新型阻變存儲技術

A. 中科院的微電子研究所在國內微電子領域怎麼樣

首先申明我本人不是微電子所的，但我有同學曾經保送微電子所的研究生，據我所知，微電子所是中科院系統中微電子方面最好的研究所，實力很強，師資和設備也都很好，最重要的是一般中科院系統給研究生的待遇都要比高校高出許多，就全國范圍來看，微電子領域最出名的就算中科院和復旦了（這是成都電子科大的一個老師這樣認為的），但中科院從事微電子方面的研究所很多，力量相對分散，半導體所、微系統所等都從事微電子方面的研究，而且一般中科院的研究生都是要求讀博士的，復旦大學的微電子出名很早，社會影響較大，同時又有全國唯一的集成電路設計方面的國家重點實驗室，不過研究生的待遇相對中科院來說就低很多，現在一般也就一個月幾百塊錢，所以中科院微電子所和復旦是各有利弊，就看樓主的選擇了，不推薦中科院系統中除了微電子所以外的其他從事微電子研究的研究院所。

B. 什麼是單極電阻轉變和雙極電阻轉變。#阻變存儲器#

電阻大校 結型場效應管的原理差不多，其工作時候的PN結是反偏的，也沒有輸入電流。 場效應管是電壓控制性原件，所以輸入阻抗極高，..

C. 阻變存儲器中的阻擋層起什麼作用

陽離子基阻變存儲器的微觀機制、性能調控和集成技術上開展了系統的研究工作。在前期工作的基礎上，課題組最近發現在陽離子基阻變存儲器中存在置位（SET）和復位（RESET）過程的競爭，造成了該類器件復位操作的失效。通過TEM和EDS的測試分析，發現構成導電細絲的活性金屬在電場作用下會擴散進入到Pt電極中，從而在Pt電極中形成額外的活性金屬源，造成復位操作的失效。

D. 存儲的高密度性是什麼意思

一動態隨機存取存儲器（DRAM）集成電路，包含一確定在一半導體基板內的凹陷區域。此凹陷區域具有自一底面延伸的基本上垂直的邊側。一場效三極體經確定以鄰接於該凹陷區域。一包含有下電容器板、電容介電體及上電容器板的電容器結構，確定在該凹陷區域中、該場效三極體上方，藉此提供較大的電容器表面。

E. 名詞解釋：存儲技術

卡片式存儲設備
卡片式存儲設備算來算去只有幾種，而且都是利用半導體技術來儲存資料。存儲卡的原理和RAM一樣，區別只在於是否使用「Volatile"或「Non-volatile"(後者在沒有電源時，存儲設備內的資料也能永久保存)技術。
卡片式存儲器的應用領域有：
1.數字相機 要算使用存儲卡最多的IT產品，數字相機絕對是頭一個。由於數字相機需要有一定的容量來儲存相片，而且質量越高的相片要求越大的容量，所以數字相機足以保障存儲卡有一定的市場。
2.MP3隨身聽網際網路使MP3音樂垂手可得，也使MP3隨身聽有可能取代MD或CD隨身聽。而MP3隨身聽想要保存MP3歌曲文件，辦法就是使用存儲卡。通常，一部MP3隨身聽內置的是32MB的存儲卡(只能存放約10首歌曲)，消費者往往會多買一張64MB的存儲卡來保存歌曲。這樣就會增大存儲卡的銷售。

8mm磁帶
8mm磁帶：是一種由Exabyte公司開發、適合於大中型網路和多用戶系統的大容量磁帶。8mm磁帶驅動器也採用螺旋掃描技術，而且磁帶較寬，因而存儲容量極高，一盒磁帶的最高容量可達150GB

