阻變存儲單元電學(xué)測試規(guī)范-編制說明

中國電子學(xué)會

中國電子學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《阻變存儲單元電學(xué)測試規(guī)范》（草稿）編制說明

一、工作簡況

1、任務(wù)來源

《高密度阻變存儲器材料及器件集成技術(shù)研究》標(biāo)準(zhǔn)制定是2021年中國電子學(xué)會團(tuán)體標(biāo)

準(zhǔn)計劃項目之一，計劃號：JH/CIE207-2021，由中國電子學(xué)會可靠性分會提出，由中國電

子學(xué)會可靠性分會歸口，主要承辦單位為工業(yè)和信息化部電子第五研究所。項目起止時間：

2021.12-2022.12。

2、主要工作過程

2021年12月成立規(guī)范項目組，標(biāo)準(zhǔn)項目組成員包括阻變存儲器設(shè)計單位、生產(chǎn)單位、測

試單位、應(yīng)用單位，能夠涵蓋阻變存儲器產(chǎn)業(yè)鏈的主要環(huán)節(jié)。

2021年6月項目組召開標(biāo)準(zhǔn)起草會，組織相關(guān)人員研讀存儲器測試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對標(biāo)準(zhǔn)的

適用范圍、相關(guān)范例進(jìn)行研究。

2022年1月項目組形成標(biāo)準(zhǔn)草稿。

3、標(biāo)準(zhǔn)編制的主要成員單位及其所做的工作

本標(biāo)準(zhǔn)由工業(yè)和信息化部電子第五研究所牽頭，中科院微電子研究所、北京大學(xué)參與編

制。其中工業(yè)和信息化部電子第五研究所負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研、對規(guī)范技術(shù)點的完善與修改以及意

見征集；中科院微電子研究所負(fù)責(zé)核準(zhǔn)和校稿以及作為設(shè)計公司對規(guī)范的使用提供意見，最

終形成測試規(guī)范草案；北京大學(xué)負(fù)責(zé)技術(shù)支撐。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問題

1、編制原則

參照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》進(jìn)行標(biāo)

準(zhǔn)編制。

2、確定標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容和框架

受限于傳統(tǒng)存儲器的規(guī)模和集成性的影響，新型存儲器的研發(fā)日益受到產(chǎn)業(yè)界關(guān)注。阻

變存儲器作為一種新型存儲器具備結(jié)構(gòu)簡單，易于與CMOS工藝集成等特點，成為了下一代

非易失性存儲器的選擇之一。為了能夠更好的評價阻變存儲器的特性，開展阻變存儲器測試

方法的研究具有重要意義。

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本規(guī)范中對于測試儀器設(shè)備、測試方法、測試流程、數(shù)據(jù)處理等主要內(nèi)容的規(guī)定都來自

于大量的文獻(xiàn)調(diào)研和編制組長期的測試經(jīng)驗。本標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容框架包括：（1）范圍；

（2）規(guī)范性引用文件；（3）術(shù)語和定義；（4）設(shè)備；（5）測試流程；（6）測試報告。

3、編制過程中解決的主要問題

由于阻變存儲器的快速發(fā)展，對于阻變存儲器的測試方法要求并未形成統(tǒng)一的規(guī)范要

求。為此，針對目前主流的阻變存儲器單元特性，在目前測試方法的基礎(chǔ)上開展阻變存儲器

測試流程規(guī)范化的研究工作，從而解決目前阻變存儲單元評價體系混亂、要求不統(tǒng)一的問題。

該規(guī)范使阻變存儲器的評價體系統(tǒng)一化，提升阻變存儲器的水平。

編制過程中需要解決的主要問題包括：

（1）明確標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍。阻變存儲器作為一類新型的存儲器器件，其數(shù)據(jù)存儲方式

與傳統(tǒng)的Flash存儲器存在較大的差別。為了對阻變存儲器的測試方法進(jìn)行約定，從而推動

阻變存儲器的應(yīng)用和推廣，本文件限定了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍為阻變存儲器器件，其適用的測試

結(jié)構(gòu)主要為1R、1T1R、1D1R、1S1R、Crossbar等。

（2）在“測試流程”中定義了阻變存儲器的測試方法。阻變存儲器的評價和測試以高低

阻態(tài)為主。此外，部分類型的阻變存儲器存在Forming的過程，需要在測試過程前進(jìn)行相關(guān)

操作。根據(jù)阻變存儲器的相關(guān)特性，本文件設(shè)定阻變存儲器單元的測試方法。

（3）在“測試流程”中確定阻變存儲單元數(shù)據(jù)保持能力測試方法和加速方法。由于存儲

器的保持時間較長，無法開展常溫條件下的全生命周期的測試。為此，需要進(jìn)行高溫加速的

方式進(jìn)行測試。本文件選定了高溫加速的加速因子計算方法，實現(xiàn)快速的測試分析。

三、主要試驗[或驗證]情況分析和預(yù)期達(dá)到的效果

規(guī)范編制單位電子五所對阻變存儲器進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，對目前國內(nèi)外國際主流的阻變

存儲器特性進(jìn)行了收集分析，同時調(diào)研了國內(nèi)中科院微電子研究所、北京大學(xué)等提供的阻變

存儲器單元。通過對阻變存儲器的調(diào)研分析，總結(jié)了目前阻變存儲器可靠性評價的關(guān)鍵點，

形成該測試規(guī)范。

編制組以3DRRAM為對象，開展了阻變存儲器的測試工作。開展了阻變存儲器的讀寫

測試和高溫測試。

3DRRAM的器件結(jié)構(gòu)如下圖所示。

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圖13DRRAM結(jié)構(gòu)

采用IV掃描可以獲取阻變存儲器的窗口特性。

-6

10Measurew/o

PCBboard

10-8100X

10-10

Current(A)10-12

Vread

10-14

-3-2-1012345

Voltage(V)

圖2阻變存儲器I-V曲線

在脈沖條件下開展了3DRRAM的脈沖讀寫測試，分析其窗口和讀寫情況。

圖3脈沖讀寫（Q.Luoetal.,"8-Layers3DverticalRRAMwithexcellentscalabilitytowardsstorage

classmemoryapplications,"2017IEEEInternationalElectronDevicesMeeting(IEDM),2017,pp.

2.7.1-2.7.4,doi:10.1109/IEDM.2017.8268315.）

此外，編寫組還調(diào)研了分析常見RRAM器件特性，分析形成方法對不同類型器件的適

用性。

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表1常見RRAM的器件比較（宋玲.RRAM的阻變特性研究[J].微處理機(jī),2014(4):24-25.）

四、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

國內(nèi)無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不存在與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不協(xié)調(diào)的情況。

五、知識產(chǎn)權(quán)情況說明

本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容不涉及相關(guān)專利。

六、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

組織措施：建議由中國電子學(xué)會可靠性分會組織貫徹本標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)活動，利用各種條件

（如分會的管理和活動、專家培訓(xùn)、技術(shù)交流、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)刊物、網(wǎng)上信息等）宣貫本標(biāo)準(zhǔn)。

同時，標(biāo)準(zhǔn)編制單位組織相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)使用單位進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的研討以及宣貫。

技術(shù)措施：標(biāo)準(zhǔn)編制單位提供關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)支持，對標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗方法和流程等

提供指導(dǎo)以及說明，在必要時提供相關(guān)的范例。

實施日期：建議本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后盡快實施。

七、重要內(nèi)容的解釋和其它應(yīng)予說明的事項

無。