發(fā)布時間：2021-07-12 10:33

　　相變存儲器（PCM）利用的是材料晶態(tài)時低阻與非晶態(tài)的高阻特性來實現(xiàn)邏輯存儲的一種技術,是最有可能在45nm以下技術代取代SRAM、DRAM和Flash等當今主流產(chǎn)品而成為未來商用主流非易失存儲器件,必將在未來的存儲器市場占有相當重要的地位。由于高低阻態(tài)的巨大差距,PCM的多態(tài)存儲能力得到了越來越多的重視。功耗的降低與存儲容量的增加是存儲器研究永恒的主題,本論文在前人研究的基礎上,使用ANSYS有限元分析軟件對多種降低PCM功耗的方法進行了研究,提出了一種多態(tài)存儲的層疊結(jié)構(gòu),并且對其實現(xiàn)了低功耗優(yōu)化。本文首先建立了相變存儲器存儲單元的有限元分析模型,對相變材料以及加熱電極熱電參數(shù)對加熱效率、功耗的影響進行了研究。模擬研究表明:引入了隨溫度變化的相變層熱導率,能更精確地模擬器件溫度場;加熱電極電阻率與相變層電阻率越大,加熱效率越高,功耗越低;但為了使加熱效率更集中在相變材料層中,加熱電極電阻率不能大于相變層電阻率。其中,在相變材料設計選擇方面,具有較高電阻率的Si2Sb2Te5較傳統(tǒng)的Ge2Sb2Te5更適合應用于低功耗相變存儲器的應用;而在底部加熱電極的選擇上,具有較高電阻率和低熱導率的... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

國際半導體技術藍圖組織（ITRS）提出的存儲器發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

相變存儲的機理變存儲器（PCM, Phase Change Memory），顧名思義就是利化來達到信息存儲目的的一種存儲器。它是最早是基于 1968 年公司的 S.R. Ovshinsky 在硫系化合物(如 GeSbTe，見圖 1-2)中發(fā)現(xiàn)非晶態(tài)的光學特性會有顯著變化，即所謂的 Ovshinsky 電子效應性已廣泛應用于 CD-RW 和 DVD-RW 光碟中；一年后，他又發(fā)現(xiàn)電阻率也會隨材料的物質(zhì)相的變化而大大改變，即晶態(tài)與非晶態(tài)的 6 個數(shù)量級(對實際器件，約 2~3 個數(shù)量級)，并由此提出相變存儲們就開始將此效應應用于存儲器中，即開始了相變存儲器（PCM。所以，PCM 有時又稱為硫系化合物隨機存儲器（CRAM，Chalcogom Access Memory）,或 Ovshinsky 效應統(tǒng)一存儲器（OUM, Ovid Memory）。

以使之產(chǎn)生相應的晶化或非晶化相變，從而改變器件存儲邏輯狀態(tài)。 1-4 為 PCM 在不同邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中加熱合金溫度隨所施加電流脈的變化趨勢。）設置邏輯“1” （如圖 1-3.a）： 為一個中溫再結(jié)晶過程。即采用中電流及較長的加熱脈沖（如 100uA，脈沖時間 80ns），使原始加熱接的合金材料升溫至再結(jié)晶溫度以上及熔化溫度以下（Tx<T<Tm，通常300℃），使其從原始的非晶態(tài)產(chǎn)生多晶化，從而獲得低電阻結(jié)晶態(tài)，并變材料的電阻率大大降低，而將器件設置為邏輯“1” [3-5]。）復位邏輯“0” （如圖 1-3.b）：為一個高溫淬火獲得非晶態(tài)的過程。大電流作用下（如 1mA），加熱接觸部分合金材料，并使其升溫至其a,通常>600℃）以上（T>Ta），而后快速降溫使該部分材料迅速低于相保持在具有高電阻率非晶態(tài)，從而使器件復位邏輯態(tài)“0”,降溫時間通10~30ns。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氮摻雜Ge2Sb2Te5相變存儲器的多態(tài)存儲功能[J]. 賴云鋒,馮潔,喬保衛(wèi),凌云,林殷茵,湯庭鰲,蔡炳初,陳邦明.  物理學報. 2006(08)
[2]相變型半導體存儲器研究進展[J]. 劉波,宋志棠,封松林.  物理. 2005(04)
[3]相變存儲器簡介與展望[J]. 鄧志欣,甘學溫.  中國集成電路. 2005(04)
[4]Ge-Sb-Te-O相變薄膜的結(jié)晶動力學研究[J]. 顧四朋,侯立松.  無機材料學報. 2002(06)



本文編號：3279748