Estudio, modelado y simulación de memorias RRAM

Abstract

El interés que han despertado estas memorias se refleja también en el elevado número de publicaciones1 que han aparecido en los últimos años. Además, en las últimas ediciones del congreso de referencia mundial en el campo de los dispositivos electrónicos IEDM (International Electron Device Meeting), los dispositivos con más contribuciones asociadas fueron las RRAM. Por último, numerosas empresas privadas como Crossbar, Sony, Panasonic, HP, Towerjazz… han puesto también su mirada, y su dinero, en esta nueva tecnología. Las memorias RRAM (también conocidas como ReRAM) basan su funcionamiento en la conmutación entre estados de diferente resistencia (Resistive Switching, RS) (ver Capítulos 2 y 8). Hay varios tipos de memorias RRAM, según el mecanismo físicoquímico involucrado en la conmutación entre los estados de alta y baja conductividad (ver sección 1.3). En la mayoría de los casos los dispositivos son extremadamente simples de fabricar (consisten en dos contactos metálicos o semiconductores con un óxido en medio) y con una alta compatibilidad con la tecnología CMOS. Con dos niveles de tensión diferentes se pueden forzar las transiciones entre los estados de alta y baja resistividad. La sencillez de funcionamiento y fabricación les da unas perspectivas extremadamente atractivas para abordar con éxito las necesidades de escalado a las que se enfrentarán en el contexto tan competitivo de la industria electrónica actual. Además, su alta velocidad de conmutación también las postula como buenas candidatas para nuevos nichos tecnológicos. Sin embargo, los principios físicos y químicos involucrados en las transiciones todavía no han sido del todo clarificados. Con el fin de contribuir al desarrollo de esta prometedora tecnología, en el contexto de esta tesis doctoral se ha desarrollado un simulador macroscópico para este tipo de dispositivos al que hemos llamado SIM2RRAM (ver Capítulo 3). A partir de los resultados obtenidos, y su comparación con resultados experimentales, se ha realizado un modelado y análisis del funcionamiento interno desde el punto de vista estructural, térmico y eléctrico.