一种三维相变存储器1S1R存储单元电路仿真模型

作     者：张光明 雷宇 陈后鹏 俞秋瑶 宋志棠 ZHANG Guangming;LEI Yu;CHEN Houpeng;YU Qiuyao;SONG Zhitang

作者机构：中国科学技术大学微电子学院合肥230026 上海市纳米科技与产业发展促进中心上海200237 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 

出 版 物：《上海交通大学学报》 (Journal of Shanghai Jiaotong University)

年 卷 期：2022年第56卷第12期

页      面：1649-1657页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61904186) 上海市青年科技英才扬帆计划项目(19YF1456100) 中国博士后科学基金项目(2019M660094,2021T140465)。 

主　　题：相变存储器 电路仿真模型 双向阈值选通管 Verilog-A 

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OTS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OTS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.