[发明专利]一种基于忆阻器芯片的可编程电路最小单元及其操作方法

说明书

本发明公开了一种基于忆阻器芯片的可编程电路最小单元及其操作方法，可编程电路最小单元包括：阻变元件、MOS管、和地址寄存器；对最小单元中的相同功能区域的部分进行统一划分，并用使能端wl通过连接珊极进行统一控制，不同的功能区域忆阻器和MOS(1T1R)，可以设置多个对应的{wl}进行使能控制打开；通过设置时钟周期clk和ctrol_information，以及V_s、V_d、wl的工作特点，实现了忆阻芯片中的忆阻器的定向编程、和格式化操作，有效提高忆阻器电路和芯片中忆阻器编码的可控性和效率。

技术领域

本发明涉及可编程电路技术领域，主要涉及一种基于忆阻器芯片的可编程电路最小单元及其操作方法。

背景技术

相对于晶体管高低阻态，忆阻器是含有丰富阻态特性的理想优异器件，可以通过采用不同程度的激励，来实现不同阻态的存储，这对传统模拟电路有着十分重大的影响。

近年来，有实验测试表明，优异的忆阻器件，能够在低压脉冲的刺激下保持原来的状态，较高压的刺激情况下发生阻态迁移。但是同样地，针对相关忆阻编程电路设计中，对于编程脉冲设置、电路实现、和操作方法有着较高的难度要求，而且实现起来更为复杂。

现阶段更需要一种能够实现大规模编程的、可控的、并且有着较高效率的编程电路和编程方法，方便在忆阻器芯片的集成电路之中实现应用，并进行相应性能拓展。本发明充分采用了忆阻器件的优异的编程性能，基于1T1R结构设计了这种编程电路，有效的提高了忆阻器件编程的简易性、可控性和有效性。

发明内容

发明目的：为了实现上述目的，本发明提供一种基于忆阻器芯片的可编程电路最小单元及其操作方法，解决了电路实现、编程过程中的脉冲设置等问题，有效发挥了忆阻器的优异编程性能，提高了忆阻器编程的简易性、可控性和有效性。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于忆阻器芯片的可编程电路最小单元，包括1T1R组件、地址寄存器address_reg和使能端wl；

所述地址寄存器address_reg分别接收输入信号V_s、时钟信号clk和控制寄存器的输出信号ctrol_information；所述1T1R组件包括忆阻器和MOS管，所述MOS管G极连接使能端wl；根据选取MOS管不同，1T1R组件内部连接方式可以分为以下两种：

(1)MOS管选取NMOS管时，忆阻器连接MOS管S极，所述地址寄存器address_reg输出端连接MOS管D极；

(2)MOS管选取PMOS管时，忆阻器连接MOS管D极，所述地址寄存器address_reg输出端连接MOS管S极。

进一步地，所述1T1R组件设置有若干个，其中相同功能区域的1T1R组件设置为同一行，每一行1T1R组件的栅极连接同一个使能端wl。

一种利用前述基于忆阻器芯片的可编程电路最小单元的编程方法，包括以下步骤：

步骤L1：通过实验获得忆阻器分别在V_s-V_d和V_d-V_s两种脉冲刺激下阻值随时间的变化曲线；

步骤L2：开始编程时，通过控制使能端wl，打开对应的MOS管，选择需要编程的功能区域；

步骤L3：根据忆阻器材料不同，设定不同的时钟周期clk，当clk发生时，设置控制寄存器输出信号ctrol_information并输入至地址寄存器address_reg，对需要编码的忆阻器进行选择；

步骤L4：提供脉冲输入信号V_s和V_d，对指定忆阻器进行权值训练；