本发明专利技术涉及一种实现存储单元多级存储的方法及装置，方法包括：根据存储单元的电阻随电脉冲变化率划分每个阻态对应的电阻区间；统计所述每个电阻区间对应的电脉冲范围，确定多级存储进行每个阻态操作时设置的电脉冲范围；根据所述电阻区间和所述电脉冲范围对所述存储单元进行脉冲操作，并在每次脉冲操作后通过读操作确认所述相变存储器的电阻值是否到达目标状态，用以控制脉冲操作的停止或继续。本发明专利技术能够提高较多位多级存储的成功率，并且降低了功耗，提高了效率。提高了效率。提高了效率。
【技术实现步骤摘要】
一种实现存储单元多级存储的方法及装置
[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别是涉及一种实现存储单元多级存储的方法及装置。
技术介绍
[0002]相变存储器由于其出色的可扩展性、低的读写延迟、大容量的潜力、低功耗等优势，被认为是下一代新型非易失性存储器，相变存储器有着与标准CMOS制造工艺良好的兼容性，随着相变存储器的不断发展，有取代传统存储器的趋势。
[0003]在最近几年中，由于物联网、云服务、大数据和人工智能的飞速发展，对高密度的存储需求比以往任何时候都更高。多级存储技术(MLC)，通过在每个存储单元存储多于一位数据，可以有效进一步提高相变存储器的存储密度。非晶态和晶态的相变材料呈现不同的电学特性，一般用高阻值的非晶态存储信息
‘0’
，低阻值的晶态存储信息
‘1’
，这样一个存储单元就能存储一个比特的信息。如果相变材料的非晶程度或者结晶程度不同，那么对应的阻值也不同，从而实现一个存储单元存储多个比特的信息。多级存储技术可以让存储器容量成倍的提升，从而降低成本。
[0004]在多级存储技术研究中，不同态所处区间的划分往往是将电阻值取对数后均匀划分，当位数较少时这样的划分方法能够满足多级存储的需要。但是随着多级存储位数的增加，每个态所在的电阻区间不可避免地相应减小。采用操作后验证的方法虽然可以保证单元在操作后准确的处于目标阻值区间，但随着目标区间变小，无论是使用从低阻结晶态慢慢操作到高阻非晶态的方法，还是从高阻操作到低阻的实现多级存储，也无论是控制电流幅度还是控制电流脉宽的方法，都很容易在电阻变化较快的情况下跳过该区间从而导致操作失败。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种实现存储单元多级存储的方法及装置，能够提高较多位多级存储的成功率，并且降低了功耗，提高了效率。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种实现存储单元多级存储的方法，包括以下步骤：
[0007](1)根据存储单元的电阻随电脉冲变化率划分每个阻态对应的电阻区间；
[0008](2)统计所述每个电阻区间对应的电脉冲范围，确定多级存储进行每个阻态操作时设置的电脉冲范围；
[0009](3)根据所述电阻区间和所述电脉冲范围对所述存储单元进行脉冲操作，并在每次脉冲操作后通过读操作确认所述相变存储器的电阻值是否到达目标状态，用以控制脉冲操作的停止或继续。
[0010]所述步骤(1)具体为：将所述存储单元操作到低阻态或高阻态，使用电脉冲对所述存储单元进行操作，得到电阻随电脉冲变化的曲线，计算所述曲线上每个点的斜率，根据斜
率大小对所在电阻范围的每个阻态的区间进行划分。
[0011]所述划分每个阻态对应的电阻区间时电阻变化速度大于阈值的区域对应的电阻区间大于电阻变化速度小于阈值的区域对应的电阻区间。
[0012]所述步骤(3)中通过在每次脉冲操作后紧随一个读脉冲，判断所述存储单元的电阻值是否处于目标电阻区间内，如果处于目标电阻区间内，立即控制脉冲操作停止，并将结果输出使存储单元的电阻准确处于目标范围内。
[0013]所述步骤(1)中的电脉冲为电压脉冲或电流脉冲。
[0014]所述步骤(1)中的电脉冲变化是指电脉冲幅度的变化和/或电脉冲宽度的变化。
[0015]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种实现上述方法的装置，包括：脉冲发生器，用于产生施加到所述存储单元的电脉冲；测量系统，用于测量所述存储单元两端的电阻值。
[0016]所述脉冲发生器产生的电脉冲为纳秒级电脉冲。
[0017]所述脉冲发生器还用于产生所述读操作的脉冲，所述读操作的脉冲足够小以避免改变所述存储单元的当前状态。
[0018]有益效果
