基于相变存储器单元的高速电流脉冲测试系统
发布时间：2022-02-10 07:39
相变存储单元的测试平台多为电压测试平台,但是电压操作存在可控性差等问题,直接影响操作过程中的速度和功耗,且芯片中对单元的操作一般为电流操作,基于此,设计搭建了纳秒级电流脉冲测试系统。该系统采用自主研发的高速可编程恒流驱动芯片提供电流脉冲信号,可提供最小宽度为500 ns的电流脉冲信号。利用固定电阻元件对系统进行测试验证,测试结果与理论值基本一致。在此基础上,对相变单元进行测试,得到了完整的测试窗口,且实现了单元测试过程中瞬态电压的提取,进一步验证了系统的可靠性。
【文章来源】：重庆理工大学学报(自然科学). 2020,34(06)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
电流脉冲的硬件测试系统试验
硬件系统搭建完成后，先用固定电阻代替PCM器件，验证系统的可靠性。选择固定电阻阻值接近PCM单元的动态电阻为500Ω，固定电流脉宽为100 ns。给定的电流脉高分别为1、2、4和6 m A，得出系统输出电压波形分别如图2所示。由图2可知信号脉宽基本和理论值相同，结果比较理想。脉高理论值可以通过等式V=IR进行估算，得出脉高的理论值分别为0.5、1.0、2、3V。观察图2波形得出脉高的实际测试结果分别为0.48、0.93、1.8、2.75 V。比较理论值与图2的测试结果，发现脉高的实际测试结果与理论结果基本一致，并且所有结果均略小于理论值，这主要是由于硬件线路上的信号损耗造成的。小电流情况下的实际脉高值比较理想，随着输入电流脉高值的增加，相对输出信号与理论值偏差增大，衰减也更明显。说明脉高衰减是由系统电路本身引起的，实际输出电流的衰减是可以接受的，系统满足测试要求。
为了进一步验证系统的可靠性，将负载替换为真实的PCM单元，器件初始电阻为高阻。图4(a)显示了基于GST的PCM的电阻电流(R-I,RESET)测量结果，RESET脉冲宽度设置为500 ns，淬火时间为3 ns，读取电压为0.1 V。结果表明:单元RESET成功，RESET电流约为2.4 m A，与文献[11-12]中部分报告的数据一致。图4(a)为基于GST的PCM的电阻-电流(R-I,RESET)测量结果，插图为PCM单元的I-V曲线，其阈值电压(Vth)约为0.8 V。图4(b)为基于GST的PCM的电流脉冲操作窗口。操作电流脉冲宽度设置为3 000 ns，淬火时间为3 ns，读取电压也为0.1 V。选择宽脉冲宽度的原因是为了确保SET操作成功。由图4(b)可以看出:在实施电流为0.8 m A时，单元电阻明显降低;当电流达到2.4 m A时，单元电阻出现由低阻到高阻的突变。图4结果表明:电流脉冲测试系统是可靠的。图4 负载为PCM单元的测试结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相变单元测试的高速可编程脉冲电流源[J]. 胡佳俊,陈后鹏,王倩,李喜,雷宇,苗杰,宋志棠. 固体电子学研究与进展. 2017(01)
[2]相变存储器存储单元瞬态电流测量[J]. 马翠,李震,彭菊红,缪向水. 计算机与数字工程. 2012(02)
[3]相变型半导体存储器研究进展[J]. 刘波,宋志棠,封松林. 物理. 2005(04)
本文编号：3618510
【文章来源】：重庆理工大学学报(自然科学). 2020,34(06)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
电流脉冲的硬件测试系统试验
硬件系统搭建完成后，先用固定电阻代替PCM器件，验证系统的可靠性。选择固定电阻阻值接近PCM单元的动态电阻为500Ω，固定电流脉宽为100 ns。给定的电流脉高分别为1、2、4和6 m A，得出系统输出电压波形分别如图2所示。由图2可知信号脉宽基本和理论值相同，结果比较理想。脉高理论值可以通过等式V=IR进行估算，得出脉高的理论值分别为0.5、1.0、2、3V。观察图2波形得出脉高的实际测试结果分别为0.48、0.93、1.8、2.75 V。比较理论值与图2的测试结果，发现脉高的实际测试结果与理论结果基本一致，并且所有结果均略小于理论值，这主要是由于硬件线路上的信号损耗造成的。小电流情况下的实际脉高值比较理想，随着输入电流脉高值的增加，相对输出信号与理论值偏差增大，衰减也更明显。说明脉高衰减是由系统电路本身引起的，实际输出电流的衰减是可以接受的，系统满足测试要求。
为了进一步验证系统的可靠性，将负载替换为真实的PCM单元，器件初始电阻为高阻。图4(a)显示了基于GST的PCM的电阻电流(R-I,RESET)测量结果，RESET脉冲宽度设置为500 ns，淬火时间为3 ns，读取电压为0.1 V。结果表明:单元RESET成功，RESET电流约为2.4 m A，与文献[11-12]中部分报告的数据一致。图4(a)为基于GST的PCM的电阻-电流(R-I,RESET)测量结果，插图为PCM单元的I-V曲线，其阈值电压(Vth)约为0.8 V。图4(b)为基于GST的PCM的电流脉冲操作窗口。操作电流脉冲宽度设置为3 000 ns，淬火时间为3 ns，读取电压也为0.1 V。选择宽脉冲宽度的原因是为了确保SET操作成功。由图4(b)可以看出:在实施电流为0.8 m A时，单元电阻明显降低;当电流达到2.4 m A时，单元电阻出现由低阻到高阻的突变。图4结果表明:电流脉冲测试系统是可靠的。图4 负载为PCM单元的测试结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相变单元测试的高速可编程脉冲电流源[J]. 胡佳俊,陈后鹏,王倩,李喜,雷宇,苗杰,宋志棠. 固体电子学研究与进展. 2017(01)
[2]相变存储器存储单元瞬态电流测量[J]. 马翠,李震,彭菊红,缪向水. 计算机与数字工程. 2012(02)
[3]相变型半导体存储器研究进展[J]. 刘波,宋志棠,封松林. 物理. 2005(04)
本文编号：3618510
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