存儲卡
這里說的存儲卡是用來儲存數據資料並且可以在電腦上使用的數據存儲卡!
1.CF卡CF卡是最早推出的存儲卡，也是大家都比較青睞的存儲卡。CF卡得以普及的原因很多，其中比較重要的一點就是物美價廉。比起其他數碼存儲卡，CF卡單位容量的存儲成本差不多是最低的，速度也比較快，而且大容量的CF卡比較容易買到。
我們可以接觸的到CF卡分為CFType I/CF Type II兩種類型。由於CF存儲卡的插槽可以向下兼容，因此TypeII插槽既可以使CF TypeII卡又可以使用CFType I卡;而Type I插槽則只能使用CFType I卡，而不能使用CFType II卡，朋友們在選購和使用的時候一定要注意。
2.SD卡 SD卡體積小巧，廣泛應用在數碼相機上，是由日本的松下公司、東芝公司和SanDisk公司共同開發的一種全新的存儲卡產品，最大的特點就是通過加密功能，保證數據資料的安全保密。SD卡在外形上同MultiMedia Card卡保持一致，並且兼容MMC卡介面規范。不過注意的是，在某些產品例如手機上，SD卡和MMS卡是不能兼容的。SD 卡在售價方面要高於同容量的MultiMedia Card卡。
3.MS卡在5年前，索尼公司生產了它自己的快閃記憶體記憶卡，就是記憶棒—MemoryStick。其應用於索尼公司出的數碼產品，掌上電腦、MP3、數碼相機、數碼攝像機等等數碼設備。由Memory Stick所衍生出來的Memory Stick PRO和Memory Stick DUO也是索尼記憶棒向高容量和小體積發展的產物。
4.SM卡SM卡最早是由東芝公司推出的，它僅僅是將存儲晶元封裝起來，自身不包含控制電路，所有的讀寫操作安全依賴於使用它的設備。盡管由於結構簡單可以做得很薄，在便攜性方面優於CF卡，但兼容性差是其致命之傷，一張SM卡一旦在MP3播放器上使用過，數碼相機就可能不能再讀寫。其市場表現已呈龍鍾之態，不會再有更多新的設備支持它。
5.MMC卡MMC卡是由Sandisk和西門子於1997年聯手推出的，它普及還沾了點SD卡的光。後來推出的SD卡標准中保留了設備對MMC卡的兼容，就是說雖然使用MMC卡的設備無法使用SD卡，而使用SD卡的設備卻可以毫無障礙地使用MMC卡，在某些時候使得MMC順利成為SD卡的代替品。MMC卡的大小和SD基本一樣，比SD卡要薄一點，不過在讀取速度上還是SD強。因此價格也是MMC比較便宜。
6.xD圖像卡xD圖像卡是繼上面幾種存儲卡而後生的存儲卡產品，是由富士膠卷和奧林巴斯光學工業為SM卡的後續產品成功開發的產品。它的特點是集體積更小、容量更大於一身，xD圖像卡設計只有一張郵票那麼大，未來圖像存儲能力高達令人驚嘆的8GB。

數字線性磁帶
DLT(Digital Linear Tape，數字線性磁帶)源於1/2英寸磁帶機，它出現很早，主要用於數據的實時採集。DLT每盒容量高達40GB以上，成本較低，主要定位於中、高級的伺服器市場與磁帶庫系統。

先進的智能型磁帶
AIT(先進的智能型磁帶)是SONY公司在快速訪問高密度磁帶錄制技術方面的最新創新，現已成為磁帶機工業標准。AIT使用一種磁帶盒上含有記憶體晶片的磁帶，通過在微型晶片上記錄磁帶上文件的位置，大大減少了存取時間。

數字音頻磁帶
ST(Digital Audio Tape：數字音頻磁帶)磁帶：該磁帶寬為0.15英寸(4mm)，又叫4毫米磁帶。ST磁帶盒較小，體積僅為73mm×54mm×10.5mm，比一般錄音機磁帶盒還小。但由於該磁帶存儲系統採用了螺旋掃描技術，使得該磁帶具有很高的存儲容量。

差分備份
差分備份(Differential Backup) 就是每次備份的數據是相對於上一次全備份之後新增加的和修改過的數據。差分備份無需每天都做系統完全備份，因此備份所需時間短，並節省磁帶空間，它的災難恢復也很方便，系統管理員只需兩盤磁帶，即系統全備份的磁帶與發生災難前一天的備份磁帶，就可以將系統完全恢復。

