相变存储器材料研究

作为下一代最具竞争力的新型存储技术之一,相变存储技术近十多年来得到突飞猛进的发展,相关产品已经问世并实现量产.伴随着相变存储技术本身的发展,与其相关的基础研究也是近年来信息、材料等相关领域的研究热点.基于硫系化合物材料的相变存储介质是相变存储器的基础和核心,相变材料的性能决定相变存储器的性能.本文简要介绍了相变存储器的产业化动态、总结了常用GeSbTe相变材料及其机理的主要理论研究结果、分析了传统GeSbTe相变材料的C掺杂改性及其相变机理.     

相变随机存储器存储单元结构设计

为改善写信息脉冲电流过高而制约相变随机存储器实用化的状况,根据自下而上、边缘接触式存储单元结构的特点,建立了存储单元脉冲电流写信息的二维仿真模型,用有限无法解电、热传导微分方程模拟了存储单元的温度分布.结果证实,边缘接触式结构具有更低的写信息脉冲电流,是降低相变随机存储器写信息脉冲电流幅值的一种有效存储单元结构.     

连续性RESET/SET对相变存储器疲劳特性的影响

为探究连续性RESET操作和连续性SET操作对相变存储器疲劳特性的影响,基于4 Mbit相变存储器芯片进行了不同RESET-SET次数比的疲劳特性研究,给出了连续RESET和连续SET操作后相变单元阻值分布的变化情况.将RESET-only与SET-only模式下的疲劳特性与常规疲劳特性进行了对比分析,并对失效原因和修复方法进行了讨论;对比了8种不同RESET-SET次数比下的单元疲劳特性.实验结果表明:连续性RESET操作对相变存储器疲劳特性的影响很小,RESET-only模式下的相变存储器疲劳特性与常规疲劳特性处于同一量级;连续性SET操作会显著降低相变存储器的的疲劳特性,SET-only模式下相变存储器疲劳特性比常规疲劳特性低2个数量级;连续性RESET操作带来的失效无法逆转,而连续性SET操作带来的失效可以通过间隙性施加RESET操作得以修复.     

相变存储器,预示下一代存储器的到来

<正>存储器是一个新兴产业,也是集成电路最重要的技术之一。宋志棠团队研发的相变存储器及存储材料,综合性能指标已达到国际先进水平,被称为预示着下一代存储器的到来。国家"十三五"发展规划指出,集成电路产业是信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业,启动集成电路重大生产力布局规划工程,将实施一批带动作用强的项目,推动产业能力实现快速跃升。作为一个新兴产业,存储器是集成电路最重要的技术之一,也是国家核心竞争力的重要体现。中国科学院上海微系统与信息技术研究所创立了八面体     

相变存储器单元皮秒测试信号完整性研究

针对相变存储器皮秒测试系统由于矩阵开关电路分布参数以及信号通道中阻抗突变所引起的反射,严重影响了皮秒脉冲信号的完整性,使施加在相变单元上的皮秒脉冲信号严重失真,为了消除失真,改善信号完整性,从2个方面提出了解决方案：一是采用性能优良的高频继电器构成矩阵开关;二是减小反射,采取了源端阻抗匹配、负载分支端阻抗补偿、菊花链双线拓扑结构等措施,使得反射的影响减小到最小.理论分析与仿真结果表明：皮秒脉冲信号波形质量良好,满足测试要求.本测试系统为研究皮秒编程脉冲作用下相变存储器的存储机理、速度、可靠性等提供了良好的平台,也可作为电阻式随机擦写存储器单元测试系统.     

基于非易失性存储器的存储系统技术研究进展

 非易失性存储器（NVM）主要包括两类,即适用于外存的、块寻址的闪存和适用于内存的、字节寻址的持久性内存。相比于传统磁盘,闪存具有性能高、能耗低和体积小等优势;相比于DRAM（动态随机存储器）,持久性内存如PCM（相变存储器）、RRAM（阻变存储器）等,具有非易失、存储密度高以及同等面积/内存插槽下能给多核环境的CPU 提供更多的数据等优点,这些都为存储系统的高效构建带来了巨大的机遇。然而,传统存储系统的构建方式不适用于非易失性存储器,阻碍了其优势的发挥。为此,分析了基于非易失性存储器构建存储系统的挑战,从闪存、持久性内存两个层次分别综述了它们在存储体系结构、系统软件以及分布式协议方面的变革,总结了基于非易失性存储器构建存储系统的主要研究方向。     

一种基于相变存储器的高速读出电路设计

通过对相变存储器中的读出电路进行改进,以提升存储器的读出速度;通过降低读出电路中灵敏放大器输出端电压摆幅,使得输出端电压提早到达交点,显著减小了读出时间;同时,基于中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC)40 nm的互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片制造工艺,利用8 Mb相变存储器芯片对改进的新型高速读出电路进行验证,并对新型电路的数据读出正确性进行仿真分析.结果表明:在读Set态相变电阻(执行Set操作后的低电阻)时,新型电路与传统读出电路的读出时间均小于1 ns;在读Reset态相变电阻(执行Reset操作后的高电阻)时,新型电路相比传统读出电路的读出速度提高了35.0%以上.同时,采用蒙特卡洛仿真方法所得Reset态相变电阻的读出结果表明:在最坏的情况下,相比传统读出电路的读出时间(111 ns),新型电路的读出时间仅为58 ns;新型电路在最低Reset态相变电阻(R_(GST)=500 kΩ)时的读出正确率仍可达98.8%.     

