储器进行写数据1操作波形图；
[0034] 图7d为对阻变型随机存储器进行读数据1操作波形图。
【具体实施方式】
[0035] 图3、图4为阻变存储单元的示意图和模型工作曲线，其中：V(bl，si)= V(bl)-V(sl)为可变电阻两端的电压差，当存储单元两端绝对电压差V(bl，si)大于阻变阈 值Vwtt时（假设阈值为IV)，其阻值将向低阻变化（SET态，IOK欧），若反相电压V(sl，bl) 大于Iv时，其阻值将向高阻变化（RESET态，100K欧）。如果两端电压小于IV时，阻值将保 持当前的阻值状态。根据不同条件存储单元会处于不同的阻值状态。阻变阈值根据可变电 阻的材料确定。
[0036] 图5为阻变存储单元的工作流程图。在空闲状态时，该模型中的电阻值将处于初 始电阻值状态，利用复位端功能，当模型复位时，其阻值将处于用户根据需求所设定得初始 电阻值状态（10K或100K)。当存储单元外部条件满足低阻状态变化条件（V(bl)>V(sl)且 V(bl，sl)>lV)，模型将跳转至低阻状态（10K)，之后如果两端绝对电压差|V(bl，sl) |〈1V， 电阻将一直处于当前低阻状态，即实现了对存储单元的写数据1的操作（SET操作）。如果 存储单元外部条件满足高阻变化条件条件（V(si)>V(bl)且V(sl，bl) >1V)，存储模型将向 高阻状态跳转（100K)，之后如果两端绝对电压差卜〇31，81)|〈1￥，模型将一直处于当前高 阻状态，即实现了对存储单元的写数据0的操作（RESET操作）。无论模型处于高阻或低阻 状态，只要阻变发生条件满足，模型将发生相应的电阻状态跳转，从而模拟真实阻变存储单 元的工作状态的迀移，实现了数据的存储。对于读操作，因为存储单元处于不同状态时会 有不同的自身电阻值，当给存储单元两端加适当的读取数据电压时，根据欧姆定律的原理I =U/R，将会有大小为I(bl，si) =V(bl，sl)/R的电流从bl上流出，之后结合外围电路对 流出电流的检测和放大，即可实现读取相应数据0或1的操作。
[0037] 在本发明的仿真模型中加入了状态监测端口，此端口可以实时输出反映当前存储 单元所处状态的信号（〇为低阻态（IOK)，1为高阻态（100K))，这样在芯片仿真时，在任何 时刻，可以直接通过对该状态端口的判断来监控存储单元当前状态。比如，如果执行写1操 作后，如果需要确认本次写1操作是否成功，就需要对当前存储单元进行读操作，以判断单 元所存储数据是否为1，以此来判断之前的写1操作是否成功，而读数据操作本身也是需要 时间的。若利用本发明存储模型，利用该状态监测端，就可以直接检查模型的状态端是否为 0,若为0,则表明本次写1操作已经成功将存储单元转换为低阻（IOK)状态，即成功写入了 数据1，否则即为操作失败，之后进一步改善操作方式。在一定程度了简化了芯片仿真中对 内部功能验证的过程，提高了仿真效率。
[0038] 本发明中所加入的复位功能是指，在存储单元阵列在被操作之前可以通过该功能 将存储单元复位到预先设定好的初始阻值状态（高阻/低阻），利用此功能，在仿真过程 中可以灵活的人为设定存储中的数据初始值，这样在大规模芯片仿真时可以节省一定的测 试序列和仿真时间。图6为仿真中的一个应用实例，如果仿真中为了测试读取数据序列为 "01010101…"的操作，通过以下几种操作方式说明：
[0039] 原始操作：首先需要对存储单元进行擦除命令以实现全写1的操作，之后再对 存储进行编程操作以实现对部分存储单元写〇的操作，从而将阵列中存储的数据改写为 0101…的格式，最后进行读取操作；
[0040] 优化操作1:利用本发明模型后，利用复位功能，可以直接将初始电阻设定为全低 阻值，从而跳过擦除操作，直接执行编程操作，最终完成读取；
[0041] 优化操作2 :利用本发明模型后直接将阵列中的存储单元初始阻值部分设定为低 阻，部分设定为高阻，如此一来，阵列中的数据格式在复位后即被设定为1010的序列，仿真 可以直接实行读取操作，即可完成仿真验证，直接省略了擦除和编程操作的执行，很大程度 简化了测试序列，节省了仿真时间。以64MB容量的RRAM为例，在实现上述操作序列时，所 节省的芯片执行时间如表1所示。
[0042] 表1为仿真模型对仿真序列的优化和时间节省
[0043]
【主权项】
1. 一种具有复位功能的阻变型随机存储器模型，包括阻变存储单元、位端bl、字端wl 和源端sl，其特征在于：还包括复位模块，所述阻变存储单元上设置有复位端，所述复位模 块用于在阻变存储单元在被操作之前通过复位端将存储单元复位到预先设定好的初始阻 值状态。
2. 根据权利要求1所述的具有复位功能的阻变型随机存储器模型，其特征在于：还包 括状态监测模块，所述阻变存储单元上设置有状态端，所述状态监测模块通过状态端口实 时反映阻变存储单元当前所处状态，并输出代表当前状态的信号。
3. 具有复位功能的阻变型随机存储器的存储方法，其特征在于： 1】空闲状态：阻变存储单元的可变电阻处于初始电阻值状态； 2】复位： 复位模块通过复位端，根据用户需求设定阻变存储单元的的初始电阻值状态； 3】存储：当阻变存储单元的位端电压V(W)和源端电压V(Sl)满足：V(bl)>V(si)且V(bl，si) >VWil，Vwil为阻变阈值，则可变电阻将向低阻状态跳转，即实现阻变存储单元写数 据1操作；阻变存储单元的位端电压、源端电压的绝对电压差|V(bl，sl) |〈VWtt，可变电阻 将一直处于当前低阻状态，即保持存储数据1的状态；当阻变存储单元的位端电压V(W)和 源端电压￥(81)满足：￥(81)>￥〇31)且￥( 81，131)>￥1#4，可变电阻将向高阻状态跳转，即实 现对阻变存储单元的写数据O的操作；阻变存储单元的位端电压、源端电压的绝对电压差 IV(bl，si)I<VWtt，可变电阻将一直处于当前高阻状态，即保持存储数据O的状态； 4】验证步骤3】的写操作是否正确。
4. 根据权利要求3所述的具有复位功能的阻变型随机存储器的存储方法，其特征在 于：所述步骤4】具体实现为：状态监测模块通过状态端口实时反映阻变存储单元当前所处 状态，并输出代表当前状态的信号。
【专利摘要】本发明涉及一种具有复位功能的阻变型随机存储器模型及存储方法，其中模型包括阻变存储单元、位端bl、字端wl和源端sl，还包括复位模块，阻变存储单元上设置有复位端，复位模块用于在阻变存储单元在被操作之前通过复位端将存储单元复位到预先设定好的初始阻值状态。本发明解决了现有的仿真模型仿真时间长、仿真负荷重，产生仿真文件大的技术问题，本发明能够较为真实的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，能够可靠地应用于阻变存储器设计仿真工作。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104794261
【申请号】CN201510141664
【发明人】王小光
【申请人】山东华芯半导体有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月27日