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2020年11月17日 | 集中式表征，泰克4200A一体化测试为NVM提供新方案
2020-11-17 来源：EEWORLD
消费电子行业日益担心浮栅NVM（非易失性内存）不能继续以每比特更低成本来提供更高的存储功能，而每比特更低成本则是驱动NVM市场发展的根本性要求。浮栅方法可能会“撞墙”，意味着替代技术的研究工作已经变得日益关键。科学家们正在研究可以替代FG NAND技术的NVM备选方案，包括相变内存(PCM/PRAM)、电荷俘获内存(CTF/SONOS)、电阻内存(ReRAM)、铁电内存(FeRAM)和磁阻内存(MRAM) 等。
理想的内存应兼具动态内存和非易失性内存的特点：成本越来越低，密度越来越高；快速读/写，类似于或快于现有的DRAM速度；耐久性高，以满足DRAM或SSF应用；保留期长；功率和电压要求低；兼容现在的逻辑电路和半导体工艺。
几种非易失性内存器件。
NVM测试要求发生改变，对测试方案提出新的要求。
电气表征在传统上是使用DC仪器执行的，如源测试单元SMU仪器，表征之前脉冲发生器已经编辑和/或擦除内容单元。其缺点是，这要求某类开关，对测试器件交替应用DC或脉冲信号。另一种方法是偶尔会使用示波器，闪存状态对脉冲电压电平相当敏感，在被测器件DUT上检验脉冲保真度（脉冲宽度、过冲、脉冲电压电平、上升时间、下降时间）。其缺点是测量瞬态电流的复杂性，意味着只能在脉冲传送时才能获得电压测量。
后来传统一体化表征方案有了很大改进，使用定制系统同时测量电流和电压，测量方法一般使用负载或传感电阻器，使用示波器或模数转换器测量电流。但这也存在其缺点，一般创造性不强，测试功能有限，测试控制麻烦，要求耗费大量时间提取信息；以及负载电阻器对传送到器件的电压的影响，对许多脉冲测量会产生明显负作用。
业内目前正在考察许多NVM材料和技术，每种材料和技术在物理内存特点方面都有着独特之处。但是，对这些方法进行整体电气表征时，很多重要的测试参数和方法都是相同的。这种共性意味着可以使用一台测试仪器，来表征各种内存技术和器件。
新仪器要为科研人员提供额外的数据，可以用更少的时间更好地了解NVM材料和器件特点。应用脉冲，同时使用高速采样技术测量电压和电流，可以更好地了解提供内存行为的电气和物理机制。在DC表征中增加这种瞬态表征功能，可以提供与固有的材料属性和器件响应有关的基础数据。
集中式的表征，泰克4200A一体化解决方案。
不管考察的是哪种特定内存技术，都要求脉冲传送，来测试开关特点。脉冲传送及同时测量提供了必要的数据，可以了解开关机制的动态特点。不同材料的说法不尽相同，例如，编程/擦除、设置/重设和写入/擦除都用来指明比特1或0的基础存储。这些写入/擦除程序在脉冲模式下完成，提供典型内存操作要求的整体速度，仿真最终产品环境。
左图：4225-PMU 超快速I-V 模块和两个4225-RPM 远程放大器/ 开关模块。右图：4225-PMU 方框图，通过使用RPM1 和RPM2 连接，可以使用4225-PMU 及两个4225-RPM。SSR 显示了固态中继器，其用于高阻抗模式，通过Fowler-Nordheim 隧道在闪存器件上执行编程或擦除操作。
泰克吉时利4225-PMU超快速I-V模块是4200A-SCS使用的一种单插槽仪器卡，它有两条电压脉冲源通道，每条通道有集成的同步实时电流和电压测量功能。测量分成两类：采样和均值。采样类型用来捕获基于时间的电流和电压波形，这些波形对了解瞬态或动态特点至关重要。均值类型为I-V表征提供了类似DC的电流和电压测量。实时采样功能对于在单个波形中捕获NVM材料的瞬态特点至关重要，因为应用重复的波形会导致内存开关行为，甚至损坏材料本身。
4225-RPM远程放大器/开关是一种选配产品，是对4225-PMU的补充。这个小盒子位于DUT附近，提供许多NVM材料和技术表征必需的较低的电流测量范围。此外，4225-RPM为4200A-SCS的源测量单元(SMUs)和CVU信号提供了开关功能，支持高分辨率DC测量和C-V测量。4225-RPM是一种单通道设备，因此要求两个4225-RPM模块，以匹配4225-PMU的两条通道。4225-RPM模块设计成位于测试器件附近(≤30cm或1英尺)，以最大限度减少线缆影响，提供改善的脉冲形状和高速测量。
浮栅非易失性内存表征项目截图
Clarius 软件带有一套NVM 表征使用的范例项目。可以使用Memory 过滤器在Project Library 项目库中找到范例项目。这些项目为闪存、PRAM、FeRAM 和ReRAM 器件提供了测试和数据，演示了4200A-SCS特别是4225-PMU 及4225-RPM 的功能。上图是闪存器件项目浮栅非易失性内存表征项目的截图。4225-PMU/4225-RPM 相结合，提供了基础脉冲和瞬态I-V 测试功能，可以考察和表征各种NVM材料和器件。
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