基于阻性存儲器的高密度應(yīng)用解決方案.pdf

1、存儲器在半導(dǎo)體市場中占有重要的地位，僅DRAM(Dynamic Random．AccessMemory)和FLASH兩種就占市場的15％，隨著便攜式電子設(shè)備的不斷普及，不揮發(fā)存儲器市場也越來越大。然而傳統(tǒng)的不揮發(fā)存儲器的尺寸已經(jīng)接近其物理極限，據(jù)INTEL預(yù)測FLASH技術(shù)的極限在32nm左右，這就迫使人們尋找性能更為優(yōu)越的下一代不揮發(fā)存儲器。最近大量研究集中在兩端阻性存儲器件上，其中包括：(1)硫系化合物相變材料；(2)摻雜的SrZr

2、O3；(3)鐵電材料PbZrTiO3； (4)鐵磁材料Prl-xCaxMnO3；(5)兩元金屬氧化物材料；(6)有機(jī)材料。 在眾多的下一代非揮發(fā)存儲器中，有兩種存儲技術(shù)引起了工業(yè)界的極大的關(guān)注，它們是以硫系化合物作為存儲介質(zhì)的相變存儲技術(shù)和以二元金屬氧化物作為存儲介質(zhì)的氧化物存儲技術(shù)。因?yàn)檫@兩種存儲技術(shù)具有突出的優(yōu)點(diǎn)，如工藝簡單，和CMOS制程兼容性好，單元結(jié)構(gòu)簡單，易于等比例縮小等。 在本文中我們研究的是高密度

3、阻性存儲器的設(shè)計(jì)方法，主要目的是解決在海量存儲陣列設(shè)計(jì)中遇到的一些問題。提出的方案主要征對相變存儲技術(shù)和CuxO(硫化亞銅)二元金屬存儲器。 制約阻性存儲器集成密度進(jìn)一步提高的因素很多。比如說采用傳統(tǒng)1T1R(一個(gè)晶體管加一個(gè)存儲電阻)結(jié)構(gòu)的存儲單元其面積受到選通器件的限制；大容量存儲陣列位線電阻和寄生電容對存儲器性能的影響：比較復(fù)雜的外圍電路設(shè)計(jì)等等在文中我們會征對這些問題進(jìn)行討論，提出解決方案。 本文重點(diǎn)論述了具有創(chuàng)

4、新性的幾個(gè)解決方案。從單元結(jié)構(gòu)上來說，提出1TkR的單元結(jié)構(gòu)，它可以大大提高存儲陣列對芯片面積的利用率。因?yàn)樗c傳統(tǒng)的1T1R結(jié)構(gòu)不同，它通過多個(gè)存儲電阻共享選通器件來構(gòu)成高密度的存儲陣列。從存儲器件特性來說，我們研究了可實(shí)現(xiàn)的高可靠的多值存儲技術(shù)。從存儲陣列來說，本文討論了如何通過電路和陣列本身的改進(jìn)來減少位線寄生電阻對存儲器可靠性的影響。 本文共分為6章，第一章介紹阻性存儲器的基本原理，著重介紹相變存儲技術(shù)及二元金屬氧化物作