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

来源：上海交通大学学报, 2022, 56(12): 1649-1657.

DOI：10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.522

• 相变存储器
• 电路仿真模型
• 双向阈值选通管
• Verilog-A

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.

• 单位
  上海市纳米科技与产业发展促进中心; 中国科学技术大学; 中国科学院上海微系统与信息技术研究所