《新型非易失性存儲(chǔ)器基本性能測試方法》編制說明

《新型非易失性存儲(chǔ)器基本性能測試方法》

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）編制說明

1.工作情況

1.1項(xiàng)目背景

主存和固態(tài)硬盤在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用。隨著

數(shù)據(jù)規(guī)模的增長以及芯片多核處理器的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)主存和固

態(tài)硬盤的要求也越來越高。而當(dāng)前廣泛用作主存的DRAM和廣泛用

作固態(tài)硬盤的NANDFlash在容量、能耗、延遲等方面逐漸受限，已

無法滿足高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求。新型非易失性存儲(chǔ)器，例如磁隨機(jī)

存儲(chǔ)器（MagneticRandomAccessMemory；MRAM）、相變存儲(chǔ)器

（PhaseChangeMemory；PCM）、阻變存儲(chǔ)器（ResistiveRandom

Accessmemory；RRAM），具有高集成度、低功耗等潛力。新型非易

失性存儲(chǔ)技術(shù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理領(lǐng)域逐漸顯現(xiàn)其重要性，正在受到全

球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注和研究，有希望取代傳統(tǒng)的DRAM和閃存。

當(dāng)前，全球的研究機(jī)構(gòu)和公司正在開發(fā)用于新型非易失性存儲(chǔ)器

的性能測試方法，涵蓋讀寫速度、數(shù)據(jù)保持性和置位/復(fù)位等關(guān)鍵性

能參數(shù)的測量。國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖（ITRS）等組織積極制

定與新型非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，以促進(jìn)行業(yè)內(nèi)的一致性和

互操作性。中國也在制定與新型存儲(chǔ)器技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，并鼓勵(lì)行業(yè)

內(nèi)合作。對(duì)于新型非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)何時(shí)產(chǎn)業(yè)化還沒有明確的時(shí)間，

因?yàn)檫@涉及到技術(shù)成熟度、市場需求等多種因素。不過隨著新型非易

失性存儲(chǔ)器技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)，其穩(wěn)定性在逐漸提高，逐步朝向

商用化邁進(jìn)。因此，新型非易失性存儲(chǔ)器領(lǐng)域亟需提出規(guī)范的基本性

能測試方法，從而為未來技術(shù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定三種新型非易失性存儲(chǔ)器芯片包括磁隨機(jī)存儲(chǔ)器芯

片、相變存儲(chǔ)器芯片、阻變存儲(chǔ)器芯片的關(guān)鍵性能測試和驗(yàn)證方法，

為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員、工程師和制造商提供各種新型存儲(chǔ)器技術(shù)的

性能一致性和可比性，旨在推進(jìn)器件優(yōu)化設(shè)計(jì)、上下游測試設(shè)備等產(chǎn)

業(yè)發(fā)展，推進(jìn)新型非易失性存儲(chǔ)器的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，加快存儲(chǔ)體

系架構(gòu)的革新。

1.2項(xiàng)目來源

本項(xiàng)目根據(jù)浙江省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的浙半?yún)f(xié)〔2023〕7號(hào)文件《浙

江省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)關(guān)于<非易失性存儲(chǔ)器基本性能測試方法>團(tuán)體

標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)的通知》，由浙江大學(xué)微納電子學(xué)院為主起草單位，項(xiàng)目周

期為6個(gè)月。

1.3主要工作過程

1.3.1前期準(zhǔn)備工作

背景調(diào)研

對(duì)新型非易失性存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)、基本性能等進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，

搜索國內(nèi)外對(duì)新型非易失性存儲(chǔ)器基本性能測試方法的標(biāo)準(zhǔn)制定情

況，明確標(biāo)準(zhǔn)制定的目的和必要性，確定標(biāo)準(zhǔn)適用的范圍。

標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)

2023年10月向浙江省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)提出標(biāo)準(zhǔn)制定立項(xiàng)申請(qǐng)。

