[发明专利]一种RRAM存储单元中可变电阻仿真建模电路

说明书

本发明涉及一种RRAM存储单元中可变电阻仿真建模电路，包括状态检测电路、状态判断控制电路和状态转换电路，状态检测电路用于将可变电阻两端的净电压脉冲VR进行延迟处理得到电压信号VR_DL；状态判断控制电路用于将电压信号VR_DL与状态翻转阈值电压(Vset，Vreset)进行比较，确定可变电阻的翻转状态；状态转换电路用于根据确定的可变电阻的翻转状态确定可变电阻的等效阻值。本发明解决了现有的仿真建模方法存在仿真时间长、产生仿真文件大的技术问题，本发明能够较为真实的拟合可变电阻的电气特性，反映可变电阻的在不同工作条件下的记忆或存储信息的特性。

技术领域

本发明涉及一种RRAM存储单元中可变电阻仿真建模电路。

背景技术

阻变型随机存储器(RRAM)是一种新型的非易失性信息存储技术，其存储单元是由一种金属氧化物(例如WOx,HfOx,TiOx,NiOx等)实现的可变电阻。

根据对可变电阻的实际测量数据，通过模型建立的方法是能够较为真实的拟合可变电阻的直流和交流电气特性，反映可变电阻在不同工作条件下的记忆或存储信息的特性。建立的仿真模型，可服务于电阻型随机存储器存储单元设计的仿真验证，有效地帮助设计者判定存储单元外围电路工作条件是否正确，提高存储器芯片设计的可靠性，从而加速了存储器芯片的研发过程，节约了研发成本。

现有的模型建立的方法，如学术论文：《一种阻变存储单元Hspice模型设计》；陈怡等；复旦大学学报(自然科学版)，2011年8月，第50卷，第4期，如图1、2为其原理图及电流电压关系曲线其中：图1a为状态转换电路，包括电阻Rset、Rreset和开关S0、S1；图1b为状态转换控制电路，包括开关S1/SB1、S2/S2B、电阻电容R1/C1、R2/C2、比较器CMP1/CMP2、参考激励源VSET/VREST及RS锁存器(2个或非门和1个非门)。

工作原理：

当可变电阻两端的电压Vin>VSET，比较器CMP1输出使得RS锁存器的Q端(即信号A)和QB端(即信号B)分别为高和低,打开SET通路(备注：原文中状态转换电路的开关控制信号接反了，即信号A应该控制与电阻Rset串联的开关S1，同时信号B应该控制与电阻Rreset串联的开关S0)；此时，可变电阻的阻值等于Rset的阻值；

当Vin>VRESET，比较器CMP2输出使得RS锁存器的Q端(即信号A)和QB端(即信号B)分别为低和高，打开RESET通路；此时，可变电阻的阻值等于Rreset的阻值。

虽然上述文献中方法能够较为真实的拟合可变电阻的电气特性，反映可变电阻的在不同工作条件下的记忆或存储信息的特性。但是还存在以下缺点：1)此模型中分立元器件的个数较多；在对大容量的存储器设计进行仿真验证时，由于仿真器要对每一个器件(电阻，电容，MOS管等)的每一个参数进行计算，从而需要更长的仿真时间；当对多个工艺、温度情况的工作条件进行仿真验证时，这将很大程度上延长了芯片的研发周期，增加芯片研发成本；同时，产生的仿真结果文件较大，将会占用更多的磁盘空间(一般分配给项目的磁盘空间有限)；2)此模型并未指明比较器的实现方式；若用MOS管实现，将会进一步增加此模型的分立器件数；3)此模型并没有反映出实际可变电阻存储状态转换所需的时间延迟信息；4)此模型并未对状态控制中开关S1/S1B、S2/S2B的工作原理进行说明，不明确是否还需要辅助电路；5)此模型也未提及支持Mente Carlo分析(工艺生产良率分析)。

发明内容

为了解决现有的仿真建模方法存在仿真时间长、产生仿真文件大的技术问题，本发明提供一种RRAM存储单元中可变电阻仿真电路。

本发明的技术解决方案：

一种RRAM存储单元中可变电阻仿真建模方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：