폴리머 셀 어레이 동작을 위한 제어 논리 알고리즘

Abstract

본 논문에서 PoRAM의 읽기, 쓰기/지우기에 이르는 메모리의 모든 동작을 효과적으로 수행하기 위한 방법에 대하여 연구하였다. PoRAM은 상단전극과 하단전극 사이에 폴리머(polymer) 물질을 삽입하고 양단 전극에 특정 전압을 인가하게 되면, 전압이 인가된 폴리머 물질의 저항 값이 변하게 된다. 이러한 저항 값의 변화를 데이터 '1' 혹은 ‘0’으로 저장하는 것이 PoRAM이다. 하지만 기존에 제안되었던 셀 어레이는 1R 셀 구조로 집적화하기에 아주 적합한 어레이 형태를 가지지만 셀 간 전류의 간섭현상에 의해 정확한 데이터를 읽어내기에 부적합하였다. 본 논문에서 제안하는 셀 어레이 구조는 폴리머 셀 아래에 MOS 스위치를 달아 효과적으로 셀 간 전류 간섭현상을 차단하여 정확한 데이터 읽기가 가능한 “Row 연속 셀 어레이 구조(Row Chain Cell Array)”와 동작 방식을 소개한다. 기존에 제안되었던 센스 앰플리파이어는 전압 비교기의 형태를 가진다. 하지만 PoRAM은 셀에 흐르는 전류를 측정하여 데이터를 구분한다. 이러한 이유에서 PoRAM에 적합한 전류 센스 앰플리파이어를 설계하여 보다 빠르고 정확한 데이터 읽기 동작과 전류 센스 앰플리파이어의 장점을 소개한다. 마지막으로 아직까지 제안되지 않았던 PoRAM의 데이터 쓰기 및 지우기의 회로도 및 그 동작을 설명한다. 또한 PoRAM의 전체 동작을 위한 제어 신호 및 이를 생성해내기 위한 논리회로들을 제안한다. 그리고 이를 시뮬레이션을 통해 검증하여 PoRAM의 특성에 적합한 회로임을 보였다.; In this paper, the operation methods for high performance of PoRAM such as read, write/erase, and so on are studied. PoRAM is made of polymer material that can be changed its resistance by difference of applying voltage. This difference of resistance is stored as data '1' or '0'. The existing PoRAM cell array is 1R cell structure that is good to be integrated, however, because of current interference between cells, it makes hard to read cell data correctly. This paper proposes a novel cell array that every cell in the array has MOS switch under the cell to cut the current interference between cells. This paper introduces this novel cell array, named "Row Chain Cell Array" that reads and writes data correctly. The existing memory sense amplifier is formed a voltage comparator. Because PoRAM reads data by detecting the current through the cell, this paper designs the proper current sense amplifier, so that PoRAM can read data faster, and more correctly. Finally, the write/erase scheme and schematics that have not been proposed ever are proposed and explained. Furthermore, the control signals and control logics for total operation of PoRAM are designed. Every work in this paper is verified by CADENCE simulator to show that they are proper system for PoRAM.