映像備份
映像備份(Image copies)不壓縮、不打包、直接COPY獨立文件(數據文件、歸檔日誌、控制文件)，類似操作系統級的文件備份。而且只能COPY到磁碟，不能到磁帶。

差異備份
復制自上一次普通備份或增量備份以來被創建或更改的文件的備份。它不將文件標記為已經備份(換句話說，沒有清除存檔屬性)。如果您要執行普通備份和差異備份的組合，則還原文件和文件夾將需要上次已執行過普通備份和差異備份。

SAN
SAN(Storage Area Network―存儲區域網路)一類專門用於提供企業商務數據或運營商數據的存儲和備份管理的網路。因為是基於網路化的存儲，SAN比傳統的存儲和備份技術擁有更大的容量和更強的性能。通過專門的存儲管理軟體，可以直接在SAN里的大型主機、伺服器或其它服務端電腦上添加硬碟和磁帶設備。現在大多數的SAN是基於光纖信道交換機和集線器的。通常SAN被配置成網路的後端部分，存在於數據中心或者伺服器場之後

Failover(故障恢復
Failover(故障恢復)：功能相當的系統組件替代故障組件的一種自動替代系統。經常使用於連接到相同存儲設備和主機計算機的智能控制器。如果其中之一的控制器故障，故障恢復開始啟用，其他正常的控制器將負擔其I/O工作。

備份記錄
備份記錄(plicated record)文件記錄的復製品。保存在文件庫中，與原文件分開存放，是為了防止關鍵性文件或數據丟失而備制的。也稱復制記錄。

備份集
備份集(Backup sets)顧名思義就是一次備份的集合，它包含本次備份的所有備份片。一個備份集根據備份的類型不同，可能構成一個完全備份或增量備份。

Backup(備份)
Backup(備份)：存儲在非易失性存儲介質上的數據集合，這些數據用來進行原始數據丟失或者不可訪問條件下的數據恢復。為了保證恢復時備份的可用性，備份必須一致性狀態下通過拷貝原始數據來實現。

容錯
容錯：系統在其某一組件故障時仍繼續正常工作的功能。容錯功能一般通過冗餘組件設計來實現。

iSCSI
iSCSI：連接到一個TCP/IP網路的直接定址的存儲庫，通過塊I/O SCSI指令對其進行訪問。ISCSI是一種基於開放的工業標准，通過它可以用TCP/IP對SCSI(小型計算機系統介面--一種數據傳輸的公共協議)指令進行封裝，這樣就可以使這些指令能夠通過基於IP(乙太網或千兆位乙太網)「網路」進行傳輸。這一標準的目的是允許使用現有的乙太網網路傳輸SCSI指令和數據，而這一過程完全不依賴於地點。對這一產品的另外一種描述是，它是連接到TCP/IP網路的存儲，但可以使用與DAS和SAN存儲一樣的I/O指令對其進行訪問。

F. 中國科學家開創新存儲技術有何特點

近日，復旦大學微電子學院教授張衛、周鵬團隊實現了具有顛覆性的二維半導體准非易失存儲原型器件，開創了第三類存儲技術，寫入速度比目前U盤快一萬倍，數據存儲時間也可自行決定。這解決了國際半導體電荷存儲技術中「寫入速度」與「非易失性」難以兼得的難題。

此次研發的新型電荷存儲技術，既滿足了10納秒寫入數據速度，又實現了按需定製（10秒－10年）的可調控數據准非易失特性。這種全新特性不僅在高速內存中可以極大降低存儲功耗，同時能實現數據有效期截止後自然消失，在特殊應用場景解決了保密性和傳輸的矛盾。

項研究創新性地選擇多重二維材料堆疊構成了半浮柵結構晶體管：二硫化鉬、二硒化鎢、二硫化鉿分別用於開關電荷輸運和儲存，氮化硼作為隧穿層，製成階梯能谷結構的范德瓦爾斯異質結。

寫入速度比目前U盤快一萬倍，數據刷新時間是內存技術的156倍，並且擁有卓越的調控性，可以實現按照數據有效時間需求設計存儲器結構……經過測試，研究人員發現這種基於全二維材料的新型異質結能夠實現全新的第三類存儲特性。