相变存储器多态存储方法

提出两种实现相变存储器多值存储的方法.这两种方法基于新的机理,即通过存储单元结构或相变材料的改进来得到在传统"高阻态"和"低阻态"两态之间稳定的中间电阻状态.与传统实现相变多态存储的方法相比,利用这两种方法实现的多值相变存储,可以有效地提高多态存储的可靠性和抗噪声性能,有利于在提高存储密度的同时简化外围电路的设计,在实际应用中有良好的前景.     

FRAM铁电存储器的应用

介绍了铁电存储器的特点,详细阐述了在51系统中应用铁电存储器的原理及接口技术,给出了应用实例.     

宇航固态存储器可靠性设计

宇航固态存储器用于存储卫星平台遥测数据和遥感载荷数据,其可靠性关系到航天器飞行任务的成败和完成质量。采用了可靠性分级设计思想,提出了一种高可靠的宇航固态存储器设计,运用了冗余、故障检测和隔离、纠错编码等技术,将固态存储器8年寿命末期的可靠度提高到了0.996 2,满足了宇航应用的要求。     

闪速存储器在智能仪器中的应用

介绍"闪速存储器"的工作原理、特点.串行闪速存储器X76F100和单片机接口电路.并详细论述串行闪速存储器在智能仪器中的应用和软件设计.     

闪速存储器在智能仪器中的应用

介绍“闪速存储器”的工作原理、特点。串行闪速存储器X76F100和单片机接口电路。并详细论述串行闪速存储器在智能仪器中的应用和软件设计。     

一种三维相变存储器1S1R存储单元电路仿真模型

三维相变存储芯片1S1R存储单元由双向阈值选通管(OTS)和相变存储器件(PCM)串联组成.为了解决现有OTS和PCM电路仿真模型不能准确模拟器件电学特性和物理特性、不适用于限制型PCM等问题,提出了一种采用Verilog-A语言实现的1S1R电路仿真模型.该模型实现了对OTS电学特性和PCM相变过程中电流、温度、熔融比例、晶态比例和非晶比例变化的模拟,具有良好的收敛性和较快的仿真速度,仿真结果与器件实际测试结果吻合.与传统模型相比,该模型针对限制型PCM特点,实现了对PCM熔融过程、晶态非线性、熔融电阻率稳定和OTS亚阈值非线性、双向选通特性的模拟和集成.分析了OTS亚阈值非线性参数和读电压窗口的关系,发现当OTS阈值电流约等于PCM阈值电流时读窗口最大;展示了1S1R单元直流和阵列瞬态仿真结果,为三维相变存储器的电路设计和仿真提供了基础.     

基于Flash存储器的嵌入式文件系统设计

针对Flash存储器的特点,设计了一种适合开源实时操作的嵌入式文件系统.该系统设计依据日志文件系统原理,实现了Flash存储器和内存中的数据结构及特殊处理机制,并基于μC/OS-II和三星S4510B完成了该文件系统的测试.该嵌入式文件系统可进行断电恢复,其代码精简,占用系统资源少,执行效率高,有较高的安全性.     

图象存储器的设计

图象存储器是图象处理系统的关键部件。双端口存储器体积小、成本低、功能强，是可直接在１０ＭＨｚ以上的时钟下工作、新发展起来的存储器件。本文以ＴＣ５２４５２６为例介绍图象存储器的设计。     

无储存元只读存储器

研究了计算机系统存储器的结构,提出了一种新型只读存储器的结构,给出了这种新型存储器的一般结构,解决了只读存储器体积随容量增加而增加的矛盾。     

基于24LC1025芯片的存储器阵列设计

采用存储式电子测井仪器实现油气井井下参数测量,需要其具有大的存储容量.然而受到高温、高压环境限制,一般高温存储器由于存储器件选择范围较窄且单个器件存储容量较小,使其存储容量难以满足井下数据存储要求.设计了一种采用支持I2C总线EEPROM构成的存储器阵列的解决方案,使其存储容量达到16 MB,并给出了存储器阵列的电路设计,讨论了存储器阵列数据的读写操作问题.油气井压裂过程井下测试试验表明,采用该存储器阵列的井下电子压力计可满足井下工作环境和数据存储的要求,这种设计方法也可进一步应用于其他存储式测井仪器.     

相变存储器的高可靠性多值存储设计

基于相变存储器(PCM)已有的2T2R结构,提出一种以比值为导向的状态定义方法,以实现2T2R结构下PCM的多值存储.它在相变电阻具有4态可编写的能力下,可以实现单元内8态存储,同时对小尺寸验证,而对PCM存储电路的优化将使得PCM更具竞争力.同样基于这种以比值为导向的状态定义,一种软硬件相结合的新型纠错码方法使得对全部数据位的错误监测成为可能.     

高速彩色图象采集系统中帧存储器的设计

视频信号数字处理中帧存储器是必需的,其特点是容量大,读写速率高。普通ＭＯＳＤＲＡＭ芯片的存取速度较视频信号的采样速度低很多,解决的方法是将存储器分组,并在外部另设高速输入,输出缓存。     

基于存储器的三阶JERK混沌电路实验研究

提出了一种利用模数、数模转换器、存储器来构造非线性函数电路,只要改变存储器的内容,可以很容易地实现任意非线性函数。把符号函数、三阶梯波函数、五阶梯波函数关系式写入存储器,将其嵌入到由运放、电容、精密可调电阻构成的线性系统中去,成功地实现了基于存储器的三阶JERK混沌电路单方向和多方向网格状混沌吸引子相图并给出了硬件实验结果。