【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯片可靠性，尤其涉及一种阻变存储器芯片的寿命预测方法。
技术介绍
1、阻变存储器(rram)是一种可适用于先进工艺节点下的嵌入式非易失性存储器(nvm)，具有低功耗、高可靠性和与cmos工艺的良好兼容性等优点，在物联网终端设备上具有很强的应用价值。在rram复杂的失效模式中，随着存储单元被连续擦写的次数增多，存在“真失效”和“假失效”两种模式。
2、目前对于rram寿命预测的研究多集中在对单个器件进行物理建模，由于只考虑了存储单元内部的物理量变化和失效机制，忽略了实际芯片中的器件在系统和工艺制备中不可避免的存在噪声和缺陷，需要基于统计数据的数据驱动构建可靠性模型，使得基于单个器件的物理模型对于芯片实际寿命的预测没有很高的参考价值。随着机器学习(ml)的不断发展，基于统计数据利用ml对存储单元失效行为建模，为芯片级的失效预测提供了途径。目前针对芯片级寿命预测的研究，只有一篇文章涉及到，但是预测准确率不高且没有对应的优化方案。可见，亟需一种阻变存储器芯片的寿命预测方法，在芯片级实现对阻变存储器单元更为准确的失效预测，为预先进行存储空间分配和执行修复操作提供依据，以降低rram芯片存储单元的错误率。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种阻变存储器的寿命预测方法，用以解决现有rram芯片寿命预测方法预测准确率不高的问题。
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种阻变存储器的寿命预测方法，包括如下步骤：
3、获取阻变存
4、处理所述实测数据，得到输入数据xpt[i]；其中，输入数据xpt[i]包括成型电压fvpt[i]、归一化置位阻值srpt[i]、归一化复位阻值rrpt[i]、置位阻值的局部波动性sfpt[i]、复位阻值的局部波动性rfpt[i]、置位阻值的全局波动性svarpt[i]、复位阻值的全局波动性rvarpt[i]、平均置位电压svolpt[i]和平均复位电压rvolpt[i]；
5、将xpt[i]输入对应的训练好的失效预测模型，得到下一个擦写周期t+1该存储单元的真假失效二分类预测结果；
6、当预测结果为假失效时进行二次判断，得到是否为实际需要修复的假失效存储单元的预测结果。
7、进一步的，获取所述实测数据，包括：
8、(1)获取全新的rram芯片进行成型(forming)操作的成型电压fvp；
9、(2)记录成型后的rram芯片正常工作状态下每一个存储单元在每一个擦写周期的实测数据；其中，一个擦写周期包括：该存储单元完成擦写周期内一个跨度操作后，再依次完成预设次数为n的第一次连续重复读操作、1次置位操作以及预设次数为n的第二次连续重复读操作；其中擦写周期内的一个跨度操作包括存储单元完成预设次数为n的置位/复位操作；所述实测数据dpt包括：擦写周期一个跨度内记录到的置位电压svol_rawp[i]和复位电压rvol_rawp[i]，以及置位阻值sr_rawp[i]和复位阻值rr_rawp[i]，擦写周期中第一次连续重复读操作记录的复位阻值样本rpr[i]，擦写周期中第二次连续重复读操作记录的置位阻值样本rps[i]，两次连续重复读操作之间记录的置位阻值rpset[i]和置位电压vpset[i]以及擦写周期内所有的输出结果op[i]。
10、进一步的，所述处理所述实测数据得到输入数据xpt[i]，包括：
11、(1)fvpt[i]表征该存储单元的成型电压，第一个擦写周期的取值为该芯片成型电压fvp，以后的擦写周期该取值均置为0；
12、(2)srpt[i]表征该存储单元的归一化置位阻值，由原始置位阻值sr_rawpt[i]的平均值除以rram的稳定低阻rlow后得到；
13、(3)rrpt[i]表征该存储单元的归一化复位阻值，由原始复位阻值rr_rawpt[i]的平均值除以rram的稳定高阻rhigh后得到；
14、(4)sfpt[i]表征该存储单元置位阻值的局部波动性，通过对置位阻值样本归一化后与一维边缘检测算子[-1,0,1]进行卷积求和而获得；
15、(5)rfpt[i]表征该存储单元复位阻值的局部波动性，通过对复位阻值样本归一化后与一维边缘检测算子[-1,0,1]进行卷积求和而获得；
16、(6)svarpt[i]表征该存储单元置位阻值的全局波动性，通过对置位阻值样本中的每个阻值归一化后求方差而获得；
17、(7)rvart[i]表征该存储单元复位阻值的全局波动性，通过对复位阻值样本中的每个阻值归一化后求方差而获得；
18、(8)svolpt[i]表征该存储单元的平均置位电压，通过对擦写周期中一个跨度内所有记录的置位电压求均值获得；
