【技术实现步骤摘要】
一种相变存储器件仿真模型
本专利技术涉及微电子领域,特别是涉及一种相变存储器件仿真模型。
技术介绍
相变存储器利用硫系化合物在晶态和非晶态表现出的不同的电阻特性来存储“0”和“1”,在新型非易失存储器中,成熟度高,与CMOS工艺兼容,相变机理清晰,材料特性稳定,还具有高速、高集成度、低压、低功耗等优点,在存储级内存(StorageClassMemory)和存内计算(In-MemoryComputing)等领域都具有很好的应用前景,被国际半导体工业协会认为是最具有潜力的下一代半导体存储器。相变存储器的读、写、擦操作就是在器件单元上施加不同宽度和高度的电压或电流脉冲信号:擦操作(RESET),当加一个短且强的脉冲信号使器件单元中的相变材料温度升高到熔化温度以上后,相变单元发生熔融,再经过快速冷却从而实现相变材料多晶态到非晶态的转换,即“1”态到“0”态的转换;写操作(SET),当施加一个长且中等强度的脉冲信号或阶梯脉冲使相变材料温度升到熔化温度之下、结晶温度之上后,并保持一段时间促使晶核生长,从而实现非晶态到多晶态的转换,即“0”态到“1”态的转换;读操作,当加一个对相变材料的状态不会产生影响的很弱的脉冲信号后,通过测量器件单元的电阻值来读取它的状态。现有公开专利申请CN101976724A公开了一种相变存储器单元的SPICE模型系统。其存在以下缺点:1、没有考虑熔融率,在达到熔融温度后即开始往非晶态转变,不符合相变单元的物理特性和操作机理;2、温度计算模块只有一个公式,在电压电流变为0时 ...
【技术保护点】
1.一种相变存储器件仿真模型,其特征在于,包括:/n相变电阻模块,用于根据结晶率熔融率存储模块存储的当前相变单元的结晶率和熔融率计算当前的所述相变单元的阻值;/n相变电压电流模块,用于根据所述当前的所述相变单元的阻值、结晶率、熔融率、以及设置的非晶态阈值电压、晶态非线性参数和非晶态非线性参数由电路仿真器得到所述相变单元的电压和电流;/n温度计算模块,用于根据所述相变单元的电压和电阻,结合设置的所述相变单元的参数计算所述相变单元的温度;/n结晶熔融控制模块,用于对所述相变单元的温度进行判断,得到控制指令;/n结晶率计算模块,用于根据所述控制指令和所述结晶率熔融率存储模块存储的当前相变单元的结晶率计算结晶率;/n熔融率计算模块,用于根据所述控制指令、所述结晶率熔融率存储模块存储的当前相变单元的熔融率和所述相变单元的温度计算熔融率;/n所述结晶率熔融率存储模块用于保存所述结晶率计算模块计算的结晶率和所述熔融率计算模块计算的熔融率。/n
【技术特征摘要】
1.一种相变存储器件仿真模型,其特征在于,包括:
相变电阻模块,用于根据结晶率熔融率存储模块存储的当前相变单元的结晶率和熔融率计算当前的所述相变单元的阻值;
相变电压电流模块,用于根据所述当前的所述相变单元的阻值、结晶率、熔融率、以及设置的非晶态阈值电压、晶态非线性参数和非晶态非线性参数由电路仿真器得到所述相变单元的电压和电流;
温度计算模块,用于根据所述相变单元的电压和电阻,结合设置的所述相变单元的参数计算所述相变单元的温度;
结晶熔融控制模块,用于对所述相变单元的温度进行判断,得到控制指令;
结晶率计算模块,用于根据所述控制指令和所述结晶率熔融率存储模块存储的当前相变单元的结晶率计算结晶率;
熔融率计算模块,用于根据所述控制指令、所述结晶率熔融率存储模块存储的当前相变单元的熔融率和所述相变单元的温度计算熔融率;
所述结晶率熔融率存储模块用于保存所述结晶率计算模块计算的结晶率和所述熔融率计算模块计算的熔融率。
2.根据权利要求1所述的相变存储器件仿真模型,其特征在于,所述相变电阻模块采用RPCM=Fc·Rc+Fm·Rc+(1-Fc-Fm)·Ra计算当前的所述相变单元的阻值,其中,RPCM为相变电阻的阻值,Fc为结晶率,Fm为熔融率,Rc为相变单元在完全晶态时的阻值,Ra为相变单元在完全非晶态时的阻值。
3.根据权利要求1所述的相变存储器件仿真模型,其特征在于,所述电路仿真器基于基尔霍夫电压和电流定律得到所述相变单元的电压和电流。
4.根据权利要求1所述的相变存储器件仿真模型,其特征在于,所述温度计算模块采用计算所述相变单元的温度,其中,T为所述相变单元的温度,l为所述相变单元的长度,V是所述相变单元的电压,I是所述相变单元的电流,k为导热系数,r为所述相变单元的底面半径,γ为散热系数,t为瞬态仿真的时间,c表示所述相变单元的单位体积的比热容,Tset为仿真环境设置的环境温度。
5.根据权利要求1所述的相变存储器件仿真模型,其特征在于,所述结晶熔融控制模块在所述相变单元的温度小于结晶温度Tc时,得到的控制指令为保持状态;所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:张光明,雷宇,陈后鹏,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
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