基于憶阻器的非易失性存儲(chǔ)器研究.pdf

1、隨著晶體管趨向于亞微米級(jí),一系列的問(wèn)題開(kāi)始出現(xiàn),包括制作工藝的困難和器件性能的限制如電子的運(yùn)行難以控制等,基于晶體管的傳統(tǒng)存儲(chǔ)技術(shù)遇到了發(fā)展瓶頸,預(yù)計(jì)快閃存儲(chǔ)器將會(huì)在十年內(nèi)達(dá)到體積縮小的極限。因此,迫切需要研制綜合性能更優(yōu)的新型存儲(chǔ)器以滿足信息化發(fā)展對(duì)初、中級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備不斷增長(zhǎng)的高密度、低功耗和高速度的要求。憶阻器是一種納米級(jí)的具有自動(dòng)記憶功能的新型非線性兩端電路元件,在非易失性存儲(chǔ)器、大規(guī)模集成電路、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等方面有著巨大

2、的應(yīng)用潛能,它的出現(xiàn)有望改善整個(gè)電子電路的理論和應(yīng)用。憶阻器具有納米級(jí)尺寸,存儲(chǔ)能力,動(dòng)態(tài)連續(xù)可變電阻,快速轉(zhuǎn)換(＜10ns),低功耗(～1PJ/操作),高耐久性(1010次),可測(cè)量性,可堆疊性,以及與CMOS工藝相兼容等優(yōu)勢(shì),為半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新的希望?；趹涀杵鞯拇鎯?chǔ)器有望成為最具潛力的新一代非易失性存儲(chǔ)技術(shù)之一。
　　 本文深入研究了憶阻器的理論基礎(chǔ)和工作機(jī)理,推導(dǎo)了幾種憶阻器數(shù)學(xué)模型,通過(guò)數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)仿真,驗(yàn)

3、證了憶阻器的基本特性。在此基礎(chǔ)上,利用憶阻器的開(kāi)關(guān)特性和多級(jí)阻值特性,結(jié)合交叉陣列結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了憶阻器交叉陣列,探討了其在二值、灰度及彩色圖像處理中的應(yīng)用?？紤]到與現(xiàn)有數(shù)字計(jì)算機(jī)的結(jié)合,同時(shí)基于納米憶阻器與CMOS電路的可兼容性,提出了新型的二值和多值憶阻器阻變存儲(chǔ)器(MRRAM)的設(shè)計(jì)方案,其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM),但卻具有非易失性和更高的存儲(chǔ)密度、存儲(chǔ)容量。仿真結(jié)果證明,MRRAM可以成功實(shí)現(xiàn)二值數(shù)據(jù)和多值信息的存儲(chǔ)