摘要 — 存储器编译器是促进数字电路设计过程的必要工具。然而,学术界只有少数可用的。电阻式随机存取存储器 (RRAM) 具有高密度、高速度、非易失性的特点,是未来数字存储器的潜在候选。据作者所知,本文介绍了第一个用于自动存储器生成的开源 RRAM 编译器,包括其外围电路、验证和时序特性。RRAM 编译器使用 Cadence SKILL 编程语言编写,并集成在 Cadence 环境中。布局验证过程在 Siemens Mentor Calibre 工具中进行。编译器使用的技术是 TSMC 180nm。本文分析了编译器生成的大量 M x N RRAM 的新结果,最多 M = 128、N = 64 和字长 B = 16 位,时钟频率等于 12.5 MHz。最终,编译器实现了高达0.024 Mb/mm 2 的密度。
Ising 机是一种退火处理器。当组合优化问题映射到 Ising 图上时,Ising 机计算该系统的物理演化并求解问题。基于 RRAM 的内存计算 (IMC) 是构建 Ising 机的重要技术。然而,Ising 图的高稀疏性仍然从根本上限制了时间和能源效率。在本文中,我们提出了一种适合稀疏感知内存计算 Ising 机的多功能 RRAM 芯片,它包含 RRAM 加速内容可寻址存储器 (CAM)、乘法累积 (MAC) 单元和真随机数生成器 (TRNG) 以协同工作。这种基于 RRAM 的 Ising 机在计算速度和能耗方面均有显著提高。介绍
摘要:已经研究了非易失性存储器电阻随机记忆(RERAM)的未来应用。reram由于其简单的结构,低压,快速切换速率,高密度堆积以及易于集成到CMOS处理中,引起了很大的兴趣。已被证明是过渡金属氧化物。由于其Fab-Frignstriments和10的介电常数为10,ZnO是几种最有前途的材料之一。AW(Electerode)/ZnO/ITO是在这项研究中使用多人模拟软件在这项研究中构建和模拟的。重新拉氏素的设计均具有对称和不对称的金属连接。研究了各种设备的当前伏特型热性能以及基础过程。也进行了AFM,SEM和RBS的分析。在ON状态期间,确实注意到,导热率较低的金属损失较小,从而产生高温。在W(Electrode)/ZnO/ITO设备中实现了通过压力接触测量的W(Electrode)/ZnO/ITO设备。也获得了1.3x10 5的电阻率,以出色的内存窗口性能证明了设备的弹性。因此,开发了系统并将其与模拟设备进行比较。
ABSTRACT ....................................................................................................................... iv
摘要 — 实时尖峰分类和处理对于闭环脑机接口和神经假体至关重要。具有数百个电极的高密度多电极阵列的最新发展使得能够同时记录来自大量神经元的尖峰。然而,高通道数对实时尖峰分类硬件的数据传输带宽和计算复杂性提出了严格的要求。因此,有必要开发一种专门的实时硬件,该硬件可以在高吞吐量下动态地对神经尖峰进行分类,同时消耗最少的功率。在这里,我们介绍了一种实时、低延迟的尖峰分类处理器,它利用高密度 CuO x 电阻交叉开关以大规模并行方式实现内存尖峰分类。我们开发了一种与 CMOS BEOL 集成兼容的制造工艺。我们广泛描述了 CuO x 存储设备的开关特性和统计变化。为了使用交叉开关阵列实现尖峰分类,我们开发了一种基于模板匹配的尖峰分类算法,该算法可以直接映射到 RRAM 交叉开关上。通过使用合成和体内细胞外脉冲记录,我们通过实验证明了高准确度的节能脉冲分类。与基于 FPGA 和微控制器的其他硬件实现相比,我们的神经形态接口在实时脉冲分类的面积(减少约 1000 倍面积)、功率(减少约 200 倍功率)和延迟(对 100 个通道进行分类的延迟为 4.8μs)方面均有显著改善。
摘要 — 本文全面评估了各种设计辅助技术对硅基原生 RRAM 固有性能和可靠性的影响。设计和技术的协同优化在取代传统闪存成为主要解决方案方面起着至关重要的作用。我们展示了采用先读后写、电流限制和写入终止技术分别可将编程操作期间的功耗降低 47%、56% 和 13%。通过与写入验证和纠错码机制相结合,这些增强功能共同实现了 83% 的能耗降低和 55% 的访问时间显著减少。这些进步是通过引入一种新颖的智能写入算法 (SWA) 实现的。利用在 130nm CMOS 技术中实现的代表性 128kb RRAM 宏,本研究为 RRAM 在嵌入式应用中的可行集成做出了重大贡献。硅片上的实验评估验证了可靠性的提高,在经过 100 万次循环后,读取裕度达到 28.1µA,没有遇到任何读取错误,保持比特错误率 (BER) 在 10 -7 以下。索引术语 — 非易失性存储器、ECC、智能算法、自适应和可重构系统、变体容忍
