高密度非挥发存储体系的建模与设计

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 导论
• 1.1 当代非挥发存储体系
• 1.1.1 EPROM
• 1.1.2 EEPROM
• 1.1.3 Flash存储器
• 1.1.4 磁存储器
• 1.1.5 铁电存储器
• 1.2 非挥发存储体系的新发展
• 1.3 非挥发存储体系的新发展
• 1.3.1 相变存储器（PRAM）
• 1.3.2 阻变存储器（RRAM）
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 多值相变存储单元的HSPICE模型
• 2.1 相变材料的基本性质
• 2.2 基本相变存储单元
• 2.3 高密度解决方案——多值存储
• 2.4 多值存储的可行性
• 2.5 多值相变存储单元HSPICE模型的基本结构
• 2.6 多值相变存储单元HSPICE模型的仿真结果
• 第3章 相变存储器的数据操作可靠性设计
• 3.1 相变存储器的数据操作可靠性
• 3.2 现有的解决方案
• 3.3 本论文的解决方案
• 3.3.1 对称位线补偿方案
• 3.3.2 分段对称位线补偿方案
• 3.3.3 步进字线电压补偿方案
• 3.3.4 反馈模式字线电压补偿方案
• 第4章 阻变存储单元的HSPICE模型
• 4.1 阻变材料的基本性质
• 4.2 基本阻变存储单元
• 4.3 阻变存储单元HSPICE模型的基本结构
• 4.4 阻变存储单元HSPICE模型的仿真结果
• 第5章 选通管复用的阻变存储阵列设计
• 5.1 传统存储单元阵列结构
• 5.1.1 1T1R存储阵列结构
• 5.1.2 1D1R存储阵列结构
• 5.1.3 交叉点（Cross-Point）存储阵列结构
• 5.2 选通管复用阻变存储阵列的基本结构
• 5.3 选通管复用阻变存储阵列的高密度设计
• 5.3.1 选通管复用阻变存储阵列中的电流串扰
• 5.3.2 选通管复用阻变存储阵列的写操作建模
• 5.3.3 选通管复用阻变存储阵列的写操作数据分析
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 多值相变存储单元的HSPICE模型网表
• 阻变存储单元的HSPICE模型网表
• 论文及专利发表情况
• 致谢