阻变存储器外围电路的设计与实现

发布时间：2017-03-25 16:16

  本文关键词：阻变存储器外围电路的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息时代的发展,存储技术也在飞速地进步。为了能够满足大规模存储系统的要求,密度更高、尺寸更小、运行速度更快、可擦除次数更多的新型存储器件成为业界研究热点。如今,以纳米交叉结构为基础的阻变存储器,以其卓越的存储优势,在集成电路领域得到了广泛关注。阻变存储器具有高存储密度、低功耗、尺寸小、与CMOS工艺兼容等特点,是存储技术未来研究的重点。为了实现阻变存储器在工业上的应用,需要仔细研究阻变器件的电学特性及外围电路。本文的工作主要针对阻变存储器的读写逻辑展开,研究并实现其读写电路,以及对阻变存储器的功能进行测试验证。本文首先分析当前半导体存储器的类型及特点,根据它们的参数特性分析目前存储技术存在的局限性,然后论述阻变单元的电学特性及阻变机理,研究基于阻变单元结构的阻变存储器存储原理和读写逻辑。其次,在对阻变存储器的存储原理与读写操作过程进行研究后,基于双极性特性的存储单元,设计了1R结构存储阵列的阻变存储器整体读写电路,并通过对电路的各个子模块进行设计与仿真,实现了所设计的读写方案。最后,针对阻变存储器及读写电路,设计了能够满足阻变存储器读写功能的控制器,对整个模块进行了仿真测试,最后下载到FPGA开发板上进行硬件调试。验证结果显示,阻变存储器能够正确地对数据进行读写,达到了设计要求。
【关键词】：阻变存储器 电学特性 阻变机理 存储原理 调试
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景和意义11-14
• 1.2 课题相关研究现状14-15
• 1.3 论文的主要结构与工作15-17
• 第二章 阻变存储器概述17-27
• 2.1 阻变存储的单元类型和测量17-19
• 2.1.1 阻变存储单元类型17-19
• 2.1.2 阻变单元的测量19
• 2.2 阻变存储器的存储原理和特性19-23
• 2.2.1 阻变存储器的基本工作原理19-21
• 2.2.2 存储器件的主要参数21-23
• 2.3 阻变器件的工作机理23-26
• 2.3.1 导电细丝理论23-25
• 2.3.2 SCLC理论25
• 2.3.3 TCD理论25
• 2.3.4 肖特基发射理论25-26
• 2.3.5 Pool-Frenkel发射理论26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 阻变存储器的读写逻辑及建模27-42
• 3.1 阻变存储单元27-31
• 3.1.1 1R结构存储单元28-29
• 3.1.2 1D1R结构存储单元29-30
• 3.1.3 1T1R结构存储单元30-31
• 3.2 阻变存储单元的Spice模型31-34
• 3.2.1 阻变器件模型实现机理31-32
• 3.2.2 分立器件模型32-34
• 3.2.3 Spice模型的电学特性仿真34
• 3.3 阻变存储器的读写逻辑34-40
• 3.3.1 阻变存储器的写入操作35-37
• 3.3.2 阻变存储器的读出操作37-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 阻变存储器的读写电路设计42-58
• 4.1 阻变存储器的整体布局42-44
• 4.1.1 阻变存储器的整体结构42-43
• 4.1.2 存储阵列的设计43-44
• 4.2 译码器电路设计44-45
• 4.2.1 译码器电路的引入和设计44-45
• 4.2.2 微米导线和纳米导线的连接45
• 4.3 写驱动电路设计45-49
• 4.3.1 写驱动电路46-48
• 4.3.2 写驱动电路的逻辑仿真48-49
• 4.4 读出电路设计49-52
• 4.4.1 敏感放大器49-52
• 4.5 控制电路设计52-57
• 4.5.1 控制信号模块52-53
• 4.5.2 电平选择电路53-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 阻变存储器外围电路的FPGA验证58-65
• 5.1 外围电路的整体结构58-60
• 5.2 外围电路的FPGA验证60-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 结束语65-67
• 6.1 全文工作总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 作者在学期间取得的学术成果73

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