一种三维相变存储器1S1R存储单元电路仿真模型

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作   者：

张光明;  雷宇;  陈后鹏;  俞秋瑶;  宋志棠; 

作者机构：

中国科学院上海微系统与信息技术研究所;  中国科学技术大学微电子学院; 

关键词：

相变存储器;  电路仿真模型;  双向阈值选通管;  Verilog-A; 

期刊名称：

上海交通大学学报

i s s n：

1006-2467

年卷期：

2022 年 56 卷 012 期

页   码：

1649-1657

摘   要：

三维相变存储芯片1S1R存储单元由双向阈值选通管(OTS)和相变存储器件(PCM)串联组成.为了解决现有OTS和PCM电路仿真模型不能准确模拟器件电学特性和物理特性、不适用于限制型PCM等问题,提出了一种采用Verilog-A语言实现的1S1R电路仿真模型.该模型实现了对O T S电学特性和PCM相变过程中电流、温度、熔融比例、晶态比例和非晶比例变化的模拟,具有良好的收敛性和较快的仿真速度,仿真结果与器件实际测试结果吻合.与传统模型相比,该模型针对限制型PCM特点,实现了对PCM熔融过程、晶态非线性、熔融电阻率稳定和O T S亚阈值非线性、双向选通特性的模拟和集成.分析了OTS亚阈值非线性参数和读电压窗口的关系,发现当OTS阈值电流约等于PCM阈值电流时读窗口最大;展示了1S1R单元直流和阵列瞬态仿真结果,为三维相变存储器的电路设计和仿真提供了基础.