G. 存儲技術發展歷史

最早的外置存儲器可以追溯到19世紀末。為了解決人口普查的需要，霍列瑞斯首先把穿孔紙帶改造成穿孔卡片。

他把每個人所有的調查項目依次排列於一張卡片，然後根據調查結果在相應項目的位置上打孔。在以後的計算機系統里，用穿孔卡片輸入數據的方法一直沿用到20世紀70年代，數據處理也發展成為電腦的主要功能之一。

2、磁帶

UNIVAC-I第一次採用磁帶機作外存儲器，首先用奇偶校驗方法和雙重運算線路來提高系統的可靠性，並最先進行了自動編程的試驗。此時這個磁帶長達1200英寸、包含8個磁軌，每英寸可存儲128bits，每秒可記錄12800個字元，容量也達到史無前例的184KB。從 此之後，磁帶經歷了迅速發展，後來廣泛應用了錄音、影像領域。

3、軟盤（見過這玩意的一定是80後）

1967年 IBM公司推出世界上第一張「軟盤」，直徑32英寸。隨著技術的發展，軟盤的尺寸一直在減小，容量也在不斷提升，大小從8英寸，減到到5.25英寸軟盤，以及到後來的3.5英寸軟盤，容量卻從最早的81KB到後來的1.44MB。在80-90年代3.5英寸軟盤達到了巔峰。直到CD-ROM、USB存儲設備出現後，軟盤銷量才逐漸下滑。

4、CD

CD也就是我們常說的光碟、光碟，誕生於1982年，最早用於數字音頻存儲。1985年，飛利浦和索尼將其引入PC，當時稱之為CD-ROM（只 讀），後來又發展成CD-R（可讀）。因為聲頻CD的巨大成功，今天這種媒體的用途已經擴大到進行數據儲存，目的是數據存檔和傳遞。

5、磁碟

第一台磁碟驅動器是由IBM於1956年生產，可存儲5MB數據，總共使用了50個24英寸碟片。到1973年，IBM推出第一個現代「溫徹斯特」磁碟驅動器3340，使用了密封組件、潤滑主軸和小質量磁頭。此後磁碟的容量一度提升MB到GB再到TB。

6、DVD

數字多功能光碟，簡稱DVD，是一種光碟存儲器。起源於上世紀60年代，荷蘭飛利浦公司的研究人員開始使用激光光束進行記錄和重放信息的研究。1972年，他們的研究獲得了成功，1978年投放市場。最初的產品就是大家所熟知的激光視盤（LD，Laser Vision Disc）系統。它們的直徑多是120毫米左右。容量目前最大可到17.08GB。

7、快閃記憶體

淺談存儲器的進化歷程
快閃記憶體（Flash Memory）是一種長壽命的非易失性（在斷電情況下仍能保持所存儲的數據信+息）的存儲器。包含U盤、SD卡、CF卡、記憶棒等等種類。在1984年，東芝公司的發明人舛岡富士雄首先提出了快速快閃記憶體存儲器（此處簡稱快閃記憶體）的概念。與傳統電腦內存不同，快閃記憶體的特點是非易失性（也就是所存儲的數據在主機掉電後不會丟失），其記錄速度也非常快。Intel是世界上第一個生產快閃記憶體並將其投放市場的公司。到目前為止快閃記憶體形態多樣，存儲容量也不斷擴展到256GB甚至更高。

隨著存儲器的更新換代，存儲容量越來越大，讀寫速度也越來越快，企業級硬碟單盤容量已經達到10TB以上，目前使用的SSD固態硬碟，讀速度達：3000+MB/s，寫速度達：1700MB/s，用起來美滋滋啊。

H. 1TB的硬碟和現在普遍使用的硬碟存儲技術有什麼不同

是採用 垂直存儲方式存儲的
我們知道當磁碟上的磁體區變得太小時，它們將不能在室溫下保持磁的正確方向，就會產生空比特。之前磁碟中數據位都是水平放置，而在垂直記錄方式下，他們都是垂直站立起來的。

