本文關(guān)鍵詞：新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器及系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器 電路設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)單元 功耗優(yōu)化

【摘要】：新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器(non-volatility memory,NVM)是一類具有非揮發(fā)特性的新介質(zhì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,其主要代表有鐵電存儲(chǔ)器(Ferroelectric Random Access Memory,FRAM),相變存儲(chǔ)器(Phase Change Memory,PCM),磁阻存儲(chǔ)器(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM)和阻變存儲(chǔ)器(Resistive Random Access Memory,RRAM)。相比于傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器還具有高速讀寫,低功耗和高密度存儲(chǔ)的特點(diǎn),被認(rèn)為是下一代半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的發(fā)展方向。本論文以新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器為研究對(duì)象,對(duì)其在電路設(shè)計(jì)層面和存儲(chǔ)系統(tǒng)層面的若干內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究。在電路模塊層面,針對(duì)新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器的操作特點(diǎn),首先對(duì)其讀寫操作電路進(jìn)行了分析研究,總結(jié)歸納了讀寫操作電路在設(shè)計(jì)上的共性方法,并通過具體電路仿真分析了其工作原理,參數(shù)影響和優(yōu)勢;然后結(jié)合新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器特點(diǎn),對(duì)其接口電路的設(shè)計(jì)做了一定研究,提出對(duì)接口電路模塊設(shè)計(jì),時(shí)序設(shè)計(jì),信號(hào)完整性設(shè)計(jì)等方面的改進(jìn)方案。在多值存儲(chǔ)技術(shù)上,在充分調(diào)研了幾種新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器多值存儲(chǔ)原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)第二代磁阻存儲(chǔ)器(Spin Torque Transfer Random Access Memory,STT-RAM)多值存儲(chǔ)技術(shù)上的電流和功耗過載問題,提出了2T1MTJs(2 Transistors1 Magnetic Tunnel Junctions)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu),并采用45nm低功耗PTM(Predictive Technology Model)場效應(yīng)晶體管模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,結(jié)果顯示,與傳統(tǒng)1T1MTJs結(jié)構(gòu)相比,MTJs器件中軟比特位上電流至少可減少一半,功耗至少可減少72%。在存儲(chǔ)器功耗優(yōu)化方面,在充分調(diào)研了從材料,器件結(jié)構(gòu),電路設(shè)計(jì)到存儲(chǔ)系統(tǒng)級(jí)的功耗優(yōu)化方案基礎(chǔ)上,針對(duì)其中的編碼優(yōu)化讀出功耗方案進(jìn)行了理論論證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明其可行性。進(jìn)一步結(jié)合幾種新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器特點(diǎn)分析研究了編碼優(yōu)化讀出功耗方案的適用性,基于此提出了加入奇偶校驗(yàn)位的改進(jìn)方案,理論論證表明,改進(jìn)方案相比于原本方案在數(shù)據(jù)可靠性方面更具有優(yōu)勢,而功耗代價(jià)可以忽略。
【關(guān)鍵詞】：新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器 電路設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)單元 功耗優(yōu)化
【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】：2016
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 研究背景概述9-10
• 1.2 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器的介紹10-19
• 1.2.1 鐵電存儲(chǔ)器10-13
• 1.2.2 相變存儲(chǔ)器13-14
• 1.2.3 磁阻存儲(chǔ)器14-17
• 1.2.4 阻變存儲(chǔ)器17-19
• 1.3 本論文的工作19-20
• 第二章 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)研究20-31
• 2.1 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器特點(diǎn)概述20-21
• 2.2 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器針對(duì)性設(shè)計(jì)技術(shù)21-26
• 2.2.1 針對(duì)數(shù)據(jù)“0”和“1”寫入要求不對(duì)稱的電路設(shè)計(jì)方法21-24
• 2.2.2 針對(duì)讀寫過程差異化的單元設(shè)計(jì)技術(shù)24-26
• 2.3 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器接口電路設(shè)計(jì)方法26-30
• 2.3.1 傳統(tǒng)存儲(chǔ)器接口電路介紹26-27
• 2.3.2 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器接口電路改進(jìn)方法27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器的多值存儲(chǔ)技術(shù)及優(yōu)化31-44
• 3.1 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器的多值存儲(chǔ)原理分析31-38
• 3.1.1 鐵電存儲(chǔ)多值技術(shù)31-32
• 3.1.2 相變存儲(chǔ)多值技術(shù)32-35
• 3.1.3 阻變多值存儲(chǔ)技術(shù)35
• 3.1.4 磁阻多值存儲(chǔ)技術(shù)35-38
• 3.2 2T1MTJs磁阻多值存儲(chǔ)單元38-39
• 3.2.1 2T1MTJs單元電路的結(jié)構(gòu)38
• 3.2.2 2T1MTJs單元電路的操作38-39
• 3.3 2T1MTJs結(jié)構(gòu)仿真及分析39-43
• 3.3.1 仿真設(shè)計(jì)39-40
• 3.3.2 1T1MTJs單元電路仿真結(jié)果40
• 3.3.3 2T1MTJs單元電路仿真結(jié)果40-41
• 3.3.4 仿真結(jié)果分析41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器功耗和可靠性優(yōu)化44-56
• 4.1 功耗優(yōu)化綜述44-45
• 4.2 編碼優(yōu)化讀出功耗技術(shù)的驗(yàn)證與研究45-51
• 4.2.1 編碼優(yōu)化讀出功耗的技術(shù)方案46
• 4.2.2 編碼優(yōu)化讀出功耗技術(shù)方案的論證46-48
• 4.2.3 編碼優(yōu)化讀出功耗技術(shù)方案的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證48-50
• 4.2.4 編碼優(yōu)化讀寫功耗技術(shù)的整讀寫過程研究50-51
• 4.3 基于編碼優(yōu)化讀出功耗技術(shù)的可靠性改進(jìn)51-55
• 4.3.1 添加奇偶校驗(yàn)位的可靠性改進(jìn)方案51-53
• 4.3.2 奇偶校驗(yàn)位對(duì)功耗的影響分析53
• 4.3.3 改進(jìn)方案的功耗優(yōu)化對(duì)比驗(yàn)證53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 結(jié)論56-58
• 5.1 論文的主要成果56-57
• 5.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)57
• 5.3 未來工作的展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果65-66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：863727