摘要 - 本文对各种设计辅助技术对本机RRAM对硅的固有性能和可靠性的影响进行了全面评估。设计和技术的协作优化在替换传统闪存作为领先解决方案方面起着至关重要的作用。我们展示了使用读取之前的读取,电流限制和写入终止技术导致编程操作期间的功耗分别减少了47%,56%和13%。通过与写入验证和误差校正代码机制的结合,这些增强能够统称能源消耗减少83%,访问时间降低了55%。通过引入一种新颖的智能写算法(SWA),使这些进步成为可能。利用130nm CMOS技术实施的代表性128KB RRAM宏,这项研究显着有助于RRAM在嵌入式应用中的可行整合。对硅的实验评估验证了可靠性的提高,在经历了100万个周期后,读取了28.1µA读取边缘,而不会遇到任何读取错误,从而保持低于10 -7的位错误率(BER)。索引术语 - 无挥发性内存,ECC,智能算法,自适应和可重新配置系统,变体耐受
摘要:关键和私人数据以电子格式被广泛使用,这要求物联网设备拥有可靠且安全的嵌入式系统。在此背景下,RRAM(电阻式随机存取存储器)成为替代当前存储器技术的有前途的替代方案。然而,它们是否适用于这种数据完整性至关重要的应用,仍在研究中。在用于恢复秘密数据信息的不同类型的攻击中,激光攻击由于其简单性而成为最常见的攻击之一。一些初步研究已经解决了激光测试对 RRAM 设备的影响。然而,结果并不具有决定性,因为根据测试电路和测试特征报告的响应不同。在本文中,我们对单个 RRAM 设备进行了激光测试。在进行的一系列实验中,设备没有表现出故障行为。这些结果有助于表征 RRAM,并有望与其他相关工作一起为开发针对外部攻击的适当对策铺平道路。
1微电器设备的关键实验室集成技术,中国科学院微型电子学研究所,中国北京100029; zhangdonglin20@mails.ucas.ac.cn(d.z.); zhaoyulin@ime.ac.cn(y.z。); hanzhongze20@mails.ucas.ac.cn(Z.H.); qhu@mail.ustc.edu.cn(Q.H.); xuanzhi@mail.ustc.edu.cn(X.L.); hommyoun@163.com(H.Y.); chengjh0903@foxmail.com(J.C。); dingqingting@ime.ac.cn(q.d.); lvhangbing@ime.ac.cn(H.L.)2中国科学学院微电子学院,中国北京100049,中国3张实验室,中国311121; pengb806@nenu.edu.cn(B.P. ); hanyk@zhejianglab.com(y.h。 ); jianghaijun@zhejianglab.com(H.J.) 4中国科学技术大学微电子学院,中国Hefei 230026 *通信:yangjianguo@ime.ac.ac.cn;电话。 : +86-10-82995-5852中国科学学院微电子学院,中国北京100049,中国3张实验室,中国311121; pengb806@nenu.edu.cn(B.P.); hanyk@zhejianglab.com(y.h。); jianghaijun@zhejianglab.com(H.J.)4中国科学技术大学微电子学院,中国Hefei 230026 *通信:yangjianguo@ime.ac.ac.cn;电话。 : +86-10-82995-5854中国科学技术大学微电子学院,中国Hefei 230026 *通信:yangjianguo@ime.ac.ac.cn;电话。: +86-10-82995-585
摘要 虽然电阻式随机存取存储器 (RRAM) 如今被视为未来计算的有前途的解决方案,但这些技术在编程电压、开关速度和实现的电阻值方面存在内在的可变性。写入终止 (WT) 电路是解决这些问题的潜在解决方案。然而,以前报道的 WT 电路并没有表现出足够的可靠性。在这项工作中,我们提出了一种工业上可用的 WT 电路,该电路使用根据实际测量校准的 RRAM 模型进行模拟。我们执行了大量 CMOS 和 RRAM 可变性模拟,以提取所提出的 WT 电路的实际性能。最后,我们使用从实际边缘级数据密集型应用中提取的内存痕迹来模拟所提出的 WT 电路的效果。总体而言,我们在位级别展示了 2 × 到 40 × 的能量增益。此外,由于采用了所提出的 WT 电路,我们展示了 1.9 × 到 16.2 × 的能量增益,具体取决于应用程序的内存访问模式。