طراحی سلول حافظه هیبریدی غیرفرار چهار ترانزیستوری و یک ممریستوری کم توان، پر سرعت با تراکم بالا

ممریستور به­عنوان چهارمین عنصر بنیادی بعد از مقاومت، خازن و سلف شناخته می شود. ممریستور به خاطر توان مصرفی صفر در حالت نگه­داری داده و غیرفرار بودن، در آینده ای نزدیک می تواند به عنصر اساسی حافظه های اصلی یا پنهان دست­رسی تصادفی ایستا  (SRAM) یا دست­رسی تصادفی پویا (DRAM) تبدیل شود، همچنین می تواند به صورت موثری راندمان، سرعت، زمان راه اندازی و توان مصرفی مدارها را بهبود بخشد. سلول حافظه معرفی شده در این مقاله ۴T۱M است که با حفظ بیشترین ویژگی­های ۶T۱M باعث کاهش مساحت اشغالی سلول شده است. به منظور شبیه­سازی حافظه پیشنهادی، طول ممریستورها ۱۰ نانومتر و مقاومت حالت های روشن و خاموش آنها به ترتیب ۱ کیلو-اهم و ۲۰۰ کیلو-اهم انتخاب شده است. همچنین، ترانزیستورهای MOS سلول نیز توسط مدل PTM HP CMOS   ۳۲ نانومتر شبیه­سازی شده اند. شبیه­سازی در نرم­افزار اچ-اسپایس و با تغذیه ۹/۰ ولت و مقایسه آن با دو سلول شش ترانزیستوری مرسوم (۶T) و شش ترانزیستوری-یک ممریستوری (۶T۱M) نشان می دهد که استفاده از ممریستور در سلول حافظه باعث به صفر رساندن توان مصرفی حین نگه­داری داده برای مدت طولانی و کاهش مساحت اشغالی به میزان ۷/۳۶ درصد نسبت به سلول ۶T۱M می­شود. سرعت نوشتن داده "یک" روی سلول پیشنهادی تنها ۳۰ پیکو-ثانیه است که در مقایسه با سلول ۶T۱M بهبود ۳ برابری را نشان می دهد ولی در زمان نوشتن داده صفر تغییر محسوسی مشاهده نمی شود. توان ایستای سلول پیشنهادی نسبت به سلول شش ترانزیستوری، ۱۳۳ برابر کاهش داشته است و توان پویای آن با سلول ۶T۱M تفاوت ناچیزی دارد اما ۶۰ برابر از سلول شش ترانزیستوری انرژی کمتری مصرف می­کند.

کلیدواژه ها:

پرسرعت ، چگالی پایین ، حافظه غیرفرار ، حافظه هیبریدی ، کم توان ، ممریستور