忆阻器多模式操作测试电路和测试方法

本发明属于微纳电子测试，具体涉及一种忆阻器多模式操作测试电路和测试方法。

背景技术：

1、忆阻器阵列又称rram(resistive random access memory)阵列，是一种利用非易失的忆阻器和开关器件组成的交叉阵列，可以同时进行存储和计算，有望打破“存储墙”瓶颈。由于忆阻器阵列具有非易失、面积小并与cmos工艺兼容等优势，可高速低功耗地实现乘累加操作，因此被广泛用于神经网络推理计算的加速应用。而由于忆阻器阵列的自身结构特点，使得忆阻器阵列的功能测试是一项高强度的工作，传统的忆阻器阵列的功能测试方式是专门针对所需测试的功能，例如读或者写功能搭建专用的测试模具，这样的测试方式效率较低和成本高，无法实现对忆阻器阵列的多种工作模式进行集成测试。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种忆阻器多模式操作测试电路以及一种忆阻器读写测试方法，能够高效实现对忆阻器阵列的多种工作模式进行集成测试。

2、为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

3、一方面，提供一种忆阻器多模式操作测试电路，包括脉冲发生卡、阵列卡和信号采集卡，阵列卡用于搭载被测的忆阻器阵列；

4、脉冲发生卡连接阵列卡的输入端，阵列卡的输出端连接信号采集卡的输入端，脉冲发生卡、阵列卡和信号采集卡分别用于通过总线连接上位机，执行对忆阻器阵列的多工作模式测试；多工作模式包括单器件读模式、单器件正向写模式和单器件反向写模式；

5、脉冲发生卡用于在上位机的指示下分别将忆阻器阵列配置到单器件读模式、单器件正向写模式或单器件反向写模式，信号采集卡用于采集忆阻器阵列中被选中的测试区域的测量信号并传输到上位机进行多工作模式测试。

6、在其中一个实施例中，当多工作模式选为单器件读模式时，脉冲发生卡在上位机的触发下向忆阻器阵列中被选中忆阻器的位线输入读脉冲信号以及向忆阻器阵列中被选中忆阻器的字线输入栅压控制脉冲，信号采集卡从忆阻器阵列中被选中忆阻器的源线接入adc采集信号；

7、忆阻器阵列中未选中忆阻器的位线和源线保持浮空状态，忆阻器阵列中未选中忆阻器的字线接地。

8、在其中一个实施例中，当多工作模式选为单器件正向写模式时，脉冲发生卡在上位机的触发下向忆阻器阵列中被选中忆阻器的位线输入写脉冲信号以及向忆阻器阵列中被选中忆阻器的字线输入栅压控制脉冲，信号采集卡从忆阻器阵列中被选中忆阻器的源线接入adc采集信号；

9、忆阻器阵列中未选中忆阻器的位线和源线保持浮空状态，忆阻器阵列中未选中忆阻器的字线接地。

10、在其中一个实施例中，当多工作模式选为单器件反向写模式时，脉冲发生卡在上位机的触发下向忆阻器阵列中被选中忆阻器的源线输入写脉冲信号以及向忆阻器阵列中被选中忆阻器的字线输入栅压控制脉冲，信号采集卡从忆阻器阵列中被选中忆阻器的位线接入adc采集信号；

11、忆阻器阵列中未选中忆阻器的位线和源线保持浮空状态，忆阻器阵列中未选中忆阻器的字线接地。

12、在其中一个实施例中，多工作模式还包括阵列计算模式，当多工作模式选为阵列计算模式时，阵列卡在上位机的触发下向忆阻器阵列中被选中忆阻器的位线输入运算脉冲信号，脉冲发生卡在上位机的触发下向忆阻器阵列中被选中忆阻器的字线输入栅压控制脉冲，阵列卡从忆阻器阵列中被选中忆阻器的源线接入运算采集脉冲；

