CN103778970A - 闪存存储器工作性能仿真方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种闪存存储器工作性能仿真方法和装置，其中，该方法包括：根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，闪存存储单元仿真模型包括MOS管仿真模型、等效FN隧穿电流的电流源模型、等效SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，等效浮栅电荷变化的电源的负极与MOS管仿真模型的控栅极连接，正极与浮栅极连接，仿真运算放大器与MOS管仿真模型的衬底极连接；根据老化后的物理参数和闪存存储器仿真模型，获取老化后的闪存存储器的工作性能。解决了现有技术中的问题，实现了对闪存存储器的仿真。

Description

闪存存储器工作性能仿真方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及芯片技术领域，尤其涉及一种闪存存储器工作性能仿真方法和装置。 

背景技术

随着闪存设计思路的不断进步和生产工艺不断的更新，闪存存储器（Flash Memory）的尺寸一再缩小，在小尺寸的闪存存储器的条件下保证稳定的闪存存储器存储功能和高可靠性显得尤为重要。因此，在对闪存存储器的研发阶段，需要考虑闪存存储器进行老化仿真研究。 

现有技术中，可以通过设置一个闪存存储器仿真模型，闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，图1为现有技术中闪存存储单元仿真模型示意图，如图1所示，现有技术的闪存存储器单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor，简称：MOS管）仿真模型、仿真电源（V_FG）模型、等效应力引起的泄露电流（Stress Induced Leakage Current，简称：SILC）（I_SILC）的电流源模型、等效福勒－诺德海姆(Fowler-Nordheim，简称：FN）隧穿电流（I_FN）的电流源模型，仿真电源模型用于仿真浮栅极（Floating Gate，简称：FG）的电压（V_FG）。MOS管仿真模型包括：控制栅极（Control Gate，简称：CG）的电压（V_CG）、FG的电容（C_FC）、FG的电压（V_FG）、源极（Source，简称：S）的电压（V_S）、漏极（Drain，简称：D）的电压（V_D）、衬底极（Substrate，简称：SUB）的电压（V_B）。该闪存存储单元（Flash Memory cell）仿真模型基于电中性原理，即稳定时，FG极的电荷总量为0。Q（MOS）为MOS管上的电荷、Q（C_FC）为FG上的电荷、Q（W/E）为I_SILC和I_FN的电荷，即Q（MOS）+Q（C_FC）-Q（W/E）=0。由于图1所示的模型引入了I_SILC电流源模型和I_FN电流源模型等，因此能够模拟Flash Memory cell的read（读）、program（写）、erase（擦除）等性能。 

然而，闪存存储器是由多个Flash Memory cell组成的（如成千上万个Flash Memory cell），难以在仿真过程中确定各个Flash Memory cell的FG的电压，从而难以实现闪存存储器的仿真。 

发明内容

本发明实施例提供一种闪存存储器工作性能仿真方法和装置，用于解决现有技术中的问题，实现了对闪存存储器的仿真。 

第一方面，本发明实施例提供一种闪存存储器工作性能仿真方法，包括：根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管仿真模型、等效福勒－诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接； 

根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。 

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，包括： 

根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 

根据所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，包括： 

获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间Δt内的漏源极电压和栅源极电压； 

根据所述Δt内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退 化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比； 

根据所述Δt内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比； 

确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 

所述根据所述闪存存储器的饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数，包括： 

根据所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态：读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。 

第二方面，本发明实施例提供一种闪存存储器工作性能仿真装置，包括：第一处理单元，用于根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管仿真模型、等效福勒－诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接； 

第二处理单元，用于根据所述第一处理单元获取的所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。 

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述第一处理单元包括： 

第一处理子单元，用于根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存 存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 

第二处理子单元，用于根据所述第一处理子单元获取的所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第一处理子单元具体用于获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间Δt内的漏源极电压和栅源极电压；根据所述Δt内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比；根据所述Δt内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 

所述第二处理子单元具体用于根据所述第一处理子单元确定的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态：读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。 

