基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，包括若干基本单元，所述基本单元包括开关单元和存储单元，存储单元由至少一个簇结构组成，每一个簇结构相接于节点M，输出端口为C

【技术实现步骤摘要】
基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构
本专利技术涉及忆阻器领域，具体涉及一种基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构。
技术介绍
如今，新型存储器是存储设备小型化、性能优化的一大方向。阻变存储器(RRAM，ResistiveRandomAccessMemory)作为一种新型非易失性存储器，具有结构简单、读写存储速度快、面积小、功耗低的特点。作为阻变存储器芯片中的一个重要的电子元件，忆阻器(memristor)器件已经可以达到纳米级别，其主要特性在于自身存在两种阻值，可以通过适当的电学条件，使得其在两种阻值之间进行转换。所以，基于忆阻器的随机存储器的集成度，功耗，读写速度都要比传统的随机存储器优越。忆阻器是一个具有方向性的器件，相反方向的外加电场条件会得到相反的阻值变化结果，如图1所示，这是一个忆阻器元件，黑色边缘端为正端，另一端即为负端。如图2所示，将忆阻器串联一个MOS管，就可以形成一个典型的1T1R存储单元结构。同时还有多种由MOS管和忆阻器组成的结构，例如1T2M，2T1M等等，都可以实现忆阻器的多值存储，但是，由于MOS管的体积较大，严本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，其特征在于，包括若干基本单元，所述基本单元包括开关单元和存储单元；所述开关单元包括两个首尾相连且连接处形成节点(M)的相同的忆阻器；其中一个忆阻器的首端形成输入端口(A)，另一个忆阻器的首端形成输出端口(B)；所述存储单元包括若干簇，所述簇包括两个并联设置且阻值不同的忆阻器，两个并联设置且阻值不同的忆阻器首端和首端连接，尾端和尾端连接；簇的一端与节点(M)连接，另一端形成读写端口(C)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，其特征在于，包括若干基本单元，所述基本单元包括开关单元和存储单元；所述开关单元包括两个首尾相连且连接处形成节点(M)的相同的忆阻器；其中一个忆阻器的首端形成输入端口(A)，另一个忆阻器的首端形成输出端口(B)；所述存储单元包括若干簇，所述簇包括两个并联设置且阻值不同的忆阻器，两个并联设置且阻值不同的忆阻器首端和首端连接，尾端和尾端连接；簇的一端与节点(M)连接，另一端形成读写端口(C)。


2.如权利要求1所述的基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，其特征在于，所述开关单元的忆阻器与存储单元的忆阻器要求如下：开关单元的忆阻器的阻值为RK，阈值为VthK；存储单元的总阻值为RC，存储单元的忆阻器中绝对值最小的阈值为VthC，VthK|<|VthC|/100。


3.如权利要求2所述的基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，其特征在于，所述开关单元的输入端口(A)输出端口(B)分别赋予(V,V)、(-V,-V)、(V,0)、(0,V)、(-V,0)、(0,-V)、(V,-V)、(-V,V)八种电压状态；其中|V|>|VthK|，开关单元与节点(M)分别对应得到以下八种电压状态V，-V，0,0其中，当节点M为-V或者V电压状态时，开关单元为开启状态，当节点M为或者0电压状态时，开关单元为关闭状态。


4.如权利要求3所述的基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，其特征在于，所述簇包括并联设置的第一忆阻器(M1)和第二忆阻器(M2)；第一忆阻器的阻值表示为RM1，第二忆阻器M2的阻值表示为RM2，则簇的阻值RC表示为当两个忆阻器分别处于Ron状态或者Roff状态时，簇阻值有以下四种情况：簇的四种阻值具有明显区分度，通过簇的阻值大小判断存储值即逻辑值；对于一个簇，簇中第一忆阻器(M1)的低阻值状态和高阻值状态分别表示为Ron1和Roff1，簇中第二忆阻器(M2)的低阻值状态和高阻值状态分别表示为Ron2和Roff2；为了便于读取和写入，设定两个忆阻器的阻值和阈值处于以下条件下：①Roff1/100>Ron1且Roff1/100>Ron2且Roff2/100>Ron1且Roff2/100>Ron2；②|V2th|>|V1th|。


5.如权利要求4所述的基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，其特征在于，所述簇的阻值处于条件(*)：Roff1＝Roff2＝Roff,Ron2＝Ron,Ron1＝2×Ron时，簇的四个阻值表示为：


6.如权利要求5所述的基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，其特征在于，在编程或者读取时，节点(M)的电压状态VM始终遵循开启状态的要求|VM|>|VthK|；
对存储单元进行读取时，为了避免修改存储单元中的存储值，使节点(M)与读写端口(C)的电压状态的差值VMC始终遵循|VMC|<|VthC|。


7.如权利要求6所述的基于忆阻器簇的3D交叉阵列结构，其特征在于，当对一个簇进行编程时，给节点(M)和读写端口(C)赋予不同的电压状态；第一忆阻器(M1)的正、负阈值分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晶茹，康可欣，洪庆辉，王春华，杜四春，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43