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本文以下一代非挥发存储器的高密度解决方案为中心,针对相变存储器和阻变存储器分别进行了探索性的研究。在评估了相变单元多值存储的可行性后,我们提出并实现了基于物理机理的多值相变存储单元HSPICE模型;在高密度的相变存储阵列中,我们提出了对称位线补偿、步进字线电压补偿、反馈模式字线电压补偿等旨在解决位线寄生电阻电压降问题的创新方案。为了验证阻变材料在高密度存储阵列及外围电路中工作的有效性,我们提出并实现了基于SCLC(空间电荷限制电流)机理的阻变存储单元HSPICE模型;基于3D存储阵列概念,我们提出并验证了选通管复用的阻变存储器结构。