在水平記錄方式下，每個數據位的南北磁極與臨近數據位的南北級相互吸引和排斥。但是，在垂直記錄方式下，南北級垂直向上或向下，就解決了磁極之間的沖突問題，減少了空數據位的數量。新舊兩種方式的另外一個不同點就是數據位下面軟體底層的疊加。這個新的平層提高了硬碟磁頭讀寫的可靠性。

在垂直存儲技術原理圖中，被寫電流包圍的即為磁頭，下方為介質中所包含的以高導磁率SUL形式存在的「磁頭」，它們相互配合來完成數據的垂直存儲。
垂直存儲技術能夠讓數據位站立在磁碟上，而不是向現有的水平記錄技術那樣，平鋪在磁碟上，它能提供新的硬碟數據密度和容量。新的數據排列方法，通過使磁頭在相同的時間內掃描更多的數據位，從而提高硬碟性能。垂直存儲技術由於能耗小，發熱量也隨之減少，從而改善了數據抵抗熱退減的能力，提高了硬碟的可靠性。
垂直磁記錄的數據位為垂直排列（數據位與磁碟垂直），這樣可以獲得更多的磁碟空間來存儲更多的數據，從而可以實現更高的磁錄密度。

垂直記錄磁頭上半部分在高導磁率SUL中存在磁場是的圖像，SUL的垂直磁頭將磁場傳遞給介質，介質包含部分以SUL形式存在的部分「磁頭」，我們可以看到這是效率極高的讀寫過程。
這是垂直記錄磁頭上半部分在高導磁率SUL中存在磁場是的圖像，SUL的垂直磁頭將磁場傳遞給介質，介質包含部分以SUL形式存在的部分「磁頭」，我們可以看到這是效率極高的讀寫過程。

返回極的面積將增加，所以磁場強度就得以降低，避免將數據擦除，不過也可以將數據記錄到沒有SUL的垂直介質，但是這會損失垂直記錄那出色的可寫性。

與縱向記錄不同，垂直介質中的退磁磁場方向與磁化磁場方向相反，在高密度情況下更是如此。而且垂直介質還有點不同，就是退磁磁場支持鄰位磁化，使的高密度存儲更可靠。

由於退磁磁場行為存在上述差異，所以垂直記錄和水平記錄的熱衰減線性密度趨勢彼此相反。低密度垂直模式更容易出現熱衰減和外漏磁場擦除現象，因此垂直記錄技術真是天性適合應用的高密度的存儲領域。

躍遷是水平介質外部磁場的來源，而對於垂直介質來說，除躍遷以外的所有地方都有磁通量，垂直波形看起來更像磁化模式，而不是磁化發生的變化，這直接可以放映在讀寫的質量上。

晶格介質記錄
磁頭的寫入單位是由磁粒組成的磁單元，在同一磁軌上極性相反的相鄰磁單元之間的邊界稱為磁變換，通過比特單元是否包括磁變換來進行數據記錄。既要准確探測到磁變換，又要避免超順磁效應的影響，減小寫入單位的尺寸是實現提高存儲密度的方式之一，這就是晶格介質技術。

其基本原理就是，生成小尺寸、有序排列的「單疇磁島」作為寫入單位，通過這種技術的存儲密度可以達到傳統垂直記錄的大約兩倍。而且由於每個島都是一個單磁疇，所以晶格介質的熱穩定性也很好，幾乎不會受到超順磁效應的影響。

現在的光刻技術已經能夠實現製造磁島，這其中需要用到電子束刻蝕技術和納米刻印復制技術，前者用於製造後者的模板，後者則將圖樣翻版到硬碟碟片的基板之上。在磁變換的過程當中，當被寫入數據以後，磁島必須保持單疇，這樣數據才不會丟失，因此，除了製造工藝要取得突破以外，還需要磁頭技術的配合。晶格介質記錄這項技術目前還需要進行大量的實用化研究。

熱輔助磁記錄
我們知道過高矯頑力磁介質的使用，可以進一步減小磁粒尺寸。之所以過去的技術推廣程度不高，是因為使用這種介質時，顧名思義磁頭寫入需要極強的磁場，不僅使得磁頭製造困難，而且也會對相鄰區域的數據穩定性有一定影響。

