新型半导体存储器测试仪项目介绍
一、 技术背景
存储器产品在整个信息产业中占据了市场的60%，其主流产品为DRAM、SRAM、FLASH以及硬盘和光盘等。截至2012年，存储器产品的产值在全球已达3千亿美元。一些新型非易失性存储器的出现，如FRAM、PCRAM、RRAM等，可以将FLASH存储密度提高10－100倍，擦写速度提高106倍，擦写电压由目前9－17V降低到1.5V以下，同时可以替代DRAM和SRAM等，形成一种通用存储器。
针对以上新型存储器技术开发，需要有专用可靠性测试设备，模仿存储器读写方脉冲，在纳秒量级时间范围内进行存储器的存储能力、擦写时间、擦写次数、数据保持时间等可靠性测试。现有半导体存储器（FLASH，RRAM，PCRAM等）的可靠性测试设备一般采用最快至毫秒量级的三角脉冲，而不是存储器直接读写的纳秒量级的方脉冲，只能测量秒至毫秒量级的电流－电压曲线，通过以上毫秒量级的测量结果预言纳秒量级中存储器所读出逻辑信息，导致读出信息的严重失真。尤其是，在铁电存储器（FRAM）及铁电功能材料性能测试研究领域，由于铁电功能材料具有较高的自发极化强度和较大的介电常数特性,它作为一种极其重要的功能性材料可应用于非挥发随机读取存储器(FRAM)、动态随机读取存储器(DRAM)、非制冷红外探测器、薄膜介质电容器、电场调制的微波器件、AC电致发光器件和薄膜传感器等。
二、市场情况
根据前期市场调查，中国大陆的铁电测试仪需求量大约是100台/年，每台价格在25-30万元；而全球的年需求量超过1000台。目前商业主流铁电测试仪（美国Radiant公司Premier系列和德国aixACCT公司的TF 2000系列）的测试原理都是基于Sawyer-Tower或Virtual Ground电路，只能测量一些高度绝缘的铁电薄膜电容器的电位移－电压等信息，无法表征漏电铁电薄膜，且材料的测试电压为三角脉冲，测量频率低于100kHz，这极大限制科研工作者进一步研究铁电功能材料原理及存储器件应用。这也迫使市场需要一款新型高性能的铁电功能材
料测试仪。
目前，尽管样机正在试制，但中科院上海技术物理所、中科院半导所、清华大学、复旦大学、韩国首尔国立大学等国内外科研机构已明确了购买意愿。
三、 已有技术积累
我们在新型非易失性存储器电学测试领域已有超过10年的研究经历，并开发了一系列先进的电学测量技术和平台，已申请了9项中国发明专利（已授权5项），2项美国发明专利（即将授权）。以上关于铁电功能材料测试技术发明专利受到美国Radiant公司高度重视，并表明了极大的购买意愿。超快电容－电压扫描曲线的测量技术也引起了Agilent等国际大公司的极大兴趣。
目前，我们在上述测量技术研究成果的基础上开发一款全球最新的半导体存储器测量设备，不仅可以覆盖和超过任何一款传统铁电、电介质材料（如美国Radiant Technologies系列，德国aixccit TF Analyers系列）的一切测量功能，还可以实现以下功能：
(1) 可以测量ns-s（或1Hz-GHz)绝缘或半导体薄膜的电容－电压特性，如Agilent 4194A 阻抗分析仪(1-40MHz)等所不能达到的频率范围等 （～50万/台）； (2) 可以在纳秒量级测量MOS器件的电流－电压特性等，实现市场上HP 4156半导体参数测试仪等设备测试功能，且测量时间呈几个数量级的缩短 （～60万/台）；
(3) 实现任何半导体存储器的可靠性功能测试，如FLASH、RRAM、PCRAM、FeRAM等的擦写时间、信息保持时间、擦写次数等测试。
获授权发明专利：
1. 专利号：ZL 2009 1 0199381.X，“一种测量漏电铁电薄膜电滞回线的方法”;
发明人：江安全，刘骁兵；授权公告日：2012年01月18日。（授权） 2. 专利号：ZL 2009 1 0054686.1，“一种快速测量铁电薄膜印刻效应的方法”，
发明人：江安全，翁旭东；授权公告日:2012年07月04日。（授权） 3. 专利号：ZL 2009 1 0195455.2，“一种快速电压扫描测量铁电薄膜微分电容
的方法”， 发明人：江安全，刘骁兵；授权公告日：2012年05月30日。（授权）
4. 专利号：ZL 2010 1 0102118.7“一种铁电氧化物/半导体复合薄膜二极管阻
变存储器”，发明人：江安全，刘骁兵，王灿；授权公告日：2012年07月05日。（授权）
5. 专利号：ZL 2010 1 0175142.3，“一种极化调谐铁电薄膜二极管存储器”，
发明人：江安全，刘骁兵；授权公告日：2013年03月20日。（授权） 已申请的发明专利目录
6. 201110000987.3，“一种电畴运动速度可调的脉冲电压测量法“， 江安全，刘骁兵， 2011.1.5。 7. 201110000987.3，“一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法”，江安全，
刘骁兵. 国际专利已申请，中國專利代理(香港)有限公司，2011 年9 月10 日。FPEL11150025P, PCT/CN2011/000578,美国发明申请号：13387044（即将授权）
8. 201110203557.1，2011，7，30，“一种绝缘/漏电铁电薄膜电畴反转电流测
量与转换为电滞回线的方法”， 江安全，丁士进，刘骁兵，国际专利已申请(PCT/CN2011/001858)，中國專利代理(香港)有限公司，2011 年9 月10 日（即将授权）
9. 2012022100265650，“铁电薄膜电畴区域运动速度与矫顽电场关系的测量方
法”，江安全，陈志辉，2012年2月21日。
四、 与北京普源精电科技有限公司（普源公司）合作进行设备制造
近期合作：由于我们在部分测试方法上实现了原理性突破，与普源公司联合生产的以铁电存储及铁电功能材料测试为主要特色的半导体存储测试仪以及全新的超快电容－电压扫描分析仪将在国内外市场上有极强的价格竞争力和技术竞争力。
长期合作：争取能实现联合生产测试半导体器件的半导体参数测试仪、集成电路芯片测试设备等。一方面，普源公司的高端产品比如示波器，频谱仪等更容易在类似于复旦大学这样的高校找到客户，拓展更大的市场。另一方面，复旦微电子IC设计团队设计的一些芯片能够在国内代工厂流片生产，并逐步应用到普源公司的产品上，通过普源公司有效推进国产核心芯片器件产业化，同时为普源公司设计国际领先的电学测试设备扫清核心芯片受制欧美高端芯片出口管制的瓶颈，建立更好的品牌效应。符合国家中长期科学发展战略重点强调的核心集成电路芯片国产化的目标。此外，生产半导体参数测试仪，集成电路芯片测试设备等也可使普源公司在集成电路电学测试领域打开一个新市场，从而打破目前全部由欧美企业垄断该市场的局面。