2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、隨著存儲器技術的飛速發(fā)展,對存儲器的高速度、高密度、低功耗和非易失性等特性提出了要求。在各種非易失性存儲器(NVM:Nonvolatile Memory)中,自旋轉(zhuǎn)移矩磁隨機存儲器(STT-MRAM:Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory)擁有著與閃存一樣的非易失性,與SRAM接近的高速讀寫性能,與DRAM一樣的高集成度,以及低功耗和近乎無限次重復寫入的能力,被公認為是下一代

2、可能取代SRAM的候選電路。但目前STT-MRAM的研究仍然存在著寫延時大和讀錯誤多的問題。因此,本文將圍繞STT-MRAM的關鍵問題,展開以下四個方面的研究工作。
  1.為了對STT-MRAM進行電路級分析,構建了磁隧道結(MTJ:Magnetic Tunnel Junction)模型。分析了MTJ的物理特性與電路模型,基于此對MTJ建立了電路級SPICE模型。并對模型進行了驗證,該模型適合于本文的研究工作。
  2.為

3、了提高 STT存儲單元寫速度,設計了新型2T-1M(2Transistor-1MTJ)存儲單元。首先分析了典型STT存儲單元的讀寫操作,總結了優(yōu)化STT存儲單元寫速度的方法。基于此,采用縮短寫鏈路級數(shù)的方法,設計出了新型2T-1M存儲單元,寫鏈路只有兩級,提高了寫速度;引入了新的存儲陣列結構,提高了集成度。試驗結果表明,在最佳尺寸600nm/40nm下,1T-1M(1Transistor-1MTJ)寫延時為1.9ns,新型STT存儲單元

4、為1.0ns,降低了90%。
  3.為了減少STT靈敏放大器讀錯誤,設計了自關斷STT靈敏放大器。首先分析了典型的預充電式靈敏放大器(PCSA:Pre-Charge Sensing Amplifier)讀錯誤產(chǎn)生的機理。其在讀“0”操作過程中電流將對MTJ的阻抗狀態(tài)造成干擾?;诖?,應用反饋自關斷技術,設計出了自關斷STT靈敏放大器。其輸出反饋切斷了讀“0”操作的輸入通路,有效縮短了讀脈沖寬度,從而減少了讀錯誤。蒙特卡洛分析結果

5、表明,PCSA的讀錯率為16%,自關斷敏放讀錯率減少到了6%。
  4.為了評估本文設計的新型STT存儲單元和STT靈敏放大器在STT-MRAM中的緩存寫延時和讀錯誤的表現(xiàn),將其集成在一起實現(xiàn)了新的STT讀寫電路。通過NVSim分析了不同緩存容量,不同存儲單元尺寸下的新型讀寫電路和典型STT存儲單元的Cache級特性。結果顯示,在存儲單元最佳尺寸下新型STT讀寫電路對應的緩存寫延時相比1T-1M對應的緩存寫延時,大容量8Mb時降低

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