[发明专利]一种针对RRAM的快速写验证方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机存储技术领域，更具体地，涉及一种针对RRAM的快速写验证方法和系统。

背景技术

近年来，半导体工艺尺寸在不断缩小，而传统的非易失性存储器（如闪存等）已难以突破现有的工艺尺寸。因此，新型非易失性存储器成为研究热点，由此出现了多种新型非易失存储器，如MRAM、PRAM、RRAM（Resistance Random Access Memory，简称RRAM）等。其中，RRAM以其在读写速度、功耗以及可随工艺等比例缩小方面的优势，被认为是最有潜力的一种新型存储器。

然而，RRAM的应用存在一个亟待解决的问题，由于其阻值分布的分散性，严重影响了RRAM的读写准确性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种针对RRAM的快速写验证方法，其目的在于可使RRAM存储单元的阻值尽可能地快速分布在预设的高阻态或低阻态范围内，因而可容易区分存储单元的高阻态和低阻态，由此保证RRAM读写的准确性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种针对RRAM的快速写验证方法，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。