【摘 要】
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存储芯片是我国亟待发展的芯片行业中的一个重要方向,三维相变存储器作为下一代新型存储器的代表,极有可能成为我国在存储芯片领域弯道超车的一个助推剂。相比传统的平面二维相变存储器,三维相变存储器不管是在存储介质还是外围电路方面都有较大的不同。三维相变存储器由于处在横纵交错的crossbar阵列中,因此漏电流是一个非常重要的问题,OTS选通管不管是从兼容性方面还是其本身的器件特性方面都非常适合作为三维相变
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存储芯片是我国亟待发展的芯片行业中的一个重要方向,三维相变存储器作为下一代新型存储器的代表,极有可能成为我国在存储芯片领域弯道超车的一个助推剂。相比传统的平面二维相变存储器,三维相变存储器不管是在存储介质还是外围电路方面都有较大的不同。三维相变存储器由于处在横纵交错的crossbar阵列中,因此漏电流是一个非常重要的问题,OTS选通管不管是从兼容性方面还是其本身的器件特性方面都非常适合作为三维相变存储器中与PCM适配的选通器件,因此基于1S1R结构的PCM+OTS结构的器件基本可以作为三维相变存储器中的一个存储单元,OTS的研究也应该和PCM拥有同样的重要性。在PCM与OTS串联在电路中时,由于两者较大的阻值差异,在施加电压时容易因为OTS的开关行为出现振荡现象,因此需要考虑阻抗匹配问题,本文对该问题作了简要的分析,同时分析了三维相变存储器的电路设计与平面二维相变存储器的区别以及需要满足的要求,同时还分析了其他的一些阵列模型以及器件相关的问题。同时由于制备器件需要花费大量的时间以及金钱成本,因此通过器件建模软件以及电路仿真软件对PCM和OTS进行器件以及行为级的建模可以较快地对其内部物理机制以及在电路中的表现进行分析,本文初步通过Sentaurus TCAD软件以及HSPICE软件对PCM以及OTS进行器件级以及行为级的紧凑建模,并对直流以及脉冲相应进行了测试,得到的一些仿真结果可以对电路设计做出一些指导。最后,我们用Cadence Virtuoso软件和Modelsim软件对三维相变存储器外围电路的模拟模块和数字模块进行了设计,模拟模块包括带隙基准电路,电荷泵电路,迟滞比较器电路以及一些控制电路等,用于提供电源电压以及实现对于存储单元的读写功能。仿真结果中读高阻迟滞比较器输出59μV的电压,延迟4ns;读低阻时输出3.29V的电压,延迟5ns,写脉冲方面电路可以产生3.96V/200ns的Set脉冲以及4.77V/50ns的读脉冲,延迟分别为2ns和1.1ns,完整实现了读写功能。数字模块包括七个模块,用于产生存储单元的读写时序以及外界主机与存储芯片进行通信。
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