An enhanced behavioral model for resistive RAMs and its application

Abstract

Emerging electronic devices are promising to drive the performance of computer systems to new heights, against the notable saturation in traditional transistor-based architectures. Among them, resistive RAM -- or ReRAM -- has attracted a lot of attention among scientists since its practical realization was reported in 2008 and numerous devices, circuits and systems, and also models have been described in the literature. However, behavioral models fail to reproduce device parameter variations and the drift of device state in the absence of a stimulus. The work at hand deals with the development of a behavioral model that integrates device parameter variation and state drift based on data collected from our measurements of real devices. This model enables engineers to conduct more reliable and meaningful simulations of circuits and systems which use resistive RAM devices.

Neuartige elektronische Bauteile geben Anlass zur Hoffnung, dass der Leistungszuwachs von Computersystemen weiter aufrecht erhalten werden kann, obwohl traditionelle, transistorbasierte Systeme allmählich an ihre Grenze zu stoßen scheinen. Unter anderem hat die Realisierung des resistive RAM im Jahre 2008 zu zahllosen Publikationen im Bereich der Bauteilentwicklung, des Schaltungs- und Systementwurfs, aber auch der Modellierung von resistive RAMs, oder ReRAMs, geführt. Insbesondere verhaltensbasierte Modelle sind aber nach wie vor nicht in der Lage, Parameterschwankungen und Zustandsänderungen, die in Abwesenheit jedes Stimulus passieren, zu simulieren. In dieser Arbeit wird ein verhaltensbasiertes, an gemessene Daten angepasstes Modell entwickelt, das in der Lage ist, sowohl Parameterschwankungen als auch den genannten Zustandsdrift zu simulieren. Mithilfe dieses Modells könnten Simulationen von Schaltungen und Systemen, die resistive RAMs beinhalten, mit höherer Zuverlässigkeit und Aussagekraft durchgeführt werden.