文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
新型相变随机存储器单元仿真系统研制
姓名:李兰
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:胡作启
20090525
华中科技大学硕士学位论文
摘要
硫属相变随机存储器(Chalcogenide based phase-change Random Access Memory,
CRAM)利用存储介质的可逆相变实现信息存储,以其优越的性能满足了存储器的
高速存储、非易失性、抗辐照性等的发展需求,将成为未来存储器主流产品之一。
本论文综合考虑 CRAM 存储机理、结构、电路设计及存储介质性能对存储特性
的影响,首次结合存储元建模与仿真、存储电路设计与仿真、软件开发等技术,原
创性地研制了 CRAM 存储单元仿真系统。
首先设计了 CRAM 存储单元读写操作电路。写操作电路包括脉宽可调的脉冲发
生电路、脉冲幅值可调的写驱动电路;读操作电路包括读电流源、读出放大器;并
釆用 Hspice,基于标准逻辑 CMOS 工艺进行了电路仿真。
其次设计、研发 CRAM 存储单元仿真系统,包括 B/S 架构、模块设计和代码分
层实现。其中,系统程序集包含业务数据层、业务逻辑层、通用层、数据访问层、
系统框架层、Web 表现层。利用 ActiveX 组件编程技术、Matlab 接口编
程技术等,有效地集成了电路仿真和存储元物理仿真。结果显示,仿真系统可产生
脉冲宽度、幅度分别在 4ns 到 150ns 和到 3V 之间可调的脉冲,并可以实现自
下而上、边缘接触式、工字形、加热阻层(α-C)自下而上等四种结构存储元的读、
写仿真。
之后基于专业安装盘制作软件 InstallShield,开发了仿真系统安装包,使安装过
程中自动完成组件注册、服务启动、系统配置等工作。
最后,基于研发的仿真系统,对四类存储元进行了一系列仿真。结果表明:脉
冲、存储介质相变参数、存储元结构对存储特性均有较大的影响;研发的仿真系统
功能完善、性能良好,能对存储单元的读、写性能进行评估,是指导电路设计、存
储元设计的优良仿真工具。

关键词:相变存储仿真系统读写电路 Web 系统集成技术
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Chalcogenide based phase-change Random Access Memory (CRAM) relies on
reversible phase transitions of storage medium to store information. CRAM is an attractive
next generation memory technology due to its benefits of high speed, nonvolatility, and
superior radiation tolerance etc.
The dissertation focuses on the study of the following aspects including storage
mechanism, cell structure design, circuit design and character of key material. The CRAM
cell simulation system is developed originally by integrating with memory cell modeling,
circuit simulation and software development etc. technologies for the first time.
Firstly, the read and write circuits for CRAM cell is proposed. The write circuit
contains pulse generating circuit which the pulse width can be adjusted, and write drive
circuit which the pulse amplitude can be adjusted. The read circuit contains read pulse
source, sense-amplifier. Based on the parameter model of standard logic CMOS
techni