基于Ga-SbTe的高性能相變存儲器的設計與仿真.pdf

1、相變存儲器（Phase Change Memory，PCM）利用的是材料晶態時低阻與非晶態的高阻特性來實現邏輯存儲的一種技術，是最有可能在45nm以下技術代取代SRAM、DRAM和Flash等當今主流產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重要的地位。然而，相變存儲器的擦寫功耗、復位電壓、熱穩定性和擦寫壽命一直是相變存儲器發展的幾個瓶頸。 本論文的工作是在前人的研究基礎上，提出一種能夠應用于嵌入式存儲

2、器的新型相變材料Ga3Sb8Te1，然后設計了一種基于Ga3Sb8Te1具有更低功耗，高穩定性和更高擦寫頻率的相變存儲器器件原型，并且根據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GST材料（如Ge2Sb2Te5）的相變存儲器進行對比。仿真結果發現： 1.由于基于Ga3Sb8Te1 薄膜材料的PCM由于具有較大的TX/Tm，可有效降低多次復位過程由熱擴散所引起的結晶，進而提高器件可重復

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

4、器為1m A左右；在工藝節點降至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GST材料提高了14.3％；該存儲器的在不同物質相的狀態下的電阻比值約500倍，具有穩定的邏輯狀態。 4.Ga3Sb8T