优选相变存储器写操作电流的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种优选相变存储器写操作电流的系统及方法，该方法包括：基于写操作电流变化步长对写操作电流进行调节，使其由最小写操作电流依次增大至最大写操作电流；每次获取写操作电流后，对待操作单元进行写操作并对其进行电学测试，获取与写操作电流对应的电阻数据及V‑I特性曲线；每次写操作之前还基于相同预设擦参数对待操作单元进行擦操作；对不同写操作电流对应的电阻数据进行统计分析，筛选出使待操作单元成功进行写操作的真写操作电流；并对真写操作电流对应的V‑I特性曲线进行拟合获取若干亚阈值斜率；及对获取的各亚阈值斜率进行统计分析获取最优写操作电流。通过本发明专利技术，解决了现有方法无法筛选出最优写操作电流的问题。

【技术实现步骤摘要】
优选相变存储器写操作电流的系统及方法
本专利技术涉及集成电路测试领域，特别是涉及一种优选相变存储器写操作电流的系统及方法。
技术介绍
相变存储器是一种新型的非易失性存储器，具有读写速度快、兼容CMOS工艺、高密度等特点。相变存储器的核心是以硫系化合物为基础的相变材料，相变材料在非晶态与晶态呈现出不同的阻值，并且存在较大的电阻差异，其中单元器件的阻值差异可以到2-3量级。相变存储器的基本工作原理是在相变器件单元两端施加不同的脉冲，使得相变材料在非晶态与晶态之间转化实现写、擦操作，同时通过欧姆定律原理量取其阻值实现读操作。相变存储器属于电流操作型器件，对于相变存储器：实现单元数据‘0’和‘1’的切换以及单元数据的读出靠的是相应的操作电流。相变存储器的写操作(RESET)，即写‘0’操作，是将相变单元操作到高阻态(RESET态)。所述写操作是将写电流施加给相变材料，通过加热电极使电能转变为热能，使相变材料温度升高到熔化温度以上，经过快速淬火过程，最终导致相变材料晶态的长程有序遭到破坏，实现相变材料从晶态到非晶态的转变。写操作使相变单元最终处于高阻区，实现‘0’的存储。擦操作(SET)，即写‘1’操作，是将相变单元操作到低阻态(SET态)。所述擦操作是对相变材料施加一个适当幅度且持续较长时间的电脉冲，使相变材料温度升高到结晶温度与熔化温度之间并维持电脉冲宽度大于结晶感应时间，确保相变材料在足够时间内充分结晶。可见，操作电流是相变存储器的一个重要参数，对芯片的整体性能有很重要的影响。写操作电流是一个相对较大的电流，选择合适的写操作电流的值，既能实现芯片的写操作、保证芯片的良率，又避免了多余了电流消耗，降低了芯片的功耗。传统写操作电流的确定方法是从宏观角度出发，根据写操作后单元的阻值来确定。具体方法为：先选定一个RESET电流，通过写操作后，测试芯片的电阻分布，并最终确定写操作电流的数值；在电阻分布一致时，相变电阻处于高阻区，电阻分布没有出现尾部区，即可认为该电流可以进行写操作。可见，传统方法只能从电阻分布进行区分，但电阻分布的精度低；而且对于电阻分布相同，RESET电流不同的情况，传统方法则难以适用，无法获取最佳写操作电流，从而导致通过传统方法筛选出的写操作电流会存在对相变单元的过操作情况，降低了相变存储器的疲劳可靠性、数据保持力，以致在一些需要准确控制功耗、芯片工作参数的环境下，传统方法无法达到要求。鉴于此，有必要设计一种新的优选相变存储器写操作电流的系统及方法用以解决上述技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种优选相变存储器写操作电流的系统及方法，用于解决现有方法存在精度不够以致无法筛选出最优写操作电流，从而导致相变存储器出现过操作、功耗高等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种优选相变存储器写操作电流的方法，所述方法包括：设定所述相变存储器的最小写操作电流、最大写操作电流及写操作电流变化步长，并从所述相变存储器中选取若干待操作单元；基于所述写操作电流变化步长对写操作电流