相變存儲(chǔ)器低功耗優(yōu)化研究及其在多態(tài)存儲(chǔ)中的應(yīng)用.pdf

1、相變存儲(chǔ)器（PCM）利用的是材料晶態(tài)時(shí)低阻與非晶態(tài)的高阻特性來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯存儲(chǔ)的一種技術(shù)，是最有可能在45nm以下技術(shù)代取代SRAM、DRAM和Flash等當(dāng)今主流產(chǎn)品而成為未來(lái)商用主流非易失存儲(chǔ)器件，必將在未來(lái)的存儲(chǔ)器市場(chǎng)占有相當(dāng)重要的地位。由于高低阻態(tài)的巨大差距，PCM的多態(tài)存儲(chǔ)能力得到了越來(lái)越多的重視。功耗的降低與存儲(chǔ)容量的增加是存儲(chǔ)器研究永恒的主題，本論文在前人研究的基礎(chǔ)上，使用ANSYS有限元分析軟件對(duì)多種降低PCM功耗的方法進(jìn)行

2、了研究，提出了一種多態(tài)存儲(chǔ)的層疊結(jié)構(gòu)，并且對(duì)其實(shí)現(xiàn)了低功耗優(yōu)化。本文首先建立了相變存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的有限元分析模型，對(duì)相變材料以及加熱電極熱電參數(shù)對(duì)加熱效率、功耗的影響進(jìn)行了研究。模擬研究表明：引入了隨溫度變化的相變層熱導(dǎo)率，能更精確地模擬器件溫度場(chǎng)；加熱電極電阻率與相變層電阻率越大，加熱效率越高，功耗越低；但為了使加熱效率更集中在相變材料層中，加熱電極電阻率不能大于相變層電阻率。其中，在相變材料設(shè)計(jì)選擇方面，具有較高電阻率的Si2Sb2

3、Te5較傳統(tǒng)的Ge2Sb2Te5更適合應(yīng)用于低功耗相變存儲(chǔ)器的應(yīng)用；而在底部加熱電極的選擇上，具有較高電阻率和低熱導(dǎo)率的TiN較TiW、W或Ti等電極相比，在低功耗方面更具優(yōu)勢(shì)。研究表明50nm大小的電極能在編程電流較小的同時(shí)不引起SET電阻的急劇升高，而器件結(jié)構(gòu)尺寸在恒定SET電阻下存在一組達(dá)到最小編程電流的取值，其值為各種因素平衡的結(jié)果。界面熱阻對(duì)器件功耗的影響非常明顯，界面熱阻越高，編程電流越小，功耗越小。本文提出的層疊結(jié)構(gòu)PCM