13、忆阻器阵列中未选中忆阻器的位线和源线保持浮空状态，忆阻器阵列中未选中忆阻器的字线接地。

14、在其中一个实施例中，阵列卡包括行选通开关矩阵电路、列选通开关矩阵电路和栅选通开关矩阵电路，行选通开关矩阵电路用于将脉冲发生卡连通至忆阻器阵列中被选中忆阻器的位线，列选通开关矩阵电路用于将脉冲发生卡连通至忆阻器阵列中被选中忆阻器的源线，栅选通开关矩阵电路用于将脉冲发生卡连通至忆阻器阵列中被选中忆阻器的字线。

15、另一方面，还提供一种忆阻器多模式操作测试方法，其特征在于，应用上述的忆阻器多模式操作测试电路，忆阻器多模式操作测试电路的多工作模式包括单器件读模式、单器件正向写模式和单器件反向写模式；

16、忆阻器多模式操作测试方法包括：

17、将脉冲发生卡连接阵列卡的输入端，将阵列卡的输出端连接信号采集卡的输入端，通过总线分别将脉冲发生卡、阵列卡和信号采集卡连接至上位机；

18、在上位机的指示下，通过脉冲发生卡分别将被测的忆阻器阵列配置到单器件读模式、单器件正向写模式或单器件反向写模式；

19、通过信号采集卡采集忆阻器阵列中被选中的测试区域的测量信号并传输到上位机进行多工作模式测试。

20、在其中一个实施例中，当多工作模式选为单器件读模式时，忆阻器多模式操作测试方法包括：

21、通过上位机触发脉冲发生卡向忆阻器阵列中被选中忆阻器的位线输入读脉冲信号以及向忆阻器阵列中被选中忆阻器的字线输入栅压控制脉冲；

22、通过信号采集卡从忆阻器阵列中被选中忆阻器的源线采集adc采集信号并传输至上位机，对忆阻器阵列中被选中忆阻器进行单器件读测试；其中，忆阻器阵列中未选中忆阻器的位线和源线保持浮空状态，忆阻器阵列中未选中忆阻器的字线接地。

23、在其中一个实施例中，当多工作模式选为单器件正向写模式时，忆阻器多模式操作测试方法包括：

24、通过上位机触发脉冲发生卡向忆阻器阵列中被选中忆阻器的位线输入写脉冲信号以及向忆阻器阵列中被选中忆阻器的字线输入栅压控制脉冲；

25、通过信号采集卡从忆阻器阵列中被选中忆阻器的源线采集adc采集信号并传输至上位机，对忆阻器阵列中被选中忆阻器进行单器件正向写测试；其中，忆阻器阵列中未选中忆阻器的位线和源线保持浮空状态，忆阻器阵列中未选中忆阻器的字线接地。

26、在其中一个实施例中，当多工作模式选为单器件反向写模式时，忆阻器多模式操作测试方法包括：

27、通过上位机触发脉冲发生卡向忆阻器阵列中被选中忆阻器的源线输入写脉冲信号以及向忆阻器阵列中被选中忆阻器的字线输入栅压控制脉冲；

28、通过信号采集卡从忆阻器阵列中被选中忆阻器的位线采集adc采集信号并传输至上位机，对忆阻器阵列中被选中忆阻器进行单器件反向写测试；其中，忆阻器阵列中未选中忆阻器的位线和源线保持浮空状态，忆阻器阵列中未选中忆阻器的字线接地。

29、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

30、上述忆阻器多模式操作测试电路和测试方法，通过采用上述脉冲发生卡、阵列卡和信号采集卡构成的测试电路，可以由阵列卡来直接实现不同被测的忆阻器阵列的搭载，以用于进行测试。在对被测的忆阻器阵列进行多工作模式测试时，可以首先利用上位机通过脉冲发生卡分别将忆阻器阵列配置到单器件读模式、单器件正向写模式或单器件反向写模式，将信号采集卡配置对应测试模式下的信号采集，上位机开启触发测试后，脉冲发生卡发送相应的读写脉冲和栅压控制脉冲到忆阻器阵列中被选中的测试区域，信号采集卡采集被选中的测试区域的测量信号后，传输到上位机进行相应功能模式下的测试结果处理与显示，实现对不同被测的忆阻器阵列的多工作模式的高效测试。