互补阻性开关阵列的非线性动力学理论及电路设计方法研究

Several theoretical and technical problems, such as switching mechanism, cell structure, the mode of read and write operation, should be investigated indepth for Resistive Random Access Memory(RRAM) so far. The proposed project studies the dynamics of complementary resistance switching array, and will bridge the gap between the intrinsic mechanism of resistive switching and circuit design technology. The design methodology of complementary resistance switching array and the circuit design method will also be discussed in detail, and will provide the optimization process for storage density, the performance of operating voltage and endurance for resistive RAM. The proposed project will provide the new memory architechture and circuit design techonology for the non-volatile memory, by the investigation of models, nonlinear dynamics, circuits design methodology of the crossbar architechture for Resistive RAM.

阻变存储器（RRAM）开关机制、单元结构、读写操作模式、耐受性、保持特性方面有诸多关键的理论和技术问题期待解决。本项目研究互补阻性开关阵列动力学理论, 在阻性开关基本物理机制和电路设计之间构建桥梁作用；研究互补阻性开关阵列设计方法学与电路设计方法，为存储密度、操作电压性能、耐受性等性能优化提供技术保证。本项目研究工作将逐步通过研究阻变存储器器件与交叉阵列的模型与动力学理论、电路设计方法，研究新存储器结构和电路技术，为新型阻变非易失存储器设计方法学提供理论与技术支撑。

本项目针对阻变存储器（RRAM）开关机制、单元结构、读写操作模式方面的关键的理论和技术问题开展了深入研究, 取得了一系列研究成果。首先，研究互补阻性开关阵列模型与动力学理论。研究了多种忆阻器模型，提出基于渐进确定性随机方程的忆阻器模型并分析了其动力学特性；研究了随机共振条件下忆阻器多种特性，给出了忆阻器随机性模型的框架以及统计特性，并与实验数据高度吻合。研究成果为在阻性开关机制和电路设计之间构建桥梁作用。其次，研究互补阻性开关阵列设计方法学与电路设计方法。研究了用于提高NVM存储密度的互补阻性开关（CRS）阵列结构及相应电路设计技术，分析了适于CRS结构的忆阻器件模型；基于忆阻模型构造了忆阻器件的SPICE模型，并给出了忆阻器逻辑电路、忆阻桥突触、以及低复杂度滤波器设计方法；分析了忆阻器读写操作特性，分析了提高RRAM可靠性的电路设计技术。本项目研究工作通过研究阻变存储器器件与交叉阵列的模型与动力学理论、电路设计方法，研究新存储器结构和电路技术，为新型阻变非易失存储器设计方法学提供理论与技术支撑。