新型非揮發(fā)存儲器及系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、新型非揮發(fā)存儲器（non-volatility memory，NVM）是一類具有非揮發(fā)特性的新介質(zhì)半導(dǎo)體存儲器，其主要代表有鐵電存儲器（Ferroelectric Random Access Memory，F(xiàn)RAM），相變存儲器（Phase Change Memory，PCM），磁阻存儲器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）和阻變存儲器（Resistive Random Access

2、Memory，RRAM）。相比于傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲器，新型非揮發(fā)存儲器還具有高速讀寫，低功耗和高密度存儲的特點，被認為是下一代半導(dǎo)體存儲器的發(fā)展方向。本論文以新型非揮發(fā)存儲器為研究對象，對其在電路設(shè)計層面和存儲系統(tǒng)層面的若干內(nèi)容進行了系統(tǒng)分析研究。
　　在電路模塊層面，針對新型非揮發(fā)存儲器的操作特點，首先對其讀寫操作電路進行了分析研究，總結(jié)歸納了讀寫操作電路在設(shè)計上的共性方法，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)

3、合新型非揮發(fā)存儲器特點，對其接口電路的設(shè)計做了一定研究，提出對接口電路模塊設(shè)計，時序設(shè)計，信號完整性設(shè)計等方面的改進方案。
　　在多值存儲技術(shù)上，在充分調(diào)研了幾種新型非揮發(fā)存儲器多值存儲原理和特點的基礎(chǔ)上，針對第二代磁阻存儲器（Spin Torque Transfer Random Access Memory，STT-RAM）多值存儲技術(shù)上的電流和功耗過載問題，提出了2T1MTJs（2 Transistors1 Magnetic

4、Tunnel Junctions）存儲單元結(jié)構(gòu)，并采用45nm低功耗PTM（Predictive Technology Model）場效應(yīng)晶體管模型進行了仿真驗證，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)計到存儲系統(tǒng)級的功耗優(yōu)化方案基礎(chǔ)上，針對其中的編碼優(yōu)化讀出功耗方案進行了理論論證和實驗驗證，證明其可