相變存儲器低功耗優(yōu)化研究及其在多態(tài)存儲中的應用.pdf

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

2、了研究，提出了一種多態(tài)存儲的層疊結構，并且對其實現(xiàn)了低功耗優(yōu)化。本文首先建立了相變存儲器存儲單元的有限元分析模型，對相變材料以及加熱電極熱電參數(shù)對加熱效率、功耗的影響進行了研究。模擬研究表明：引入了隨溫度變化的相變層熱導率，能更精確地模擬器件溫度場；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，在相變材料設計選擇方面，具有較高電阻率的Si2Sb2

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