进行调节，使所述写操作电流由所述最小写操作电流依次增大至所述最大写操作电流；在每次获取所述写操作电流后，基于所述写操作电流对所述待操作单元进行写操作，并在写操作结束后，对所述待操作单元进行电学测试，获取与所述写操作电流对应的电阻数据及V-I特性曲线；其中，每次对所述待操作单元进行写操作之前，还包括基于相同预设擦参数对所述待操作单元进行擦操作；对不同所述写操作电流对应的电阻数据进行统计分析，筛选出使所述待操作单元成功进行写操作的真写操作电流；并对所述真写操作电流对应的V-I特性曲线进行拟合，获取所述真写操作电流对应的亚阈值斜率；以及对获取的所述亚阈值斜率进行统计分析，获取所述相变存储器的最优写操作电流。可选地，根据所述相变存储器的最小初始写操作电流及最大初始写操作电流设置所述最小写操作电流及最大写操作电流，其中，所述最小写操作电流小于所述最小初始写操作电流，所述最大写操作电流大于所述最大初始写操作电流。可选地，获取V-I特性曲线的方法包括：设定扫描电压，并基于所述扫描电压对所述待操作单元进行V-I扫描测试，以获取V-I特性曲线；其中，所述扫描电压小于所述相变存储器发生相变的阈值电压。可选地，筛选所述真写操作电流的方法包括：对不同所述写操作电流对应的电阻数据进行统计，并基于参考电阻对各电阻数据进行筛选，以将大于所述参考电阻的电阻数据所对应的写操作电流作为所述真写操作电流。可选地，获取所述亚阈值斜率的方法包括：对所述V-I特性曲线中的电流值进行取log操作，以获取所述真写操作电流对应的亚阈值斜率。可选地，获取所述相变存储器的最优写操作电流的方法包括：对所述亚阈值斜率进行统计分析，筛选出亚阈值斜率变化趋于饱和时所对应的真写操作电流，以作为所述相变存储器的最优写操作电流。本专利技术还提供了一种优选相变存储器写操作电流的系统，所述系统包括：主控模块、参数设置模块、切换模块、信号采集模块、参数测量模块及数据处理模块，所述主控模块与所述参数设置模块、所述切换模块及所述数据处理模块连接，所述参数设置模块与所述切换模块连接，所述切换模块与所述信号采集模块及所述参数测量模块连接，所述参数测量模块与所述主控模块连接；其中，所述主控模块用于控制所述切换模块，以实现所述信号采集模块与所述参数设置模块连接或所述信号采集模块与所述参数测量模块连接；在所述信号采集模块与所述参数设置模块连接时，用于控制所述参数设置模块依次产生地址信号、擦操作电流及写操作电流，其中，每次产生的所述写操作电流以所述写操作电流变化步长为变化量由所述最小写操作电流依次增大至所述最大写操作电流；在所述信号采集模块与所述参数测量模块连接时，用于将所述参数测量模块获取的电阻数据及V-I特征曲线传输至所述数据处理模块；所述参数设置模块用于在所述主控模块的控制下，依次产生地址信号、擦操作电流及写操作电流并传输至所述信号采集模块，其中，每次输出的所述写操作电流以所述写操作电流变化步长为变化量由所述最小写操作电流依次增大至所述最大写操作电流；所述切换模块用于在所述主控模块的控制下，实现所述信号采集模块与所述参数设置模块连接或所述信号采集模块与所述参数测量模块连接；所述信号采集模块用于根据所述参数设置模块依次输出的地址信号、擦操作电流及写操作电流，从相变存储器中选定若干待操作单元，并对所述待操作单元依次进行擦操作及写操作；所述参数测量模块通过所述信号采集模块对所述相变存储器进行电学测试，获取与各所述写操作电流对应的电阻数据及V-I特性曲线，并将电阻数据及V-I特性曲线通过主控模块传输至数据处理模块；以及所述数据处理模块用于对各所述写操作电流对应的电阻数据进行统计分析，筛选出使所述待操作单元成功进行写操作的真写操作电流；并对各所述真写操作电流对应的V-I特性曲线进行拟合，获取各所述真写操作电流对应的亚阈值斜率；及对获取的所述亚阈值斜率进行统计分析，获取所述相变存储器的最优写操作电流。