憶阻器的介紹以及測試方案

憶阻器

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

       憶阻器備受關注的重要應用領域包括：非易失存儲（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聯的技術路線，為發展信息存儲與處理融合的新型計算體系架構，突破傳統馮·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，基于憶阻器的多功能耦合器件也成為研究人員關注的熱點。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

        憶阻器研究可分為基礎研究、性能研究以及集成研究三個階段，此研究方法對阻變存儲器（RRAM）、相變存儲器（PCM）和鐵電存儲器（FeRAM）均適用。憶阻器基礎研究階段主要研究憶阻器材料體系和物理機制，以及對憶阻器器參數進行表征，并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、交流特性及脈沖特性測試。

        憶阻器直流特性測試通常與Forming結合，主要測試憶阻器直流V-I曲線，并以此推算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鍵。憶阻器脈沖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。由于憶阻器表征技術正向jiduan化發展，皮秒級脈沖擦寫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沖功能的半導體參數測試儀完成，由于被測樣品數量多，耗時長，需要編程進行自動化測試。jiduan化表征情況下，SET/ RESET 脈沖由高速任意波發生器產生。

       如果憶阻器被用于神經元方面的研究，其性能測試除了擦寫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沖抑制 (PPD)、雙脈沖易化 (PPF)、強直后增強 (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，通過改變刺激脈沖電壓的形狀、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，需要對帶脈沖功能的半導體參數測試儀或高速任意波發生器編程產生相應的脈沖序列，進行自動化測試。

憶阻器性能研究測試方案