相变存储器驱动电路及方法技术

本发明专利技术涉及一种相变存储器驱动电路及方法。本发明专利技术的相变存储器驱动电路，包括：普通脉冲源、控制开关、选通器、相变电阻和皮秒脉冲发生器，所述普通脉冲源、控制开关相连、皮秒脉冲发生器、选通器和相变电阻依次相连，所述皮秒脉冲发生器将普通脉冲源产生的脉冲整形成皮秒级的置位/复位电流脉冲。本发明专利技术实施例的相变存储器驱动电路及方法通过阶跃恢复二极管构成的皮秒脉冲发生器输出皮秒级的置位或复位电流脉冲，在不耗费芯片面积的前提下，大幅度提升相变存储器的相变速度，使相变速度达到皮秒量级，大幅降低整个器件的功耗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。本专利技术的相变存储器驱动电路，包括：普通脉冲源、控制开关、选通器、相变电阻和皮秒脉冲发生器，所述普通脉冲源、控制开关相连、皮秒脉冲发生器、选通器和相变电阻依次相连，所述皮秒脉冲发生器将普通脉冲源产生的脉冲整形成皮秒级的置位/复位电流脉冲。本专利技术实施例的通过阶跃恢复二极管构成的皮秒脉冲发生器输出皮秒级的置位或复位电流脉冲，在不耗费芯片面积的前提下，大幅度提升相变存储器的相变速度，使相变速度达到皮秒量级，大幅降低整个器件的功耗。【专利说明】
本专利技术属于微电子
，尤其涉及一种。
技术介绍
相变存储器作为一种非挥发性存储器，用于替代已经无法再继续集成的闪存。相 变存储器的每个存储单元一般包括存储器和驱动电路，通过驱动电路提供的电流脉冲，存 储器内的相变材料从结晶态变为非晶态，反之亦然。存储器内的相变材料可以包括锗、锑、 碲的合金。驱动电路通常由二级管或金属氧化物场效应(M0S)晶体管构成。存储器内的相 变材料从低阻态(结晶态）向高阻态(非晶态）转变时，需要大到足以融化相变材料的电流流 经电阻器，而此电流作用时间很短，相变材料在快速冷却的过程中，从熔化态变为非晶态， 使得电阻器呈现高阻态，这种状态转变称为"复位"（Reset)操作。为了使存储器从高阻态 转变为低阻态，需要一个较低的电流流经存储器内的相变材料，加热相变材料超过其相变 温度，相变材料逐渐结晶并呈现低阻态，这种状态转变称为"置位"（Set)操作。而为了读 取电阻器的阻值高低，需要施加一个比置位电流还要小得多的电流，通过测量电阻器的电 压值来确定阻值。因此，相变存储器主要是由电流通过相变材料产生的焦耳热来使材料发 生相变从而实现数据的存储。由此带来的问题就是在集成度逐渐提高的情况下，整个器件 的功耗也会较大，且会出现热串扰等不良现象，降低单个相变存储单元的功耗成了业界的 主要技术难题。2012年D. Loke等人发现了使相变材料皮秒相变的机制，相变存储器的相变 速度有望进入皮秒时代，但是现有的驱动电路的相变速度慢，无法有效产生皮秒级的电流 脉冲来实现相变材料的皮秒级相变。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，旨在解决现有的相变存储器驱动 电路的相变速度慢，无法有效产生皮秒级的电流脉冲来实现相变材料的皮秒级相变，导致 相变存储器的存储单元功耗大的技术问题。 本专利技术提供的技术方案为：一种相变存储器驱动电路，包括：普通脉冲源、控制开 关、选通器、相变电阻和皮秒脉冲发生器，所述普通脉冲源、控制开关相连、皮秒脉冲发生 器、选通器和相变电阻依次相连，所述皮秒脉冲发生器将普通脉冲源产生的脉冲整形成皮 秒级的置位/复位电流脉冲。 本专利技术的技术方案还包括：所述皮秒脉冲发生器包括置位皮秒脉冲发生器和复位 皮秒脉冲发生器，所述置位皮秒脉冲发生器和复位皮秒脉冲发生器结构相同，置位皮秒脉 冲发生器和复位皮秒脉冲发生器的器件参数不同，分别用于产生皮秒级置位/复位脉冲。 本专利技术的技术方案还包括：所述皮秒脉冲发生器包括耦合电路和阶跃恢复二极 管脉冲整形电路，所述耦合电路用于调节普通脉冲源和阶跃恢复二极管整形电路的阻抗匹 配，并且控制阶跃恢复二极管的中储存电荷的量，所述阶跃恢复二极管脉冲整形电路用于 将普通脉冲源产生的脉冲整形成皮秒级的置位/复位电流脉冲。 