ReRAM中的松弛感知编程：评估与优化写入终止技术
06/03/2025, 01:00 PM UTC
ReRAM中的松弛感知编程：评估与优化写入终止技术Relaxation-Aware Programming in ReRAM: Evaluating and Optimizing Write Termination
➀ ReRAM面临导电松弛问题，影响神经形态计算和多级存储中的内存稳定性；
➁ 研究表明，写入终止技术虽节能，但会加剧松弛效应，高温环境下尤其明显；
➂ 采用适度的电压过驱技术可在不显著增加能耗的情况下有效抑制漂移，实现性能与效率的平衡。
➀ ReRAM faces challenges with conductance drift (relaxation) that affect memory stability in applications like neuromorphic computing and multi-bit storage;
➁ The study shows that Write Termination, while energy-efficient, worsens relaxation, especially at higher temperatures;
➂ Applying a modest voltage overdrive during programming effectively reduces drift without significant energy cost, balancing performance and efficiency.
阻变存储器（ReRAM或RRAM）凭借其快速切换速度和低功耗特性，成为下一代非易失性存储器的有力竞争者。近期，针对存储器中“松弛”现象（即短期导电漂移）的管理技术，使得ReRAM在实际应用中的稳定性显著提升。
导电松弛对存储器的挑战：在神经形态计算和多级存储（MLC）等场景中，松弛效应会导致存储单元电阻值随时间漂移，缩小高低阻态差异（即“存储窗口”），进而引发计算错误或数据丢失。CEA-Leti、CEA-List与Weebit团队的研究发现，广泛采用的节能技术——写入终止（Write Termination, WT）会加剧这一现象：在125°C高温下，WT导致存储窗口缩小76%（固定脉冲编程为基准），即使常温下也有31%的劣化。
电压过驱的解决方案：研究团队提出在SET（写入）操作中施加略高于阈值的电压（0.2个任意单位）。实验显示，该技术可将松弛效应降至固定脉冲编程水平，同时仅增加20%的能耗。模型预测表明，未优化的WT可能使半数存储单元在1天内出现显著漂移，而采用电压过驱后，达到同等漂移需超过10年，足以满足嵌入式系统与计算应用的稳定性需求。
工程化平衡：通过提升电压驱动强度，ReRAM单元被更彻底地写入目标阻态，减少了“临界写入”状态的比例。这种优化方案在保留WT节能优势（能耗仍低于固定脉冲编程）的同时，实现了温度鲁棒性，为神经形态芯片和MLC存储的商业化部署提供了关键技术支持。
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