相變存儲單元的測試平臺多為電壓測試平臺,但是電壓操作存在可控性差等問題,直接影響操作過程中的速度和功耗,且芯片中對單元的操作一般為電流操作,基于此,設(shè)計搭建了納秒級電流脈沖測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用自主研發(fā)的高速可編程恒流驅(qū)動芯片提供電流脈沖信號,可提供最小寬度為500 ns的電流脈沖信號。利用固定電阻元件對系統(tǒng)進行測試驗證,測試結(jié)果與理論值基本一致。在此基礎(chǔ)上,對相變單元進行測試,得到了完整的測試窗口,且實現(xiàn)了單元測試過程中瞬態(tài)電壓的提取,進一步驗證了系統(tǒng)的可靠性。 

【文章來源】：重慶理工大學學報(自然科學). 2020,34(06)北大核心

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電流脈沖的硬件測試系統(tǒng)試驗

硬件系統(tǒng)搭建完成后，先用固定電阻代替PCM器件，驗證系統(tǒng)的可靠性。選擇固定電阻阻值接近PCM單元的動態(tài)電阻為500Ω，固定電流脈寬為100 ns。給定的電流脈高分別為1、2、4和6 m A，得出系統(tǒng)輸出電壓波形分別如圖2所示。由圖2可知信號脈寬基本和理論值相同，結(jié)果比較理想。脈高理論值可以通過等式V=IR進行估算，得出脈高的理論值分別為0.5、1.0、2、3V。觀察圖2波形得出脈高的實際測試結(jié)果分別為0.48、0.93、1.8、2.75 V。比較理論值與圖2的測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)脈高的實際測試結(jié)果與理論結(jié)果基本一致，并且所有結(jié)果均略小于理論值，這主要是由于硬件線路上的信號損耗造成的。小電流情況下的實際脈高值比較理想，隨著輸入電流脈高值的增加，相對輸出信號與理論值偏差增大，衰減也更明顯。說明脈高衰減是由系統(tǒng)電路本身引起的，實際輸出電流的衰減是可以接受的，系統(tǒng)滿足測試要求。

為了進一步驗證系統(tǒng)的可靠性，將負載替換為真實的PCM單元，器件初始電阻為高阻。圖4(a)顯示了基于GST的PCM的電阻電流(R-I,RESET)測量結(jié)果，RESET脈沖寬度設(shè)置為500 ns，淬火時間為3 ns，讀取電壓為0.1 V。結(jié)果表明:單元RESET成功，RESET電流約為2.4 m A，與文獻[11-12]中部分報告的數(shù)據(jù)一致。圖4(a)為基于GST的PCM的電阻-電流(R-I,RESET)測量結(jié)果，插圖為PCM單元的I-V曲線，其閾值電壓(Vth)約為0.8 V。圖4(b)為基于GST的PCM的電流脈沖操作窗口。操作電流脈沖寬度設(shè)置為3 000 ns，淬火時間為3 ns，讀取電壓也為0.1 V。選擇寬脈沖寬度的原因是為了確保SET操作成功。由圖4(b)可以看出:在實施電流為0.8 m A時，單元電阻明顯降低;當電流達到2.4 m A時，單元電阻出現(xiàn)由低阻到高阻的突變。圖4結(jié)果表明:電流脈沖測試系統(tǒng)是可靠的。圖4 負載為PCM單元的測試結(jié)果

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3618510