基于氧化钨的8 Mb高密度阻变存储器设计

设计了一款基于氧化钨的8Mb高密度阻变存储器,采用单晶体管开关、单电阻(1T1R)的存储器单元结构,设计了完整的存储单元、行列译码器、写驱动和灵敏放大器等关键模块。存储器芯片采用HHNEC 0.13μm 1P8M CMOS工艺流片。仿真结果表明,在8F2的高密度存储单元面积下,该存储器可实现准确的数据写入和读出功能。     

基于0.13μm工艺的8Mb相变存储器

采用0.13 μm工艺,4层金属布线,在标准CMOS技术的基础上增加3张掩膜制备了一款8 Mb相变存储器.1.2V的低压NMOS管作为单元选通器,单元大小为50 F2.外围电路采用3.3V工作电压的CMOS电路.Set和Reset操作电流分别为0.4 mA和2 mA.读出操作的电流为10 μA,芯片疲劳特性次数超过了1...     

一种提高阻变存储器擦除可靠性的写电路设计

针对现有阻变存储器中严重影响擦除操作可靠性的"写回"现象,结合测试数据、材料特性及电路原理分析了引起这种现象的主要原因,给出了一种加入"擦除反馈"功能的写电路设计方案。该方案能够对擦除操作进行监控,一旦发现操作完成,立即使用反馈电路关闭写驱动的输出以停止擦除操作,防止"写回"现象。优化后的写电路方案在0.13μm标准CMOS工艺下进行了流片验证。通过测试数据的分析对比,可以看到相比传统的写电路方案,采用文中的电路设计能明显降低"写回失效"的可能,大幅度提高擦除操作的可靠性。     

一种NAND型三维多层1TXR阻变存储器设计

随着存储器市场逐渐受消费电子的驱动,对高密度低成本的存储需求正在不断增加.阻变存储器正在成为新型非挥发存储器的研究热点.提出一种适用于未来高密度应用的与非(NAND)型共享选通管的三维多层1TXR阻变存储器概念.在0.13 μm工艺下,以一个使用8层金属堆叠的1T64R结构为例,其存储密度比传统的单层1T1R结构高500%.提出了相关的读写操作方法来防止由漏电流造成的误写和误读并且降低功耗.     

基于WO_x阻变材料的RRAM电路设计

采用HHNEC0.18μm标准CMOS工艺设计实现了多个1kb容量的阻变存储器电路。针对WOx阻变材料的操作特点,提出了可切换的写电路以及自调节的读参考电路,满足了单极(Unipolar)与双极(Bipolar)兼容操作需求的同时提高了读操作的成功率。引入位线限流模块解决了置位(set)过程需要字线限流的问题,进而可以实现包含‘0’和‘1’多位数据的并行写入。芯片采用高低两种电压设计,同时包含多种阵列尺寸结构的对比测试电路。     

基于阻变存储器的物理不可克隆函数设计

物理不可克隆函数(PUF)将集成电路制造过程中产生的工艺变化作为一种安全原语,已被广泛应用于硬件安全领域,特别是身份认证和密钥存储。提出了一种基于阻变存储器(RRAM)阵列的PUF优化设计,采用2T2R差分存储结构,并利用阵列中RRAM单元的阻值变化产生PUF的随机性,以实现更高安全级别所需的大量激励-响应对(CRP)。RRAM PUF的存储单元基于28 nm工艺实现,其面积仅为0.125μm²,相比传统PUF存储单元面积开销减小,在入侵和侧信道攻击方面具有更好的鲁棒性。实验数据表明,RRAM PUF唯一性达到了约49.78%,片内汉明距离为0%,一致性良好,具有较好的随机性。     

Nb∶SrTiO3阻变单元及1T1R复合结构的电离辐射总剂量效应研究

开展了Nb∶SrTiO_(3)阻变单元及1T1R复合结构的X射线总剂量效应实验研究。结果表明,Nb∶SrTiO_(3)阻变单元在累积剂量达到10 Mrad(Si)时依然能够保持良好的阻变特性,高、低阻态未发生逻辑混乱。1T1R复合结构中的NMOS选通晶体管对电离辐射较为敏感,在栅氧化层中辐射感生氧化物陷阱电荷的作用下,NMOS器件阈值电压逐渐向负方向漂移,泄漏电流逐渐增加,进一步导致关态条件下(V_(G)=0 V)对阻变存储单元的错误读写。通过选用抗辐射加固NMOS选通晶体管,可显著提升1T1R复合结构的抗总剂量能力。     

1T1R结构RRAM的故障可测性设计

阻变随机存储器(RRAM)中存在的故障严重影响产品的可靠性和良率.采用精确高效的测试方法能有效缩短工艺优化周期,降低测试成本.基于SMIC 28 nm工艺平台,完成了1T1R结构的1 Mbit RRAM模块的流片.详细分析了测试中的故障响应情况,并定义了一种故障识别表达式.在March算法的基础上,提出针对RRAM故障的有效测试算法,同时设计了可以定位故障的内建自测试(BIST)电路.仿真结果表明,该测试方案具有占用引脚较少、测试周期较短、故障定位准确、故障覆盖率高的优势.