基礎(chǔ)研究的同時，也注重阻變存儲器的應(yīng)用研究,。一方面,，注重知識產(chǎn)權(quán)的保護，目前已經(jīng)申請近百項的專利,，集中在材料,、結(jié)構(gòu)、工藝,、算法,、電路等方面,，其中已經(jīng)獲得美國授權(quán)專利8項，中國授權(quán)專利50多項,。另一方面,，也在積極地將成果向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，目前正在跟中芯國際,、北京智芯微電子科技有限公司聯(lián)合開發(fā)28nm的RRAM量產(chǎn)工藝及產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā),，希望能夠推動中國存儲器產(chǎn)業(yè)自主快速發(fā)展。