【摘要】：國內(nèi)外專家及學(xué)者普遍認(rèn)為,微電子工業(yè)的發(fā)展引發(fā)了第三次工業(yè)革命的浪潮,而磁學(xué)相關(guān)的電子器件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化很可能成為繼微電子技術(shù)之后的第四次工業(yè)革命的源頭。隨著計算機、通信和信息等電子領(lǐng)域的飛速發(fā)展,存儲器作為其核心部件,對其性能的要求則越來越高。由于自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機存儲器具有高存儲密度、快讀寫能力以及低功耗等優(yōu)點,特別是還能與CMOS工藝兼容這一特點,近年來自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機存儲器引起國內(nèi)外越來越多的半導(dǎo)體公司及相關(guān)科研單位的關(guān)注和研究。然而現(xiàn)有的自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機存儲器的讀取電路還存在一定概率的讀錯率,因此在電路可靠性和準(zhǔn)確性方面還有待研究和優(yōu)化。另外,在非易失性存儲單元中,自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隧道結(jié)(Spin-Torque-Transfer Magnetic Tunnel Junction)因為無限的寫入次數(shù)、非易失性、很好地兼容CMOS工藝等諸多優(yōu)點得到廣泛的關(guān)注及研究。本文則主要針磁隧道結(jié)的物理模型、磁隧道結(jié)的相關(guān)參數(shù)以及使用磁隧道結(jié)的新型的存儲器讀取電路進(jìn)行研究及分析。主要工作包括:1.對基于自旋轉(zhuǎn)矩效應(yīng)的磁隧道結(jié)的物理模型的建立和仿真。建模方面主要包括磁隧道結(jié)的電阻、臨界電流及翻轉(zhuǎn)時間以及相應(yīng)的使用Verilog-A語言的實現(xiàn)。在驗證方面,主要驗證了平行狀態(tài)、反平行狀態(tài)下的翻轉(zhuǎn)及電流電阻曲線,驗證了文中模型建立的合理性和準(zhǔn)確性,為后續(xù)邏輯器件的電路設(shè)計奠定基礎(chǔ)。2.對磁隧道結(jié)的部分參數(shù)進(jìn)行仿真,分析這些參數(shù)對磁隧道結(jié)的影響。主要包括磁隧道結(jié)的電阻與面積乘積和氧化層厚度之間的關(guān)系,磁隧道結(jié)直徑對其臨界電流及翻轉(zhuǎn)情況的影響,力求找到合適的磁隧道結(jié)參數(shù)以降低電路工作時磁隧道結(jié)可能產(chǎn)生的錯誤翻轉(zhuǎn)的概率,減小輸入電流對磁隧道結(jié)的干擾,提高電路的可靠性。3.對自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機存儲器電路進(jìn)行了分析,包括讀寫錯誤產(chǎn)生原因以及自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機存儲器的讀取電路的讀取電流大小及方向。另外介紹讀取電路中的重要組成部分——電流靈敏放大器,在此基礎(chǔ)上,針對電路整體讀錯率的降低提出了一種新的讀電路設(shè)計,即使用三模冗余結(jié)構(gòu)的讀電路,達(dá)到提高讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性的目的。為優(yōu)化存儲器的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN40

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本文編號：2618216