19、(9)rvolpt[i]表征该存储单元的平均复位电压，通过对擦写周期中一个跨度内所有记录的复位电压求均值获得。
20、进一步的，所述得到真假失效二分类预测结果,包括：
21、将经过一个擦写周期后预处理好的数据xpt[i]输入训练好的模型mtrained[i]，输出yt[i]为下一个擦写周期t+1该存储单元的预测结果；其中，当yt[i]＝1表示预测下一时间片该单元假失效，执行(2)；当yt[i]＝0表示预测结果为下一时间片该单元真失效；
22、得到是否为实际需要修复的假失效存储单元的预测结果，包括：
23、对yt[i]＝1的预测结果进行二次判断，当该存储单元当前擦写周期t的输出结果ot[i]为n+1次置位成功和n次复位成功时，判定预测结果为该存储单元不需要修复；否则，预测结果为该存储单元为实际需要修复的假失效存储单元。
24、进一步的，所述训练好的失效预测模型，通过如下方式获得：
25、获取原始数据dt；
26、对原始数据进行预处理，得到包含九个维度的输入数据xt＝{fvt,srt,rrt,sft,rft,svart，rvart,svolt,rvolt}；
27、根据预处理后的9个维度的数据，构建数据结构为k×9×t的数据集d1，对数据集d1作真失效或假失效的二分类标注，得到包含模型m的外部输入xt和对应标签ct的模型训练数据集d2；其中k为rram芯片中存储单元的总数；t为原始数据覆盖的模拟周期数；
28、使用模型训练数据集d2对模型m进行训练，所述模型m包括k个参数相同的lstm副本模型{m[0]，m[1]，……，m[k-1]}；不同的副本模型用于对k个存储单元进行独立的向前推理以及误差计算。
29、更进一步的，所述模型m基于lstm构建，单元参数包括：单元状态(cell state)ct、隐藏状态(hidden state)ht和状态更新值ut；控制门包括：遗忘门fg、输入门ig和输出门og，其公式分别为：
30本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阻变存储器芯片的寿命预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，获取所述实测数据，包括：
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述处理所述实测数据得到输入数据Xpt[i]，包括：
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，得到真假失效二分类预测结果,包括：
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述训练好的失效预测模型，通过如下方式获得：
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述模型M基于LSTM构建，单元参数包括：单元状态(Cell State)Ct、隐藏状态(Hidden State)Ht和状态更新值Ut；控制门包括：遗忘门FG、输入门IG和输出门OG，其公式分别为：
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述获取原始数据Dt包括：
8.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述外部输入Xt包括：
9.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述真失效或假失效的二分类标注包括：
10.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述使用模型训练数据集
...【技术特征摘要】
1.一种阻变存储器芯片的寿命预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，获取所述实测数据，包括：
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述处理所述实测数据得到输入数据xpt[i]，包括：
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，得到真假失效二分类预测结果,包括：
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述训练好的失效预测模型，通过如下方式获得：
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述模型m基于lstm构建，单元参...
【专利技术属性】
技术研发人员：许晓欣，郑旭，吴立舟，薛晓勇，庞婉，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。