基于带符号位的浮点数运算的多位宽3D RRAM设计

本文介绍了卷积神经网络(convolutional neutral network,CNN)系统中具有多位存储的三维阻变式存储器(threedimensional resistive random-access memory,3D RRAM)的带符号位的浮点数运算.与其他类型存储器相比,3D RRAM可以在存储器内部进行运算,且具有更高的读取速率和更低的能耗,为解决冯诺依曼架构的瓶颈问题提供新方案.单个RRAM单元的最大和最小电阻分别达到10 GΩ和10 MΩ,可在多级电阻状态下稳定,以存储多比特位宽的数据.测试结果表明,带符号位的浮点数的卷积运算系统的精度可以达到99.8%,测试中3D RRAM模型的峰值读取速度为0.529 MHz.

一种NAND型三维多层1TXR阻变存储器设计

随着存储器市场逐渐受消费电子的驱动,对高密度低成本的存储需求正在不断增加。阻变存储器正在成为新型非挥发存储器的研究热点。提出一种适用于未来高密度应用的与非(NAND)型共享选通管的三维多层1TXR阻变存储器概念。在0.13μm工艺下,以一个使用8层金属堆叠的1T64R结构为例,其存储密度比传统的单层1T1R结构高500%。提出了相关的读写操作方法来防止由漏电流造成的误写和误读并且降低功耗。

三维阻变存储器的研究进展

在我国信息产业高速发展的今天,传统存储器难以满足目前的数据存储需求,亟需发展新一代高性能存储器。阻变存储器(RRAM)因其具有结构简单、功耗低、集成密度高、读/写速度快等优势,被认为是最具发展潜力的新兴存储器之一。综述了三维RRAM的发展现状,分析了现阶段三维RRAM面临的漏电流、热串扰、均一性、可靠性等问题,重点探讨了针对以上问题的解决方案,并对于RRAM未来的应用前景进行了分析和预测,认为其在替代传统存储器、神经网络计算、芯片加密防护等方面有重要的应用前景。

一种三维多层1TxR阻变存储器设计

提出一种适用于未来高密度应用的三维多层可堆叠1TxR阻变存储器设计.采用新型的多个存储电阻共享一个选通管的存储单元,选通管制作在硅片表面与标准逻辑工艺兼容,存储电阻堆叠在不同的互连金属层之间,构成三维存储结构.在0.13μm工艺下,以一个使用8层金属堆叠的1TxR(x=64)结构为例,其存储密度比传统的单层1T1R结构高280%.同时提出相关的读写操作方法来防止由漏电流造成的误写和误读并且降低功耗.

三维集成阻变存储器阵列的电-热模型

随着三维集成阻变存储器(Resistive Random Access Memory,RRAM)集成度的不断提高,由焦耳热引起的热效应将会严重影响器件的稳定性、可靠性及寿命.因此,三维集成RRAM将面临最大的挑战是如何解决器件的热效应问题,而这种热效应现象伴随着器件特征尺寸的下降,热量分布对于RRAM器件的影响(如能耗、热稳定性等)变得尤为突出.特别是随着存储单元密度的不断提升,相邻单元之间的距离不断减小,邻近单元的热串扰将严重制约三维集成RRAM的发展和应用.本文基于电-热类比方法,建立了一种新的三维集成阻变存储器阵列的电-热紧凑模型;模型的准确性通过ANSYS物理场仿真软件进行了验证.该模型能够在Cadence中同时进行阵列电学特性和热学特性的仿真;本文提出的紧凑模型可以用于预测三维集成RRAM阵列中的热分布状况及分析热串扰.