[发明专利]一种针对RRAM的快速写验证方法和系统

权利要求书

1.一种针对RRAM的快速写验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）创建并初始化查找表，本步骤具体包括以下子步骤：

（1-1）设定对RRAM的存储单元进行写操作的各个阶段，包括设定最大施加电压脉冲次数N_max，并将N_max划分为m个子范围，即[0，d₁]，[c₂，d₂]...，[c_m，N_max]，其中c₂，…，c_m，均为正整数，d₁，d₂，...d_m-1均为正整数，每个子范围代表写操作的一个阶段；

（1-2）分别确定写“1”和写“0”操作过程中各个写操作阶段的操作电压幅值V_1（i）和V_0（i）与计数器i的映射关系，对于写“0”操作，V_0（i）={f₁（i），...，f_m（i）}，且有f_n（i）=a_ni+b_n，其中1≤n≤m，f_n（i）的取值范围是[V₁，0），a_n和b_n的取值需要满足以下两个条件：第一，当1≤j<k≤m时，有|a_j|≤|a_k|；第二，当0≤i≤N_max时，有V₁≤f_n（i）≤V₂，其中V₁和V₂分别表示有效操作电压的下限阈值和上限阈值；

（1-3）根据步骤（1-2）的映射关系获得写“1”操作时与计数器i值相对应的操作电压幅值V_1（i）以及写“0”操作时与计数器i值相对应的操作电压幅值V_0（i），并填入查找表；

（2）将计数器的值i初始化为0，其用于记录一次写操作过程中施加电压脉冲的次数；

（3）判断RRAM的存储单元要求写“0”还是写“1”，如果要求写“0”则转入步骤（4），如果要求写“1”则转入步骤（7）；

（4）在RRAM的存储单元两端施加一次反向电压脉冲，其幅值为V_0（i），以改变RRAM存储单元的阻值，并设置计数器i=i+1；

（5）读取RRAM存储单元的阻值，并判断该RRAM存储单元阻值是否低于预设的高阻态阻值阈值R_H，如果是，则进入步骤（6），否则表示写“0”操作成功，过程结束；

（6）判断计算器i是否小于最大施加电压脉冲次数N_max，如果是，则返回步骤（4），否则表示写操作失败，过程结束。

（7）在RRAM的存储单元两端施加一次正向电压脉冲，幅值为V_1（i），以改变RRAM存储单元的阻值，并设置计数器i=i+1；

（8）读取RRAM存储单元的阻值，并通过比较电路模块判断该RRAM存储单元阻值是否高于预设的低阻态阻值阈值R_L，如果是，则进入步骤（9），否则表示写“1”操作成功，过程结束。

（9）判断计算器i是否小于最大施加电压脉冲次数N_max，如果是，则转入步骤（7），否则表示写操作失败，过程结束。

2.根据权利要求1所述的快速写验证方法，其特征在于，步骤（3）中，判断RRAM的存储单元要求写“0”即为改变RRAM存储单元的阻值，使之大于阈值R_H，写“1”即为改变RRAM存储单元的阻值，使之小于阈值R_L，其中阈值R_H和阈值R_L均由RRAM的制造材料确定。

3.根据权利要求1所述的快速写验证方法，其特征在于，计数器i用于记录对某个特定存储单元进行写操作而施加的电压脉冲的次数，且计数器i的取值范围设定为[0，N_max]，在第一阶段，计数器i的取值范围为[0，d₁]，…，在第m个阶段，计数器i的取值范围为[c_m，N_max]。

4.一种针对RRAM的快速写验证系统，其特征在于，包括：

第一模块，用于创建并初始化查找表，具体包括以下子模块：

第一子模块，用于设定对RRAM的存储单元进行写操作的各个阶段，包括设定最大施加电压脉冲次数N_max，并将N_max划分为m个子范围，即[0，d₁]，[c₂，d₂]...，[c_m，N_max]，其中c₂，…，c_m，均为正整数，d₁，d₂，...d_m-1均为正整数，每个子范围代表写操作的一个阶段；

第二子模块，用于分别确定写“1”和写“0”操作过程中各个写操作阶段的操作电压幅值V_1（i）和V_0（i）与计数器i的映射关系，对于写“0”操作，V={f₁（i），...，f_m（i）}，且有f_n（i）=a_ni+b_n，其中1≤n≤m，f_n（i）的取值范围是[V₁，0），a_n和b_n的取值需要满足以下两个条件：第一，当1≤j<k≤m时，有|a_j|≤|a_k|；第二，当0≤i≤N_max时，有V₁≤f_n（i）≤V₂，其中V₁和V₂分别表示有效操作电压的下限阈值和上限阈值；

第三子模块，用于根据第二子模块的结果获得写“1”操作时与计数器i值相对应的操作电压幅值V_1（i）以及写“0”操作时与计数器i值相对应的操作电压幅值V_0（i），并填入查找表；

第二模块，用于将计数器的值i初始化为0，其用于记录一次写操作过程中施加电压脉冲的次数；

第三模块，用于判断RRAM的存储单元要求写“0”还是写“1”，如果要求写“0”则转入第四模块，如果要求写“1”则转入第七模块；

第四模块，用于在RRAM的存储单元两端施加一次反向电压脉冲，其幅值为V_0（i），以改变RRAM存储单元的阻值，并设置计数器i=i+1；

第五模块，用于读取RRAM存储单元的阻值，并判断该RRAM存储单元阻值是否低于预设的高阻态阻值阈值R_H，如果是，则进入第六模块，否则表示写“0”操作成功，过程结束；

第六模块，用于判断计算器i是否小于最大施加电压脉冲次数N_max，如果是，则返回第四模块，否则表示写操作失败，过程结束。

第七模块，用于在RRAM的存储单元两端施加一次正向电压脉冲，幅值为V_1（i），以改变RRAM存储单元的阻值，并设置计数器i=i+1；

第八模块，用于读取RRAM存储单元的阻值，并通过比较电路模块判断该RRAM存储单元阻值是否高于预设的低阻态阻值阈值R_L，如果是，则进入第九模块，否则表示写“1”操作成功，过程结束。

第九模块，用于判断计算器i是否小于最大施加电压脉冲次数N_max，如果是，则转入第七模块，否则表示写操作失败，过程结束。