新型阻变存储技术

A. 中科院的微电子研究所在国内微电子领域怎么样

首先申明我本人不是微电子所的，但我有同学曾经保送微电子所的研究生，据我所知，微电子所是中科院系统中微电子方面最好的研究所，实力很强，师资和设备也都很好，最重要的是一般中科院系统给研究生的待遇都要比高校高出许多，就全国范围来看，微电子领域最出名的就算中科院和复旦了（这是成都电子科大的一个老师这样认为的），但中科院从事微电子方面的研究所很多，力量相对分散，半导体所、微系统所等都从事微电子方面的研究，而且一般中科院的研究生都是要求读博士的，复旦大学的微电子出名很早，社会影响较大，同时又有全国唯一的集成电路设计方面的国家重点实验室，不过研究生的待遇相对中科院来说就低很多，现在一般也就一个月几百块钱，所以中科院微电子所和复旦是各有利弊，就看楼主的选择了，不推荐中科院系统中除了微电子所以外的其他从事微电子研究的研究院所。

B. 什么是单极电阻转变和双极电阻转变。#阻变存储器#

电阻大校 结型场效应管的原理差不多，其工作时候的PN结是反偏的，也没有输入电流。 场效应管是电压控制性原件，所以输入阻抗极高，..

C. 阻变存储器中的阻挡层起什么作用

阳离子基阻变存储器的微观机制、性能调控和集成技术上开展了系统的研究工作。在前期工作的基础上，课题组最近发现在阳离子基阻变存储器中存在置位（SET）和复位（RESET）过程的竞争，造成了该类器件复位操作的失效。通过TEM和EDS的测试分析，发现构成导电细丝的活性金属在电场作用下会扩散进入到Pt电极中，从而在Pt电极中形成额外的活性金属源，造成复位操作的失效。

D. 存储的高密度性是什么意思

一动态随机存取存储器（DRAM）集成电路，包含一确定在一半导体基板内的凹陷区域。此凹陷区域具有自一底面延伸的基本上垂直的边侧。一场效三极管经确定以邻接于该凹陷区域。一包含有下电容器板、电容介电体及上电容器板的电容器结构，确定在该凹陷区域中、该场效三极管上方，借此提供较大的电容器表面。

E. 名词解释：存储技术

卡片式存储设备
卡片式存储设备算来算去只有几种，而且都是利用半导体技术来储存资料。存储卡的原理和RAM一样，区别只在于是否使用“Volatile"或“Non-volatile"(后者在没有电源时，存储设备内的资料也能永久保存)技术。
卡片式存储器的应用领域有：
1.数字相机 要算使用存储卡最多的IT产品，数字相机绝对是头一个。由于数字相机需要有一定的容量来储存相片，而且质量越高的相片要求越大的容量，所以数字相机足以保障存储卡有一定的市场。
2.MP3随身听因特网使MP3音乐垂手可得，也使MP3随身听有可能取代MD或CD随身听。而MP3随身听想要保存MP3歌曲文件，办法就是使用存储卡。通常，一部MP3随身听内置的是32MB的存储卡(只能存放约10首歌曲)，消费者往往会多买一张64MB的存储卡来保存歌曲。这样就会增大存储卡的销售。

8mm磁带
8mm磁带：是一种由Exabyte公司开发、适合于大中型网络和多用户系统的大容量磁带。8mm磁带驱动器也采用螺旋扫描技术，而且磁带较宽，因而存储容量极高，一盒磁带的最高容量可达150GB