本发明实施例提供的闪存存储器工作性能仿真方法和装置，通过根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括MOS管仿真模型、等效FN隧穿电流的电流源模型、等效SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接；根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。本实施例中可以精确模拟Flash Memory cell的各项工作性能， 同时，本实施例的闪存存储器仿真模型中通过设置有等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，可以实现在仿真过程各确定各个闪存存储单元的FG的电压，以及可以精确摸拟FN的饱和效应，解决了现有技术中的问题，实现了对闪存存储器的仿真。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为现有技术中闪存存储单元仿真模型示意图； 

图2为本发明闪存存储器工作性能仿真方法实施例一的流程图； 

图3为本发明提供的闪存存储单元仿真模型的一种示意图； 

图4为图3所示的闪存存储单元处于读工作状态的一种示意图； 

图5为图3所示的闪存存储单元处于编程/擦除工作状态的一种示意图； 

图6为图3所示的闪存存储单元处于保持工作状态的一种示意图； 

图7为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例一的结构示意图； 

图8为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例二的结构示意图； 

图9为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例三的结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

图2为本发明闪存存储器工作性能仿真方法实施例一的流程图，如图2所示，本实施例的方法可以包括： 

S101、根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数。 

S102、根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。 

可选地，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态：读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。 

本实施例中，图3为本发明提供的闪存存储单元仿真模型的一种示意图，如图3所示，闪存存储单元（Flash Memory cell）仿真模型包括MOS管仿真模型、FN隧穿电流（I_FN）的电流源模型、SILC（I_SILC）的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极（CG）连接，所述等效浮栅电荷变化的电源的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极（FG）连接，所述仿真运算放大器（OPAMP）与所述MOS管仿真模型的衬底极（SUB）连接；本实施例提供的闪存存储器仿真模型包括至少一个如图3所示的Flash Memory cell仿真模型，本实施例可以根据包括至少一个如图3所示的Flash Memory cell仿真模型的闪存存储器仿真模型对闪存存储器的各个工作状态进行仿真，具体地，本实施例可以根据如图3所示的闪存存储单元仿真模型对闪存存储单元的各个工作状态进行仿真。闪存存储单元的工作状态可以为读（read）工作状态、编程（Programme）工作状态、擦除（erase）工作状态、保持（retention）工作状态。 

图4为图3所示的闪存存储单元处于读工作状态的一种示意图，如图4所示，虽然图3示出的为一个闪存存储单元（Flash Memory cell）的仿真模型，但是在Flash Memory cell处于读工作状态中，只有图4所示的仿真模型起作用，浮栅极的电压（V_FG）等于仿真电源的电压，仿真电源的电压为Flash Memory cell的编程阈值电压（V_P）或者Flash Memory cell的擦除阈值电压（V_e），V_P或者V_e可以通过对实际的Flash Memory cell进行测量得出。V_e为大于0的一个电压值，V_p为小于0的一个电压值。 

仿真Flash Memory cell处于读工作状态的具体过程可以为，设置图4所示的控栅极的电压（V_CG）为0，浮栅极的电压（V_FG）等于仿真电源的电压，然后判断图4所示的MOS管仿真模型中的漏极（D）到源极（S）是否存在电流，若存在电流，则说明浮栅极的电压（V_FG）大于V_CG，那么V_FG等于V_e，仿真电源的电压为V_e，Flash Memory cell执行过擦除操作，即Flash Memory cell的存储状态由0变更为1，此时Flash Memory cell的存储状态为1；若不存在电流，则说明V_FG小于V_CG，那么V_FG等于V_p，仿真电源的电压为V_p，Flash Memory cell执行过编程操作，即Flash Memory cell的存储状态由1变更为0，此时Flash Memory cell的存储状态为0。 

图5为图3所示的闪存存储单元处于编程/擦除工作状态的一种示意图，如图5所示，虽然图3示出的为一个闪存存储单元（Flash Memory cell）的仿真模型，但是在Flash Memory cell处于编程/擦除工作状态中，只有图5所示的仿真模型起作用，由于在Flash Memory cell处于编程或者擦除工作状态时，会产生FN隧穿的电流以及FN隧穿的电流饱和效应，因此，图5所示的仿真模型中设置有等效FN隧穿电流（I_FN）的电流源模型，以及用于等效FN隧穿电流饱和效应的仿真运算放大器（Operating Amplifier，简称：OPAMP），其中，仿真运算放大器包括一个电容C_ox，OPAMP中的电流（I_FNm）等于I_FN，仿真电源的电压（V_FC）等于V_P/V_e+V_FN。 

