基于嵌入式应用的阻变存储器设计

发布时间：2020-12-20 03:47

　　随着超大规模集成电路的发展,使得人们能够把包括处理器、存储器、模拟电路、接口逻辑集成到一个大规模的芯片上,形成所谓的SOC(片上系统)。嵌入式非易失性存储器已成为当今许多SOC系统解决方案的一个重要组成部分。传统的嵌入式非易失性存储器在按比例缩小、存储单元尺寸、速度、功耗和芯片面积等方面越来越限制其在未来SOC中的应用。在众多下一代非易失性存储器中,阻变存储器(RRAM)具有结构简单、标准CMOS工艺兼容、编程功耗低、单元面积小和易于等比例缩小等特性使其成为未来嵌入式应用中最有前景的存储器。本论文在利用阻变存储器初始化特性的基础上,提出了一种新型的2T2R的存储单元结构,此单元结构具有抗工艺波动性及高安全性的特点。在基于2T2R的结构上本论文通过阻变存储器和当前主流嵌入式非易失性存储器的详细比较,选取了具有嵌入式存储应用中的高速代码存储和低功耗存储两个阻变存储器应用具有较大优势的领域,设计了两块分别针对高速读取和RFID电子标签中低功耗存储的芯片。论文描述了两块存储器芯片的系统结构、阵列结构、外围电路设计,提出了高速读取的电路结构,并首次设计了低功耗的编程反馈结构用以降低编程阻变存储器... 

【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基于CuxO的阻变存储器存储单元基本结构

Ni、Co、Ta、及叹等各种导电金属材料。为了CuxO电阻存储器的制造工艺简单并且与CMOS工艺兼容，当前CuxO存储单元一般采用在Cu衬底上直接氧化生成CuxO电阻存储材料的办法。图2.2所示为SPalisfon公司05年在正DM会议发布的cuxo电阻存储器[5]，通过采用热氧化的方法生成cuxo。spansion采用了传统的ITIR的存储单元结构形式(如图2.2a所示)，通过直接在铜互连后端工艺中形成劝a步骤之后，热氧化叭a上的Cu生成如图3.2b所示CuxO材料(州田峋，然后再沉积上电极(几)，通过图3.2e的几M图观察，其CuxO层的厚度为12IUn。上上电极(TE)))下下电极(BE)))基于CuxO的存储介质图2.1基于CuxO的阻变存储器存储单元基本结构

其余嵌入式非易失性存储器特性嵌入式Flash存储器嵌入式Flash存储器(EmbeddedFlash)是目前嵌入式系统中应用得较多器。按照不同嵌入式Flash存储器的类型，可以将其归为两大类:浮oatinggate帅e)和电荷陷阱型(ChargetraPpingtyPe)。其中浮栅型又TNoR型、l.STsplitgate型和ZTNOR型;电荷陷阱型又被成为SoNO其又有Saifim公司的NROM和Ememory公司的Ncoflash为代表。这TNOR型为代表来简要介绍下EmbeddedFlash的特点。图2.11描述了ITNOR型玩beddedFlash的基本结构[’o]。数据存储在(FloatingGate)中，通过改变控制栅(COntrolGate)上施加的电压的大浮栅中存储电荷的数量，浮栅中存储电荷的多少表现为存储单元的闭值低，通过分辨这个闰值电压的值来获得存储单元中的数据。COn七olGat心


本文编号：2927149