存储卡
这里说的存储卡是用来储存数据资料并且可以在电脑上使用的数据存储卡!
1.CF卡CF卡是最早推出的存储卡，也是大家都比较青睐的存储卡。CF卡得以普及的原因很多，其中比较重要的一点就是物美价廉。比起其他数码存储卡，CF卡单位容量的存储成本差不多是最低的，速度也比较快，而且大容量的CF卡比较容易买到。
我们可以接触的到CF卡分为CFType I/CF Type II两种类型。由于CF存储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插槽则只能使用CFType I卡，而不能使用CFType II卡，朋友们在选购和使用的时候一定要注意。
2.SD卡 SD卡体积小巧，广泛应用在数码相机上，是由日本的松下公司、东芝公司和SanDisk公司共同开发的一种全新的存储卡产品，最大的特点就是通过加密功能，保证数据资料的安全保密。SD卡在外形上同MultiMedia Card卡保持一致，并且兼容MMC卡接口规范。不过注意的是，在某些产品例如手机上，SD卡和MMS卡是不能兼容的。SD 卡在售价方面要高于同容量的MultiMedia Card卡。
3.MS卡在5年前，索尼公司生产了它自己的闪存记忆卡，就是记忆棒—MemoryStick。其应用于索尼公司出的数码产品，掌上电脑、MP3、数码相机、数码摄像机等等数码设备。由Memory Stick所衍生出来的Memory Stick PRO和Memory Stick DUO也是索尼记忆棒向高容量和小体积发展的产物。
4.SM卡SM卡最早是由东芝公司推出的，它仅仅是将存储芯片封装起来，自身不包含控制电路，所有的读写操作安全依赖于使用它的设备。尽管由于结构简单可以做得很薄，在便携性方面优于CF卡，但兼容性差是其致命之伤，一张SM卡一旦在MP3播放器上使用过，数码相机就可能不能再读写。其市场表现已呈龙钟之态，不会再有更多新的设备支持它。
5.MMC卡MMC卡是由Sandisk和西门子于1997年联手推出的，它普及还沾了点SD卡的光。后来推出的SD卡标准中保留了设备对MMC卡的兼容，就是说虽然使用MMC卡的设备无法使用SD卡，而使用SD卡的设备却可以毫无障碍地使用MMC卡，在某些时候使得MMC顺利成为SD卡的代替品。MMC卡的大小和SD基本一样，比SD卡要薄一点，不过在读取速度上还是SD强。因此价格也是MMC比较便宜。
6.xD图像卡xD图像卡是继上面几种存储卡而后生的存储卡产品，是由富士胶卷和奥林巴斯光学工业为SM卡的后续产品成功开发的产品。它的特点是集体积更小、容量更大于一身，xD图像卡设计只有一张邮票那么大，未来图像存储能力高达令人惊叹的8GB。

数字线性磁带
DLT(Digital Linear Tape，数字线性磁带)源于1/2英寸磁带机，它出现很早，主要用于数据的实时采集。DLT每盒容量高达40GB以上，成本较低，主要定位于中、高级的服务器市场与磁带库系统。

先进的智能型磁带
AIT(先进的智能型磁带)是SONY公司在快速访问高密度磁带录制技术方面的最新创新，现已成为磁带机工业标准。AIT使用一种磁带盒上含有记忆体晶片的磁带，通过在微型晶片上记录磁带上文件的位置，大大减少了存取时间。

数字音频磁带
ST(Digital Audio Tape：数字音频磁带)磁带：该磁带宽为0.15英寸(4mm)，又叫4毫米磁带。ST磁带盒较小，体积仅为73mm×54mm×10.5mm，比一般录音机磁带盒还小。但由于该磁带存储系统采用了螺旋扫描技术，使得该磁带具有很高的存储容量。

差分备份
差分备份(Differential Backup) 就是每次备份的数据是相对于上一次全备份之后新增加的和修改过的数据。差分备份无需每天都做系统完全备份，因此备份所需时间短，并节省磁带空间，它的灾难恢复也很方便，系统管理员只需两盘磁带，即系统全备份的磁带与发生灾难前一天的备份磁带，就可以将系统完全恢复。

映像备份
映像备份(Image copies)不压缩、不打包、直接COPY独立文件(数据文件、归档日志、控制文件)，类似操作系统级的文件备份。而且只能COPY到磁盘，不能到磁带。

