發(fā)布時(shí)間：2020-04-07 18:06

【摘要】：國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家及學(xué)者普遍認(rèn)為,微電子工業(yè)的發(fā)展引發(fā)了第三次工業(yè)革命的浪潮,而磁學(xué)相關(guān)的電子器件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化很可能成為繼微電子技術(shù)之后的第四次工業(yè)革命的源頭。隨著計(jì)算機(jī)、通信和信息等電子領(lǐng)域的飛速發(fā)展,存儲(chǔ)器作為其核心部件,對(duì)其性能的要求則越來(lái)越高。由于自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機(jī)存儲(chǔ)器具有高存儲(chǔ)密度、快讀寫(xiě)能力以及低功耗等優(yōu)點(diǎn),特別是還能與CMOS工藝兼容這一特點(diǎn),近年來(lái)自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機(jī)存儲(chǔ)器引起國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的半導(dǎo)體公司及相關(guān)科研單位的關(guān)注和研究。然而現(xiàn)有的自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀取電路還存在一定概率的讀錯(cuò)率,因此在電路可靠性和準(zhǔn)確性方面還有待研究和優(yōu)化。另外,在非易失性存儲(chǔ)單元中,自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隧道結(jié)(Spin-Torque-Transfer Magnetic Tunnel Junction)因?yàn)闊o(wú)限的寫(xiě)入次數(shù)、非易失性、很好地兼容CMOS工藝等諸多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的關(guān)注及研究。本文則主要針磁隧道結(jié)的物理模型、磁隧道結(jié)的相關(guān)參數(shù)以及使用磁隧道結(jié)的新型的存儲(chǔ)器讀取電路進(jìn)行研究及分析。主要工作包括:1.對(duì)基于自旋轉(zhuǎn)矩效應(yīng)的磁隧道結(jié)的物理模型的建立和仿真。建模方面主要包括磁隧道結(jié)的電阻、臨界電流及翻轉(zhuǎn)時(shí)間以及相應(yīng)的使用Verilog-A語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)。在驗(yàn)證方面,主要驗(yàn)證了平行狀態(tài)、反平行狀態(tài)下的翻轉(zhuǎn)及電流電阻曲線,驗(yàn)證了文中模型建立的合理性和準(zhǔn)確性,為后續(xù)邏輯器件的電路設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。2.對(duì)磁隧道結(jié)的部分參數(shù)進(jìn)行仿真,分析這些參數(shù)對(duì)磁隧道結(jié)的影響。主要包括磁隧道結(jié)的電阻與面積乘積和氧化層厚度之間的關(guān)系,磁隧道結(jié)直徑對(duì)其臨界電流及翻轉(zhuǎn)情況的影響,力求找到合適的磁隧道結(jié)參數(shù)以降低電路工作時(shí)磁隧道結(jié)可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤翻轉(zhuǎn)的概率,減小輸入電流對(duì)磁隧道結(jié)的干擾,提高電路的可靠性。3.對(duì)自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機(jī)存儲(chǔ)器電路進(jìn)行了分析,包括讀寫(xiě)錯(cuò)誤產(chǎn)生原因以及自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀取電路的讀取電流大小及方向。另外介紹讀取電路中的重要組成部分——電流靈敏放大器,在此基礎(chǔ)上,針對(duì)電路整體讀錯(cuò)率的降低提出了一種新的讀電路設(shè)計(jì),即使用三模冗余結(jié)構(gòu)的讀電路,達(dá)到提高讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性的目的。為優(yōu)化存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN40

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本文編號(hào)：2618216