大容量阻变存储器关键电路设计及测试系统研究
发布时间：2020-12-28 08:42
近年来大数据、物联网、人工智能的迅速崛起对数据存储提出了更高的要求,但传统非挥发型存储器如Flash的发展在半导体工艺节点达到22nm时遇到了阻碍,因此学术界和工业界都开始进行新一代存储器的研究。作为新型非挥发型存储器的一员,阻变存储器RRAM因其具有高可靠、转变速度快、单元特征尺寸小、便于三维集成等优势逐渐成为研究的热点。本文工作围绕64Mb RRAM项目展开,对RRAM的阻变机理、存储单元结构、所需灵敏放大器等方面进行研究,主要内容如下。首先通过对比0T1R、1T1R、1D1R等单元结构特点确定了64Mb RRAM中所使用的单元结构为1T1R类型,根据1T1R单元原理图完成了存储单元版图的设计,随后将存储单元扩展至存储阵列。在64Mb RRAM整体设计上本文采用分割阵列和层次化译码方式,将存储阵列整体分割成4×39个小阵列,每个小阵列包括2048×256个单元,此外每个小阵列还有其对应的参考阵列用于提供参考电阻接入灵敏放大器。其次根据RRAM的读出特性,本文针对性地设计了一款电压型交叉耦合结构的读出灵敏放大器,其前仿结果表明该灵敏放大器可以在25ns内将数据准确读出。在前仿通过基础...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?Ｆｌａｓｈ单元结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｌａｓｈ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
［９＿１（）］。Ｆｌａｓｈ的结构和ＭＯＳ管类似，包括源漏和栅极三部分，区别点在于Ｆｌａｓｈ在传统??ＭＯＳ管的栅极和硅衬底之间加入了浮栅层，如图１－２所示，其中浮栅层用于存储电子??［１＼当在控制栅施加电压时，内部形成电场，电场作用使得浮栅层被注入电子或者拉出??电子，通过控制浮栅层内电子的有无来实现数据写入和擦除的目的。由于当浮栅层中存??储电子时，ＭＯＳ管的阈值电压会变大，对于固定的栅压来说源漏间电流会变小，相反在??浮栅层中没有存储电子的情况下，电流会变大，通过电流大小可以进行数据“０”、“１”??的判断。??浮栅层???：????ｓ丨衬底??’??：二?）ｒ．?ｒ???；????图１－２?Ｆｌａｓｈ单元结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｌａｓｈ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??Ｆｌａｓｈ存储器按其阵列构造方式可以分成ＮＯＲ型和ＮＡＮＤ型［１２］。其中ＮＯＲ?Ｆｌａｓｈ??在进行数据读写时的单位为字节形式，加快了数据存取的速度；而ＮＡＮＤ?Ｈａｓｈ是以读??取数据块的方式进行工作，每次读取的数据为５１２个字节。由于其采用数据块的读取方??式，导致其读取速度相对来说比ＮＯＲ型慢，但速度的折中换来了高密度和低成本的优??势［１３１?Ｆｌａｓｈ的出现使得非挥发性存储器进入一个快速发展阶段
发生高、低转变是由其内部导电细丝的引起的，当器件收受到正向电压激励时，内部形??成导电细丝使得器件处于低阻状态。当器件两端加上方向电压致使己形成导电细丝破灭??时，器件由低阻变化到高阻状态。如图２－１所示表示Ａｇ电极ＥＣＭ发生高低阻态转换??时内部导电细丝的转换过程［５］？８４。??Ｗ）关态?（ｂ＞开态??ａｅ，ｕＳ，ｃ＜！＇ｊｌ?磚?Ｓ??Ｍ］??（ｃ）?ＲＨＳＨＴ?＜ａ）?ＳＥＴ??图２－１导电细丝转变过程??Ｆｉｇｕｒｅ２－１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｆｉｌａｍｅｎｔ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RRAM的运用MIG逻辑设计的加法器电路[J]. 刘文楷,范冬宇,戴澜,张锋. 微电子学与计算机. 2017(12)
[2]新型阻变存储器的物理研究与产业化前景[J]. 张颖,龙世兵,刘明. 物理. 2017(10)
