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憶阻器的介紹以及測試方案

日期:2023-07-07瀏覽:1147次

憶阻器

憶阻器英文名為memristor, 用符號M表示,與電阻R,電容C,電感L構成四種基本無源電路器件,它是連接磁通量與電荷之間關系的紐帶,其同時具備電阻和存儲的性能,是一種新一代高速存儲單元,通常稱為阻變存儲器(RRAM)。

憶阻器備受關注的重要應用領域包括:非易失存儲(Nonvolatile memory),邏輯運算(Logic computing),以及類腦神經形態(tài)計算(Brain-inspired neuromorphic computing)等。這三種截然不同又相互關聯(lián)的技術路線,為發(fā)展信息存儲與處理融合的新型計算體系架構,突破傳統(tǒng)馮·諾伊曼架構瓶頸,提供了可行的路線。

在憶阻器研究不斷取得新成果的同時,基于憶阻器的多功能耦合器件也成為研究人員關注的熱點。這些新型耦合器件包括:磁耦合器件、光耦合器件、超導耦合器件、相變憶阻器件、鐵電耦合器件等。

(一) 憶阻器基礎研究測試

憶阻器研究可分為基礎研究、性能研究以及集成研究三個階段,此研究方法對阻變存儲器(RRAM)、相變存儲器(PCM)和鐵電存儲器(FeRAM)均適用。憶阻器基礎研究階段主要研究憶阻器材料體系和物理機制,以及對憶阻器器參數(shù)進行表征,并通過捏滯回線對憶阻器進行分類。憶阻器基礎研究測試包括:直流特性、交流特性及脈沖特性測試。

憶阻器直流特性測試通常與Forming結合,主要測試憶阻器直流V-I曲線,并以此推算SET/RESET 電壓/電流、HRS、LRS等憶阻器重要參數(shù),可以進行單向掃描或雙向掃描。憶阻器交流特性主要進行捏滯回線的測試,捏滯回線是鑒別憶阻器類型的關鍵。憶阻器脈沖測試能有效地減小直流測試積累的焦耳熱的影響,同時,也可以用來研究熱量對器件性能的影響。由于憶阻器表征技術正向jiduan化發(fā)展,皮秒級脈沖擦寫及信號捕捉的需求日益強烈。

憶阻器基礎研究測試方案

高性價比測試方案

jiduan化表征測試方案

(二)憶阻器性能研究測試

憶阻器性能研究測試流程如下:

非易失存儲器性能研究是通過測試憶阻器的循環(huán)次數(shù)或耐久力(Endurance)和數(shù)據(jù)保留時間(Data Retention)來實現(xiàn)。在循環(huán)次數(shù)和耐久力測試中,電阻測試通常由帶脈沖功能的半導體參數(shù)測試儀完成,由于被測樣品數(shù)量多,耗時長,需要編程進行自動化測試。jiduan化表征情況下,SET/ RESET 脈沖由高速任意波發(fā)生器產生。

如果憶阻器被用于神經元方面的研究,其性能測試除了擦寫次數(shù)和數(shù)據(jù)保留時間外,還需要進行神經突觸阻變動力學測試。突觸可塑性是大腦記憶和學習的神經生物學基礎,有很多種形式。按記憶的時間長短可分為短時程可塑性 (STP)和長時程可塑性 (LTP),其中短時程可塑性包括雙脈沖抑制 (PPD)、雙脈沖易化 (PPF)、強直后增強 (PTP)。此外還有一些其他的可塑性, 如: 放電速率依賴可塑性 (SRDP)、放電時間依賴可塑性 (STDP)等,它們是突觸進行神經信號處理、神經計算的基礎。

憶阻器的導電態(tài)可以用來表示突觸權重的變化,通過改變刺激脈沖電壓的形狀、頻率、持續(xù)時間等參數(shù)來模擬不同突觸功能相應的神經刺激信號的特點,測量瞬態(tài)電流可以了解阻變動力學過程,獲得神經形態(tài)特性的調控方法。同循環(huán)次數(shù)和耐久力測試相同,需要對帶脈沖功能的半導體參數(shù)測試儀或高速任意波發(fā)生器編程產生相應的脈沖序列,進行自動化測試。

憶阻器性能研究測試方案







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