非易失性存储单元特性分析
存储器研究的发展趋势是开发一种名为非易失性随机存取存储器（Non-Volatile RAM） 的新存储器， 其兼具RAM的高速性能与大容量存储器的数据保持能力。
目前已有多种新型存储单元设计方案， 例如FeRAM（铁电随机存取存储器） 、ReRAM（电阻式随机存取存储器） 、 MRAM（磁阻随机存取存储器） 、STT- MRAM（自旋转移矩磁阻随机存取存储器） 以及PCM（相变存储器） 。
这类记忆效应基于利用不同物理原理改变材料导电性的原理， 例如将细导线形成或分解为材料堆叠结构 、使材料结构从非晶态转变为多晶态， 或通过磁场定向来实现。
在本应用说明中， 我们将演示如何使用脉冲发生器测试STT- MRAM 单元。
MRAM 存储单元采用磁隧道结（MTJ）， 其结构由两个铁磁体通过薄绝缘层分隔而成 。当两个铁磁体的磁场方向一致时， 电子可穿过绝缘层从一个铁磁体隧穿至另一个铁磁体 。第一个铁磁体具有固定的磁场； 而第二个铁磁体的磁场可通过施加电流脉冲改变， 因此改变磁场方向即可改变该存储堆栈的导电性。
要对某个比特进行编程或擦除， 需通过堆栈施加电流脉冲； 磁场的假定方向取决于电流脉冲的方向。
编程与擦除过程的效率取决于脉冲的持续时间和幅度； 因此， 在该技术的研发阶段， 测试不同的脉冲宽度与幅度组合十分必要 。一种简便的方法是使用脉冲发生器， 该设备可调节脉冲宽度 、幅度及重复频率。
图 1：SimpleRider PG系统用于编程或擦除单个细胞的设置：脉冲特性：50纳秒@3.3伏特
图2：SimpleRider PG装置用于编程或擦除细胞阵列的设置：脉冲特性：100纳秒@3.3伏特
图3 ：在此示例中，脉冲发生器提供50纳秒、3.3伏的脉冲信号以模拟单元的编程或擦除操作；在第二通道上，则提供100纳秒、3.3伏的脉冲信号用于阵列单元的编程或擦除。
PCM存储单元基于硫族化合物材料从非晶态向晶态的相变特性： 当材料处于非晶态时电阻较高， 而处于晶态时电阻较低。
要对某个比特进行编程或擦除， 必须改变材料的相态： 一个宽脉冲但低电压的脉冲可使相态从非晶态转变为晶态；相反， 一个短脉冲但较高电压的脉冲则可使相态从晶态转变为非晶态。
如图所示， 脉冲幅度与宽度的控制至关重要；Active Technologies Pulse Rider PG-1000系列脉冲发生器具有10 ps的时间分辨率和10 mV的电压分辨率。
应用于非易失性随机存取存储器（Non-Volatile RAM） 的新型技术对脉冲速度的要求日益严苛： Active Technologies公司的Pulse Rider产品凭借低于70皮秒的上升/下降时间和高达5伏峰峰值（Vpp）的幅度， 正是满足此类需求的理想选择。
图 4：SimpleRider PG设备用于产生窄脉冲（10纳秒，3.3伏特）的配置（复位脉冲）
图 5：SimpleRider脉冲发生器针对宽脉冲（80 ns，1.6 V）的设置参数（设定脉冲）
图 6：在此示例中，脉冲发生器分别提供10纳秒（ns）@3.3伏和80纳秒（ns）@1.6伏的脉冲信号，用于模拟存储单元的擦除与编程过程。
Pulse Rider系列通过最易使用的触摸屏显示界面（SimpleRider™) 提供卓越的信号完整性。脉冲生成仅需轻触屏幕数次即可完成。
其创新的硬件架构可生成多种脉冲序列（如双脉冲 、三脉冲或四脉冲）， 且各脉冲序列均具有完全独立的时序参数。
