1S1R交叉阵列及选通器对其性能影响的研究

来源 :安徽大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lcgbeyong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
存储器是当今集成电路产业中的核心部分,随着半导体行业的迅速发展,人们对存储器的要求也越来越高。传统的闪存类存储器由于尺寸过大,不能满足现如今20nm的集成需求而逐渐被其他新型存储器所替代。其中电阻式随机存取存储器(resistive random access memory,RRAM)被认为是一种有很大发展潜力的新型非易失性存储器。RRAM的集成方式一般是采用集成度最高的十字交叉阵列结构。可是RRAM交叉阵列之间容易发生串扰和泄漏电流的问题,所以在RRAM交叉阵列的基础上提出了新型的1S1R(one selector one resistor)交叉阵列。1S1R交叉阵列可以控制交叉阵列中未选单元和半选单选的状态,使这些单元保持在高阻态,降低了1S1R交叉阵列中的泄漏电流,从而达到降低总功耗的目的。所以1S1R交叉阵列的研究受到了社会各界的广泛关注。本文以新型1S1R的Verilog-A模型为基础,设计1S1R交叉阵列的外围读写电路和探究选通器对1S1R交叉阵列性能的影响,包括读裕度(RM),写裕度(WM),读功耗(Pr),写功耗(Pw)等。主要的创新工作和研究成果如下:1.本文以1S1R单元的Verilog-A模型为基础,设计出1S1R交叉阵列的外围读写电路,并用Cadence Vrituoso仿真软件对其进行测试。首先用线性三角波脉冲对1S1R模型和RRAM模型进行测试,实验结果表明,1S1R模型能降低存储器在高阻态时的电流。其次,根据1S1R交叉阵列的工作原理设计外围读写电路的各个模块,包括译码器电路,行电平转换电路,列电平转换电路和灵敏放大器等。接着,用CMOS器件对各个模块进行搭建,并且每个模块都给出了内部结构图和仿真结果图。确定各个模块能正常工作后,将它们连接在一起,应用到1S1R交叉阵列中,从1S1R交叉阵列的读写仿真中可以看出,1S1R单元可以经历完整的读写过程。实验结果表明此外围读写电路结构简单,功耗低,十分适合1S1R交叉阵列。2.完成对1S1R交叉阵列的外围读写电路设计后,以此读写电路为基础,探究选通器的参数(阈值电压(Vth),选通器的开态电阻(Rs-on),关态电阻(Rs-off),非线性(NL))对于1S1R交叉阵列性能的影响。首先,在不同规模的1S1R交叉阵列的条件下,调节Vth的大小,观察1S1R交叉阵列的性能是否发生了变化。实验结果表明Vth对WM的影响较大,而对RM的影响较小,另外Vth的大小还会对最小读电压造成一定的影响。接着,根据1S1R交叉阵列的RM,WM,Pr,Pw最终确定Vth的大小。其次,用相同的方法确定选通器的Rs-on,Rs-off,NL的数值。研究结果表明Rs-on对WM影响较大,而Rs-off对RM和Pr影响较大,另外选通器的NL越大越好,但是根据选通器的数学公式模型和现实意义,NL不能无限制增加。最后将各参数确定的1S1R模块,添加到交叉阵列中,和原来的RRAM交叉阵列进行比较,实验结果表明1S1R交叉阵列很大程度上降低了泄漏电流。
其他文献
计算机视觉的处理和研究作为一个有价值和意义的课题受到研究者们的广泛关注。在计算机视觉问题中,图像的语义分割技术在自动驾驶汽车、军事武器、人机交互、智慧工地、虚拟现实、智慧生产等领域有着深远的影响,但是深度卷积神经网络的结构也会使得分割任务面对一些问题。一方面,深度神经网络在深层学习高级语义信息的过程中,部分边界轮廓信息和位置信息会丢失。另一方面,对于图像的语义分割的结果,由于特征包含的空间信息不足
随着数据的海量增长,许多用户选择利用云服务器存储数据,从而降低本地存储数据的负担。但是利用云服务器存储数据会导致数据的控制权和使用权分离。此外,云服务器可能由于软硬件故障等因素损坏用户数据。因此用户需要不定期的对外包数据进行完整性审计。然而随着云计算的发展,不可信的云服务器可能会泄露外包数据中的隐私信息。因此,隐私保护的数据完整性审计逐渐成为研究重点。尤其是在物联网环境下,面对跨域存储的外包数据,
