電子行業(yè)日益擔(dān)心浮柵nvm(非易失性內(nèi)存)不能繼續(xù)以每比特更低成本來(lái)提供更高的存儲(chǔ)功能，而每比特更低成本則是驅(qū)動(dòng)nvm市場(chǎng)發(fā)展的根本性要求。浮柵方法可能會(huì)“撞墻”，意味著替代技術(shù)的研究工作已經(jīng)變得日益關(guān)鍵?？茖W(xué)家們正在研究可以替代fg nand技術(shù)的nvm備選方案，包括相變內(nèi)存(pcm/pram)、電荷俘獲內(nèi)存(ctf/sonos)、電阻內(nèi)存(reram)、鐵電內(nèi)存(feram)和磁阻內(nèi)存(mram) 等。
理想的內(nèi)存應(yīng)兼具動(dòng)態(tài)內(nèi)存和非易失性內(nèi)存的特點(diǎn)：成本越來(lái)越低，密度越來(lái)越高;快速讀/寫(xiě)，類(lèi)似于或快于現(xiàn)有的dram速度;耐久性高，以滿足dram或ssf應(yīng)用;保留期長(zhǎng);功率和電壓要求低;兼容現(xiàn)在的邏輯電路和半導(dǎo)體工藝。
幾種非易失性內(nèi)存器件
nvm測(cè)試要求發(fā)生改變，對(duì)測(cè)試方案提出新的要求。
電氣表征在傳統(tǒng)上是使用dc儀器執(zhí)行的，如源測(cè)試單元smu儀器，表征之前脈沖發(fā)生器已經(jīng)編輯和/或擦除內(nèi)容單元。其缺點(diǎn)是，這要求某類(lèi)開(kāi)關(guān)，對(duì)測(cè)試器件交替應(yīng)用dc或脈沖信號(hào)。另一種方法是偶爾會(huì)使用示波器，閃存狀態(tài)對(duì)脈沖電壓電平相當(dāng)敏感，在被測(cè)器件dut上檢驗(yàn)脈沖保真度(脈沖寬度、過(guò)沖、脈沖電壓電平、上升時(shí)間、下降時(shí)間)。其缺點(diǎn)是測(cè)量瞬態(tài)電流的復(fù)雜性，意味著只能在脈沖傳送時(shí)才能獲得電壓測(cè)量。
后來(lái)傳統(tǒng)一體化表征方案有了很大改進(jìn)，使用定制系統(tǒng)同時(shí)測(cè)量電流和電壓，測(cè)量方法一般使用負(fù)載或傳感電阻器，使用示波器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器測(cè)量電流。但這也存在其缺點(diǎn)，一般創(chuàng)造性不強(qiáng)，測(cè)試功能有限，測(cè)試控制麻煩，要求耗費(fèi)大量時(shí)間提取信息;以及負(fù)載電阻器對(duì)傳送到器件的電壓的影響，對(duì)許多脈沖測(cè)量會(huì)產(chǎn)生明顯負(fù)作用。
業(yè)內(nèi)目前正在考察許多nvm材料和技術(shù)，每種材料和技術(shù)在物理內(nèi)存特點(diǎn)方面都有著*之處。但是，對(duì)這些方法進(jìn)行整體電氣表征時(shí)，很多重要的測(cè)試參數(shù)和方法都是相同的。這種共性意味著可以使用一臺(tái)測(cè)試儀器，來(lái)表征各種內(nèi)存技術(shù)和器件。
新儀器要為科研人員提供額外的數(shù)據(jù)，可以用更少的時(shí)間更好地了解nvm材料和器件特點(diǎn)。應(yīng)用脈沖，同時(shí)使用高速采樣技術(shù)測(cè)量電壓和電流，可以更好地了解提供內(nèi)存行為的電氣和物理機(jī)制。在dc表征中增加這種瞬態(tài)表征功能，可以提供與固有的材料屬性和器件響應(yīng)有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
集中式的表征，泰克4200a一體化解決方案。