差异备份
复制自上一次普通备份或增量备份以来被创建或更改的文件的备份。它不将文件标记为已经备份(换句话说，没有清除存档属性)。如果您要执行普通备份和差异备份的组合，则还原文件和文件夹将需要上次已执行过普通备份和差异备份。

SAN
SAN(Storage Area Network―存储区域网络)一类专门用于提供企业商务数据或运营商数据的存储和备份管理的网络。因为是基于网络化的存储，SAN比传统的存储和备份技术拥有更大的容量和更强的性能。通过专门的存储管理软件，可以直接在SAN里的大型主机、服务器或其它服务端电脑上添加硬盘和磁带设备。现在大多数的SAN是基于光纤信道交换机和集线器的。通常SAN被配置成网络的后端部分，存在于数据中心或者服务器场之后

Failover(故障恢复
Failover(故障恢复)：功能相当的系统组件替代故障组件的一种自动替代系统。经常使用于连接到相同存储设备和主机计算机的智能控制器。如果其中之一的控制器故障，故障恢复开始启用，其他正常的控制器将负担其I/O工作。

备份记录
备份记录(plicated record)文件记录的复制品。保存在文件库中，与原文件分开存放，是为了防止关键性文件或数据丢失而备制的。也称复制记录。

备份集
备份集(Backup sets)顾名思义就是一次备份的集合，它包含本次备份的所有备份片。一个备份集根据备份的类型不同，可能构成一个完全备份或增量备份。

Backup(备份)
Backup(备份)：存储在非易失性存储介质上的数据集合，这些数据用来进行原始数据丢失或者不可访问条件下的数据恢复。为了保证恢复时备份的可用性，备份必须一致性状态下通过拷贝原始数据来实现。

容错
容错：系统在其某一组件故障时仍继续正常工作的功能。容错功能一般通过冗余组件设计来实现。

iSCSI
iSCSI：连接到一个TCP/IP网络的直接寻址的存储库，通过块I/O SCSI指令对其进行访问。ISCSI是一种基于开放的工业标准，通过它可以用TCP/IP对SCSI(小型计算机系统接口--一种数据传输的公共协议)指令进行封装，这样就可以使这些指令能够通过基于IP(以太网或千兆位以太网)“网络”进行传输。这一标准的目的是允许使用现有的以太网网络传输SCSI指令和数据，而这一过程完全不依赖于地点。对这一产品的另外一种描述是，它是连接到TCP/IP网络的存储，但可以使用与DAS和SAN存储一样的I/O指令对其进行访问。

F. 中国科学家开创新存储技术有何特点

近日，复旦大学微电子学院教授张卫、周鹏团队实现了具有颠覆性的二维半导体准非易失存储原型器件，开创了第三类存储技术，写入速度比目前U盘快一万倍，数据存储时间也可自行决定。这解决了国际半导体电荷存储技术中“写入速度”与“非易失性”难以兼得的难题。

此次研发的新型电荷存储技术，既满足了10纳秒写入数据速度，又实现了按需定制（10秒－10年）的可调控数据准非易失特性。这种全新特性不仅在高速内存中可以极大降低存储功耗，同时能实现数据有效期截止后自然消失，在特殊应用场景解决了保密性和传输的矛盾。

项研究创新性地选择多重二维材料堆叠构成了半浮栅结构晶体管：二硫化钼、二硒化钨、二硫化铪分别用于开关电荷输运和储存，氮化硼作为隧穿层，制成阶梯能谷结构的范德瓦尔斯异质结。

写入速度比目前U盘快一万倍，数据刷新时间是内存技术的156倍，并且拥有卓越的调控性，可以实现按照数据有效时间需求设计存储器结构……经过测试，研究人员发现这种基于全二维材料的新型异质结能够实现全新的第三类存储特性。

