一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法，属于信息存储领域。本发明专利技术方法通过动态地选择最短的电压降路径来提升有效电压，降低写入延迟；通过一种区域划分方式来缩小各个区域内的写入延迟差异，以减小各个区域的写入延迟，同时保证了单元级并行度；通过一种编址与寻址方式来在物理地址和单元位置之间建立映射，使得写入延迟随着物理地址递增，有利于地址映射、内存分配与编译优化，并提供了一种并行寻址电路系统来加速寻址过程；通过一种特定的电压偏置模式来在既不同行也不同列的单元之间重叠SET和RESET过程，开发了交叉点阵列中的行级并行。本发明专利技术方法能够降低阻变存储器的写入延迟，提升写入带宽，减少写入能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法
本专利技术属于信息存储领域，更具体地，涉及一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法。
技术介绍
DRAM作为内存已有数十年之久。然而，DRAM的工艺制程降低到十几纳米以后难以进一步缩小，并且其单元访问延迟一直维持在几十纳秒难以进一步降低。此外，DRAM是一种易失性的存储器，其刷新操作带来的能耗开销已经不容忽视。这些问题使得用DRAM构建大容量、低延迟、低能耗的内存变得愈加困难。新兴的非易失存储器的出现给内存的发展带来了希望。其中，阻变存储器(resistiverandom-accessmemory，RRAM)由于其较小的单元尺寸(＜10nm)、较长的写耐久性(＞1010cycles)、较高的开/关阻值比(＞103)、良好的CMOS工艺兼容性以及3维集成的潜力，有望被用来构建下一代大规模的存储级内存，并替代DRAM。无源双端的RRAM器件由特定的材料组成(例如，金属氧化物)，它以电阻的形式存储信息。RRAM器件至少具有两个状态：低阻态和高阻态。低阻态代表逻辑1，而高阻态代表逻辑0。从高阻态到低阻态的转变称为置位(SET)，从低阻态到高阻态的转变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将1个交叉点阵列划分为4个子阵，根据所访问单元的物理地址动态地配置外围电路，使得位于不同的子阵中的存储单元由其最近的电压源对其进行偏置；(2)将每个子阵划分为m×m个子块，由各个子阵中位于同一条对角线上的子块组成一个区域，并被赋予一个区域号；(3)将第一列的子块号作为基址，通过并行比较电路来完成子块的行号和列号的寻址；将物理地址分段，对其中三段进行并行寻址，所述三段分别代表子阵号、子块号和段号；最后综合得到交叉点阵列目标单元的行地址和列地址；(4)将交叉点阵列中相邻的两行作为一个整体进行写入调度，同时执行SET和RESE...

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将1个交叉点阵列划分为4个子阵，根据所访问单元的物理地址动态地配置外围电路，使得位于不同的子阵中的存储单元由其最近的电压源对其进行偏置；(2)将每个子阵划分为m×m个子块，由各个子阵中位于同一条对角线上的子块组成一个区域，并被赋予一个区域号；(3)将第一列的子块号作为基址，通过并行比较电路来完成子块的行号和列号的寻址；将物理地址分段，对其中三段进行并行寻址，所述三段分别代表子阵号、子块号和段号；最后综合得到交叉点阵列目标单元的行地址和列地址；(4)将交叉点阵列中相邻的两行作为一个整体进行写入调度，同时执行SET和RESET操作，在对前一行需要写入的单元进行SET/RESET操作的同时，对后一行需要写入的单元进行互补的RESET/SET操作；(5)若要进行数据交换的两个子块不在同一行并且不在同一列上，则执行对角交换；否则执行传统的数据交换操作。2.根据权利要求1所述的一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：(11)将一个交叉点阵列划分成一个2×2的分块矩阵，每一块大小相等，称为一个子阵；(12)将访存的物理地址解码，获取出其中的子阵号；(13)若子阵号为0，则用交叉点阵列左方和下方的外围电路对其进行偏置；若子阵号为1，则用交叉点阵列右方和下方的外围电路对其进行偏置；若子阵号为2，则用交叉点阵列右方和上方的外围电路对其进行偏置；若子阵号为3，则用交叉点阵列左方和上方的外围电路对其进行偏置。3.根据权利要求2所述的一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法，其特征在于，所述步骤(13)中的偏置是指半偏置方案，且该方案用于交叉点阵列的写入。4.根据权利要求1所述的一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：(21)将所述子阵划分成m×m个大小相等的子块，读写操作在子块内部进行；(22)将所述每一个子块按行分割成段，子块内部采用逐行的方式进行编址与写入，段由位于同一行上并行写入的单元所组成；段是最基本的写入单位；(23)由各个子阵中位于同一条对角线上的所有子块构成一个区域，一共有2m-1个区域。5.根据权利要求1所述的一种基于交叉点阵列的阻变存储器的写入方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：(31)在目标子阵中寻址目标子块；具体包括：(311)在内存子系统上电时将子阵第一列的子块号写入由SRAM实现的基址寄存器文件中，作为参考序号；(312)若目标子块号A大于子块数量m2的一半，则目标子块号A＝m2-1-A；(313)将目标子块号A送入并行比较电路中，该电路对目标子块号和基址寄存器文件中的参考序号进行比较，若目标子块号大于或等于参考序号，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丹，童薇，刘景宁，汪承宁，张扬，李艺林，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42