現在，一種全新的記錄方式可以有效解決這個問題——熱輔助磁記錄。其原理就是採用激光作為輔助，在寫入介質時，使用激光照射寫入點，這樣磁頭就可以利用熱能，從而在磁場強度小的情況下也能順利進行寫入操作。難點就在於需要採用極細的激光束，普通激光不能滿足需求，實驗室當中流行的辦法是採用近場光。

這項技術理論上可以將存儲密度提高到5Tbit/平方英寸，即傳統垂直記錄技術的存儲密度極限的10倍，目前還處在基礎研究階段。

為了提高存儲密度，多年來工程師一直在縮小數據位和微粒的尺寸，這協助PC廠商將硬碟存儲容量由數MB提高到了100 GB。但是，多年來的縮微化已經使得磁粒的尺寸僅有8 納米長。
進一步減少磁粒的尺寸會造成它們在室溫下翻轉，數據會因此受到損壞--亦即所謂的「超順磁效應」（Superparamagnetic Effect）。減少每個數據位中的微粒數量，就會提高硬碟的噪音和降低可靠性。硬碟廠商已經利用垂直存儲技術爭取了一些時間，但這一技術並沒有解決「無法再縮小」的難題。

熱輔助寫入陣營希望改變微粒。 Mark Kryder表示，與鈷- 鉑微粒不同的是，鐵- 鉑微粒在室溫下不會翻轉。為了寫入或刪除數據，被整合在硬碟中的激光將會加熱一個具體數據位，當數據被存儲或刪除後，數據位將迅速冷卻。他指出，增加激光會大幅度提高成本。
但是，材料的改變並非易事。例如，半導體製造由鋁轉向銅時給晶元廠商帶來了很大麻煩。對於熱輔助寫入技術而言，工程師必須找到精確定位激光的完美方式。
當前的垂直紀錄技術在HAMR技術應用之前，可以達到0.5-1Tb每平方英寸的儲存密度。希捷研究預測使用HAMR技術，或者結合bit patterned media技術，可以獲得50terabit每平方英寸的儲存密度，但50Tb每平方英寸的儲存密度已經是HAMR技術的極限，而且如此高的密度可能在2020年才能實現。
與熱輔助陣營形成鮮明對比的是，晶格媒介技術陣營希望保留現有的微粒不變。這種技術將把每個數據位的微粒數量由100 個減少到1 個，然後使這些數據位彼此隔離，減少相互間的干擾和降低數據損壞的危險。

磁性顆粒排列方式從無序到有序，實現存儲密度跨越式發展
眾所周知，由鋁經過陽極氧化而成的氧化鋁存在大量納米級的納米孔。通過在這些納米孔中填充磁性金屬，就有望實現晶格介質。
不過，氧化鋁中的納米孔有一個特點，它會以自生方式形成蜂窩狀的六方形緻密結構，因此不適合沿圓周方向進行磁記錄的硬碟。因而該研究小組於2005年6月開發了先在鋁表面以直線狀形成凹凸圖案，再對氧化鋁納米孔進行一維排列的手法（發布資料）。但當時的一維排列間隔最小隻有45nm。此次通過對陽極氧化條件進行優化，在凹部內形成雙列納米孔，從而縮小了間隔。即使是間隔接近電子束繪制極限的50nm間隔的凹凸線也能在寬25nm的凹部兩側形成納米孔列，從而實現了25nm間隔。
除此之外，還在填充了磁性體的納米孔磁性層（納米孔為隨機排列）下方，形成了用於將磁束向記錄層集中的軟磁性底膜，並成功地利用垂直磁記錄頭進行了記錄和讀取。今後准備製作以25nm間隔沿圓周方向排列納米孔，並且含有軟磁性底膜的記錄介質，力爭實現1Tbit/平米英寸級的記錄與讀取。

無論如何硬碟不斷接受著閃村的考驗，這也將是一場磁與電的競爭。不過相信近十年或更長時間，硬碟廠商將綜合採用熱輔助寫入、規則媒介技術，生產存儲密度達到每平方英寸50-100 TB的硬碟，這將確保硬碟仍然是最經濟有效的存儲方式。