G. 存储技术发展历史

最早的外置存储器可以追溯到19世纪末。为了解决人口普查的需要，霍列瑞斯首先把穿孔纸带改造成穿孔卡片。

他把每个人所有的调查项目依次排列于一张卡片，然后根据调查结果在相应项目的位置上打孔。在以后的计算机系统里，用穿孔卡片输入数据的方法一直沿用到20世纪70年代，数据处理也发展成为电脑的主要功能之一。

2、磁带

UNIVAC-I第一次采用磁带机作外存储器，首先用奇偶校验方法和双重运算线路来提高系统的可靠性，并最先进行了自动编程的试验。此时这个磁带长达1200英寸、包含8个磁道，每英寸可存储128bits，每秒可记录12800个字符，容量也达到史无前例的184KB。从 此之后，磁带经历了迅速发展，后来广泛应用了录音、影像领域。

3、软盘（见过这玩意的一定是80后）

1967年 IBM公司推出世界上第一张“软盘”，直径32英寸。随着技术的发展，软盘的尺寸一直在减小，容量也在不断提升，大小从8英寸，减到到5.25英寸软盘，以及到后来的3.5英寸软盘，容量却从最早的81KB到后来的1.44MB。在80-90年代3.5英寸软盘达到了巅峰。直到CD-ROM、USB存储设备出现后，软盘销量才逐渐下滑。

4、CD

CD也就是我们常说的光盘、光盘，诞生于1982年，最早用于数字音频存储。1985年，飞利浦和索尼将其引入PC，当时称之为CD-ROM（只 读），后来又发展成CD-R（可读）。因为声频CD的巨大成功，今天这种媒体的用途已经扩大到进行数据储存，目的是数据存档和传递。

5、磁盘

第一台磁盘驱动器是由IBM于1956年生产，可存储5MB数据，总共使用了50个24英寸盘片。到1973年，IBM推出第一个现代“温彻斯特”磁盘驱动器3340，使用了密封组件、润滑主轴和小质量磁头。此后磁盘的容量一度提升MB到GB再到TB。

6、DVD

数字多功能光盘，简称DVD，是一种光盘存储器。起源于上世纪60年代，荷兰飞利浦公司的研究人员开始使用激光光束进行记录和重放信息的研究。1972年，他们的研究获得了成功，1978年投放市场。最初的产品就是大家所熟知的激光视盘（LD，Laser Vision Disc）系统。它们的直径多是120毫米左右。容量目前最大可到17.08GB。

7、闪存

浅谈存储器的进化历程
闪存（Flash Memory）是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信+息）的存储器。包含U盘、SD卡、CF卡、记忆棒等等种类。在1984年，东芝公司的发明人舛冈富士雄首先提出了快速闪存存储器（此处简称闪存）的概念。与传统电脑内存不同，闪存的特点是非易失性（也就是所存储的数据在主机掉电后不会丢失），其记录速度也非常快。Intel是世界上第一个生产闪存并将其投放市场的公司。到目前为止闪存形态多样，存储容量也不断扩展到256GB甚至更高。

随着存储器的更新换代，存储容量越来越大，读写速度也越来越快，企业级硬盘单盘容量已经达到10TB以上，目前使用的SSD固态硬盘，读速度达：3000+MB/s，写速度达：1700MB/s，用起来美滋滋啊。

H. 1TB的硬盘和现在普遍使用的硬盘存储技术有什么不同

是采用 垂直存储方式存储的
我们知道当磁盘上的磁体区变得太小时，它们将不能在室温下保持磁的正确方向，就会产生空比特。之前磁盘中数据位都是水平放置，而在垂直记录方式下，他们都是垂直站立起来的。

在水平记录方式下，每个数据位的南北磁极与临近数据位的南北级相互吸引和排斥。但是，在垂直记录方式下，南北级垂直向上或向下，就解决了磁极之间的冲突问题，减少了空数据位的数量。新旧两种方式的另外一个不同点就是数据位下面软件底层的叠加。这个新的平层提高了硬盘磁头读写的可靠性。

