[发明专利]面向纳米交叉杆结构的多值忆阻器自适应编程电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米电子学领域，特别涉及面向纳米交叉杆结构的多值忆阻器自适应编程电路及编程方法。

背景技术

忆阻器是一种新型的纳米电子器件，被认为是与电阻、电容和电感并列的第四种基本电子元器件。在外界电压的作用下，忆阻器的电阻值可以在一定范围内变化，并在断电后保持电阻值不变。基于这种特性，在高密度存储器、可重构逻辑电路等重要领域，国际上目前已经提出了大量的研究成果，具有广泛的应用前景。

忆阻器的多值存储特性是将其应用于高密度非易失性存储器以及人工神经网络电路等领域的关键。然而多值忆阻器的应用面临编程电路的精度和编程效率等方面的技术难点。理论上，当忆阻器的器件特性确定后，可以计算出对其进行多值编程所需的具体电路条件，通过设定电压脉冲宽度即可完成对多值忆阻器的编程。然而脉冲宽度是根据事先确定的电路参数获得的，没有将忆阻器的器件参数存在的误差考虑在内，无法达到较高的编程精度。

纳米交叉杆结构是一种忆阻器的集成电路结构，具有电路密度高、制备工艺简单等优势。纳米交叉杆结构是最早通过实验制备获得的忆阻器集成电路结构，也是目前设计和制备忆阻器电路的主要途径。为了将多值忆阻器应用于纳米交叉杆结构中，具有自适应功能的编程电路是一种可行的途径。自适应编程不需要提前设定编程脉冲的宽度，而是在编程过程中判断是否已经将忆阻器的电阻值编程到目标阻值，进而动态地调节编程脉冲的宽度，从而达到较高的编程精度。

然而，已经提出的多值忆阻器的自适应编程电路无法满足纳米交叉杆结构的要求，编程效率也较低。已有的面向纳米交叉杆结构的忆阻器编程电路研究主要基于具有二值存储特性的忆阻器，无法直接应用到对多值忆阻器的编程上。目前，纳米交叉杆结构中多值忆阻器的编程问题尚无有效的解决办法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种适用于纳米交叉杆结构的多值忆阻器自适应编程电路，可以将纳米交叉杆中的忆阻器的电阻值根据需要在其变化范围内进行修改，具有自动调节编程电压脉冲宽度的特点，可以对一行忆阻器同时进行编程，既可以解决由于器件参数误差引起的忆阻器多值编程的精度问题，又可有效提高编程的效率，可广泛应用于多值存储器和硬件神经网络等领域。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：本发明面向纳米交叉杆结构的多值忆阻器自适应编程电路由纳米交叉杆和N个反馈控制单元组成。N为纳米交叉杆的纵向纳米线的条数，是正整数。N个反馈控制单元分别与纳米交叉杆的N条纵向纳米线相连。

面向纳米交叉杆结构的多值忆阻器自适应编程电路的输入输出端口包括M个选通信号输入端口、一个擦除或保护电压输入端口、一个偏置电压输入端口、N个参考电压输入端口。M为纳米交叉杆的横向纳米线的条数。