[3]微电子所阻变存储器研究取得新突破[J]. Mary. 今日电子. 2016(08)
[4]中国大陆集成电路产业发展态势与建议[J]. 刘雯,马晓辉,刘武. 中国软科学. 2015(11)
[5]增强RRAM可靠性的热通量压缩算法[J]. 项中元,张锋. 北京航空航天大学学报. 2016(05)
[6]基于WO_x阻变材料的RRAM电路设计[J]. 于杰,张文俊,焦斌. 固体电子学研究与进展. 2013(02)
硕士论文
[1]阻变存储器外围电路的设计与实现[D]. 杨顺.国防科学技术大学 2015
本文编号：2943452
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?Ｆｌａｓｈ单元结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｌａｓｈ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
［９＿１（）］。Ｆｌａｓｈ的结构和ＭＯＳ管类似，包括源漏和栅极三部分，区别点在于Ｆｌａｓｈ在传统??ＭＯＳ管的栅极和硅衬底之间加入了浮栅层，如图１－２所示，其中浮栅层用于存储电子??［１＼当在控制栅施加电压时，内部形成电场，电场作用使得浮栅层被注入电子或者拉出??电子，通过控制浮栅层内电子的有无来实现数据写入和擦除的目的。由于当浮栅层中存??储电子时，ＭＯＳ管的阈值电压会变大，对于固定的栅压来说源漏间电流会变小，相反在??浮栅层中没有存储电子的情况下，电流会变大，通过电流大小可以进行数据“０”、“１”??的判断。??浮栅层???：????ｓ丨衬底??’??：二?）ｒ．?ｒ???；????图１－２?Ｆｌａｓｈ单元结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｌａｓｈ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??Ｆｌａｓｈ存储器按其阵列构造方式可以分成ＮＯＲ型和ＮＡＮＤ型［１２］。其中ＮＯＲ?Ｆｌａｓｈ??在进行数据读写时的单位为字节形式，加快了数据存取的速度；而ＮＡＮＤ?Ｈａｓｈ是以读??取数据块的方式进行工作，每次读取的数据为５１２个字节。由于其采用数据块的读取方??式，导致其读取速度相对来说比ＮＯＲ型慢，但速度的折中换来了高密度和低成本的优??势［１３１?Ｆｌａｓｈ的出现使得非挥发性存储器进入一个快速发展阶段
发生高、低转变是由其内部导电细丝的引起的，当器件收受到正向电压激励时，内部形??成导电细丝使得器件处于低阻状态。当器件两端加上方向电压致使己形成导电细丝破灭??时，器件由低阻变化到高阻状态。如图２－１所示表示Ａｇ电极ＥＣＭ发生高低阻态转换??时内部导电细丝的转换过程［５］？８４。??Ｗ）关态?（ｂ＞开态??ａｅ，ｕＳ，ｃ＜！＇ｊｌ?磚?Ｓ??Ｍ］??（ｃ）?ＲＨＳＨＴ?＜ａ）?ＳＥＴ??图２－１导电细丝转变过程??Ｆｉｇｕｒｅ２－１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｆｉｌａｍｅｎｔ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RRAM的运用MIG逻辑设计的加法器电路[J]. 刘文楷,范冬宇,戴澜,张锋. 微电子学与计算机. 2017(12)
[2]新型阻变存储器的物理研究与产业化前景[J]. 张颖,龙世兵,刘明. 物理. 2017(10)
[3]微电子所阻变存储器研究取得新突破[J]. Mary. 今日电子. 2016(08)
[4]中国大陆集成电路产业发展态势与建议[J]. 刘雯,马晓辉,刘武. 中国软科学. 2015(11)
[5]增强RRAM可靠性的热通量压缩算法[J]. 项中元,张锋. 北京航空航天大学学报. 2016(05)
[6]基于WO_x阻变材料的RRAM电路设计[J]. 于杰,张文俊,焦斌. 固体电子学研究与进展. 2013(02)
硕士论文
[1]阻变存储器外围电路的设计与实现[D]. 杨顺.国防科学技术大学 2015
本文编号：2943452
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