不管考察的是哪種特定內(nèi)存技術(shù)，都要求脈沖傳送，來(lái)測(cè)試開(kāi)關(guān)特點(diǎn)。脈沖傳送及同時(shí)測(cè)量提供了必要的數(shù)據(jù)，可以了解開(kāi)關(guān)機(jī)制的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)。不同材料的說(shuō)法不盡相同，例如，編程/擦除、設(shè)置/重設(shè)和寫(xiě)入/擦除都用來(lái)指明比特1或0的基礎(chǔ)存儲(chǔ)。這些寫(xiě)入/擦除程序在脈沖模式下完成，提供典型內(nèi)存操作要求的整體速度，仿真最終產(chǎn)品環(huán)境。
上圖：4225-pmu 超快速i-v 模塊和兩個(gè)4225-rpm 遠(yuǎn)程放大器/ 開(kāi)關(guān)模塊。右圖：4225-pmu 方框圖，通過(guò)使用rpm1 和rpm2 連接，可以使用4225-pmu 及兩個(gè)4225-rpm。ssr 顯示了固態(tài)中繼器，其用于高阻抗模式，通過(guò)fowler-nordheim 隧道在閃存器件上執(zhí)行編程或擦除操作。
泰克吉時(shí)利4225-pmu超快速i-v模塊是4200a-scs使用的一種單插槽儀器卡，它有兩條電壓脈沖源通道，每條通道有集成的同步實(shí)時(shí)電流和電壓測(cè)量功能。測(cè)量分成兩類(lèi)：采樣和均值。采樣類(lèi)型用來(lái)捕獲基于時(shí)間的電流和電壓波形，這些波形對(duì)了解瞬態(tài)或動(dòng)態(tài)特點(diǎn)至關(guān)重要。均值類(lèi)型為i-v表征提供了類(lèi)似dc的電流和電壓測(cè)量。實(shí)時(shí)采樣功能對(duì)于在單個(gè)波形中捕獲nvm材料的瞬態(tài)特點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)閼?yīng)用重復(fù)的波形會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存開(kāi)關(guān)行為，甚至損壞材料本身。
4225-rpm遠(yuǎn)程放大器/開(kāi)關(guān)是一種選配產(chǎn)品，是對(duì)4225-pmu的補(bǔ)充。這個(gè)小盒子位于dut附近，提供許多nvm材料和技術(shù)表征必需的較低的電流測(cè)量范圍。此外，4225-rpm為4200a-scs的源測(cè)量單元(smus)和cvu信號(hào)提供了開(kāi)關(guān)功能，支持高分辨率dc測(cè)量和c-v測(cè)量。4225-rpm是一種單通道設(shè)備，因此要求兩個(gè)4225-rpm模塊，以匹配4225-pmu的兩條通道。4225-rpm模塊設(shè)計(jì)成位于測(cè)試器件附近(≤30cm或1英尺)，以限度減少線纜影響，提供改善的脈沖形狀和高速測(cè)量。
浮柵非易失性內(nèi)存表征項(xiàng)目截圖
clarius 軟件帶有一套nvm 表征使用的范例項(xiàng)目?？梢允褂胢emory 過(guò)濾器在project library 項(xiàng)目庫(kù)中找到范例項(xiàng)目。這些項(xiàng)目為閃存、pram、feram 和reram 器件提供了測(cè)試和數(shù)據(jù)，演示了4200a-scs 特別是4225-pmu 及4225-rpm 的功能。上圖是閃存器件項(xiàng)目浮柵非易失性內(nèi)存表征項(xiàng)目的截圖。4225-pmu/4225-rpm 相結(jié)合，提供了基礎(chǔ)脈沖和瞬態(tài)i-v 測(cè)試功能，可以考察和表征各種nvm材料和器件