Результаты
Дифференциальная память позволяет использовать память со сниженной скоростью ошибок в битах.
В этом разделе впервые представлены результаты электрической характеристики дифференциальных массивов OxRAM.
Мы программируем массив с данными типа checkerboard, чередуя ноль и один бит, используя время программирования в одну микросекунду. Для программирования устройств в HRS (работа в режиме СБРОС) транзистор доступа полностью открыт, и используется напряжение сброса 2,5 В. Для программирования устройств в режиме LRS (режим работы СБРОС) напряжение затвора доступного транзистора выбирается таким образом, чтобы обеспечить ток соответствия 55 мкА. Используется стандартное представление в поле памяти, где ось y выражается числом стандартных отклонений распределения. Накладываются распределения левого (BL) и правого (BLb) столбцов массива, при этом существенных различий между устройствами BL и BLb не наблюдается.
Распределения LRS и HRS четко разделены, но накладываются друг на друга при значении трех стандартных отклонений, что делает возможным возникновение битовых ошибок.
Если бы использовалась структура 1T1R, то при таком распределении наблюдался бы коэффициент битовых ошибок 0.012 (1.2%). Напротив, на выходе усилителей предзарядного ощущения наблюдается коэффициент битовой погрешности 0,002 (0,2%), что дает первое представление о преимуществах подхода 2T2R. Существует средняя ошибка (при использовании конфигурации 2T2R) на всем массиве для двух типов чекербордов. Мы знаем, что все устройства можно запрограммировать на HRS и LRS. У некоторых девайсов увеличен процент битовых ошибок.
Подчеркиваем наличие как циклической вариабельности, так и вариабельности "устройство к устройству", а также отсутствие "мертвых" ячеек.
- Теперь мы подробно подтверждаем функциональность усилителей ощущения предварительной зарядки. Точное сопротивление устройств сначала измеряется путем деактивации усилителей предзарядного ощущения и с помощью мониторных блоков внешнего источника. Затем усилители ощущений заряжаются снова, и выполняется сенсорная операция.
Есть средние значения измерений сенсорных усилителей в зависимости от соотношения между двумя сравниваемыми сопротивлениями, которое накладывается на идеальное поведение сенсорного усилителя. Чувствительные усилители демонстрируют превосходную функциональность, но могут допускать ошибки, если два сопротивления отличаются менее чем в пять раз.
Мы обучали массив памяти 100 раз с весами, соответствующими последнему слою бинаризованной нейронной сети, обученной на MNIST задаче распознавания рукописных цифр. Как и в шахматном корпусе, мертвой ячейки не видно, выставлена аналогичная степень вариации "цикл-цикл" и "устройство-устройство-устройство".
Скорость программирования сильно зависит от условий программирования. Существует среднее количество ошибочных битов на целом массиве для различных комбинаций времени программирования (от 0,1 до 100 мкс), напряжения СБРОСА (от 1,5 до 2,5 вольт) и тока соответствия СБРОСА (от 28 до 200 мксА). Мы наблюдаем, что частота появления битовых ошибок в значительной степени зависит от этих трех параметров программирования, при этом ток соответствия SET оказывает наиболее значительное влияние.
- Мы можем более точно смотреть на эффекты вариабельности устройства от цикла к циклу и старения устройства. Устройство и дополняющее его устройство были запрограммированы через 700 миллионов циклов.
Можно заметить, что по мере цикличности устройств распределение LRS и HRS становится менее разобщенным и начинает перекрываться с меньшим количеством стандартных отклонений. Это непосредственно транслируется в среднее сопротивление приборов в HRS и LRS, которое с возрастом прибора становится ближе.
Что еще более важно, процесс старения влияет на коэффициент битовой погрешности прибора:
коэффициент битовой погрешности прибора и дополняющего его прибора увеличивается на несколько порядков величин в течение всего срока службы прибора.
Аналогичный эффект проявляется и на коэффициенте битовой погрешности, возникающем при использовании предусилителя чувствительности (2T2R), но он остается на гораздо более низком уровне: в то время как коэффициент битовой погрешности 1T1R через несколько миллионов циклов поднимается выше 10-3, 2T2R остается ниже этого значения на протяжении 700 миллионов циклов.
Этот результат подчеркивает, что концепция цикличности зависит от приемлемого коэффициента битовой ошибки и что цикличность при постоянном коэффициенте битовой ошибки может быть значительно расширена за счет использования структуры 2T2R.
Следует также подчеркнуть, что цикличность в значительной степени зависит от условий программирования. При измерении долговечности при напряжении сброса 1,5 В, мы видим, что прибор не испытывает никакого ухудшения.
Продолжение следует...