专利名称：一种实现相变存储器低功耗的方法
技术领域：
本发明涉及相变存储器，特别涉及一种实现相变存储器低功耗的方法。
背景技术：
随着纳米工艺的飞速发展，存储器的尺寸也变得越来越小。在CMOS工艺集成度提升的背景下，相变存储器自从20世纪60年代末提出后，又得到了迅猛的发展。在众多的存储器中，相变存储器体现出了高速，低压和低功耗的特性。相变存储器的性能主要是由可逆的相变材料的相态变化所决定，通过实现非晶体和多晶体两种状态的实现来达到材料的高阻和低阻两种不同的电学状态。通常用非晶态表示逻辑“ 1 ”，晶态表示逻辑“ 0，，来存储数据。如果需要向相变存储器写入数据，即要使相变存储器发生非晶态到晶态的转变， 或使相变存储器发生晶态到非晶态的转变，需要给相变材料输入一个置位操作(SET)电流，或者输入一个重置操作(RESET)电流。为了满足SET操作和RESET操作相应的温度要求，理想的加载在相变存储器上的功率波形如图Ia所示。传统的方法是利用电流镜来产生如图加所示的SET和RESET电流波形来实现相应的功耗需求。如图加所示，不论是SET电流或是RESET电流，在时间从初始时刻t20到t22或从t20到t21的过程中，加热部分流过的电流值Ia或者是Ib是恒定的。其中，SET电流还有从t22到t23 —个逐渐减小到0的过程，RESET电流则在t21迅速关断，降为0。如图2b所示，相变存储器的在SET/RESET过程中的电阻( / )是随着时间的变化而变化。这样，产生的功耗如图2c所示在电阻(Rh/X)变化的过程中，产生的功率就相应地随电阻变化而变化。为了满足电阻值在较低的情况下，温度仍然能够达到结晶的温度，因此恒定电流值的选取会较大，以低电阻阻值所能达到的功率为基准选取，这样就能够保证无论电阻如何变化都可以维持在结晶以上的温度或者熔化以上的温度。由图2c可见，当电阻值由低电阻变为高阻或者从高电阻变为低电阻的过程中，则会出现一部分的功耗只是产生了热量，这些功耗属于冗余功耗。而且高电阻与低电阻的阻值在现阶段的工艺水平上相差的级别在1000倍以上，所以产生的冗余功率也就很大。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现相变存储器低功耗的方法。本发明提供了一种实现相变存储器低功耗的方法，包括:A、对一相变存储器的材料进行电性能检测，获得该相变存储器的电阻由高电阻到低电阻变化的第一时间和维持相变材料结晶温度的第一最大电流和第一最小电流；及该相变存储器的电阻由低电阻到高电阻变化的第二时间和维持相变材料熔化温度的第二最大电流和第二最小电流。B、执行置位(SET)操作时，向该相变存储器输入SET电流，该SET电流在所述第一时间内从所述第一最小电流逐渐增大到所述第一最大电流，然后逐渐减小到0 ；执行重置 (RESET)操作时，向该相变存储器输入RESET电流，该RESET电流在所述第二时间内从所述第二最大电流逐渐减少到所述第二最小电流后关断。较佳地，所述对相变存储器的材料进行电性能检测为通过实验对相变存储器的材料进行检测。较佳地，步骤A中进一步将第一时间、第一最大电流和第一最小电流，代入公式 (1)I = Iaa+kit (1)计算出SET电流的上升斜率& ；其中Iaa代入第一最小电流、I代入第一最大电流，t代入第一时间。步骤B中所述SET电流在所述第一时间内从所述第一最小电流逐渐增大到所述第一最大电流为将计算出SET电流的上升斜率&、初始电流Iaa和当前时间t代入公式(1)； 获得各个时刻的电流值I ；所述初始电流Iaa设置为第一最小电流。较佳地，步骤A中进一步检测相变存储器的高电阻值&和低电阻值& ；步骤B中设SET电流最大值为Ia，则则Iaa与Ia的比例关系大于或者等于
权利要求
