《新型非易失性存儲器基本性能測試方法》編制說明

《新型非易失性存儲器基本性能測試方法》

團體標準（征求意見稿）編制說明

1.工作情況

1.1項目背景

主存和固態(tài)硬盤在計算機體系結(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，計算機系統(tǒng)對主存和固

態(tài)硬盤的要求也越來越高。而當前廣泛用作主存的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系統(tǒng)的需求。新型非易失性存儲器，例如磁隨機

存儲器（MagneticRandomAccessMemory；MRAM）、相變存儲器

（PhaseChangeMemory；PCM）、阻變存儲器（ResistiveRandom

Accessmemory；RRAM），具有高集成度、低功耗等潛力。新型非易

失性存儲技術(shù)在數(shù)據(jù)存儲和處理領(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。

當前，全球的研究機構(gòu)和公司正在開發(fā)用于新型非易失性存儲器

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

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

定與新型非易失性存儲器技術(shù)相關(guān)的標準，以促進行業(yè)內(nèi)的一致性和

互操作性。中國也在制定與新型存儲器技術(shù)相關(guān)的標準，并鼓勵行業(yè)

內(nèi)合作。對于新型非易失性存儲器技術(shù)何時產(chǎn)業(yè)化還沒有明確的時間，

因為這涉及到技術(shù)成熟度、市場需求等多種因素。不過隨著新型非易

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

商用化邁進。因此，新型非易失性存儲器領(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)展奠定堅實基礎(chǔ)。

本標準規(guī)定三種新型非易失性存儲器芯片包括磁隨機存儲器芯

片、相變存儲器芯片、阻變存儲器芯片的關(guān)鍵性能測試和驗證方法，

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器技術(shù)的

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

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

系架構(gòu)的革新。

1.2項目來源

本項目根據(jù)浙江省半導體行業(yè)協(xié)會的浙半?yún)f(xié)〔2023〕7號文件《浙

江省半導體行業(yè)協(xié)會關(guān)于<非易失性存儲器基本性能測試方法>團體

標準立項的通知》，由浙江大學微納電子學院為主起草單位，項目周

期為6個月。

1.3主要工作過程

1.3.1前期準備工作

背景調(diào)研

對新型非易失性存儲器的發(fā)展趨勢、基本性能等進行文獻調(diào)研，

搜索國內(nèi)外對新型非易失性存儲器基本性能測試方法的標準制定情

況，明確標準制定的目的和必要性，確定標準適用的范圍。

標準立項

2023年10月向浙江省半導體行業(yè)協(xié)會提出標準制定立項申請。

成立標準工作組

根據(jù)浙江省半導體行業(yè)協(xié)會下達的《非易失性存儲器基本性能測

試方法》團體標準的立項通知，為了更好地開展編制工作，浙江大學

微納電子學院組建了標準工作組，落實標準起草任務(wù)。

1.3.2標準草案研制

收集國內(nèi)相關(guān)標準：收集到GB/T6648—1986《半導體集成電路

靜態(tài)讀/寫存儲器空白詳細規(guī)范（可供認證用）》、GB/T

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

17574——1998《半導體器件集成電路第2部分：數(shù)字集成電路

3》、GB/T17574《半導體器件集成電路第2部分：數(shù)字集成電

路》、GB/T33657《納米技術(shù)晶圓級納米尺度相變存儲單元電學

操作參數(shù)測試規(guī)范》，為起草該標準提供了參考。

編寫標準草案及編制說明：根據(jù)標準編制原則，經(jīng)反復討論，確

定標準主體內(nèi)容，編制了標準草案及編制說明。

1.3.3標準研討會

2023年11月21日，召開標準啟動會暨研討會。會上，編制組

向與會人員作了標準的編制說明，確定了標準研制計劃與進展。與會

人員就標準草案的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和格式等進行詳細討論，并提出如下意

見：

標準名稱由《非易失性存儲器基本性能測試方法》修改為《新型

非易失性存儲器基本性能測試方法》，明確了標準中進行約束的存儲

器均為新型非易失性存儲器，包括磁隨機存儲器、相變存儲器、阻變

存儲器，而不包括只讀存儲器和閃存。更名后不會改變標準的框架與

實質(zhì)性內(nèi)容。

1.3.4征求意見（根據(jù)標準版次補充）

1.3.5專家評審（根據(jù)標準班次補充）

1.3.6標準報批（根據(jù)標準班次補充）

1.4標準制定相關(guān)單位及人員

1.4.1本標準起草單位：浙江大學微納電子學院。

1.4.2本標準起草人：程志淵、黃平洋、劉晨曦、楊吉龍。

2.標準編制原則、主要內(nèi)容及確定依據(jù)