仿真Flash Memory cell处于编程工作状态(即将存储状态由1变更为0)的具体过程可以为，设置图5所示的SUB的电压（V_SUB）等于0，V_CG从0开始变化，在初始时刻时，V_CG等于0，I_FN等于0，I_FNm等于0，V_FN=0，V_FC=V_FG=V_e，随着V_CG从0开始增加，I_FN也从0开始增加，I_FNm也从0开始增加，I_FNm也通过图5所示的OPAMP使得V_FN从0开始减少，即I_FN在增加时，根据如下公式： 

使得V_FN减少，其中，t表示V_CG的变化时间，Cox为OPAMP中电容的电容值。 

V_FN减少，使得V_FG减少，V_FG减少，导致I_FN减少，I_FNm也减少，V_FN增加，进而使得V_FN等于0，最终使得V_FC等于V_P时，V_FG也等于V_P时，即可稳定。V_FG由V_e变更为V_P时，即完成了MOS管的编程工作状态仿真。 

仿真Flash Memory cell处于擦除工作状态(即将存储状态由0变更为1)的具体过程可以为，设置图5所示的V_CG等于0，V_sub从0开始变化，在初始时刻时，V_sub等于0，I_FN等于0，I_FNm等于0，V_FN=0，V_FC=V_FG=V_p，随着V_sub从0开始增加，I_FN也从0开始减少，I_FNm也从0开始减少，I_FNm也通过图5所示的OPAMP使得V_FN从0开始增加，即I_FN在减少时，根据如下公式： 

$V_{\mathrm{FN}}=-\frac{1}{C_{\mathrm{ox}}}\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{I}_{\mathrm{FN}}\mathrm{dt}$ 使得V_FN增加。 

V_FN增加，使得V_FG增加，V_FG减加，导致I_FN增加，I_FNm也增加，V_FN减少，进而使得V_FN等于0，最终使得V_FC等于V_e时，V_FG也等于V_e时，即可稳定。V_FG由V_p变更为V_e时，即完成了Flash Memory cell的擦除工作状态仿真。 

其中，图5中所示的FN电流模型如下所示： 

其中，T表示温度，Fox表示浮栅中的电场，A₁、B₁、C₁为相关实验常数，k为玻尔兹曼常数。 

图6为图3所示的闪存存储单元处于保持工作状态的一种示意图，如图6所示，虽然图3示出的为一个闪存存储单元（Flash Memory cell）的仿真模型，但是在Flash Memory cell处于保持工作状态中，只有图6所示的仿真模型起作用，由于在Flash Memory cell处于保持工作状态时，会产生应力引起的泄露电流，因此，图6所示的仿真模型中设置有等效应力引起的泄露电流（I_SILC）的电流源模型。其中，图6所示的SILC电流模型如下所示： 

$I_{\mathrm{SILC}}=K\×{\{N\×[\underset{0}{\overset{\mathrm{tp}}{\∫}}{\left(I_{\mathrm{FN},p}\right)}^{\frac{\mathrm{\α}+\mathrm{\β}}{\mathrm{\α}}}]\mathrm{dt}+{\underset{0}{\overset{\mathrm{te}}{\∫}}\left(I_{\mathrm{FN},e}\right)}^{\frac{\mathrm{\α}+\mathrm{\β}}{\mathrm{\α}}}\mathrm{dt}\}}^{\mathrm{\α}}\×I_{\mathrm{FN}}({\mathrm{\Φ}}_0=0.9\mathrm{eV})$

其中，I_FN,p为Flash Memory cell处于编程工作状态下的FN电流，I_FN,e为Flash Memory cell处于擦除工作状态下的FN电流，I_FN,e为MOS管处于保持工作状态下的FN电流，N为Flash Memory cell处于编程和擦除工作状态的循环次数。 

因此，通过图4所示Flash Memory cell处于读工作状态下的仿真模型对Flash Memory cell进行读工作状态仿真，通过图5所示的Flash Memory cell 处于编程/擦除工作状态下的仿真模型对Flash Memory cell进行编程/擦除工作状态仿真，通过图6所示的Flash Memory cell处于保持工作状态下的仿真模型对Flash Memory cell进行保留工作状态仿真。从而可以对闪存存储器在在第一时间内对至少以下一种工作状态：读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态，进行仿真。从而可以获得闪存存储器工作第一时间后的老化后的物理参数。其中，第一时间可以根据实际应用场景而定，在结对第一时间的大小不做限定。 

