6月17日，上海交通大学集成电路学院（信息与电子工程学院）朱敏课题组联合比利时微电子研究中心（IMEC）Taras Ravsher、Sergiu Clima、Daniele Carbin等研究人员，在《Materials Today》共同发表题为“Chalcogenide Selector-Only Memory”的综述论文。该工作系统总结了近年来快速发展的自选通存储器（Selector-Only Memory，SOM）技术的发展历程、材料体系、存储机理及未来应用前景，为新型高密度存储器的发展提供了重要参考。

面向人工智能时代的新型存储技术

随着人工智能大模型、云计算和数据中心的迅猛发展，数据存储需求呈指数级增长。传统存储架构在容量、速度、能耗和成本等方面面临越来越严峻的挑战。如何构建兼具高速、低功耗、高密度和低成本的新型存储器，已成为国际学术界和产业界共同关注的关键问题。自选通存储器（SOM）是2021年由IMEC的Taras Ravsher等人首次提出的新型存储技术。与传统三维存储器依赖“开关+存储单元”结构不同，SOM利用双向阈值开关器件（Ovonic Threshold Switch, OTS）在正负偏压操作后阈值电压差异实现信息存储，将开关与存储功二合一，从根本上简化了器件结构和制造工艺。由于其简单结构、高密度和高速特性，SOM有望成为面向新一代存储中心计算架构的关键候选技术之一，已成为SK海力士、三星、台积电、美光以及IMEC等半导体巨头的研究重点。

人工智能时代对高密度存储器的迫切需求，以及从开关/存储堆叠架构向SOM的演进：（a）深度学习模型参数规模的指数级增长；（b）现代存储层级结构；（c）SOM基于OTS的开关/存储二合一架构；（d）SOM的电压存储行为

系统梳理SOM技术发展历程、材料、机理以及应用前景

本综述系统回顾了SOM技术的演进脉络，梳理了从1964年OTS现象首次发现到近年来SOM芯片的研发历程。文章阐述了国际主流科研机构与行业企业在该领域取得的重要进展，重点介绍了IMEC、三星电子、SK海力士、美光及IBM等单位在材料开发、器件设计和芯片验证方面的代表性成果。

双向阈值开关到自选通存储器的发展历程

文章进一步系统归纳了目前已报道的硫基、硒基和碲基等SOM材料体系，比较分析了不同材料在开关速度、漏电流、存储窗口、耐久性和热稳定性等关键性能指标上的特点。针对SOM的存储机理问题，论文重点讨论了原子偏析机制（Atomic Segregation）、梯度带隙模型（Graded Band-Gap）、各向异性结构单元模型（Anisotropic Structural Unit）以及界面能带弯曲模型（Interfacial Band-Bending）等主流物理模型，并客观评估了现有机制的应用场景及其局限性。此外，综述还展望了多层硫系材料堆叠、异质结构设计、三维垂直集成以及面向人工智能计算的新型存储架构等前沿研究方向，为未来高性能SOM器件的设计与产业化发展提供了理论依据和技术路线参考。

研究团队认为，随着人工智能和数据密集型计算的持续发展，未来存储系统将对容量、速度与能耗提出更高要求。凭借结构简单、高密度、高速度和低功耗等优势，SOM有望在存储级内存、神经形态计算以及内存扩展等领域发挥重要作用，并成为下一代高性能存储技术的重要发展方向。

作者简介

朱敏，上海交通大学集成电路学院（信息与电子工程学院）教授，国家级高层次青年人才。自2009年开始专注于先进存储器件与芯片研究，主持多项国家自然科学基金优秀青年、面上和青年项目等。以第一作者或通讯作者在Science、Nature Materials、Nature Communications（5篇）、Science Advances（2篇）、Advanced Materials（2篇）、Materials Today、Advanced Functional Materials（3篇）等国际权威期刊发表SCI论文50余篇。获2022年中国科学十大进展、2020年上海市自然科学一等奖、华为奥林帕斯先锋奖、上海市青年科技启明星、德国洪堡学者等多项荣誉和奖项。