近年來大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的迅速崛起對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提出了更高的要求,但傳統(tǒng)非揮發(fā)型存儲(chǔ)器如Flash的發(fā)展在半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)達(dá)到22nm時(shí)遇到了阻礙,因此學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都開始進(jìn)行新一代存儲(chǔ)器的研究。作為新型非揮發(fā)型存儲(chǔ)器的一員,阻變存儲(chǔ)器RRAM因其具有高可靠、轉(zhuǎn)變速度快、單元特征尺寸小、便于三維集成等優(yōu)勢(shì)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。本文工作圍繞64Mb RRAM項(xiàng)目展開,對(duì)RRAM的阻變機(jī)理、存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)、所需靈敏放大器等方面進(jìn)行研究,主要內(nèi)容如下。首先通過對(duì)比0T1R、1T1R、1D1R等單元結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定了64Mb RRAM中所使用的單元結(jié)構(gòu)為1T1R類型,根據(jù)1T1R單元原理圖完成了存儲(chǔ)單元版圖的設(shè)計(jì),隨后將存儲(chǔ)單元擴(kuò)展至存儲(chǔ)陣列。在64Mb RRAM整體設(shè)計(jì)上本文采用分割陣列和層次化譯碼方式,將存儲(chǔ)陣列整體分割成4×39個(gè)小陣列,每個(gè)小陣列包括2048×256個(gè)單元,此外每個(gè)小陣列還有其對(duì)應(yīng)的參考陣列用于提供參考電阻接入靈敏放大器。其次根據(jù)RRAM的讀出特性,本文針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一款電壓型交叉耦合結(jié)構(gòu)的讀出靈敏放大器,其前仿結(jié)果表明該靈敏放大器可以在25ns內(nèi)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確讀出。在前仿通過基礎(chǔ)... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?Ｆｌａｓｈ單元結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｌａｓｈ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??

［９＿１（）］。Ｆｌａｓｈ的結(jié)構(gòu)和ＭＯＳ管類似，包括源漏和柵極三部分，區(qū)別點(diǎn)在于Ｆｌａｓｈ在傳統(tǒng)??ＭＯＳ管的柵極和硅襯底之間加入了浮柵層，如圖１－２所示，其中浮柵層用于存儲(chǔ)電子??［１＼當(dāng)在控制柵施加電壓時(shí)，內(nèi)部形成電場(chǎng)，電場(chǎng)作用使得浮柵層被注入電子或者拉出??電子，通過控制浮柵層內(nèi)電子的有無來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入和擦除的目的。由于當(dāng)浮柵層中存??儲(chǔ)電子時(shí)，ＭＯＳ管的閾值電壓會(huì)變大，對(duì)于固定的柵壓來說源漏間電流會(huì)變小，相反在??浮柵層中沒有存儲(chǔ)電子的情況下，電流會(huì)變大，通過電流大小可以進(jìn)行數(shù)據(jù)“０”、“１”??的判斷。??浮柵層???：????ｓ丨襯底??’??：二?）ｒ．?ｒ???；????圖１－２?Ｆｌａｓｈ單元結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｌａｓｈ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??Ｆｌａｓｈ存儲(chǔ)器按其陣列構(gòu)造方式可以分成ＮＯＲ型和ＮＡＮＤ型［１２］。其中ＮＯＲ?Ｆｌａｓｈ??在進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時(shí)的單位為字節(jié)形式，加快了數(shù)據(jù)存取的速度；而ＮＡＮＤ?Ｈａｓｈ是以讀??取數(shù)據(jù)塊的方式進(jìn)行工作，每次讀取的數(shù)據(jù)為５１２個(gè)字節(jié)。由于其采用數(shù)據(jù)塊的讀取方??式，導(dǎo)致其讀取速度相對(duì)來說比ＮＯＲ型慢，但速度的折中換來了高密度和低成本的優(yōu)??勢(shì)［１３１?Ｆｌａｓｈ的出現(xiàn)使得非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展階段

發(fā)生高、低轉(zhuǎn)變是由其內(nèi)部導(dǎo)電細(xì)絲的引起的，當(dāng)器件收受到正向電壓激勵(lì)時(shí)，內(nèi)部形??成導(dǎo)電細(xì)絲使得器件處于低阻狀態(tài)。當(dāng)器件兩端加上方向電壓致使己形成導(dǎo)電細(xì)絲破滅??時(shí)，器件由低阻變化到高阻狀態(tài)。如圖２－１所示表示Ａｇ電極ＥＣＭ發(fā)生高低阻態(tài)轉(zhuǎn)換??時(shí)內(nèi)部導(dǎo)電細(xì)絲的轉(zhuǎn)換過程［５］？８４。??Ｗ）關(guān)態(tài)?（ｂ＞開態(tài)??ａｅ，ｕＳ，ｃ＜�。В辏�?磚?Ｓ??Ｍ］??（ｃ）?ＲＨＳＨＴ?＜ａ）?ＳＥＴ??圖２－１導(dǎo)電細(xì)絲轉(zhuǎn)變過程??Ｆｉｇｕｒｅ２－１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｆｉｌａｍｅｎｔ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ??９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于RRAM的運(yùn)用MIG邏輯設(shè)計(jì)的加法器電路[J]. 劉文楷,范冬宇,戴瀾,張鋒.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2017(12)
[2]新型阻變存儲(chǔ)器的物理研究與產(chǎn)業(yè)化前景[J]. 張穎,龍世兵,劉明.  物理. 2017(10)
[3]微電子所阻變存儲(chǔ)器研究取得新突破[J]. Mary.  今日電子. 2016(08)
[4]中國(guó)大陸集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)與建議[J]. 劉雯,馬曉輝,劉武.  中國(guó)軟科學(xué). 2015(11)
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碩士論文
[1]阻變存儲(chǔ)器外圍電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 楊順.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015



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