可选地，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，包括：根据所述闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；根据所述闪存存储器的饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

可选地，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，包括：获取所述预设的闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间Δt内的漏源极电压和栅源极电压；根据所述Δt内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比；根据所述Δt内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 

所述根据所述闪存存储器的饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数，包括：根据所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

具体地，通过图4所示Flash Memory cell处于读工作状态下的仿真模型对Flash Memory cell进行读工作状态仿真，从而可以获取仿真时间（例如10s）内Flash Memory cell在读工作状态下的栅源极电压（V_gs）和漏源极电压（V_ds）。 

通过图5所示的Flash Memory cell处于编程/擦除工作状态下的仿真模型对Flash Memory cell进行编程/擦除工作状态仿真，从而可以获取仿真时间（例如10s）内Flash Memory cell在编程/擦除工作状态下的栅源极电压（V_gs）和漏源极电压（V_ds）。 

通过图6所示的Flash Memory cell处于保持工作状态下的仿真模型对Flash Memory cell进行保留工作状态仿真，从而可以获取仿真时间（例如10s）内Flash Memory cell在保持工作状态下的栅源极电压（V_gs）和漏源极电压（V_ds）。 

总之，通过图4所示Flash Memory cell处于读工作状态下的仿真模型、图5所示的Flash Memory cell处于编程/擦除工作状态下的仿真模型、图6所示的Flash Memory cell处于保持工作状态下的仿真模型，对Flash Memory cell进行仿真以下至少一种工作状态：读工作状态、编程/擦除工作状态、保留工作状态，从而可以获取闪存存储单元在仿真时间（例如10s）内处于至少一种工作状态下的栅源极电压（V_gs）和漏源极电压（V_ds）。 

在获取到闪存存储单元在仿真时间内的栅源极电压（V_gs）和漏源极电压（V_ds）之后，可以根据闪存存储单元在仿真时间Δt内的漏源极电压和栅源极电压，获得闪存存储单元在第一时间内的饱和电流退化百分比。 

具体地，根据漏源极电压（V_ds）和热载流子注入（Hot Carrier Injection，简称：HCI）导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的各闪存存储单元在第一时间内的第一饱和电流退化百分比。以及根据栅源极电压和低压温度不稳定性（Bias Temperature Instability，简称：BTI）导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的各闪存存储单元在第一时间内的第二饱和电流退化百分比。然后将各闪存存储单元的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比相加，即可获得闪存存储单元在第一时间内的饱和电流退化百分比。 

其中，根据漏源极电压和HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的各闪存存储单元在第一时间内的第一饱和电流退化百分比的具体过程为： 

本实施例中，由于HCI导致的饱和电流退化模型可以用公式一表示，该公式一为： 

${\mathrm{mttf}}_1=A_1\×\mathrm{\Δid}{\%}^{1/n_1}\×e^{B\×(1/\mathrm{Vds})}\×e^{{\mathrm{Ea}}_1/\left(\mathrm{KT}\right)},$

其中，A₁、n₁和B为与该退化模型相关的系数，Ea₁为HCI的激活能（即普通电子变成热载流子所需的能量），K为玻尔兹曼常数，mttf₁为受HCI影响的使用期限，T为工作温度，Δid%为mttf₁内的饱和电流退化百分比，Vds为漏源极电压。由公式一可以获得单位时间内HCI导致的饱和电流退化百分比，该饱和电流退化百分比可以用公式二表示，该公式二为: 

$\mathrm{\Δid}\%=[\mathrm{dt}/(A_1\×e^{B\×(1/\mathrm{Vds})}\×e^{{\mathrm{Ea}}_1/\left(\mathrm{KT}\right)}){]}^{n_1}.$

由于已经获得了仿真时间Δt内的Vds，因此，由公式二可以获得仿真时间Δt内HCI导致的饱和电流退化百分比，该饱和电流退化百分比可以用公式三表示，该公式三为： 

$\mathrm{\Δid}\%=[{\∫}_0^{\mathrm{\Δt}}\frac{\mathrm{dt}}{(A_1\×e^{B\×(1/\mathrm{Vds})})\×e^{E{a}_1/\left(\mathrm{KT}\right)}}{]}^{n_1},$

