阻式存储器的误码率测试方法与流程

文档序号:17846774发布日期:2019-06-11 21:48阅读:384来源:国知局

本发明总体上属于存储器测试领域,更具体的,涉及阻式存储器的可靠性测试。



背景技术:

基于电阻值的阻式存储器是一类常见的非挥发性存储器,是一种在无源条件下能长时间记录数据的技术。对于阻式存储器的基本操作有两种,擦写和读取。由于器件的热力学和本身机理所带来的随机性,擦写操作和读取操作都会造成一定程度的误码率。对于擦写过程,误码表现为写入失败,即存储单元的状态在擦写前后不发生改变。对于读取过程,误码表现为写入成功,即存储单元的状态在读取前后发生了改变。对于商业化的阻式存储器,由于使用误码修正码(errorcorrectioncode),低于一定阈值的误码率是可以接受的。业内公认的这一误码率阈值为10-6,即每一百万次操作中有一次误码。误码率的测试是任何存储器商业化的关键可靠性数据,但这一要求意味着极大的数据量和相应极长的测试时间。将这一关键测试的时间大大降低因此是十分有意义的。传统的误码率分析使用固定读取时间长度,且这一时间长度和实际电路中的时序保持一致,通常是一个远小于所述存写序列单元长度的数值。因此,示波器必须以较高的采样率运行,以捕捉所述读取阶段器件上的电流,从而获得器件的状态。这一高采样率直接使得原本较高的数据量进一步大为增加。



技术实现要素:

本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种阻式存储器的误码率测试方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种阻式存储器的误码率测试方法,所述方法包括:

在测试系统中;

所述测试系统的任意波形发生器输出为两个信号,分别为存写信号及选取信号;

所述测试系统的示波器输入为两个信号,分别为所述存写信号经过阻式存储器的激发电流及所述选取信号;

所述示波器的数学通道的数据为所述激发电流和所述选取信号的点积结果;

在计算机中,接收点积结果,并进行误码率分析给出误码率。

进一步地,所述测试系统是基于探针台、晶圆和无源探针的,并且不使用独立的有源放大器或无源放大器。

进一步地,所述存写信号的存写序列单元分为初始化阶段、写入阶段、等待阶段以及读取阶段;

所述误码率的对象是所述写入阶段的,所述写入阶段的电压幅值可以是擦写电压幅值,或者读取电压幅值,也可以是任意的波形。

进一步地,所述读取阶段的时间长度接近所述存写序列长度的一半。

进一步地,所述选取信号的选取序列单元分为高电平阶段和低电平阶段。

进一步地,所述高电平阶段的时间位置是所述读取阶段的时间位置的子集。

进一步地,获得所述点积结果的计算操作是在所述示波器内部的高速数学运算单元内完成的。

进一步地,所述示波器的采样率不大于50倍如下数值,即所述存写信号的所述读取阶段的两倍的倒数;且如果本次采样位于所述读取阶段的时间位置,则下一次采样不能进入下一所述存写序列单元的读取阶段的时间位置。

进一步地,所述计算机中的误码率分析使用并行计算架构。

进一步地,所述误码率分析使用分类器算法。

本发明的有益效果是:本发明方法能够实现高通量的误码率测试,从而极大地缩短了进行误码率测试所需的时间,推进产品研发的速度。本发明方法有效地屏蔽了读取阶段之外的数据,从而获取单次操作的误码信息所需要处理的数据量被降到了理论最低,从而大大减轻了数据的保存和处理时间和成本。首先,本发明使用了所述选取信号和所述存写信号的点积,将原本复杂的波形简化为了读取阶段不变,其余时间位置近似为零的类似方波的信号。由于这一处理通过示波器内部的高速总线和计算单元完成,无需经过耗时的设备间外设数据传输,因而在不增加测试时间的前提下获得了更易处理的信号,从而为下一步处理打下基础。

附图说明

图1为阻式存储器的误码率测试方法实现原理图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式中,参考形成本发明的一部分的附图,其中通过图解的方式示出可实施本发明的具体实施方式。应理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可利用其它实施方式且可进行结构或逻辑的改变。例如,对于一个实施方式而示出或描述的特征可用于或结合其它实施方式以产生又一实施方式。其目的在于本发明包括这些修改和变化。使用特定的语言(其不应被解释为限制所附权利要求书的范围)描述实施方式。附图未按比例绘制且仅供说明之用。

我们使用如下符号表示波形:

1.(时间1,幅度1)定义为在时间1(单位:ns)的长度下维持幅度1(单位:v);

2.[甲,乙]定于为两段波形在时序上的串联。

测试系统包括任意波形发生器、示波器和计算机。在测试过程中,待测试的阻式存储器为自旋转移力矩-磁随机存储器(stt-mram)。

假设需要0.5v的50ns的方波写入的误码率,具体步骤如下:

设置示波器的采样率为5ms/s。将任意波形发生器的存写波形输入器件,并将示波器的通道1接到器件回路上。将任意波形发生器的选取波形输入示波器的通道2。在示波器内,设置数学运算结果为通道1和通道2的点积,记为数学1。保存数学1至示波器。设置探针台和探针以完成微波探针和磁随机存储器晶圆的扎针。

完成测试回路的连接后,设置存写波形为

[(400,-0.7),(100,0),(50,0.5),(100,0),(850,0.2)],

设置选取波形为

[(700,0),(750,0.5),(50,0)]。

下一步骤,使用基于千兆局域网的网线,访问示波器的硬盘,以读取这一数据。在计算机上,误码率的处理方式可以有很多种,这里给出两种示例。第一种方式,预先测量器件的电阻-电压关系,确定不同状态下的电阻的分界线,然后比较测试数据中方波的高电平和预定的分界线。第二种方式,随机抽取一部分数据,使用分类器算法确定不同状态电阻的分界限,然后使用训练好的分类器判断器件的状态。本步骤的计算都可以使用并行计算架构加速。同时数据保存时,可以使用低精度浮点数或整型以降低数据量。

通过上述过程我们可以固定电压测量误码率,也可以固定预期误码率进而搜索相对应的电压。前一过程只需要通过不断改变写入的电压即可实现。对于后一过程,使用牛顿法或者二分法来完成这一搜索,参见图1左侧。首先描述牛顿法的具体实施。设置一个较小的写入电压,如0.1v,再设置一个较大的写入电压,如0.2v。按牛顿法做线性外推或内插得到新的写入电压,循环直到实测误码率和预期误码率的差值小于给定误差值。接下来描述二分法的具体实施。设置一个较小的写入电压,如0.1v,如果实测误码率大于预期误码率,则将新的电压设置为原电压的两倍,直到实测误码率小于预期误码率。取最后两次作为搜索区间,进行二分查找,由于这一步骤是基础算法,这里不做具体解释。



技术特征:

技术总结
本发明公开了一种阻式存储器的误码率测试方法。存储器的商业化应用需要保证极低的误码率,这一测试需要重复大量的擦写过程并进行分析,从而需要大量的时间,因此对此过程进行加速是有意义的。本发明利用任意波形发生器调节读取波形的长度为特定值,从而在和选取信号在示波器内点积后能够生成一个只包含读取信息的特定波形。这一特定波形允许在调节示波器采样率后滤去读取信息以外的波形,将信息的冗余度降到理论最低值,从而增大了误码率测试的通量。

技术研发人员:赵毅;高世凡;陈冰
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:2019.02.23
技术公布日:2019.06.07
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