在垂直存储技术原理图中，被写电流包围的即为磁头，下方为介质中所包含的以高导磁率SUL形式存在的“磁头”，它们相互配合来完成数据的垂直存储。
垂直存储技术能够让数据位站立在磁盘上，而不是向现有的水平记录技术那样，平铺在磁盘上，它能提供新的硬盘数据密度和容量。新的数据排列方法，通过使磁头在相同的时间内扫描更多的数据位，从而提高硬盘性能。垂直存储技术由于能耗小，发热量也随之减少，从而改善了数据抵抗热退减的能力，提高了硬盘的可靠性。
垂直磁记录的数据位为垂直排列（数据位与磁盘垂直），这样可以获得更多的磁盘空间来存储更多的数据，从而可以实现更高的磁录密度。

垂直记录磁头上半部分在高导磁率SUL中存在磁场是的图像，SUL的垂直磁头将磁场传递给介质，介质包含部分以SUL形式存在的部分“磁头”，我们可以看到这是效率极高的读写过程。
这是垂直记录磁头上半部分在高导磁率SUL中存在磁场是的图像，SUL的垂直磁头将磁场传递给介质，介质包含部分以SUL形式存在的部分“磁头”，我们可以看到这是效率极高的读写过程。

返回极的面积将增加，所以磁场强度就得以降低，避免将数据擦除，不过也可以将数据记录到没有SUL的垂直介质，但是这会损失垂直记录那出色的可写性。

与纵向记录不同，垂直介质中的退磁磁场方向与磁化磁场方向相反，在高密度情况下更是如此。而且垂直介质还有点不同，就是退磁磁场支持邻位磁化，使的高密度存储更可靠。

由于退磁磁场行为存在上述差异，所以垂直记录和水平记录的热衰减线性密度趋势彼此相反。低密度垂直模式更容易出现热衰减和外漏磁场擦除现象，因此垂直记录技术真是天性适合应用的高密度的存储领域。

跃迁是水平介质外部磁场的来源，而对于垂直介质来说，除跃迁以外的所有地方都有磁通量，垂直波形看起来更像磁化模式，而不是磁化发生的变化，这直接可以放映在读写的质量上。

晶格介质记录
磁头的写入单位是由磁粒组成的磁单元，在同一磁道上极性相反的相邻磁单元之间的边界称为磁变换，通过比特单元是否包括磁变换来进行数据记录。既要准确探测到磁变换，又要避免超顺磁效应的影响，减小写入单位的尺寸是实现提高存储密度的方式之一，这就是晶格介质技术。

其基本原理就是，生成小尺寸、有序排列的“单畴磁岛”作为写入单位，通过这种技术的存储密度可以达到传统垂直记录的大约两倍。而且由于每个岛都是一个单磁畴，所以晶格介质的热稳定性也很好，几乎不会受到超顺磁效应的影响。

现在的光刻技术已经能够实现制造磁岛，这其中需要用到电子束刻蚀技术和纳米刻印复制技术，前者用于制造后者的模板，后者则将图样翻版到硬盘盘片的基板之上。在磁变换的过程当中，当被写入数据以后，磁岛必须保持单畴，这样数据才不会丢失，因此，除了制造工艺要取得突破以外，还需要磁头技术的配合。晶格介质记录这项技术目前还需要进行大量的实用化研究。

热辅助磁记录
我们知道过高矫顽力磁介质的使用，可以进一步减小磁粒尺寸。之所以过去的技术推广程度不高，是因为使用这种介质时，顾名思义磁头写入需要极强的磁场，不仅使得磁头制造困难，而且也会对相邻区域的数据稳定性有一定影响。

