[发明专利]利用RRAM器件实现逻辑运算的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成和制造技术领域，尤其涉及一种利用RRAM器件实现逻辑运算的方法。

背景技术

RRAM是一种利用材料阻值变化来实现数据存储的新技术，该器件具有功耗低、速度快、易集成等优点，因而被广泛看好。同时几乎在各类材料中都有发现阻变现象，这也为RRAM的发展提供了广阔的选择空间。

RRAM工作分为两个过程-set和reset过程，前者是指器件在外界激励下(如偏压)由高阻态进入低阻态的过程，后者是指器件在外界激励下(如偏压)由低阻态进入高阻态的过程。同时按照set过程和reset过程中施加偏压的方向，可以把RRAM分为单极阻变器件和双极阻变器件，前者set和reset中偏压方向相同，后者set和reset中偏压方向相反。

如果利用RRAM器件的阻变特性来搭建逻辑器件，比如将输入信号转化为电极信号，引起RRAM器件阻态改变，并将阻态的变化通过电流或者电压的变化体现出来，搭配合理的辅助电路便可以实现特定的逻辑功能，将可以简化逻辑电路，提高电路集成度，拓宽RRAM器件在集成电路中的应用领域，并可能带来功耗方面的收益。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种利用RRAM器件实现逻辑运算的方法，以简化逻辑电路，提高电路集成度。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种利用RRAM器件实现逻辑运算的方法，

将两个RRAM器件相互串联或并联连接；

将所述两个RRAM器件串联或并联后的两端作为两个电阻网络端口；

对所述两个RRAM器件的电极端施加逻辑运算信号；

由所述两个电阻网络端口之间的电阻状态参量得到逻辑运算结果。

优选地，所述逻辑运算为逻辑“或”运算，实现所述逻辑“或”运算的方法为：

将两个RRAM器件并联连接；

将所述两个RRAM器件并联后的两端作为两个电阻网络端口，设所述两个电阻网络端口之间的电阻状态为高阻状态时表示逻辑“1”，为低阻状态时表示逻辑“0”；

将每个RRAM器件的底电极端连接中电位；

分别对两个RRAM器件的顶电极端施加第一逻辑运算信号和第二逻辑运算信号；设所述第一逻辑运算信号或第二逻辑运算信号为高电位信号时表示逻辑“1”，为低电位信号时表示逻辑“0”；

由所述两个电阻网络端口之间的电阻状态参量得到逻辑运算结果。

优选地，所述逻辑运算为逻辑“异或”运算，实现所述逻辑“异或”运算的方法为：

将两个RRAM器件并联连接；

将所述两个RRAM器件并联后的两端作为两个电阻网络端口，设所述两个电阻网络端口之间的电阻状态为高阻状态时表示逻辑“1”，为低阻状态时表示逻辑“0”；

将所述两个RRAM器件的初始状态设为高阻状态；

对一个RRAM器件的顶电极端和底电极端分别施加第一逻辑运算信号和第二逻辑运算信号；

对另一个RRAM器件的顶电极端和底电极端分别施加第二逻辑运算信号和第一逻辑运算信号；

设所述第一逻辑运算信号或第二逻辑运算信号为高电位信号时表示逻辑“1”；为低电位信号时表示逻辑“0”；

由所述两个电阻网络端口之间的电阻状态参量得到逻辑运算结果。

优选地，在对所述两个RRAM器件的两个电极端之间施加偏压时，所述两个RRAM器件并联连接的顶电极端之间断开连接、底电极端之间断开连接。

优选地，所述逻辑运算为逻辑“与”运算，实现所述逻辑“与”运算的方法为：

将两个RRAM器件底电极相接进行串联；

将所述两个RRAM器件串联后的首尾两个顶电极作为两个电阻网络端口，设所述两个电阻网络端口之间的电阻状态为高阻状态时表示逻辑“1”，为低阻状态时表示逻辑“0”；

将所述两个RRAM器件的底电极连接中电位；

分别在所述两个RRAM器件的两个顶电极上施加第一逻辑运算信号和第二逻辑运算信号；设所述第一逻辑运算信号或第二逻辑运算信号为高电位信号表示逻辑“1”，为低电位信号时表示逻辑“0”；

由所述两个电阻网络端口之间的电阻状态参量得到逻辑运算结果。

优选地，所述逻辑运算为逻辑“或非”运算，实现所述逻辑“或非”运算的方法为：

将两个RRAM器件顶电极相接进行串联；