嵌入式電流模式非揮發性類比記憶體研發

The development of embedded, current-mode non-volatile analog memory

陳珮琳(Pei-Lin Chen)

指導教授 ： 陳新

國立清華大學/電機資訊學院/電子工程研究所/碩士(2010年)

摘要

仿神經系統之中，儲存類比値參數於懸浮閘內，可以使系統不經數位類比轉換，執行大量之平行運算；但文獻中的記憶體元件大部分是使用EEPROM技術，而非嵌入式記憶體元件。雖然有文獻有提出相容於標準製程(嵌入式)之實現方式，但準確度卻會受到非線性寫入機制和元件製程誤差的限制，為了提高解析度，有些文獻使用晶片外部之寫入系統或者外接高解析度比較器，但如此便會提高系統之複雜性。
本研究的主要目標希望在標準0.35微米互補型金氧半製程下設計嵌入式非揮發性類比記憶體，其設計原則著重於非揮發性、操作簡單、快速寫入(寫入時間於<1ms)以及具有高精準度(八位元解析度)等四項特性。本論文中，依據先前我們研究量測的結果，進一步改善寫入速度、破壞性讀取以及精準度等這些特性。經改良後下線量測並與模擬相比較，以及驗證量測結果是否符合原理的推論。除了電路設計上的改變，本論文為了提供類比記憶體電路模擬時的熱載子注入模型，將不同尺寸P-型電晶體萃取出的熱載子效應趨近模型之製程參數(α、β)加以歸納整理，並得出一定規律性之後，便藉此規律性預估不同元件尺寸之熱載子效應趨近模型。最後設計出在標準0.35微米互補型金氧半製程下，非破壞性讀取且有八位元解析度的類比記憶體單元後，提出陣列式類比記憶體電路架構。

關鍵字

非揮發性 ； 類比記憶體

並列摘要

無資料

並列關鍵字

nonvolatile ； analog memory

參考文獻

[1]M. Holler, S. Tam, H. Castro, and R. Benson, "An Electrically Trainable Artifical Nerual Network with 10240 ‘Floating Gate’ Synapse," Proc. Of the int. Joint Conf. on Neurak Networks, Vol. II, 1989, pp. 191-196.

[2]H.V. Tran, et al., "A 2.5V 156-level Non-volatile Analog Storage Device Using EEPORM Technology," Proceeding of IEEE Internalf Solid-State Circuits Conf., 1996, pp. 270-171.

[3]C. Diorio, et al., "Adaptive CMOS: from biological inspiration to systems-on-a-chip," Proceedings of the IEEE, vol. 90, pp. 345-357, 2002.

[4]G. Serrano, et al., "Automatic Rapid Programming of Large Arrays of Floating-gate Elements," IEEE Int. Symp. On Circuits and Syst., vol. 1, no., pp. I-373-I-376 Vol.1, 23-26, May 2004.

[5]S. Atsumi, et al., "Fast programmable 256K read only memory with on-chip test circuits," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 20, pp. 422-427, 1985.