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中国电子学会
中国电子学会团体标准
《阻变存储单元电学测试规范》(草稿)编制说明
一、工作简况
1、任务来源
《高密度阻变存储器材料及器件集成技术研究》标准制定是2021年中国电子学会团体标
准计划项目之一,计划号:JH/CIE 207-2021 ,由中国电子学会可靠性分会提出,由中国电
子学会可靠性分会归口,主要承办单位为工业和信息化部电子第五研究所。项目起止时间:
2021.12-2022.12。
2 、主要工作过程
2021年12月成立规范项目组,标准项目组成员包括阻变存储器设计单位、生产单位、测
试单位、应用单位,能够涵盖阻变存储器产业链的主要环节。
2021年6月项目组召开标准起草会,组织相关人员研读存储器测试相关标准,对标准的
适用范围、相关范例进行研究。
2022年1月项目组形成标准草稿。
3、标准编制的主要成员单位及其所做的工作
本标准由工业和信息化部电子第五研究所牵头,中科院微电子研究所、北京大学参与编
制。其中工业和信息化部电子第五研究所负责标准调研、对规范技术点的完善与修改以及意
见征集;中科院微电子研究所负责核准和校稿以及作为设计公司对规范的使用提供意见,最
终形成测试规范草案;北京大学负责技术支撑。
二、标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题
1、编制原则
参照GB/T 1.1-2020 《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》进行标
准编制。
2 、确定标准的主要内容和框架
受限于传统存储器的规模和集成性的影响,新型存储器的研发日益受到产业界关注。阻
变存储器作为一种新型存储器具备结构简单,易于与CMOS工艺集成等特点,成为了下一代
非易失性存储器的选择之一。为了能够更好的评价阻变存储器的特性,开展阻变存储器测试
方法的研究具有重要意义。
中国电子学会
本规范中对于测试仪器设备、测试方法、测试流程、数据处理等主要内容的规定都来自
于大量的文献调研和编制组长期的测试经验。本标准的结构和内容框架包括:(1 )范围;
(2 )规范性引用文件;(3 )术语和定义;(4 )设备;(5 )测试流程;(6 )测试报告。
3、编制过程中解决的主要问题
由于阻变存储器的快速发展,对于阻变存储器的测试方法要求并未形成统一的规范要
求。为此,针对目前主流的阻变存储器单元特性,在目前测试方法的基础上开展阻变存储器
测试流程规范化的研究工作,从而解决目前阻变存储单元评价体系混乱、要求不统一的问题。
该规范使阻变存储器的评价体系统一化,提升阻变存储器的水平。
编制过程中需要解决的主要问题包括:
(1 )明确标准的适用范围。阻变存储器作为一类新型的存储器器件,其数据存储方式
与传统的Flash存储器存在较大的差别。为了对阻变存储器的测试方法进行约定,从而推动
阻变存储器的应用和推广,本文件限定了标准的适用范围为阻变存储器器件,其适用的测试
结构主要为1R、1T1R 、1D 1R 、1S1R 、Crossbar等。
(2 )在“测试流程” 中定义了阻变存储器的测试方法。阻变存储器的评价和测试以高低
阻态为主。此外,部分类型的阻变存储器存在Forming的过程,需要在测试过程前进行相关
操作。根据阻变存储器的相关特性,本文件设定阻变存储器单元的测试方法。
(3 )在“测试流程” 中确定阻变存储单元数据保持能力测试方法和加速方法。由于存储
器的保持时间较长,无法开展常温条件下的全生命周期的测试。为此,需要进行高温加速的
方式进行测试。本文件选定了高温加速的加速因子计算方法,实现快速的测试分析。
三、主要试验[或验证]情况分析和预期达到的效果
规范编制单位电子五所对阻变存储器进行了广泛的调研,对目前国内外国际主流的阻变
存储器特性进行了收集分析,同时调研了国内中科院微电子研究所、北京大学等提供的阻变
存储器单元。通过对阻变存储器的调研分析,总结了目前阻变存储器可靠性评价的关键点,
形成该测试规范。
编制组以3D RRAM 为对象,开展了阻变存储器的测试工作。开展了阻变存储器的读写
测试和高温测试。
3D RRAM 的器件结构如下图所示。
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