本文選題：阻變存儲器　切入點：測量系統(tǒng)　出處：《山東大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著半導體技術的發(fā)展,目前基于電荷存儲機制的非易失性存儲器因為尺寸縮小帶來的漏電荷問題越來越嚴重,傳統(tǒng)采用縮小尺寸方法提高存儲密度的操作變得越來越困難。人們急需通過尋找新材料、設計新結構等方法來提高存儲器性能,而阻變存儲器具有結構簡單、操作電壓低、擦寫/編程速度高以及與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容等優(yōu)點,存儲潛力大,有望取代現(xiàn)有閃存成為下一代非易失性存儲器。近年來科研人員加快了對阻變存儲器研究步伐,ITRS預測RRAM在2020年可能達到量產,但目前通用的測試系統(tǒng)中并沒有專門針對阻變存儲器的測量系統(tǒng),所以研發(fā)相關的測量系統(tǒng)迫在眉睫。由于RRAM研究尚不夠成熟,器件均一性和耐受性差,所以其測量方法比較特別,既需要直流掃描測量,也需要脈沖測量,而現(xiàn)有通用設備一般只能用于直流掃描測試,測量精度高但掃描時間不確定,很容易對器件造成損傷,因此無法滿足RRAM性能測試的全部要求。本課題在研究了相關的阻變存儲器工作原理和測量特性的基礎上,主要針對現(xiàn)有通用半導體測試設備用于阻變存儲器測試的不足之處,設計一套用于阻變存儲器陣列測試的測量系統(tǒng)。并且結合阻變存儲器測量原理總結了針對RRAM的高速脈沖測量方法和脈沖幅度漸高式操作方式,設計了相關測量方案,完成了測量系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。最后利用測量系統(tǒng)進行了相應的阻變存儲器芯片測試,驗證了系統(tǒng)的可行性和實用性。主要工作包括分析測量需求,總結測量方法,設計測量方案;設計FPGA下位機功能程序;完成系統(tǒng)各模塊電路原理圖設計及相關PCB設計和電路調試、優(yōu)化;設計測量方案,配合系統(tǒng)完成RRAM測量驗證。最終測量系統(tǒng)能夠滿足1Kbit阻變存儲陣列測量需求,具有32路PMU通道輸出和32路器件選通能力。輸出信號范圍為0～4V,脈沖寬度范圍50ns-4s,最小測量電流為20nA,驅動能力50mA,基本滿足RRAM測量要求。
[Abstract]:With the development of semiconductor technology, the current non-volatile memory based on charge storage mechanism has become more and more serious because of the problem of leakage caused by shrinking size. It is becoming more and more difficult to improve the storage density by reducing the size of the memory. People urgently need to find new materials and design new structures to improve the memory performance, while the resistive memory has the advantages of simple structure and low operating voltage. High speed of erasure / programming and compatibility with traditional CMOS process, so it has great storage potential. It is expected to replace existing flash memory as the next generation of non-volatile memory. In recent years, researchers have accelerated the pace of research on antiresistive memory. ITRS predicts that RRAM may reach mass production in 2020. But at present, there is no measuring system for resistive memory in the universal test system, so it is urgent to develop the related measurement system. Because the research of RRAM is not mature enough, the uniformity and tolerance of devices are poor. So its measuring method is very special, it needs both DC scan measurement and pulse measurement, but the existing universal equipment can only be used for DC scanning test. The measurement accuracy is high, but the scanning time is uncertain, so it is easy to damage the device. Therefore, it can not meet all the requirements of RRAM performance testing. Based on the study of the working principle and measurement characteristics of the resistive memory, this paper mainly aims at the shortcomings of the existing universal semiconductor test equipment used in the testing of the resistive memory. This paper designs a measuring system for the test of resistive memory array, and summarizes the high speed pulse measurement method and the pulse amplitude increasing operation mode for RRAM, and designs the related measurement scheme, which is based on the principle of resistive memory measurement. The design and implementation of the measurement system are completed. Finally, the test of the resistive memory chip is carried out using the measurement system, which verifies the feasibility and practicability of the system. The main work includes analyzing the measurement requirements and summarizing the measurement methods. Design measurement scheme; design FPGA lower computer function program; complete the circuit schematic design of each module of the system and related PCB design and circuit debugging, optimization; design measurement scheme, Finally, the measurement system can meet the requirement of 1kbit resistive memory array measurement. It has 32 PMU channel output and 32 channel device gating ability, the output signal range is 0 ~ 4V, pulse width range is 50ns-4s, minimum measuring current is 20nA, driving capacity is 50mA. it basically meets the requirement of RRAM measurement.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP333

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