本专利技术的技术方案还包括：所述耦合电路包括第一电阻、第二电阻和电导，所述第 一电阻R1 -端接地，另一端与第二电阻相连，所述电导一端与阶跃恢复二极管脉冲整形电 路相连，另一端与第二电阻相连，所述阶跃恢复二极管脉冲整形电路包括第一阶跃恢复二 极管和第二阶跃恢复二极管，所述第一阶跃恢复二极管正向端接地，反向端与第二阶跃恢 复二极管的反向端相连，所述第二阶跃恢复二极管的正向端与选通器相连。 本专利技术的技术方案还包括：所述皮秒脉冲发生器还包括串联阶跃恢复二极管再整 形电路，所述串联阶跃恢复二极管再整形电路对由阶跃恢复二极管脉冲整形电路得到的皮 秒脉冲进行再次整形。 本专利技术的技术方案还包括：所述串联阶跃恢复二极管再整形电路包括第三电阻和 第三阶跃恢复二极管，所述第三电阻一端接地，另一端分别连接第二阶跃恢复二极管的正 向端、第三阶跃恢复二极管的正向端，所述第三阶跃恢复二极管的反向端与选通器相连。 本专利技术的技术方案还包括：所述皮秒脉冲发生器产生的皮秒级置位/复位电流脉 冲幅值和持续时间由相变电阻决定，所述皮秒级置位/复位电流脉冲幅值为2-5V，所述皮 秒级置位/复位电流脉冲持续时间为200?1000pS。 本专利技术的另一技术方案为：一种相变存储器驱动方法，包括： 步骤a :通过控制开关选择置位操作或复位操作； 步骤b :普通脉冲源产生微秒级的方波信号； 步骤c :通过皮秒脉冲发生器将普通脉冲源产生的脉冲整形成皮秒级的置位/复 位电流脉冲。 本专利技术的技术方案还包括：所述步骤c包括：通过皮秒脉冲发生器的耦合电路使 普通脉冲源的输出阻抗与阶跃恢复二极管的输入阻抗相耦合；皮秒脉冲发生器的阶跃恢复 二极管脉冲整形电路将普通脉冲源产生的脉冲整形成皮秒级的置位/复位电流脉冲。 本专利技术的技术方案还包括：所述步骤c后还包括：通过皮秒脉冲发生器的串联阶 跃恢复二极管再整形电路对由阶跃恢复二极管脉冲整形电路得到的皮秒脉冲进行再次整 形。 本专利技术的技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例的相变存储器驱动电 路及方法通过阶跃恢复二极管构成的皮秒脉冲发生器输出皮秒级的置位或复位电流脉冲， 在不耗费芯片面积的前提下，大幅度提升相变存储器的相变速度，使相变速度达到皮秒量 级，大幅降低整个器件的功耗。 【专利附图】【附图说明】 附图1是本专利技术实施例的相变存储器驱动电路的结构示意图； 附图2是本专利技术第一实施例的相变存储器驱动电路的皮秒脉冲发生器的电路原 理图； 附图3是本专利技术第一实施例的相变存储器驱动电路皮秒脉冲发生器的仿真输出 波形图； 附图4是本专利技术第二实施例的相变存储器驱动电路的皮秒脉冲发生器的电路原 理图； 附图5是本专利技术第二实施例的相变存储器驱动电路皮秒脉冲发生器的仿真输出 波形图； 附图6是本专利技术第一实施例的相变存储器驱动方法的流程图； 附图7是本专利技术第二实施例的相变存储器驱动方法的流程图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 请参阅图1，为本专利技术实施例的相变存储器驱动电路的结构示意图。本专利技术实施 例的相变存储器驱动电路包括普通脉冲源、控制开关、皮秒脉冲发生器、选通器和相变电 阻。普通脉冲源、控制开关相连、皮秒脉冲发生器、选通器和相变电阻依次相连，普通脉冲源 和相变电阻一端分别接地。在本专利技术实施方式中，皮秒脉冲发生器包括置位皮秒脉冲发生 器和复位皮秒脉冲发生器，置位皮秒脉冲发生器和复位皮秒脉冲发生器结构相同，置位皮 秒脉冲发生器和复位皮秒脉冲发生器的器件参数不同，分别用于产生皮秒级置位/复位脉 冲。 请一并参阅图2,为本专利技术第一实施例的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储器驱动电路，包括：普通脉冲源、控制开关、选通器和相变电阻，其特征在于，还包括皮秒脉冲发生器，所述普通脉冲源、控制开关相连、皮秒脉冲发生器、选通器和相变电阻依次相连，所述皮秒脉冲发生器将普通脉冲源产生的脉冲整形成皮秒级的置位/复位电流脉冲。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程国胜，王龙，孔涛，卫芬芬，黄荣，张杰，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32