NVM測(cè)試要求發(fā)生演變，泰克4200A一體化測(cè)試解決方案集中進(jìn)行表征

消費(fèi)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。科學(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)：成本越來越低，密度越來越高;快速讀/寫，類似于或快于現(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，這要求某類開關(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)方面都有著獨(dú)特之處。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，來測(cè)試開關(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)，可以了解開關(guān)機(jī)制的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)。不同材料的說法不盡相同，例如，編程/擦除、設(shè)置/重設(shè)和寫入/擦除都用來指明比特1或0的基礎(chǔ)存儲(chǔ)。這些寫入/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。

左圖：4225-PMU 超快速I-V 模塊和兩個(gè)4225-RPM 遠(yuǎn)程放大器/ 開關(guān)模塊。右圖：4225-PMU 方框圖，通過使用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：采樣和均值。采樣類型用來捕獲基于時(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。均值類型為I-V表征提供了類似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)存開關(guān)行為，甚至損壞材料本身。

4225-RPM遠(yuǎn)程放大器/開關(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)，以最大限度減少線纜影響，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?？梢允褂肕emory 過濾器在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。