阻性存储器的读写性能分析与仿真

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1、分类号学号M201172362学校代码10487密级硕士学位论文阻性存储器的读写性能分析与仿真学位申请人：周西学科专业：计算机系统结构指导教师：陈进才教授答辩日期：2014年1月16日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheReadandWritePerformanceAnalysisandSimulationofResistiveRandomAccessMemoryCandidate:ZhouXi

2、Major:ComputerArchitectureSupervisor:Prof.ChenJincaiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位

3、论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，本论文在_____年解密后适用本授权书。不保密□。。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要在新兴的非易失性存储器中，阻性存储器由于具有读

4、写速度快，功耗低可缩小性好，功能结构简单以及与传统的CMOS工艺兼容等特点，成为下一代存储器中最有力的候选者。但是，阻性存储器的实际应用还面临着一个亟待解决的问题——阻性存储器的读写可靠性问题，包括交叉阵列存储结构中的串扰以及由于阻性存储器阻值分散性较大导致的读写困难等问题。本课题主要针对串扰和读写困难性这个两个问题进行分析研究，并且分别针对每个问题提出解决方案。首先，从阻性存储器的阻变机理开始分析阻性存储器的阻变原理，阻性存储器的性能参数以及对常见的阻变材料进行介绍并分类。然后分析交叉阵列中产生串扰的原因，并介绍几种已提出的解决方案，分析比

5、较其优缺点，最后提出一种新的解决方案，并在理论上分析其可行性。其次，在阻性存储器阻变机理的基础上分析影响阻性存储器阻值分布的因素，并针对这些因素提出一种针对阻性存储器的写验证方法。根据阻性存储器的阻变机理建立数学模型，并在SIMULINK下搭建仿真环境进行仿真，验证该方法的可行性。最后，在进一步分析阻性存储器存储原理的基础上，对所提的写验证方法进行优化。这样，可以在保证阻性存储器读写可靠性的前提下，从存储器整体上改善写操作速度。关键词：非易失性阻性存储器交叉阵列串扰读写可靠性本课题受国家863计划项目资助（项目编号：2011AA010404

6、）。I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractAmongthenewnon-volatilememories,resistitiverandomaccessmemory(RRAM)hasbecomethemostcompetitivecandidatefornextgenerationmemoryontheaccountofitshighspeedoperation,lowpowerconsumption,excellentscalability,simplefunctionstructurecompatibility.Howeve

7、r,beforeRRAMhasbeenappliedintoapplications,thereisanunavoidableproblem,whichistheread-writereliability,includingthecrosstalkincrossbarandread-writedifficultybecauseoftheresistancevaluewidedistribution.Thepaper’smainworkconcentratesonthesetwoproblems,andproposessolutionsfore

8、ach.First,analyzestheresistancechangemechanismandthefunctionparametersofRRAM,andin