[發明專利]利用RRAM器件實現邏輯運算的方法

有效

• 申請號: 201110341491.2
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102412827A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 劉力鋒;于迪;黃鵬;陳冰;高濱;馬龍;康晉鋒
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H03K19/20
• 分類號: H03K19/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及半導體集成和制造技術領域，尤其涉及一種利用RRAM器件實現邏輯運算的方法。

背景技術

RRAM是一種利用材料阻值變化來實現數據存儲的新技術，該器件具有功耗低、速度快、易集成等優點，因而被廣泛看好。同時幾乎在各類材料中都有發現阻變現象，這也為RRAM的發展提供了廣闊的選擇空間。

RRAM工作分為兩個過程-set和reset過程，前者是指器件在外界激勵下(如偏壓)由高阻態進入低阻態的過程，后者是指器件在外界激勵下(如偏壓)由低阻態進入高阻態的過程。同時按照set過程和reset過程中施加偏壓的方向，可以把RRAM分為單極阻變器件和雙極阻變器件，前者set和reset中偏壓方向相同，后者set和reset中偏壓方向相反。

如果利用RRAM器件的阻變特性來搭建邏輯器件，比如將輸入信號轉化為電極信號，引起RRAM器件阻態改變，并將阻態的變化通過電流或者電壓的變化體現出來，搭配合理的輔助電路便可以實現特定的邏輯功能，將可以簡化邏輯電路，提高電路集成度，拓寬RRAM器件在集成電路中的應用領域，并可能帶來功耗方面的收益。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種利用RRAM器件實現邏輯運算的方法，以簡化邏輯電路，提高電路集成度。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明提供了一種利用RRAM器件實現邏輯運算的方法，

將兩個RRAM器件相互串聯或并聯連接；

將所述兩個RRAM器件串聯或并聯后的兩端作為兩個電阻網絡端口；

對所述兩個RRAM器件的電極端施加邏輯運算信號；

由所述兩個電阻網絡端口之間的電阻狀態參量得到邏輯運算結果。

優選地，所述邏輯運算為邏輯“或”運算，實現所述邏輯“或”運算的方法為：

將兩個RRAM器件并聯連接；

將所述兩個RRAM器件并聯后的兩端作為兩個電阻網絡端口，設所述兩個電阻網絡端口之間的電阻狀態為高阻狀態時表示邏輯“1”，為低阻狀態時表示邏輯“0”；

將每個RRAM器件的底電極端連接中電位；

分別對兩個RRAM器件的頂電極端施加第一邏輯運算信號和第二邏輯運算信號；設所述第一邏輯運算信號或第二邏輯運算信號為高電位信號時表示邏輯“1”，為低電位信號時表示邏輯“0”；

由所述兩個電阻網絡端口之間的電阻狀態參量得到邏輯運算結果。

優選地，所述邏輯運算為邏輯“異或”運算，實現所述邏輯“異或”運算的方法為：

將兩個RRAM器件并聯連接；

將所述兩個RRAM器件并聯后的兩端作為兩個電阻網絡端口，設所述兩個電阻網絡端口之間的電阻狀態為高阻狀態時表示邏輯“1”，為低阻狀態時表示邏輯“0”；

將所述兩個RRAM器件的初始狀態設為高阻狀態；

對一個RRAM器件的頂電極端和底電極端分別施加第一邏輯運算信號和第二邏輯運算信號；

對另一個RRAM器件的頂電極端和底電極端分別施加第二邏輯運算信號和第一邏輯運算信號；

設所述第一邏輯運算信號或第二邏輯運算信號為高電位信號時表示邏輯“1”；為低電位信號時表示邏輯“0”；

由所述兩個電阻網絡端口之間的電阻狀態參量得到邏輯運算結果。

優選地，在對所述兩個RRAM器件的兩個電極端之間施加偏壓時，所述兩個RRAM器件并聯連接的頂電極端之間斷開連接、底電極端之間斷開連接。

優選地，所述邏輯運算為邏輯“與”運算，實現所述邏輯“與”運算的方法為：

將兩個RRAM器件底電極相接進行串聯；

將所述兩個RRAM器件串聯后的首尾兩個頂電極作為兩個電阻網絡端口，設所述兩個電阻網絡端口之間的電阻狀態為高阻狀態時表示邏輯“1”，為低阻狀態時表示邏輯“0”；

將所述兩個RRAM器件的底電極連接中電位；

分別在所述兩個RRAM器件的兩個頂電極上施加第一邏輯運算信號和第二邏輯運算信號；設所述第一邏輯運算信號或第二邏輯運算信號為高電位信號表示邏輯“1”，為低電位信號時表示邏輯“0”；

由所述兩個電阻網絡端口之間的電阻狀態參量得到邏輯運算結果。

優選地，所述邏輯運算為邏輯“或非”運算，實現所述邏輯“或非”運算的方法為：

將兩個RRAM器件頂電極相接進行串聯；