本实施例中，可以认为闪存存储单元在第一时间t内的老化速度与仿真时间Δt内的老化速度相同，因此，由公式三可以获得在第一时间内HCI导致的第一饱和电流退化百分比，该第一饱和电流退化百分比可以用公式四表示，该公式四为： 

$\mathrm{\Δid}{\%}_1=[\frac{t}{\mathrm{\Δt}}{\×\∫}_0^{\mathrm{\Δt}}\frac{\mathrm{dt}}{(A_1\×e^{B\×(1/\mathrm{Vds})})\×e^{E{a}_1/\left(\mathrm{KT}\right)}}{]}^{n_1},$

其中，Δid%₁为HCI导致的在第一时间t内的第一饱和电流退化百分比。 

因此，通过公式四可以获得HCI导致的闪存存储单元在第一时间t内的第一饱和电流退化百分比。 

其中，根据栅源极电压和BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的各闪存存储单元在第一时间内的第二饱和电流退化百分比的具体过程为： 

本实施例中，BTI导致的饱和电流退化模型可以用公式五表示，该公式五为： 

${\mathrm{mttf}}_2=A_2\×\mathrm{\Δid}{\%}^{1/n_2}\×e^{r\×(1/\mathrm{Vgs})}\×e^{{\mathrm{Ea}}_2/\left(\mathrm{KT}\right)},$

其中，A₂、n₂和γ为与该退化模型相关的系数，Ea₂为BTI的激活能（即正离子移动至栅极所需的能量），K为玻尔兹曼常数，mttf₂为MOS管受BTI影响的使用期限，T为MOS管工作温度，Δid%为mttf₂内的饱和电流退化百分比，Vgs为栅源极电压。由公式五可以获得单位时间内BTI导致的饱和电流退化百分比，该饱和电流退化百分比可以用公式六表示，该公式六为： 

$\mathrm{\Δid}\%=[\mathrm{dt}/(A_2\×e^{\mathrm{\λ}\×(1/\mathrm{Vgs})}\×e^{{\mathrm{Ea}}_2/\left(\mathrm{KT}\right)}){]}^{n_2}.$

由于已经获得了仿真时间Δt内的Vgs，因此，由公式二可以获得闪存存储器在仿真时间Δt内BTI导致的饱和电流退化百分比，该饱和电流退化百分比可以用公式七表示，该公式七为： 

$\mathrm{\Δid}\%=[{\∫}_0^{\mathrm{\Δt}}\frac{\mathrm{dt}}{(A_2\×e^{r\×(1/\mathrm{Vgs})})\×e^{E{a}_2/\left(\mathrm{KT}\right)}}{]}^{n_2}.$

本实施例中，可以认为闪存存储单元在第一时间t内的老化速度与仿真时间Δt内的老化速度相同，因此，由公式三可以获得闪存存储单元在第一时间t内BTI导致的第二饱和电流退化百分比，该第二饱和电流退化百分比可以用公式八表示，该公式八为： 

$\mathrm{\Δid}{\%}_2=[\frac{t}{\mathrm{\Δt}}{\×\∫}_0^{\mathrm{\Δt}}\frac{\mathrm{dt}}{(A_2\×e^{r\×(1/\mathrm{Vgs})})\×e^{E{a}_2/\left(\mathrm{KT}\right)}}{]}^{n_2},$

其中，Δid%₂为BTI导致的在第一时间t内的第二饱和电流退化百分比。 

因此，通过公式八可以获得BTI导致的各闪存存储单元在第一时间t内的第二饱和电流退化百分比。 

本实施例中，由于闪存存储单元同时受HCI和BTI的影响，所以闪存存储单元在第一时间t内的饱和电流退化百分比为HCI导致的该闪存存储单元在第一时间t内的第一饱和电流退化百分比与BTI导致的该闪存存储单元在第一时间t内的第二饱和电流退化百分比之和，因此，将各闪存存储单元对应的在第一时间t内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比相加，即可获得各在第一时间t内的饱和电流退化百分比。 

