【摘 要】
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随着大数据时代的发展,各行各业对数据存储的需求越来越大。数据存储离不开存储器,而半导体存储器作为存储行业中重要的一环,得到了迅猛的发展。近些年来,便携设备的普及,加大了人们对大容量、高速、非易失存储器的需求。而传统的闪存（Flash）等的发展遇到了技术瓶颈。此时,忆阻器（Memristor）作为一款新型的半导体存储器,具有器件单元小、读写速度快、功耗低且与传统CMOS工艺兼容的特点,被认为是下一代
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随着大数据时代的发展,各行各业对数据存储的需求越来越大。数据存储离不开存储器,而半导体存储器作为存储行业中重要的一环,得到了迅猛的发展。近些年来,便携设备的普及,加大了人们对大容量、高速、非易失存储器的需求。而传统的闪存（Flash）等的发展遇到了技术瓶颈。此时,忆阻器（Memristor）作为一款新型的半导体存储器,具有器件单元小、读写速度快、功耗低且与传统CMOS工艺兼容的特点,被认为是下一代新型非易失存储器的有力候选者。因此忆阻器芯片的研究尤为重要。当前忆阻器芯片的设计主要困难有防过写设计,电阻漂移等问题。本文首先介绍当前各种存储器,再单独介绍忆阻器的分类及其忆阻机理和国内外在忆阻器芯片方面的研究进展。接下来主要是对实验室制备的忆阻器器件进行电学特性测试,得到其操作电压及其高低阻值为后续芯片设计提供设计参数。其次则是芯片中单独模块的设计,本文所有设计都是基于华润上华CSMC180nm工艺库。主要电路模块包括LDO电路,读写操作电路等,为了方便电路仿真,还设计了一款简单的忆阻器VA模型。最后,对忆阻器芯片设计中存在的一些关键问题进行了讨论:包括多电压操作;防止过写限流操作;读写电压延迟等问题。并提出了通过字线晶体管栅压限流等方案来改善。最终对芯片整体进行了读写操作仿真,达到了写速度10ns以内,读速度20ns左右的性能。
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