1 导言
硫系化合物随机存储器，简称C-RAM。C-RAM单元结构是下电极/相变资料/上电极，其间相变资料是硫系化合物存储介质，较为老练的是GST(Ge 2Sb2Te5)。其存储的基本原理是经过电极施加不同的脉冲信号能够使相变资料在多晶和非晶之间完成可逆相变，其间非晶电阻比多晶电阻高两个数量级左右。当加一个短而强的脉冲使相变资料温度升高到熔化温度以上 [2]，再经过快速冷却然后完成多晶到非晶的转化，在这里咱们称其为写入;当施加一个长而中等强度的脉冲使相变资料温度升到熔化温度之下结晶温度之上，坚持一段时间促进晶核成长然后完成非晶到多晶的转化，在这里咱们称其为擦;当加一个对相变资料的相位不会发生影响的很弱的脉冲，经过丈量C-RAM的电阻值来读取它的状况，在这里咱们称其为读[4-5]。因而经过施加不同的脉冲信号能够完成信息的写入、擦除和读出操作。
2 规划原理
此体系的规划是从电流与电压联系测验、电压与电流联系测验、电阻与写脉冲信号高度联系测验、电阻与写脉冲信号宽度、电阻与擦脉冲信号高度、电阻与擦脉冲信号的宽度、多晶态或非晶态电阻与写擦次数联系测验这7个测验模块动身的。
⑴电流-电压联系测验是施加起伏逐步添加的电压脉冲信号来丈量存储单元此刻所对应的电流，因为逐步添加的电压经过存储单元转化为相应的热能，然后完成了相变资料从非晶到多晶的转化，因为非晶和多晶电阻的显着差别在电流-电压曲线上显现了不同斜率的两段曲线，经过此曲线能够研讨相变存储器器材的阈值电压、阈值电流、相变前后的电阻特性。
⑵电压–电流联系测验是施加起伏逐步添加的电流脉冲信号来丈量存储单元此刻所对应的电压，因为相同的原理也能够得到一条具有显着不同斜率的两段曲线，经过此曲线能够研讨相变存储器器材的阈值电压、阈值电流、相变前后的电阻特性。
⑶电阻与写脉高联系的测验是施加脉冲宽度不变脉冲高度逐步添加的脉冲信号，当脉高添加到使相变资料电阻从低阻到高阻变化时的脉冲高度正是写脉高的最优参数，然后有利于不同结构、不同资料器材的功耗研讨。
⑷电阻与写脉宽联系的测验是施加脉冲高度不变脉冲宽度逐步添加的脉冲信号，当脉宽添加到使相变资料从低阻到高阻变化时的脉冲宽度正是写脉宽的最优参数，然后有利于不同结构、不同资料器材的速度和功耗的研讨。
⑸电阻与擦脉高的联系测验和电阻与擦脉宽的联系测验也是相同的原理，能够找到相变资料从高阻到低阻变化时脉冲宽度和脉冲高度的最优参数，然后有利于不同结构、不同资料器材的速度和功耗的研讨。
⑹疲惫特性测验模块是施加必定数量的写擦脉冲信号，再丈量施加如此多写擦次数的脉冲信号后相变电阻的巨细，如此重复循环进行直到总的写擦次数到达使相变资料电阻发生显着变化，此刻总的写擦次数即器材最大的循环寿数，然后有利于不同结构、不同资料器材的多晶态和非晶态的疲惫特性的研讨。
本文首要是对C-RAM器材单元测验的硬件构成和软件完成，以及试验成果进行论说。
3 体系硬件规划
针对以上的规划思路规划了一套完好的C-RAM 器材单元测验体系。其硬件由操控核算机、脉冲信号发生器、数字信号源、微控探针台、操控卡、 GPIB卡以及转化衔接部件构成，如图1所示。
⑴脉冲信号发生器是美国Agilent公司出产的 81104A类型，脉冲信号发生器能够以单通道和双通道两种形式发生单一脉冲或接连脉冲信号，意图是对器材单元进行写擦操作，电流脉冲信号的高度规模是0～400mA，电压脉冲信号的高度规模是0～ 10V，脉冲信号的宽度6.25ns～999.5s。
