Simulation of Proposed Confined-Chalcogenide Phase-Change Random Access Memory for Low Reset Current by Finite Element Modelling

AbstractIn this paper, we proposed a phase-change random access memory (PCRAM) cell with a self-insulated structure (SIS), which is expected to have better thermal efficiency than the conventional structures. 3-D finite element simulation is used to study the most power consuming RESET process for both SIS and conventional normal bottom contact (NBC) cells driven by a MOSFET. Instead of programming current, power consumption is investigated to give a more fundamental comparison between the two structures. Thermal proximity effect for both kinds of cells is directly analyzed by simulating a 3×3 device array. The potential slow-quenching issue of SIS is also discussed.

Download Full-text

Ανάλυση της διαδικασίας ανάγνωσης σε μίκρο-αισθητήρες τεχνολογίας υλικών αλλαγής φάσης και εκτίμηση κινηματικής κατάστασης

10.12681/eadd/45613 ◽

2019 ◽

Author(s):

Ηλίας Ζαχαρίας

Keyword(s):

Finite Element Method ◽

Finite Element ◽

Phase Change ◽

Phase Change Materials ◽

Mechanical Systems ◽

Random Access ◽

Random Access Memory ◽

Access Memory ◽

Micro Electro Mechanical Systems ◽

Element Method

Η εν λόγω διδακτορική διατριβή έχει ως αντικείμενο τη μελέτη και ανάλυση των διαδικασιών εγγραφής και ανάγνωσης πληροφορίας σε διατάξεις που κάνουν χρήση υλικών αλλαγής φάσης (Phase-Change Materials, PCM), μέσα από κατάλληλα μοντέλα προσομοίωσης και αξιοποίηση του σήματος ανάγνωσης που παράγεται από μίκρο-ηλεκτρομηχανικά συστήματα (Micro-electro-mechanical systems, MEMS), τα οποία βασίζονται σε τεχνικές μικροσκοπίας σάρωσης με ακίδα (probes) σε μικρή κλίμακα, για την εκτίμηση της κινηματικής κατάστασης του συστήματος αυτού. Συγκεκριμένα, στο πλαίσιο της μελέτης αυτής αναπτύσσονται ειδικά μοντέλα προσομοίωσης, τα οποία βασίζονται σε τεχνικές επίλυσης διαφορικών εξισώσεων με τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων (Finite Element Method, FEM) με σκοπό την ανάλυση των διαδικασιών SET και RESET, ενός στοιχείου αποθήκευσης ενός bit πληροφορίας μιας PC-RAM (Phase-Change Random Access Memory) μνήμης, καθώς επίσης και των διαδικασιών Εγγραφής/Ανάγνωσης (WRITE/READ) μικρο-ηλεκτρομηχανικών διατάξεων σάρωσης με ακίδα πάνω σε υλικά αλλαγής φάσης. Γίνεται επίσης, μια εκτενής μελέτη του σήματος ανάγνωσης (read-back signal) κατά τη διαδικασία σάρωσης ενός εγγεγραμμένου συμβόλου ή μιας ακολουθίας συμβόλων από ‘0’ και ‘1’ και αναλύεται η σχέση εξάρτησης του σήματος αυτού από την ταχύτητα σάρωσης, καθώς και ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να αξιοποιηθεί για την εκτίμηση της κίνησης αυτής. Για το σκοπό αυτό μοντελοποιείται ο βασικός παλμός ανάγνωσης ενός συμβόλου (bit), καθώς και το κανάλι ανάγνωσης σε σχέση με την ταχύτητα σάρωσης, κάνοντας χρήση τεχνικών επεξεργασίας σήματος αναδειγματοληψίας (resampling), αξιοποιώντας αρχιτεκτονικές φίλτρων Farrow. Ειδικότερα, προτείνεται μια καινοτόμος μέθοδος ανάλυσης και επεξεργασίας του σήματος ανάγνωσης που προκύπτει από μια μίκρο-ηλεκτρομηχανική διάταξη, η οποία φέρει μια προ-αποθηκευμένη (γνωστή) πληροφορία ακολουθίας συμβόλων ή κατάλληλων μοτίβων πάνω σε μια δισδιάστατη επιφάνεια μερικών νανο/μικρομέτρων, με σκοπό την εκτίμηση της κινηματικής κατάστασης (ταχύτητα, επιτάχυνση) της διάταξης και κατ’ επέκταση της συσκευής που φέρει μια τέτοιου τύπου διάταξη και η οποία μπορεί να υφίσταται επιταχύνσεις λόγω εξωτερικών διαταραχών.

Download Full-text

Simulation of SET process in Phase-Change Random Access Memory by Three-Dimension Finite Element Modeling

ECS Transactions ◽

10.1149/1.3152981 ◽

2019 ◽

Vol 22 (1) ◽

pp. 239-247

Author(s):

Yuefeng Gong ◽

Zhitang Song ◽

Yun Ling ◽

Bo Liu ◽

Yan Liu ◽

...

Keyword(s):

Finite Element ◽

Finite Element Modeling ◽

Phase Change ◽

Random Access ◽

Random Access Memory ◽

Three Dimension ◽

Access Memory ◽

Element Modeling

Download Full-text

Simulation of phase-change random access memory with 35nm diameter of the TiN bottom electrode by finite element modeling

10.1117/12.2245269 ◽

2016 ◽

Author(s):

Qiuxue Jin ◽

Bo Liu ◽

Yan Liu ◽

Heng Wang ◽

Zhen Xu ◽

...

Keyword(s):

Finite Element ◽

Finite Element Modeling ◽

Phase Change ◽

Bottom Electrode ◽

Random Access ◽

Random Access Memory ◽

Access Memory ◽

Element Modeling

Download Full-text

Simulation of Phase Change Random Access Memory for Low Reset Current and High Thermal Efficiency by Finite Element Modeling

Japanese Journal of Applied Physics ◽

10.1143/jjap.48.064505 ◽

2009 ◽

Vol 48 (6) ◽

pp. 064505 ◽

Cited By ~ 6

Author(s):

Yue-feng Gong ◽

Yun Ling ◽

Zhi-tang Song ◽

Song-lin Feng

Keyword(s):

Finite Element ◽

Finite Element Modeling ◽

Phase Change ◽

Thermal Efficiency ◽

Random Access ◽

Random Access Memory ◽

Access Memory ◽

Element Modeling

Download Full-text

Reversible switching in bicontinuous structure for phase change random access memory application

Nanoscale ◽

10.1039/d0nr09139a ◽

2021 ◽

Vol 13 (8) ◽

pp. 4678-4684

Author(s):

Yan Cheng ◽

Yonghui Zheng ◽

Zhitang Song

Keyword(s):

Phase Change ◽

Random Access ◽

Random Access Memory ◽

Access Memory ◽

Bicontinuous Structure ◽

Amorphous Si

A 3D nano-bicontinuous structure consisting of a reversible Sb2Te3 phase and amorphous Si phase is visualized. The amorphous Si frame is stable and the Sb2Te3 nano areas switch between the a- and f-structure.

Download Full-text