和Flash存储器相比,RRAM(阻变存储器)作为一种新型非挥发性存储器具有运行速度快,耐久度高,工作电压低且易于集成等特点,被认为极有可能取代Flash成为下一代主流存储器的一种新型非挥发性存储器。此外,与MOS类存储器相比,RRAM单元预计有更强的抗辐照能力,采用SOI工艺设计的RRAM系统电路相比于其他工艺而言在辐照环境下能够更稳定高效地工作。因此,基于抗辐照的设计目标,本文将采用SOI工艺研发一套符合RRAM器件特性的存储系统,设计出读写功能稳定、抗辐照特性强的RRAM系统电路,该电路工作于特定的指标下。本文的主要内容是基于一种核心忆阻器工艺的32K RRAM系统电路的研发,重点是RRAM读写电路的研发。论文的主要工作包括以下几点:首先,分析RRAM阻变器件的基本结构、工作机理、读写流程和电学特性,为RRAM读写电路提供设计依据并确定RRAM单元结构;其次,分析已有的RRAM读写技术,在对RRAM读写电路可行性分析的基础上提出优化方案,设计出符合RRAM电特性的快速低功耗RRAM读写电路并进行模拟,验证改进后的读写电路功能是否稳定、性能是否优化。此次设计中,读电路优化的关键是设计符合RRAM特性的灵敏放大器,本文设计了适用于RRAM的快速差分灵敏放大器,有效地实现了位线信号的正确快速识别。在写电路的优化中采用了简化写验证过程中伴随的读步骤的技术,有效地提高了写入速度;最后,设计以读写电路为核心的包括存储单元电路、灵敏放大电路、译码电路、控制电路等电路结构在内的外围电路,从而完成32K RRAM系统设计并绘制出最终的版图。本次设计在完成RRAM系统电路的研发后对整个系统进行了时序设计并完成功能仿真,通过对仿真结果的分析来判断本文设计的RRAM系统电路能否正常工作,确保整体电路读写功能的实现。抗辐照特性的验证则是通过对阻变器件和RRAM单元的流片测试来完成,本文最终也给出了 RRAM单元抗辐照测试对比结果。最后进行了 RRAM芯片测试验证,测试结果表明,RRAM芯片系统工作正常,完成读写功能稳定。