초록
본 논문에서는 PoRAM의 4bit 셀 어레이 구조와 이를 동작시키기 위한 센싱 방법에 대해서 연구하였다. PoRAM은 기존의 SRAM이나 DRAM과는 다른 동작을 취한다. PoRAM 소자의 상단전극과 하단전극에 전압을 가했을 때 저항 성분 변화에 따른 셀에 흐르는 전류를 측정하여 상태를 구분한다. 셀 어레이의 새로운 어드레싱 방법으로, 행-디코더는 "High", 열-디코더는 "Low"로 선택하여, 셀에 해당하는 전류가 워드라인에서 비트라인으로 흐르게 하였다. 이때 흐르는 전류를 큰 값으로 증폭시켜 원하는 값을 얻고자 전압 센스 앰플리파이어를 사용한다. 이는 전압 센싱 방법인 전류 미러를 이용한 1단 차동 증폭기를 사용한다. 전압 센스 앰플리파이어에서 증폭을 시켜주기 위해 셀에서 측정된 전류 값을 전압 값으로 변환시켜주는 장치가 필요하다. 1단 차동 증폭기 입력 단에 소자 저항인 diode connection NMOS을 달아주었다. 이를 사용함으로써 전류 값과 저항 값의 곱으로 나타내어진 입력값(Vin)과 기준전압(Vref)을 비교하여 지우기 상태일 경우에는 "Low", 쓰기 상태일 경우에는 "High"로 증폭되는 것을 확인했다.
In this paper, a 4bit cell way structure of PoRAM and the sensing method to drive this structure are researched. PoRAM has a different operation from existing SRAM and DRAM. The operation is that when certain voltage is applied between top electrode and bottom electrode of PoRAM device we can classify the cell state by measuring cell current which is made by changing resistance of the cell. In the decoder selected by new-addressing method in the cell array, the row decoder is selected "High" and the column decoder is selected "Low" then certain current will flow to the bit-line. Because this current is detect, in order to make large enough current, the voltage sense amplifier is used. In this case, usually, 1-stage differential amplifier using current mirror is used. Furthermore, the detected value at the cell is current, so a diode connected NMOSFET, that is, a device resistor is used at the input port of the differential amplifier to converter current into voltage. Using this differential amplifier, we can classify the cell states, erase mode is "Low" and write mode is "High", by comparing the input value, Vin, that is a product of current value multiplied by resistor value with a reference voltage, Vref.