⑵数字信号源是美国Keithley公司出产的2400 类型，其功用是供给电流或电压信号源来测验相应的电压、电流或电阻，其间电流信号源的规模是 50pA～1.05A，电压信号源的规模是5μV～210V，相应的测验电流规模为10pA～1.055A，测验电压的规模是1μV～211V，测验电阻的规模是100μΩ～211MΩ。
⑶微控探针台是美国Cascade公司出产的RHM -06类型，微控探针台首要由样品台、探针、光学显微镜、微控旋纽、真空泵等部分组成，其首要功用是供给放置样品的渠道和引进脉冲信号与丈量信号并施加到样品上。
⑷核算机作为主控设备，一切的测验流程悉数由核算机上的软件操控。核算机经过一块操控卡完成微控探针台在脉冲信号发生器和数字信号源之间的切换，经过GPIB卡完成对脉冲发生器和阻抗测验设备的操控以及数据的收集和传递，其间脉冲信号发生器、数字信号源、微控探针台均经过一个接线盒与操控卡相连，接线盒确保便利杰出的衔接以及充沛的屏蔽。
4 体系软件规划
在硬件结构承认下来后接下来是软件规划部分，其选用Microsoft visual C++ 编写出具有Win dows传统的操作界面[6]，结构图如图2所示。软件首要包含试验流程办理模块和数据办理模块。试验流程办理模块首要担任一切试验进程的操控，包含试验参数的各项设置、试验各个操控模块的挑选与调度、试验数据的查验与传递等;试验数据办理模块首要担任从各个测验模块中获取测验数据并依据要求进行保存、绘图和修改。
依据C-RAM器材单元测验体系的规划思路首要有7个软件测验模块：写脉宽与电流联系测验模块、写脉高与电流联系测验模块、擦脉宽与电流联系测验模块、擦脉高与电流联系测验模块、疲惫特性测验模块、电流与电压联系测验模块、电压与电流联系测验模块。各模块由试验流程办理模块一致调度。
经过操控卡模块完成操控卡的操作即微控台针台在脉冲信号发生器和数字信号源之间切换;经过脉冲发生器操控模块和数字信号源操控模块完成对脉冲信号发生器和数字信号源的操控即对存储器材的写擦和测验;脉冲发生器操控模块和数字信号源操控模块一起与GPIB接口模块通讯即发送和承受各设备的信息;操控卡模块与GPIB接口模块均经过内核层安装好的驱动程序与硬件进行通讯。
从图2能够看出，依据测验内容的不同软件测验模块部分能够进行相应的扩展，即软件结构具有可移植性，这是模块化规划的长处。依据图2的软件结构图、各种模块的规划思路，参阅硬件结构中各组成器材的说明书，进行软件编程，承认无误后，进行软件和硬件结合的整体调试，直到整个体系调试经过。
5 体系测验试验
为了验证该器材单元测验体系的测验模块的功用，对C-RAM单元器材进行了测验[7]。图3中的 (a)，(b)，(c)，(d)是电流与电压联系、电压与电流、电阻与写脉高的联系、电阻与写脉宽联系的测验成果。图3(a)中能够知道此存储单元的阈值电压为0.54V;从图 3(b)中能够知道此存储单元的阈值电压为0.46V;从图3(c)中能够知道在写脉宽为30nS固定不变的情况下擦电流为3.5mA时完成了从多晶到非晶的相变;从图3(d)能够知道在写电流为3.5mA固定不变的情况下些脉宽为30nS时完成了从多晶到非晶的相变。这说明C-RAM器材单元测验体系是牢靠的，到达了预期的要求。
6 结束语
C-RAM现在仍在研制阶段，国内外还没有相关的规范测验体系。本体系为器材单元的电学和存储功能(如阈值电压和电流、读/写/擦最佳操作参数、疲惫特性、牢靠性等)的表征供给了杰出的渠道，一切的测验模块已经在研讨中得到了使用，供给了必要的试验数据。