成立標(biāo)準(zhǔn)工作組

根據(jù)浙江省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)下達(dá)的《非易失性存儲(chǔ)器基本性能測

試方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)通知，為了更好地開展編制工作，浙江大學(xué)

微納電子學(xué)院組建了標(biāo)準(zhǔn)工作組，落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)起草任務(wù)。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)草案研制

收集國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：收集到GB/T6648—1986《半導(dǎo)體集成電路

靜態(tài)讀/寫存儲(chǔ)器空白詳細(xì)規(guī)范（可供認(rèn)證用）》、GB/T

35003—2018《非易失性存儲(chǔ)器耐久和數(shù)據(jù)保持試驗(yàn)方法》、GB/T

17574——1998《半導(dǎo)體器件集成電路第2部分：數(shù)字集成電路

3》、GB/T17574《半導(dǎo)體器件集成電路第2部分：數(shù)字集成電

路》、GB/T33657《納米技術(shù)晶圓級(jí)納米尺度相變存儲(chǔ)單元電學(xué)

操作參數(shù)測試規(guī)范》，為起草該標(biāo)準(zhǔn)提供了參考。

編寫標(biāo)準(zhǔn)草案及編制說明：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編制原則，經(jīng)反復(fù)討論，確

定標(biāo)準(zhǔn)主體內(nèi)容，編制了標(biāo)準(zhǔn)草案及編制說明。

1.3.3標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)

2023年11月21日，召開標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)會(huì)暨研討會(huì)。會(huì)上，編制組

向與會(huì)人員作了標(biāo)準(zhǔn)的編制說明，確定了標(biāo)準(zhǔn)研制計(jì)劃與進(jìn)展。與會(huì)

人員就標(biāo)準(zhǔn)草案的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和格式等進(jìn)行詳細(xì)討論，并提出如下意

見：

標(biāo)準(zhǔn)名稱由《非易失性存儲(chǔ)器基本性能測試方法》修改為《新型

非易失性存儲(chǔ)器基本性能測試方法》，明確了標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行約束的存儲(chǔ)

器均為新型非易失性存儲(chǔ)器，包括磁隨機(jī)存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器、阻變

存儲(chǔ)器，而不包括只讀存儲(chǔ)器和閃存。更名后不會(huì)改變標(biāo)準(zhǔn)的框架與

實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。

1.3.4征求意見（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)版次補(bǔ)充）

1.3.5專家評(píng)審（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)班次補(bǔ)充）

1.3.6標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)班次補(bǔ)充）

1.4標(biāo)準(zhǔn)制定相關(guān)單位及人員

1.4.1本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：浙江大學(xué)微納電子學(xué)院。

1.4.2本標(biāo)準(zhǔn)起草人：程志淵、黃平洋、劉晨曦、楊吉龍。

2.標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容及確定依據(jù)

2.1編制原則

標(biāo)準(zhǔn)編制遵循合規(guī)性、協(xié)調(diào)性、時(shí)效性、可行性，嚴(yán)格按照GB/T

1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)

則》規(guī)定的基本原則和要求進(jìn)行編寫。

2.1.1合規(guī)性

標(biāo)準(zhǔn)的編制符合國家相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、文件的要求。

2.1.2協(xié)調(diào)性

制定新型非易失性存儲(chǔ)器的基本性能測試方法時(shí)，應(yīng)考慮和協(xié)調(diào)

與其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，考慮行業(yè)發(fā)展技術(shù)現(xiàn)狀，以促進(jìn)行業(yè)技術(shù)升

級(jí)。

2.1.3時(shí)效性

標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)當(dāng)考慮到科技和行業(yè)的發(fā)展變化，具有一定的時(shí)效

性，能夠適應(yīng)未來一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。

2.1.4可行性

標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)內(nèi)容應(yīng)具有可行性，能夠在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用，

為行業(yè)提供實(shí)際的指導(dǎo)與規(guī)范。

2.2主要內(nèi)容及確定依據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括新型非易失性存儲(chǔ)器基本性能測試方法的范

圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、磁存儲(chǔ)器測試、相變存儲(chǔ)器測試

和阻變存儲(chǔ)器測試。

2.2.1范圍

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容和適用對(duì)象確定范圍。

2.2.2規(guī)范性引用文件

根據(jù)實(shí)際引用的規(guī)范性文件按規(guī)定要求排列。

2.2.3術(shù)語和定義

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際需要和行業(yè)通用解釋確定。

2.2.4磁存儲(chǔ)器測試、相變存儲(chǔ)器測試、阻變存儲(chǔ)器測試

對(duì)磁存儲(chǔ)器抗磁性測試、讀干擾率/寫錯(cuò)誤率測試、數(shù)據(jù)保持時(shí)

間測試的測試原理、測試條件和測試方法依次進(jìn)行分析與介紹；對(duì)相

變存儲(chǔ)器測試的測試條件、測試原理、存儲(chǔ)窗口測試以及置位/復(fù)位

測試、耐久測試、數(shù)據(jù)保持時(shí)間測試依次進(jìn)行分析與介紹；對(duì)阻變存

儲(chǔ)器測試的測試條件、測試原理、存儲(chǔ)單元初始化成功率測試以及置

位/復(fù)位測試、耐久測試、數(shù)據(jù)保持時(shí)間測試依次進(jìn)行分析與介紹。

重點(diǎn)參考了GB/T35003—2018《非易失性存儲(chǔ)器耐久和數(shù)據(jù)保

持試驗(yàn)方法》，但GB/T35003—2018制定較早，適用范圍是電可擦除

可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）和快閃存儲(chǔ)器（Flash），部分內(nèi)容不

適用于磁隨機(jī)存儲(chǔ)器（MRAM）、相變存儲(chǔ)器（PCM）、阻變存儲(chǔ)器

（RRAM）等新型非易失性存儲(chǔ)器。故本標(biāo)準(zhǔn)在其技術(shù)基礎(chǔ)上，參考

磁隨機(jī)存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器、阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器的相關(guān)文獻(xiàn)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)三種新型非易失性存儲(chǔ)器的基本性能測試方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)

行更新與補(bǔ)全。

3.知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利及知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的內(nèi)容。

4.產(chǎn)業(yè)化情況

無。

5.采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況

無。

6.與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

6.1目前國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

GBT35003-2018非易失性存儲(chǔ)器耐久和數(shù)據(jù)保持試驗(yàn)方法

T/CIE092-2020自旋轉(zhuǎn)移矩磁隨機(jī)存儲(chǔ)器測試方法

TCIE133—2022磁隨機(jī)存儲(chǔ)器件數(shù)據(jù)保持時(shí)間測試方法

TCIR126—2021磁隨機(jī)存儲(chǔ)芯片測試方法

TCSTM01003—2023相變存儲(chǔ)器電性能測試方法

TZACA041—2022混合信號(hào)半導(dǎo)體器件測試設(shè)備

以上標(biāo)準(zhǔn)存在基本性質(zhì)測試覆蓋不全面、應(yīng)用場景有限、部分內(nèi)

容需要更新等問題。

6.2本標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章、強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)無沖突。

6.3本標(biāo)準(zhǔn)引用了以下標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T6648——1986半導(dǎo)體集成電路靜態(tài)讀/寫存儲(chǔ)器空白詳細(xì)

規(guī)范（可供認(rèn)證用）

GB/T35003——2018非易失性存儲(chǔ)器耐久和數(shù)據(jù)保持試驗(yàn)方法

GB/T17574——1998半導(dǎo)體器件集成電路第2部分：數(shù)字集

成電路3

GB/T17574半導(dǎo)體器件集成電路第2部分：數(shù)字集成電路

GB/T33657納米技術(shù)晶圓級(jí)納米尺度相變存儲(chǔ)單元電學(xué)操作

參數(shù)測試規(guī)范

7.重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

8.貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建