一种rram存储单元中可变电阻仿真建模方法及电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种RRAM存储单元中可变电阻仿真建模方法及电路。
【背景技术】
[0002] 阻变型随机存储器（RRAM)是一种新型的非易失性信息存储技术，其存储单元是 由一种金属氧化物（例如WOx，HfOx，TiOx，NiOx等）实现的可变电阻。
[0003] 根据对可变电阻的实际测量数据，通过模型建立的方法是能够较为真实的拟合可 变电阻的直流和交流电气特性，反映可变电阻在不同工作条件下的记忆或存储信息的特 性。建立的仿真模型，可服务于电阻型随机存储器存储单元设计的仿真验证，有效地帮助设 计者判定存储单元外围电路工作条件是否正确，提高存储器芯片设计的可靠性，从而加速 了存储器芯片的研发过程，节约了研发成本。
[0004] 现有的模型建立的方法，如学术论文：《一种阻变存储单元Hspice模型设计》；陈 怡等；复旦大学学报（自然科学版），2011年8月，第50卷，第4期，如图1、2为其原理图及 电流电压关系曲线其中：图Ia为状态转换电路，包括电阻Rset、Rreset和开关SO、Sl ;图 Ib为状态转换控制电路，包括开关S1/SB1、S2/S2B、电阻电容Rl/Cl、R2/C2、比较器CMPl/ CMP2、参考激励源VSET/VREST及RS锁存器（2个或非门和1个非门）。
[0005] 工作原理：
[0006] 当可变电阻两端的电压Vin>VSET，比较器CMPl输出使得RS锁存器的Q端（即信 号A)和QB端（即信号B)分别为高和低，打开SET通路（备注：原文中状态转换电路的开 关控制信号接反了，即信号A应该控制与电阻Rset串联的开关S1，同时信号B应该控制与 电阻Rreset串联的开关S0);此时，可变电阻的阻值等于Rset的阻值；
[0007] 当Vin>VRESET，比较器CMP2输出使得RS锁存器的Q端（即信号A)和QB端（即 信号B)分别为低和高，打开RESET通路；此时，可变电阻的阻值等于Rreset的阻值。
[0008] 虽然上述文献中方法能够较为真实的拟合可变电阻的电气特性，反映可变电阻的 在不同工作条件下的记忆或存储信息的特性。但是还存在以下缺点：1)此模型中分立元 器件的个数较多；在对大容量的存储器设计进行仿真验证时，由于仿真器要对每一个器件 (电阻，电容，MOS管等）的每一个参数进行计算，从而需要更长的仿真时间；当对多个工艺、 温度情况的工作条件进行仿真验证时，这将很大程度上延长了芯片的研发周期，增加芯片 研发成本；同时，产生的仿真结果文件较大，将会占用更多的磁盘空间（一般分配给项目的 磁盘空间有限）；2)此模型并未指明比较器的实现方式；若用MOS管实现，将会进一步增加 此模型的分立器件数；3)此模型并没有反映出实际可变电阻存储状态转换所需的时间延 迟信息；4)此模型并未对状态控制中开关S1/S1B、S2/S2B的工作原理进行说明，不明确是 否还需要辅助电路；5)此模型也未提及支持Mente Carlo分析（工艺生产良率分析）。
【发明内容】
[0009] 为了解决现有的仿真建模方法存在仿真时间长、产生仿真文件大的技术问题，本 发明提供一种RRAM存储单元中可变电阻仿真电路及方法。
[0010] 本发明的技术解决方案：
[0011] -种RRAM存储单元中可变电阻仿真建模方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
[0012] 1】对可变电阻两端的净电压脉冲VR进行延迟处理得到电压信号VR_DL，延迟时间 根据可变电阻的材料确定；
[0013] 2】确定可变电阻的翻转状态：
[0014] 将电压信号VR_DL与状态翻转阈值电压（Vset，Vreset)进行比较：
[0015] 若VR_DL> = Vset，可变电阻的等效电阻即为Rset ;
[0016] 若VR_DL〈 = Vreset，可变电阻的等效电阻即为Rreset ;
[0017] 若VR_DL〈Vset且VR_DL>Vreset，可变电阻保持当前的状态不变；
[0018] 其中Vset、Vreset、Rset、Rreset根据可变电阻的材料确定，Rset为可变电阻低阻 态的阻值，Rreset为可变电阻高阻态的电阻值。
[0019] 上述的RRAM存储单元中可变电阻仿真建模方法，其特征在于：步骤1】具体为：
[0020] 当电压脉冲VR持续的时间大于等于延迟时间tdly (例如：50nS)时，电压脉冲VR 信号通过，电压信号VR_DL与电压脉冲VR相等，即VR_DL = VR ;
[0021] 否则，电压脉冲VR被过滤，则电压信号VR_DL = 0。
[0022] 一种RRAM存储单元中可变电阻仿真建模电路，其特殊之处在于：包括状态检测电 路12、状态判断控制电路13和状态转换电路14，
[0023] 所述状态检测电路12用于将可变电阻两端的净电压脉冲VR进行延迟处理得到电 压信号VR_DL ;
[0024] 所述状态判断控制电路13用于将电压信号VR_DL与状态翻转阈值电压（Vset， Vreset)进行比较，确定可变电阻的翻转状态；
[0025] 所述状态转换电路14用于根据确定的可变电阻的翻转状态确定可变电阻的等效 阻值。
[0026] 上述状态检测电路12包括延迟电路；
[0027] 所述状态判断控制电路13包括第一压控开关131、第二压控开关132、第三压控开 关133、第四压控开关134以及RS锁存器135,所述第一压控开关131、第二压控开关132、 第三压控开关133和第四压控开关134的控制端均与延迟电路的输出端连接，
[0028] 所述第一压控开关131和第二压控开关132的一端均与RS锁存器135的S端连 接；所述第一压控开关131的另一端接电源，所述第二压控开关132的另一端接地；所述第 一压控开关131的控制端控制第一压控开关131的开合；所述第二压控开关132的控制端 控制第二压控开关132的开合；
[0029] 所述第三压控开关133和第四压控开关134的一端均与RS锁存器135的R端连 接；所述第三压控开关133的另一端接电源，所述第二压控开关134的另一端接地；所述第 三压控开关133的控制端控制第三压控开关133的开合；所述第四压控开关134的控制端 控制第四压控开关134的开合；
[0030] 所述状态转换电路14包括电阻Rsetl44、第五压控开关142、电阻Rresetl43、第六 压控开关141，所述第五压控开关142的控制端接RS锁存器135的Q端，所述第六压控开关 141的控制端接RS锁存器135的0端，所述电阻Rsetl44与第五压控开关142并联，所述 电阻Rresetl43与第六压控开关141并联，后串联。
[0031 ] 上述RS锁存器135包括第一或非