憶阻器的介紹以及測試方案

憶阻器

憶阻器英文名為(wei) memristor, 用符號M表示，與(yu) 電阻R，電容C，電感L構成四種基本無源電路器件，它是連接磁通量與(yu) 電荷之間關(guan) 係的紐帶，其同時具備電阻和存儲(chu) 的性能，是一種新一代高速存儲(chu) 單元，通常稱為(wei) 阻變存儲(chu) 器（RRAM）。

憶阻器備受關(guan) 注的重要應用領域包括：非易失存儲(chu) （Nonvolatile memory），邏輯運算（Logic computing），以及類腦神經形態計算（Brain-inspired neuromorphic computing）等。這三種截然不同又相互關(guan) 聯的技術路線，為(wei) 發展信息存儲(chu) 與(yu) 處理融合的新型計算體(ti) 係架構，突破傳(chuan) 統馮(feng) ·諾伊曼架構瓶頸，提供了可行的路線。

在憶阻器研究不斷取得新成果的同時，基於(yu) 憶阻器的多功能耦合器件也成為(wei) 研究人員關(guan) 注的熱點。這些新型耦合器件包括：磁耦合器件、光耦合器件、超導耦合器件、相變憶阻器件、鐵電耦合器件等。

（一） 憶阻器基礎研究測試

憶阻器研究可分為(wei) 基礎研究、性能研究以及集成研究三個(ge) 階段，此研究方法對阻變存儲(chu) 器（RRAM）、相變存儲(chu) 器（PCM）和鐵電存儲(chu) 器（FeRAM）均適用。憶阻器基礎研究階段主要研究憶阻器材料體(ti) 係和物理機製，以及對憶阻器器參數進行表征，並通過捏滯回線對憶阻器進行分類。憶阻器基礎研究測試包括：直流特性、交流特性及脈衝(chong) 特性測試。

憶阻器直流特性測試通常與(yu) Forming結合，主要測試憶阻器直流V-I曲線，並以此推算SET/RESET 電壓/電流、HRS、LRS等憶阻器重要參數，可以進行單向掃描或雙向掃描。憶阻器交流特性主要進行捏滯回線的測試，捏滯回線是鑒別憶阻器類型的關(guan) 鍵。憶阻器脈衝(chong) 測試能有效地減小直流測試積累的焦耳熱的影響，同時，也可以用來研究熱量對器件性能的影響。由於(yu) 憶阻器表征技術正向jiduan化發展，皮秒級脈衝(chong) 擦寫(xie) 及信號捕捉的需求日益強烈。

憶阻器基礎研究測試方案

高性價(jia) 比測試方案

jiduan化表征測試方案

（二）憶阻器性能研究測試

憶阻器性能研究測試流程如下：

非易失存儲(chu) 器性能研究是通過測試憶阻器的循環次數或耐久力（Endurance）和數據保留時間（Data Retention）來實現。在循環次數和耐久力測試中，電阻測試通常由帶脈衝(chong) 功能的半導體(ti) 參數測試儀(yi) 完成，由於(yu) 被測樣品數量多，耗時長，需要編程進行自動化測試。jiduan化表征情況下，SET/ RESET 脈衝(chong) 由高速任意波發生器產(chan) 生。

如果憶阻器被用於(yu) 神經元方麵的研究，其性能測試除了擦寫(xie) 次數和數據保留時間外，還需要進行神經突觸阻變動力學測試。突觸可塑性是大腦記憶和學習(xi) 的神經生物學基礎，有很多種形式。按記憶的時間長短可分為(wei) 短時程可塑性 (STP)和長時程可塑性 (LTP)，其中短時程可塑性包括雙脈衝(chong) 抑製 (PPD)、雙脈衝(chong) 易化 (PPF)、強直後增強 (PTP)。此外還有一些其他的可塑性, 如: 放電速率依賴可塑性 (SRDP)、放電時間依賴可塑性 (STDP)等，它們(men) 是突觸進行神經信號處理、神經計算的基礎。

憶阻器的導電態可以用來表示突觸權重的變化，通過改變刺激脈衝(chong) 電壓的形狀、頻率、持續時間等參數來模擬不同突觸功能相應的神經刺激信號的特點，測量瞬態電流可以了解阻變動力學過程，獲得神經形態特性的調控方法。同循環次數和耐久力測試相同，需要對帶脈衝(chong) 功能的半導體(ti) 參數測試儀(yi) 或高速任意波發生器編程產(chan) 生相應的脈衝(chong) 序列，進行自動化測試。

憶阻器性能研究測試方案