可选地，所述参数设置模块包括分别连接于所述主控模块及所述切换模块之间的地址选择单元及脉冲信号发生单元；其中，所述地址选择单元用于在所述主控模块的控制下，向所述信号采集模块输出地址信号；及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优选相变存储器写操作电流的方法，其特征在于，所述方法包括：设定所述相变存储器的最小写操作电流、最大写操作电流及写操作电流变化步长，并从所述相变存储器中选取若干待操作单元；基于所述写操作电流变化步长对写操作电流进行调节，使所述写操作电流由所述最小写操作电流依次增大至所述最大写操作电流；在每次获取所述写操作电流后，基于所述写操作电流对所述待操作单元进行写操作，并在写操作结束后，对所述待操作单元进行电学测试，获取与所述写操作电流对应的电阻数据及V‑I特性曲线；其中，每次对所述待操作单元进行写操作之前，还包括基于相同预设擦参数对所述待操作单元进行擦操作；对不同所述写操作电流对应的电阻数据进行统计分析，筛选出使所述待操作单元成功进行写操作的真写操作电流；并对所述真写操作电流对应的V‑I特性曲线进行拟合，获取所述真写操作电流对应的亚阈值斜率；以及对获取的所述亚阈值斜率进行统计分析，获取所述相变存储器的最优写操作电流。

【技术特征摘要】
1.一种优选相变存储器写操作电流的方法，其特征在于，所述方法包括：设定所述相变存储器的最小写操作电流、最大写操作电流及写操作电流变化步长，并从所述相变存储器中选取若干待操作单元；基于所述写操作电流变化步长对写操作电流进行调节，使所述写操作电流由所述最小写操作电流依次增大至所述最大写操作电流；在每次获取所述写操作电流后，基于所述写操作电流对所述待操作单元进行写操作，并在写操作结束后，对所述待操作单元进行电学测试，获取与所述写操作电流对应的电阻数据及V-I特性曲线；其中，每次对所述待操作单元进行写操作之前，还包括基于相同预设擦参数对所述待操作单元进行擦操作；对不同所述写操作电流对应的电阻数据进行统计分析，筛选出使所述待操作单元成功进行写操作的真写操作电流；并对所述真写操作电流对应的V-I特性曲线进行拟合，获取所述真写操作电流对应的亚阈值斜率；以及对获取的所述亚阈值斜率进行统计分析，获取所述相变存储器的最优写操作电流。2.根据权利要求1所述的优选相变存储器写操作电流的方法，其特征在于，根据所述相变存储器的最小初始写操作电流及最大初始写操作电流设置所述最小写操作电流及最大写操作电流，其中，所述最小写操作电流小于所述最小初始写操作电流，所述最大写操作电流大于所述最大初始写操作电流。3.根据权利要求1所述的优选相变存储器写操作电流的方法，其特征在于，获取V-I特性曲线的方法包括：设定扫描电压，并基于所述扫描电压对所述待操作单元进行V-I扫描测试，以获取V-I特性曲线；其中，所述扫描电压小于所述相变存储器发生相变的阈值电压。4.根据权利要求1所述的优选相变存储器写操作电流的方法，其特征在于，筛选所述真写操作电流的方法包括：对不同所述写操作电流对应的电阻数据进行统计，并基于参考电阻对各电阻数据进行筛选，以将大于所述参考电阻的电阻数据所对应的写操作电流作为所述真写操作电流。5.根据权利要求1所述的优选相变存储器写操作电流的方法，其特征在于，获取所述亚阈值斜率的方法包括：对所述V-I特性曲线中的电流值进行取log操作，以获取所述真写操作电流对应的亚阈值斜率。6.根据权利要求1所述的优选相变存储器写操作电流的方法，其特征在于，获取所述相变存储器的最优写操作电流的方法包括：对所述亚阈值斜率进行统计分析，筛选出亚阈值斜率变化趋于饱和时所对应的真写操作电流，以作为所述相变存储器的最优写操作电流。7.一种优选相变存储器写操作电流的系统，其特征在于，所述系统包括：主控模块、参数设置模块、切换模块、信号采集模块、参...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴磊，陈一峰，蔡道林，卢瑶瑶，刘源广，闫帅，李阳，宋志棠，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31