近年來(lái),隨著各種智能電子設(shè)備,物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能的發(fā)展,非易失性存儲(chǔ)器市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。基于電荷存儲(chǔ)的閃存是非易失性存儲(chǔ)器市場(chǎng)三十多年的主流產(chǎn)品。但是,這種器件的缺點(diǎn)非常明顯,例如編程速度慢(>10μs),耐久性差(<10⁶個(gè)周期)和工作電壓偏高(>10 V)。而且,由于微縮化會(huì)帶來(lái)不可忽略的寄生效應(yīng),使存儲(chǔ)器的可靠性大幅度降低。隨著工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)入1Xnm,閃存也將達(dá)到物理極限,同時(shí)也很難滿足神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、存算一體等新興AI芯片的需求。因此,迫切需要開(kāi)發(fā)新型非易失性存儲(chǔ)器。基于電阻轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)概念的阻變存儲(chǔ)器(RRAM)由于其特別簡(jiǎn)單的“三明治”結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)速度快、可微縮化潛力大、易于實(shí)現(xiàn)多值存儲(chǔ)、耐久和保持特性良好,以及與當(dāng)前傳統(tǒng)CMOS工藝的高兼容性,被認(rèn)為是最有前途的下一代非易失性存儲(chǔ)器。經(jīng)過(guò)研究人員的深入研究,RRAM的發(fā)展迅猛,逐步從實(shí)驗(yàn)室階段向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn),也成為下一代非易失性存儲(chǔ)器的有力候選者。阻變存儲(chǔ)器的產(chǎn)業(yè)化也在逐步推進(jìn)。本文基于0.13μm和40nm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝,選擇氧化鉭、氧化鉿作為阻變材料,分別對(duì)其在嵌入式存儲(chǔ)應(yīng)用和存算一體應(yīng)用兩個(gè)...

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1全球存儲(chǔ)器市場(chǎng)占比

1緒論11緒論1.1研究背景及意義半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可以簡(jiǎn)單分成易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器。近年來(lái)，由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展越來(lái)越依賴于高速大容量的非易失性存儲(chǔ)器，為了獲得可靠性更高、功耗更低的非易失性存儲(chǔ)器，人們廣泛研究了許多能夠替代當(dāng)代易失性存儲(chǔ)器的方法[1]。比如應(yīng)用最廣泛的NO....

圖1.2制造工藝難度隨工藝節(jié)點(diǎn)變化的曲線圖

1緒論2他指標(biāo)，如可靠性、持久性和性能，都在下降，并且制造成本，工藝難度逐步升高。圖1.2中所示是CMOS的制造工藝隨工藝節(jié)點(diǎn)變化的難度曲線圖。通過(guò)曲線圖可以明顯看出從平面結(jié)構(gòu)的FGFlash，SONOSFlash到之后32/28nm的HK/MG，以及14/10nm3DFin-F....

圖1.3存儲(chǔ)器的金字塔圖

1緒論3態(tài)計(jì)算的重要途徑。比如Flash存儲(chǔ)器就是利用其本身閾值變化的行為模擬突觸器件[3]；而新型存儲(chǔ)器，如RRAM則是利用阻態(tài)變化的行為模擬突觸器件[4]。然而對(duì)于神經(jīng)形態(tài)計(jì)算，基于傳統(tǒng)Flash存儲(chǔ)器的大規(guī)模硬件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建是非常具有挑戰(zhàn)性。如圖1.3所示，傳統(tǒng)Flash....

圖1.4非易失性存儲(chǔ)器分類

1緒論4等[6]。從分類上來(lái)說(shuō)，如圖1.4所示，不論是傳統(tǒng)Flash存儲(chǔ)器還是新型存儲(chǔ)器，都是非易失性存儲(chǔ)器。新型存儲(chǔ)器都具有相同的基本結(jié)構(gòu)，都是在兩個(gè)金屬電極層之間夾有絕緣體或者活性材料。將外部電壓脈沖施加在器件上會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)器件的特性發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為電阻或電/磁極化的變化。....

本文編號(hào)：3996596