[发明专利]基于阻变存储器的编码方法及编码器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路及其制造技术领域，特别涉及一种基于阻变存储器的编码方法及编码器。

背景技术

传统的计算机通常利用二进制逻辑实现信息处理和存储功能，而且其信息处理（或计算）和存储分别在不同的器件或功能模块中实现，该运算过程通常是一步接一步的串行过程，那么要实现一个简单的算术操作或者编码译码等操作往往需要数十个甚至上百个MOS管来完成；于是业内技术人员提出利用金属氧化物在阻变过程中产生的多值现象和多值逻辑，实现更高的效率和更简单的结构。

现有技术中利用多值逻辑在一个器件上实现传统COMS功能的研究十分有限，出于对高性能、高集成度的需求，我们希望得到的逻辑器件具有很高的速度、低操作电压和电流、结构简单、适于集成、成本低廉等功能，因此如何利用新型器件的逻辑功能并产生适当的电路是一个具有很大挑战性的研究课题。

目前，一种利用电阻变化的新型非挥发性存储器具有高速度（<5ns）、低操作电压（<1V），高存储密度、易于集成等优点，成为了下一代半导体存储器的强有力竞争者。这种器件被称为阻变存储器（RRAM）。该器件一般具有金属－绝缘体－金属的结构，即在两层金属电极之间加入一层具有阻变特性的介质薄膜材料，这些阻变材料一般是金属氧化物，常见的有NiO，TiO2，HfO2，ZrO2，WO3，Ta2O5等等。阻变存储器的工作方式包括单极和双极两种，前者在器件两端施加单一极性的电压，利用外加电压大小不同控制阻变材料的电阻值在高低电阻态之间转换，以实现数据的写入和擦除；而后者是利用施加不同极性的电压控制阻变材料电阻值的转换。习惯上称阻变材料由高阻态到低阻态的转变为SET过程，由低阻态到高阻态的转变为RESET过程。

由于RRAM在合适的电压电流控制下其阻值可以精确控制，因此RRAM被认为具有作为多值逻辑器件的潜力。本发明提出的是利用单个RRAM器件单元实现n×m种输入编码器的逻辑单元，通过研究其操作模式，从而实现编码器的功能。

发明内容

本发明提供一种基于阻变存储器的编码方法及编码器，以代替传统CMOS，实现编码功能。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种基于阻变存储器的编码方法，包括以下步骤：

S1、将n种建立电压加到阻变存储器上，以对所述阻变存储器进行set操作，使得所述阻变存储器置于n种低阻态，其中，n≥2；

S2、将m种复位电压加到所述阻变存储器上，以对所述阻变存储器进行reset操作，使得所述n种低阻态分别形成m种高阻态，并将所述n×m种高阻态输出，其中，m≥2。

优选的，所述步骤S1的建立电压为1v～3v。

优选的，所述步骤S2的复位电压为-1v～-2v。

本发明还提供一种基于阻变存储器的编码器，包括有：

set单元，用于将n种建立电压加到阻变存储器上，以对所述阻变存储器进行set操作，使得所述阻变存储器置于n种低阻态，其中，n≥2；

reset单元，用于将m种复位电压加到所述阻变存储器上，以对所述阻变存储器进行reset操作，使得所述n种低阻态分别形成m种高阻态，并将所述n×m种高阻态输出，其中，m≥2。

优选的，所述set单元中的建立电压为1v～3v。

优选的，所述reset单元中的复位电压为-1v～-2v。

本发明提供一种基于阻变存储器的编码方法及编码器，通过一个RRAM器件实现复杂的编码功能，代替了传统技术中十几个甚至几十个CMOS器件才能实现的功能，其原理清晰、操作简单、正确率和可靠性强、与CMOS工艺兼容，非常适合大规模生产；且本发明提供的编码器同时具有RRAM本身固有的优势，例如低操作电压、高速度等优点，为以后的新型处理器的设计和制造提供了可能。

附图说明

图1为本发明一实施例的流程图；

图2为本发明一实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。