动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)是存储器产业的重要组成部分。灵敏放大器(Sense Amplifier,SA)作为DRAM的关键电路,在数据读取时发挥着至关重要的作用。在DRAM中,接入灵敏放大器的位线是成对存在的,灵敏放大器的功能是识别两端位线之间微弱的电压差,并将此电压差放大至外围电路可以识别的电压差。在生产过程中,由于晶体管阈值电压的不同,
激光自混合干涉法作为一种非接触式光学传感测量技术受到航天、生物医疗、自动驾驶以及自然灾害预防等领域专家的广泛关注。与传统双光束干涉方案相比,激光自混合技术具有结构简单、光路易于准直、灵敏度高、测量距离不依赖于光源的相干长度等优点,可实现远距离非合作目标物理量的测量。特别是激光自混合测量技术与外腔频移技术相结合可加强反馈光与腔内激光的干涉强度与频率,进一步拓展了激光自混合测量方案的应用领域。近年,基
金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)的特征尺寸随等比例缩小规则不断减小,导致其亚阈值摆幅、电流开关比等性能变差,由其构成的静态随机存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)的静态功耗较高,阻碍了其在低功耗设备中的应用。而隧穿场效应晶体管(Tunnel Fi
激光测风雷达已经逐渐融入人类的生活,在天气预报、航天航空安全和智能风电等领域都有着广泛的运用。相比于传统的微波测风雷达,激光测风雷达使用波长更短的光源,因此更容易在微小的气溶胶粒子上产生米氏散射,从而可以有效探测晴空条件下的风场信息。在已有的各类激光测风雷达中,使用1550nm激光的全光纤结构连续波激光相干多普勒测风雷达拥有一些特别优势,如人眼的最大允许曝光量较高、结构简单、关键器件的成本低、可靠
随着移动通信网络技术的发展,越来越多的移动设备接入到通信网络中,在一定程度上加重了回程链路的负载,同时,用户对数据传输速率的要求也越来越高。可以通过在网络中引入缓存技术来减轻回程链路的压力,提升网络的整体性能。网络缓存需要考虑缓存内容和缓存位置两方面的问题,只有准确地将用户的兴趣内容放置在用户的关联基站上,才可以在满足用户需求的同时有效地减轻回程链路的压力。论文的主要研究内容如下:首先,考虑移动蜂
随着机器学习、图像识别、物联网等新兴领域的发展,在处理像基于大数据的计算任务时,传统计算架构已经越来越不能满足快速发展的应用对处理器速度和能量效率的要求。存内计算不同于传统的计算架构,它将系统的存储模块和计算模块相结合,使系统对数据的处理步骤可以直接在内存中完成,实现了存储和计算一体化。存内计算节省了数据从存储模块到计算模块之间的传输,不但大大地节省了能量消耗,也进一步提升了数据的处理速度。静态随
在无源定位中,利用观测站获得目标信号的到达角(Angle of Arrival,AOA)、达到时间(Time of Arrival,TOA)和到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)等测量值,可以确定目标的位置。有研究人员通过引入到达频率差(Frequency Difference of Arrival,FDOA)测量值,使得基于TDOA和FDOA的定位算法可以
随着无线通信技术不断进步,近年来,天线逐渐朝着小型化、宽带化以及多天线化等方向发展,超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)技术以其高功率高效率的数据速率、低复杂度、低成本和高精度等显著特点被广泛应用于端对端无线通信。然而,UWB系统在信号传输过程中,会遭受由信号反射和衍射从而引起的多径衰落效应。而与UWB相结合的UWB-MIMO无线通信系统不仅解决了单个多输入多输出(Multiple I