在获得闪存存储单元在第一时间t内的饱和电流退化百分比之后，从而可以计算获得闪存存储单元以该饱和电流退化百分比退化后的物理参数，例如闪存存储单元中MOS管的阈值电压的变化量等，其中阀值电压的变化量与饱和电流退化百分比符合一定的函数关系，需要说明的是，饱和电流退化百分比如何影响闪存存储单元的物理参数与现有技术中一致，本发明实施例在此不再赘述。在确定闪存存储单元在工作第一时间后的老化后的物理参数之后，可以根据该老化后的物理参数，对闪存存储单元进行老化处理，也即根据该老化后的物理参数，对各闪存存储单元仿真模型的相关参数进行调整，获取老化后的闪存存储器仿真模型。然后将老化仿真后的闪存存储器仿真模型中老化后的闪存存存单元进行图4、图5、图6所示的任一工作状态的仿真，可以获得老化仿真后的闪存存储器的工作性能，例如：读写性能。其中，如何获得老化后的闪存存储器的工作性能与现有技术一致，在此不再赘述。 

本发明实施例提供的闪存存储器工作性能仿真方法，通过根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括MOS管仿真模型、等效FN隧穿电流的电流源模型、等效SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接；根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工 作性能。本实施例中可以精确模拟Flash Memory cell的各项工作性能，同时，本实施例的闪存存储器仿真模型中通过设置有等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，可以实现在仿真过程各确定各个闪存存储单元的FG的电压，以及可以精确摸拟FN的饱和效应，解决了现有技术中的问题，实现了对闪存存储器的仿真。 

图7为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例一的结构示意图，如图7所示，本实施例的装置可以包括：第一处理单元11和第二处理单元12，其中，第一处理单元11用于根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括MOS管仿真模型、等效福勒－诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接；第二处理单元12用于根据第一处理单元11获取的所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。 

本实施例的装置，可以用于执行本发明上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。 

图8为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例二的结构示意图，如图8所示，本实施例的装置在图7所示装置结构的基础上，进一步地，第一处理单元11可以包括：第一处理子单元111和第二处理子单元112，其中，第一处理子单元111用于根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；第二处理子单元112用于根据第一处理子单元111获取的所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

可选地，第一处理子单元111具体用于获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间Δt内的漏源极电压和栅源极电压；根据所述Δt内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比； 根据所述Δt内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；第二处理子单元112具体用于根据第一处理子单元111确定的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

本实施例的装置，可以用于执行本发明上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。 

图9为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例三的结构示意图，如图9所示，本实施例的装置可以包括：存储器21和处理器22，其中，存储器21用于存储执行闪存存储器工作性能仿真方法的程序代码，进一步地，存储器21还用于存储闪存存储器仿真模型，存储器21可以包括非易失性存储器（Non-volatile Memory）。处理器22可以是一个中央处理器（Central Processing Unit，简称：CPU），或者是特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。处理器22通过调用存储器21中存储的代码执行以下方法： 

根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括MOS管仿真模型、等效福勒－诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接； 

根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。 

可选地，处理器22根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，包括： 

处理器22根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；以及根据所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

可选地，处理器22根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，包括：处理器22获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间Δt内的漏源极电压和栅源极电压；根据所述Δt内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比；根据所述Δt内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 

处理器22根据所述闪存存储器的饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数，包括：处理器22根据所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。 

本实施例的装置，可以用于执行本发明上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。 

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 

Claims (8)

1.一种闪存存储器工作性能仿真方法，其特征在于，包括：

根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管仿真模型、等效福勒－诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接；

根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，包括：

根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；

根据所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，包括：

获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间Δt内的漏源极电压和栅源极电压；

根据所述Δt内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比；

根据所述Δt内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；

确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；

所述根据所述闪存存储器的饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数，包括：

根据所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态：读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。

5.一种闪存存储器工作性能仿真装置，其特征在于，包括：

第一处理单元，用于根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管仿真模型、等效福勒－诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接；

第二处理单元，用于根据所述第一处理单元获取的所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元包括：

第一处理子单元，用于根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；

第二处理子单元，用于根据所述第一处理子单元获取的所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一处理子单元具体用于获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间Δt内的漏源极电压和栅源极电压；根据所述Δt内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比；根据所述Δt内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；

所述第二处理子单元具体用于根据所述第一处理子单元确定的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的装置，其特征在于，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态：读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。

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