阻变存储器

　　阻变式存储器(resistive random access memory,RRAM)是以材料的电阻在外加电场作用下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储器.它具有在32nm节点及以下取代现有主流Flash存储器的潜力,成为目前新型存储器的一个重要研究方向。

　　图1是RRAM器件典型的“三明治”(MIM)结构示意图,其上下电极之间是能够发生电阻转变的阻变层材料。在外加偏压的作用下,器件的电阻会在高低阻态之间发生转换,从而实现“0”和“1”的存储。与传统浮栅型Flash的电荷存储机制不一样,RRAM是非电荷存储机制,因此可以解决Flash中因隧穿氧化层变薄而造成的电荷泄漏问题,具有更好的可缩小性。

　　对 RRAM 存储器 ,必须建立一套行之有效的测试方法 ,才能够正确地评估其性能 ,并实现商业应用。RRAM 交叉阵列的操作电压配置一般有两种方法:1/ 2 V 和 1/ 3 V 法 ,如图 4 所示。在 1/ 2V 方法中 ,选中单元的字线电压为 V ,位线电压为 0 ,其余的字线和位线电压都为 1/ 2 V ,这样 ,选中单元上面的电压为 V ,选中单元所在的行和列上其他单元的电压为 1/ 2 V ,其余的单元电压都为 0 ,总的电流为 I (V) + ( m + n - 2) I (V/ 2) 。在 1/ 3 V 方法中 ,选中单元的字线电压为 V DD ,位线电压为 0 ,其余字线电压均为1/ 3 V ,其余的位线电压均为2/ 3 V ,这样 ,选中单元上面的电压为 V ,未选中单元上的电压为 1/3 V 或21/ 3 V ,总的电流为 I(V) + ( m - 1) ( n - 1)I (V/ 3) 。需要指出的是 ,由于器件本身对电压的敏感程度不一样 ,采用 1/ 2 V 或 1/ 3 V 方法对编程效率和读裕度( read margin)会有一定程度的影响。