1.一种实现相变存储器低功耗的方法，其特征在于，包括A、对一相变存储器的材料进行电性能检测，获得该相变存储器的电阻由高电阻到低电阻变化的第一时间和维持相变材料结晶温度的第一最大电流和第一最小电流；及该相变存储器的电阻由低电阻到高电阻变化的第二时间和维持相变材料熔化温度的第二最大电流和第二最小电流；B、执行置位(SET)操作时，向该相变存储器输入SET电流，该SET电流在所述第一时间内从所述第一最小电流逐渐增大到所述第一最大电流，然后逐渐减小到0 ；执行重置(RESET)操作时，向该相变存储器输入RESET电流，该RESET电流在所述第二时间内从所述第二最大电流逐渐减少到所述第二最小电流后关断。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述对一相变存储器的材料进行电性能检测为通过实验对一相变存储器的材料进行检测。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤A中进一步将第一时间、第一最大电流和第一最小电流，代入公式(1)I = Iaa+kit (1)计算出SET电流的上升斜率k1;其中Iaa代入第一最小电流、I代入第一最大电流，t代入第一时间；步骤B中所述SET电流在所述第一时间内从所述第一最小电流逐渐增大到所述第一最大电流为将计算出SET电流的上升斜率&、初始电流Iaa和当前时间t代入公式(1)；获得各个时刻的电流值I ；所述初始电流Iaa设置为第一最小电流。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于步骤A中进一步检测相变存储器的高电阻值&和低电阻值步骤B中设SET电流最大值为Ia，则则Iaa与Ia的比例关系大于或者等于異
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于步骤A中进一步将第二时间、第二最大电流和第二最小电流，代入公式O)I = Ib-k2t (2)计算出RESET电流的下降斜率1 ；其中Ib代入第二最大电流、I代入第二最小电流，t代入第二时间；步骤B中所述RESET电流在所述第二时间内从所述第二最大电流逐渐减少到所述第二最小电流后关断为将计算出RESET电流的上升斜率k2、第二最大电流Ib和当前时间t代入公式O)，获得各个时刻的电流值I ；并在第二时间到达时，关断RESET电流。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤B中设RESET电流最小值为Ibb，则则Ibb与Ib的比例关系大于或者等于異
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述步骤A中，进一步通过改变写入的不同的下降时间，将该相变材料在期间形成的不同的电阻值记录下来，将满足实际电路中所需要的最大的阻值和最小的阻值连接成一条直线，或者是取其中数值的平均线，求出相变存储器在SET和RESET过程中的电阻变化斜率&和kf ；相变存储器在SET和RESET过程中的电阻变化曲线分别为公式(3)和公式R = RH-krt (3)；R = RL+kft (4)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述步骤B中，将相变存储器在SET和RESET 过程中的电阻变化斜率b和kf、高电阻值&、低电阻值&和当前时间t分别代入公式(3) 和⑷，获得SET和RESET过程中各个时刻的电阻值R，用以计算各个时刻的功率得出功率图。
全文摘要
本发明公开了一种实现相变存储器低功耗的方法，包括A、对一相变存储器的材料进行电性能检测，获得该相变存储器的电阻由高电阻到低电阻变化的第一时间和维持相变材料结晶温度的第一最大电流和第一最小电流；及相变存储器的电阻由低电阻到高电阻变化的第二时间和维持相变材料熔化温度的第二最大电流和第二最小电流；B、对该相变存储器执行置位(SET)操作时，输入SET电流，该SET电流在所述第一时间内从所述第一最小电流逐渐增大到所述第一最大电流，然后逐渐减小到0；执行重置(RESET)操作时，向相变存储器输入RESET电流，该RESET电流在所述第二时间内从所述第二最大电流逐渐减少到所述第二最小电流后关断。应用本发明，能够明显降低相变存储器的功耗。
文档编号G11C29/00GK102543170SQ20121003664
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者李秦, 洪红维, 王瑞哲, 黄崇礼 申请人:北京时代全芯科技有限公司