2.1編制原則

標準編制遵循合規(guī)性、協(xié)調(diào)性、時效性、可行性，嚴格按照GB/T

1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)

則》規(guī)定的基本原則和要求進行編寫。

2.1.1合規(guī)性

標準的編制符合國家相關(guān)法律法規(guī)、標準、文件的要求。

2.1.2協(xié)調(diào)性

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

與其他行業(yè)標準的關(guān)系，考慮行業(yè)發(fā)展技術(shù)現(xiàn)狀，以促進行業(yè)技術(shù)升

級。

2.1.3時效性

標準的制定應(yīng)當考慮到科技和行業(yè)的發(fā)展變化，具有一定的時效

性，能夠適應(yīng)未來一段時間內(nèi)的發(fā)展趨勢。

2.1.4可行性

標準中的技術(shù)內(nèi)容應(yīng)具有可行性，能夠在實際應(yīng)用中被廣泛采用，

為行業(yè)提供實際的指導與規(guī)范。

2.2主要內(nèi)容及確定依據(jù)

標準主要內(nèi)容包括新型非易失性存儲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、磁存儲器測試、相變存儲器測試

和阻變存儲器測試。

2.2.1范圍

根據(jù)標準主要內(nèi)容和適用對象確定范圍。

2.2.2規(guī)范性引用文件

根據(jù)實際引用的規(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)標準的實際需要和行業(yè)通用解釋確定。

2.2.4磁存儲器測試、相變存儲器測試、阻變存儲器測試

對磁存儲器抗磁性測試、讀干擾率/寫錯誤率測試、數(shù)據(jù)保持時

間測試的測試原理、測試條件和測試方法依次進行分析與介紹；對相

變存儲器測試的測試條件、測試原理、存儲窗口測試以及置位/復位

測試、耐久測試、數(shù)據(jù)保持時間測試依次進行分析與介紹；對阻變存

儲器測試的測試條件、測試原理、存儲單元初始化成功率測試以及置

位/復位測試、耐久測試、數(shù)據(jù)保持時間測試依次進行分析與介紹。

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

持試驗方法》，但GB/T35003—2018制定較早，適用范圍是電可擦除

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

適用于磁隨機存儲器（MRAM）、相變存儲器（PCM）、阻變存儲器

（RRAM）等新型非易失性存儲器。故本標準在其技術(shù)基礎(chǔ)上，參考

磁隨機存儲器、相變存儲器、阻變隨機存儲器的相關(guān)文獻、相關(guān)標準

和實際經(jīng)驗，對三種新型非易失性存儲器的基本性能測試方法標準進

行更新與補全。

3.知識產(chǎn)權(quán)情況

本標準不涉及專利及知識產(chǎn)權(quán)方面的內(nèi)容。

4.產(chǎn)業(yè)化情況

無。

5.采用國際標準和國外先進標準情況

無。

6.與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準的協(xié)調(diào)性

6.1目前國內(nèi)相關(guān)標準：

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

T/CIE092-2020自旋轉(zhuǎn)移矩磁隨機存儲器測試方法

TCIE133—2022磁隨機存儲器件數(shù)據(jù)保持時間測試方法

TCIR126—2021磁隨機存儲芯片測試方法

TCSTM01003—2023相變存儲器電性能測試方法

TZACA041—2022混合信號半導體器件測試設(shè)備

以上標準存在基本性質(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本標準與相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章、強制性標準無沖突。

6.3本標準引用了以下標準：

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

規(guī)范（可供認證用）

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

GB/T17574——1998半導體器件集成電路第2部分：數(shù)字集

成電路3

GB/T17574半導體器件集成電路第2部分：數(shù)字集成電路

GB/T33657納米技術(shù)晶圓級納米尺度相變存儲單元電學操作

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.貫徹標準的要求和措施建