文档介绍：後旦大擎相变存储器小尺寸下高密度的多态存储方案与高可靠性设计硕士学位论文林殷茵副徽粳院系:业:名:指导教师:完成日期:信息科学与工程学院微电子学与固体电子学洪洋汤庭鳌教授专姓年学校代码:学号:
要摘关键词:随着目前非挥发存储器的主要代表诖娲⑵魇谐〈笮衅涞溃魑O乱代非挥发存储器的候选者们也成为了人们当前关注的焦点之一。其中,主要的候选者有:磁存储器,铁电存储器拖啾浯娲⑵其中,相变存储器以单元面积小、与传统工艺兼容性好、易于继续缩小、具有多值编写能力以及抗干扰抗辐射能力强等优点脱颖而出,成为有望取代馁摺目前,面临的主要问题是操作电流过大,解决的方法是减小相变材料及整个存储电路的特征尺寸。它将减小相转换所需的能量从而减小电流,同时还提高了存储密度。但特征尺寸减小后,工艺波动和各种干扰的影响加剧,将严重影响存储电路的可靠性。高密度存储和可靠性之间出现了矛盾,由此产生了多种不同的存储结构,但没有一种可以兼顾高密度和高可靠性的要求。针对这种情况,本文提出一种全新的状态定义矗阂员戎滴5枷虻淖茨疃义⒒诖硕ㄒ搴拖啾洳牧媳旧硪延械奶匦裕岢鲆恢旨婀舜娲⒚芏群涂煽性的解决方案。此处的状态定义仅取决于存储单元中邻近啾涞缱璧淖柚比值。由于工艺波动带来的干扰对于邻近相变电阻的影响是基本相同的,故而采用这种邻近元件的特性舜ξW柚比值为状态导向,可以有效地去除外来干扰绻ひ詹ǘ的影响。同时,材料的多值特性和比值的多样性使得多值存储成为可能,进而变相的提高了存储密度。同样基于这种独特的状态定义,在本文所提的解决方案中,软硬结合的检错纠错方法在充分利用材料所赋予的“比值空间”的条件下应运而生,从而更加增强了存储的可靠性。上述结果,使得相变存储器中高密度存储和高可靠性存储的结合在小尺寸下成为可能。这将使得相变存储器在今后的非挥发存储市场上极具竞争力。本文共分隆5章介绍相变材料的发展和相变存储器的由来。第戮体介绍相变存储器的各种结构,对相变存储器整体进行评估,同时将它和其竞争对手进行全面比较。第轮氐憬彩鱿啾浯娲⑵髂壳暗闹饕N侍夂臀蠢捶⒄骨势。第录胁鱿啾浯娲⑵鞯母呙芏多值娲⒎桨浮8梅桨竿奔婀肆丝靠性。第路治隹煽啃裕⒏莸章的核心思想提出新型的检错纠错方法,同时对整个存储电路进行优化。第伦髡遄芙崧凼觥相变存储器环腔臃⒋娲⑵鳎欢嘀荡娲ⅲ灰员戎滴5枷虻淖刺ㄒ一维比值空间;错误校验码
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吣\丁『、\‰‘.⋯、≮一、、、“、‘之⋯薛海海海憾罚骸第一章导论飞\相竞材料的由来和蓉本特性—在人们寻找固态电流丌关控制器件的过程中,:对于硫系玻璃状合金材料,其存在一个具有阈值电压的状态转换过程。。这是通过在材料上串联一个负载电阻后进行电流扫描得到的。一产‘;弧啊电流扫描下的獻特性:だ饔下的阈值电压瞬态特性和闽值电压与温度的关系。这类非晶材料经过人们多年的研究,~些特性已为业界所公认,主要有⋯:肮亍碧拢缌鞫晕露仁置舾小T诜⑸兄蹈浇淖刺浠洌料对外呈现非线性电阻特性。此时,电流和电极的面积成正比。\\、。
相冀:材料已有的应用:光盘存储当输入的激励电压超过一定值后,平均延迟时间将逐步趋进于状态转换时间。然后迅速撤去脉冲使材料冷却而非晶化;攘除数据时,施加较长而幅值稍低些的埃瑀”态下,除非电极面积非常小,否则电流大小于电极面积及温度基本无关。这在物理上体现为:“开”态下,合金半导体薄膜中会产生丝状的低阻通道,使得激励电压主要落在电极上,而相变的合金半导体薄膜上电压降很小。刺;坏你兄档缪顾孀盼露鹊纳叨档停韵率被臼一个常数,且阈值电压大小正比于薄膜的厚度。帧翱!蹦畹淖钚〉缪够居刹牧系墓饨龆ā牧洗印肮亍碧兄档缪狗⑸刺;皇保嵊幸桓鲎;坏难映偈奔洹该时间处于毫秒量级。延迟时间过后,材料会迅速转换成“开态”飧龇从呈间处于秒的量级6杂谒婧蟮募だ饔茫呤淙氲缪箍梢越档推骄映佟翱!碧拢牧仙纤拥缪谷绻啡ィ乱淮巫;皇钡你兄档缪菇ɑ暂时性的降低。这种余波通常会持续⒚胱笥遥咛宓氖奔涔叵狄览涤诩だ去时的操作电流。绻5缱杼ǜ撸蚋涸叵呓薹ㄓ诓牧稀翱!碧奶匦郧呦嘟唬这样,系统将出现自激振荡,如图中打点的线与“”线在点以下的延长线相交。在这些非晶材料中,一些具有相变特性的合金半导体材料脱颖而出,逐渐成为业界关注的焦点。这类合金半导体材料薄膜,在非晶态和晶态下,对外呈现的光学特性和电学特性具有显著的差异,被称为相变材料。它们无疑是制作开关控制器件或二进制信息存储器件的天然材料。这类材料中比较常用的有、、和的化合物等。从此,相变材料开始步入光/电存储的研究与应用之中。基于相变材料在晶态和非晶态下对外呈现不同的折射率,以。:。为代表的相交材料在光存储方面的应用研