面向新型嵌入式电阻类存储器的高可靠性读电路技术研究
发表时间:2016-12-15 阅读次数:125次

 

       存储器根据应用场合可以分为嵌入式和分离式两大类,前者主要用于SOC存储代码,容量一般在几Kb到几十Mb,以NOR Flash为主;后者主要用于存储数据,以NAND Flash为主,典型的应用包括优盘和SSD硬盘,容量一般为几Gb到几百Gb。随着集成电路特征尺寸的缩小,Flash的浮栅对电荷的存储能力和稳定性都出现了明显下降。尽管3D集成的出现在一定程度上缓解了2D微缩的压力,但国内外产学界仍然试图研究新的存储介质来作为Flash潜在替代技术。其中,以MRAM和RRAM为代表的新型电阻类存储器是目前一个非常热门的研究领域。复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室在电阻类存储器上有超过10年的研究,以973、863等一批国家重点项目为载体,实验室与中芯国际等国内集成电路制造企业合作完成了电阻类存储器从器件、工艺、电路设计到测试完整流程的研发,代表性成果发表在JSSC(top-1)、Symposium on VLSI、TCAS II和TVLSI等著名杂志或会议上。

       相比Flash,电阻类存储器与标准工艺的兼容性比较好,再加上嵌入式场合的存储容量要求比较低,因此,目前电阻类存储器在嵌入式领域的应用是一个研究热点,但是,嵌入式应用对存储器的良率要求比较高。对此,实验室薛晓勇博士在TCAS II 2017年第2期上发表论文“Dynamic Data-dependent Reference to Improve Sense Margin and Speed of Magnetoresistive Random Access Memory”,提出一种与数据相关的动态读参考技术,来克服电阻类存储器存储窗口较小和波动性较大导致读出良率降低的问题。该技术的工作原理和实现电路如图1和图2所示。经过验证,该技术可以实现读出窗口增加1X,并且读检测时间节省60%。这项技术从电路层面解决目前电阻类存储器在工艺、器件层面存在的问题,对高良率电阻类存储器的设计具有较好的指导意义和应用价值。

       论文链接:http://ieeexplore.ieee.org/document/7453148/

 

 

图1. 工作原理

 

图2. 实现电路

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