现在，一种全新的记录方式可以有效解决这个问题——热辅助磁记录。其原理就是采用激光作为辅助，在写入介质时，使用激光照射写入点，这样磁头就可以利用热能，从而在磁场强度小的情况下也能顺利进行写入操作。难点就在于需要采用极细的激光束，普通激光不能满足需求，实验室当中流行的办法是采用近场光。

这项技术理论上可以将存储密度提高到5Tbit/平方英寸，即传统垂直记录技术的存储密度极限的10倍，目前还处在基础研究阶段。

为了提高存储密度，多年来工程师一直在缩小数据位和微粒的尺寸，这协助PC厂商将硬盘存储容量由数MB提高到了100 GB。但是，多年来的缩微化已经使得磁粒的尺寸仅有8 纳米长。
进一步减少磁粒的尺寸会造成它们在室温下翻转，数据会因此受到损坏--亦即所谓的“超顺磁效应”（Superparamagnetic Effect）。减少每个数据位中的微粒数量，就会提高硬盘的噪音和降低可靠性。硬盘厂商已经利用垂直存储技术争取了一些时间，但这一技术并没有解决“无法再缩小”的难题。

热辅助写入阵营希望改变微粒。 Mark Kryder表示，与钴- 铂微粒不同的是，铁- 铂微粒在室温下不会翻转。为了写入或删除数据，被整合在硬盘中的激光将会加热一个具体数据位，当数据被存储或删除后，数据位将迅速冷却。他指出，增加激光会大幅度提高成本。
但是，材料的改变并非易事。例如，半导体制造由铝转向铜时给芯片厂商带来了很大麻烦。对于热辅助写入技术而言，工程师必须找到精确定位激光的完美方式。
当前的垂直纪录技术在HAMR技术应用之前，可以达到0.5-1Tb每平方英寸的储存密度。希捷研究预测使用HAMR技术，或者结合bit patterned media技术，可以获得50terabit每平方英寸的储存密度，但50Tb每平方英寸的储存密度已经是HAMR技术的极限，而且如此高的密度可能在2020年才能实现。
与热辅助阵营形成鲜明对比的是，晶格媒介技术阵营希望保留现有的微粒不变。这种技术将把每个数据位的微粒数量由100 个减少到1 个，然后使这些数据位彼此隔离，减少相互间的干扰和降低数据损坏的危险。

磁性颗粒排列方式从无序到有序，实现存储密度跨越式发展
众所周知，由铝经过阳极氧化而成的氧化铝存在大量纳米级的纳米孔。通过在这些纳米孔中填充磁性金属，就有望实现晶格介质。
不过，氧化铝中的纳米孔有一个特点，它会以自生方式形成蜂窝状的六方形致密结构，因此不适合沿圆周方向进行磁记录的硬盘。因而该研究小组于2005年6月开发了先在铝表面以直线状形成凹凸图案，再对氧化铝纳米孔进行一维排列的手法（发布资料）。但当时的一维排列间隔最小只有45nm。此次通过对阳极氧化条件进行优化，在凹部内形成双列纳米孔，从而缩小了间隔。即使是间隔接近电子束绘制极限的50nm间隔的凹凸线也能在宽25nm的凹部两侧形成纳米孔列，从而实现了25nm间隔。
除此之外，还在填充了磁性体的纳米孔磁性层（纳米孔为随机排列）下方，形成了用于将磁束向记录层集中的软磁性底膜，并成功地利用垂直磁记录头进行了记录和读取。今后准备制作以25nm间隔沿圆周方向排列纳米孔，并且含有软磁性底膜的记录介质，力争实现1Tbit/平米英寸级的记录与读取。

无论如何硬盘不断接受着闪村的考验，这也将是一场磁与电的竞争。不过相信近十年或更长时间，硬盘厂商将综合采用热辅助写入、规则媒介技术，生产存储密度达到每平方英寸50-100 TB的硬盘，这将确保硬盘仍然是最经济有效的存储方式。