[0019]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过电阻随着电流的变化率来对相变存储器的多级存储的不同阻态进行区间划分，使电阻变化快时，对应的电阻区间较大，变化慢时对应的电阻区间较小，从而显著提高相变存储器在位数较多时，各个电阻态的成功率。另外，根据大量单元电阻对应的电脉冲统计，得出每个态对应的电脉冲设置范围，避免了多余脉冲，能够降低功耗，延长单元寿命。
附图说明
[0020]图1是实现本专利技术实施方式的装置示意图；
[0021]图2是本专利技术中一个实施例的电阻划分方法示意图；
[0022]图3是本专利技术实施例中6个阻态对应的电流分布；
[0023]图4是本专利技术实施例中16态多级存储的电阻分布概率直方图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]本专利技术的实施方式涉及一种实现存储单元多级存储的方法，包括以下步骤：根据存储单元的电阻随电脉冲变化率划分每个阻态对应的电阻区间；统计所述每个电阻区间对应的电脉冲范围，确定多级存储进行每个阻态操作时设置的电脉冲范围；根据所述电阻区间和所述电脉冲范围对所述存储单元进行脉冲操作，并在每次脉冲操作后通过读操作确认所述相变存储器的电阻值是否到达目标状态，用以控制脉冲操作的停止或继续。其中，存储单元包括但不限于相变存储器、阻变存储器、闪存。
[0026]以相变存储器为例，本实施方式针对一个原本只用来存储一个比特信息(高阻态
‘0’
低阻态
‘1’
)的相变存储器单元，先使用合适的脉冲将其操作到低阻态或高阻态，然后使用特定的电脉冲(不同的多级存储实现方法对应不同的电脉冲)对相变存储器单元进行操作，得到电阻随电脉冲变化的曲线，其中，电脉冲可以是电压脉冲或电流脉冲，其波形可以是可以是方波、三角波、阶梯波等，电脉冲的变化包括但不限于脉冲幅度从大到小，脉冲幅度从小到大，脉冲宽度由宽变窄，脉冲宽度由窄变宽。计算该曲线上每个点的斜率，斜率(绝对值)越大说明这部分区间电阻变化较快，斜率越小说明电阻变化越慢。根据斜率大小对所在电阻范围的每个阻态的区间进行划分，斜率较大时给与更大的区间，斜率较小时给与较小的区间。根据大量单元的电脉冲
‑
电阻曲线，统计出在上一部分中划分好的每个阻态对应的电脉冲范围，以此来设置操作每个阻态对应的电脉冲范围，如此能够大大提高效率，降低功耗。在多级存储的实现过程中，使用操作后验证的方法来实现相变存储器的多级存储。对相变存储器施加特定的脉冲，每个脉冲操作后，都紧随一个读电阻脉冲，值得一提的是，该读电阻脉冲使用较小电压或较小电流，以避免改变相变存储器的当前状态。判断读出的相变存储器的电阻是否处于目标区间范围，一旦读出的电阻达到目标区间范围内，立即停止发送脉冲，使得相变存储器的电阻准确处于目标范围。
[0027]不难发现，本专利技术根据存本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种实现存储单元多级存储的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据存储单元的电阻随电脉冲变化率划分每个阻态对应的电阻区间；(2)统计所述每个电阻区间对应的电脉冲范围，确定多级存储进行每个阻态操作时设置的电脉冲范围；(3)根据所述电阻区间和所述电脉冲范围对所述存储单元进行脉冲操作，并在每次脉冲操作后通过读操作确认所述相变存储器的电阻值是否到达目标状态，用以控制脉冲操作的停止或继续。2.根据权利要求1所述的实现存储单元多级存储的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：将所述存储单元操作到低阻态或高阻态，使用电脉冲对所述存储单元进行操作，得到电阻随电脉冲变化的曲线，计算所述曲线上每个点的斜率，根据斜率大小对所在电阻范围的每个阻态的区间进行划分。3.根据权利要求1所述的实现存储单元多级存储的方法，其特征在于，所述划分每个阻态对应的电阻区间时电阻变化速度大于阈值的区域对应的电阻区间大于电阻变化速度小于阈值的区域对应的电阻区间。4.根据权利要求1所述的实现存储单元多级存储的方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔紫荆，蔡道林，李阳，李程兴，宋志棠，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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