1Mb MRAM架构和关键电路的研究

发布时间：2023-11-04 14:57

　　存储器是电路中必不可少的一部分。近几年来,传统CMOS电路中存储器已经遇到了物理极限。基于压控磁各向异性磁通道结(VCMA-MTJ)的磁阻存储器(MRAM)与传统的存储器相比具有更小的面积,更快的速度和更低的功耗,是一种可以替代现有传统存储器的有前景的新型存储器。作为一种新型的器件,必须有适合的外围电路进行配合才能够进行正常的读写操作。本文的工作主要着重于VCMA-MTJ磁阻存储器的架构和外围电路的研究。首先,本文比较了现有的几种新型存储器和磁阻存储器的特性,阐述了磁阻存储器的优缺点。介绍了本文采用的VCMA--MTJ存储器件的工作原理,并基于VCMA-MTJ的物理特性设计三端存储单元,在该存储单元的基础上建立1Mb容量的整体电路。介绍了外围电路中各个输入输出端口的功能,简单分析了基本的读写时序。其次,本文设计并优化了电路的读写电路。针对VCMA-MTJ的存储特性,设计了带有预读取的写入过程,用来降低数据的误写入。使用逻辑努力对地址译码电路进行优化,即增大了电路的驱动能力,又提高了电路的驱动能力。在读过程中,设计了外部编程控制的位线复位电路,用来降低误写入并提高电路读出时的工作频率。同...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 新型存储器的发展现状
    1.3 国内外的研究现状
    1.4 本文的内容和结构
第二章 磁存储器中的存储单元和存储器架构
    2.1 自旋电子器件
    2.2 压控磁各项异性磁通道结存储器件
    2.3 VCMA-MTJ存储单元
    2.4 IMb存储电路的基本架构
        2.4.1 1Mb电路的端口和架构
        2.4.2 64Kb电路的架构和基本时序
    2.5 本章小结
第三章 MRAM的读写电路
    3.1 写入过程及写入电路的设计
        3.1.1 带有预读取过程的写入过程
        3.1.2 带有预读取过程的写入过程
        3.1.3 写入过程的仿真
    3.2 地址选择输入的逻辑努力
        3.2.1 逻辑努力
        3.2.2 译码电路的优化
    3.3 可编程的位线复位技术
    3.4 本章小结
第四章 灵敏放大器的优化
    4.1 传统的灵敏放大器
        4.1.1 电流镜灵敏放大器
        4.1.2 交叉耦合型灵敏放大器
    4.2 锁存型灵敏放大器
    4.3 双尾灵敏放大器
        4.3.0 传统双尾灵敏放大器
        4.3.1 改进的双尾灵敏放大器
        4.3.2 双尾灵敏放大器进行仿真
    4.4 本章小结
第五章 应用于测试的冗余结构
    5.1 写入脉冲宽度的控制
        5.1.1 通过外加电压的大小控制脉冲宽度
        5.1.2 通过外部编程的方式来调控脉冲宽度
    5.2 不同输入输出端口对电路性能的影响
        5.2.2 写入时不同线路输入的实现
        5.2.3 读出时不同线路输出的实现
    5.3 本章小结
第六章 仿真
    6.1 外部信号说明
    6.2 电路整体仿真
    6.3 电路工作频率分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
作考简介



本文编号：3860526