基于Ga-SbTe的高性能相變存儲器的設(shè)計與仿真.pdf

1、相變存儲器（Phase Change Memory，PCM）利用的是材料晶態(tài)時低阻與非晶態(tài)的高阻特性來實現(xiàn)邏輯存儲的一種技術(shù)，是最有可能在45nm以下技術(shù)代取代SRAM、DRAM和Flash等當(dāng)今主流產(chǎn)品而成為未來商用主流非易失存儲器件，必將在未來的存儲器市場占有相當(dāng)重要的地位。然而，相變存儲器的擦寫功耗、復(fù)位電壓、熱穩(wěn)定性和擦寫壽命一直是相變存儲器發(fā)展的幾個瓶頸。 本論文的工作是在前人的研究基礎(chǔ)上，提出一種能夠應(yīng)用于嵌入式存儲

2、器的新型相變材料Ga3Sb8Te1，然后設(shè)計了一種基于Ga3Sb8Te1具有更低功耗，高穩(wěn)定性和更高擦寫頻率的相變存儲器器件原型，并且根據(jù)器件原型建立仿真模型，對基于Ga3Sb8Te1的新型相變存儲器進行性能評估并與基于傳統(tǒng)GST材料（如Ge2Sb2Te5）的相變存儲器進行對比。仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)： 1.由于基于Ga3Sb8Te1 薄膜材料的PCM由于具有較大的TX/Tm，可有效降低多次復(fù)位過程由熱擴散所引起的結(jié)晶，進而提高器件可重復(fù)

3、擦寫次數(shù)，即器件存儲可靠性；該相變存儲器隨著特征尺寸的縮小復(fù)位電流和功耗會持續(xù)下降，其中小電極的持續(xù)減小可以實現(xiàn)大幅度降低相變操作電流的目的； 2.當(dāng)電極特征尺寸在90nm時，基于Ga3Sb8Te1的相變存儲器相變中心的復(fù)位電流約為1mA，而基于傳統(tǒng)GST材料Ge2Sb2Te5相變存儲器為1.5m A以上；當(dāng)電極特征尺寸在65nm時，基于Ga3Sb8Te1的相變存儲器相變中心的復(fù)位電流約為0.6mA，而基于傳統(tǒng)GST材料相變存儲

4、器為1m A左右；在工藝節(jié)點降至45nm時，基于Ga3Sb8Te1的相變存儲器相變中心的電流將低于0.5mA。由此可見，基于Ga3Sb8Te1的并且比基于傳統(tǒng)GST材料相變存儲器具有更低的功耗。 3.基于Ga3Sb8Te1存儲單元的擦寫頻率分別約為100MHz和14MHz，其中置位（寫入）頻率約為比傳統(tǒng)GST材料提高了14.3％；該存儲器的在不同物質(zhì)相的狀態(tài)下的電阻比值約500倍，具有穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)。 4.Ga3Sb8T