Dispositif et procédé de test de mémoire

La présente demande est basée sur, et revendique la priorité de, la demande de brevet français 2113056 déposée le 7 décembre 2021 ayant pour titre "Dispositif et procédé de test de mémoire", qui est considérée comme faisant partie intégrante de la présente description dans les limites prévues par la loi.

Domaine technique

[0001] La présente description concerne de façon générale les techniques de test de mémoires qui utilisent des états de résistance distincts pour stocker des données (mémoires à changement de résistance) , telles qu'une mémoire magnétique à accès aléatoire (MRAM, Magnetic Random-Access Memory) , une mémoire RAM à changement de phase (PCRAM, Phase Change Random- Access Memory) , une mémoire RAM résistive (RRAM, Resistive Random-Access Memory) ou un memristor. La présente description concerne en particulier des tests en régime impulsionnel à haute fréquence de telles mémoires, par exemple pour la détermination d'un taux d'erreur binaire (BER, Bit Error Rate) en un point (ou cellule) d'une telle mémoire.

Technique antérieure

[0002] Les tests en régime impulsionnel à haute fréquence de mémoires basées sur la résistance peuvent permettre, par exemple, la détermination d'un taux d'erreur binaire (BER) sur ces mémoires. Le BER d'une mémoire peut être défini comme étant le nombre d'échecs d'opérations d'écriture et/ou de lecture, divisé par le nombre total de tentatives d'opérations d'écriture et/ou de lecture, dans la même condition d'écriture, sur une cellule donnée d'une mémoire.

[0003] Par régime impulsionnel à haute fréquence, on entend un régime de génération d' impulsions de largeurs comprises typiquement entre quelques centaines de picosecondes à quelques centaines de nanosecondes, cadencées à une fréquence supérieure au kHz.

[0004] Le taux d'erreur binaire requis est souvent très faible. A titre d'exemple, il peut être requis un BER compris entre 10 ^-9 et 10 ^-6 pour les opérations d'écriture. La détection de valeurs de BER très faibles nécessite un nombre comparativement important de tentatives d'opérations d'écriture lors du test, ce qui peut nécessiter des temps de test très longs.

Résumé de l'invention

[0005] Il existe un besoin d'amélioration des techniques de test de mémoires basées sur la résistance, et plus précisément des tests en régime impulsionnel à haute fréquence de telles mémoires, en particulier pour diminuer les durées de ces tests

[0006] Par exemple, il existe un besoin d'amélioration des techniques de détermination de taux d'erreur binaire (BER) d'une cellule d'une telle mémoire.

[0007] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des techniques connues de tests de mémoires basées sur la résistance.

[0008] Un mode de réalisation prévoit un dispositif de test d'une cellule de mémoire à changement de résistance, le dispositif comprenant :

- un élément électriquement conducteur adapté à relier une cellule à tester au dispositif de test ;

- un générateur de signaux adapté à générer des signaux pour l'écriture et pour la lecture de la cellule ;

- une première ligne de transmission adaptée à relier le générateur et l'élément conducteur dans une première configuration destinée à transmettre un premier signal pour l'écriture de la cellule ;

- une deuxième ligne de transmission, distincte de la première ligne de transmission, adaptée à relier le générateur et l'élément conducteur dans une deuxième configuration destinée à transmettre un deuxième signal pour la lecture de la cellule ;

- un premier amplificateur comprenant en entrée une résistance de détection ;

- une unité d'acquisition reliée à la sortie du premier amplificateur ; la résistance de détection du premier amplificateur étant positionnée sur ladite deuxième ligne de transmission ; et

- un module de commutation adapté à relier, dans la première configuration, le générateur et l'élément conducteur via la première ligne de transmission et, dans la deuxième configuration, le générateur et l'élément conducteur via la deuxième ligne de transmission.

[0009] De préférence, le dispositif de test est externe à la cellule. En d'autres termes, le test de la cellule met en œuvre des moyens externes à la cellule.

[0010] De préférence, le dispositif de test est adapté à déterminer une valeur de résistance de la cellule.

[0011] Selon un mode de réalisation particulier, la valeur de résistance de la cellule est déterminée sur la base du deuxième signal, de la valeur de la résistance de détection et d'un troisième signal mesuré en sortie du premier amplificateur par l'unité d'acquisition lorsque le deuxième signal est généré.

[0012] Selon un mode de réalisation, le module de commutation comprend :

- un premier commutateur positionné entre le générateur et les première et deuxième lignes de transmission, et adapté à relier, dans la première configuration, le générateur à la première ligne de transmission et, dans la deuxième configuration, le générateur à la deuxième ligne de transmission ; et

- un deuxième commutateur positionné entre les première et deuxième lignes de transmission et l'élément conducteur, et adapté à relier, dans la première configuration, l'élément conducteur à la première ligne de transmission et, dans la deuxième configuration, l'élément conducteur à la deuxième ligne de transmission.

[0013] Selon un mode de réalisation, le module de commutation comprend au moins un relais statique.

[0014] Selon un mode de réalisation, l'élément conducteur est une sonde de test.

[0015] Selon un mode de réalisation, le générateur de signaux est un générateur de formes d'onde arbitraires, ou un générateur de signaux arbitraires, par exemple un générateur d ' impulsions .

[0016] Selon un mode de réalisation, le premier amplificateur comprend un amplificateur différentiel.

[0017] Selon un mode de réalisation, le premier amplificateur est un amplificateur à détection de courant.

[0018] Selon un mode de réalisation, le dispositif de test comprend en outre un deuxième amplificateur positionné entre le générateur de signaux et les première et deuxième lignes de transmission.

[0019] Selon un mode de réalisation, le dispositif de test comprend en outre un atténuateur positionné sur la deuxième ligne de transmission en amont de la résistance de détection.

[0020] Selon un mode de réalisation, la valeur de la résistance de détection est adaptée à l'impédance du circuit entre le générateur et la deuxième ligne de transmission.

[0021] Selon un mode de réalisation, la valeur de la résistance de détection est adaptée à être modifiée, par exemple variée, en fonction d'une valeur attendue de la résistance de la cellule.

[0022] Selon un mode de réalisation, la résistance de détection est une résistance variable.

[0023] Selon un mode de réalisation, la résistance de détection comprend un réseau de résistances ayant des valeurs de résistance différentes. De préférence, les résistances du réseau de résistances sont reliées à un système de commutation adapté à sélectionner une résistance donnée parmi le réseau de résistances, par exemple en fonction de la résistance attendue de la cellule à tester.

[0024] Selon un mode de réalisation, l'unité d'acquisition comprend un multimètre numérique, un oscilloscope, un digitaliseur et/ou une carte d'acquisition.

[0025] Un mode de réalisation prévoit un procédé de test d'une cellule de mémoire à changement de résistance, le procédé comprenant :

- connecter la cellule à un élément conducteur d'un dispositif de test ;

- actionner un module de commutation du dispositif de test de manière à relier un générateur de signaux du dispositif de test et l'élément conducteur via une première ligne de transmission du dispositif de test ;

- générer un premier signal pour l'écriture de la cellule à l'aide du générateur ;

- actionner le module de commutation de manière à relier le générateur et l'élément conducteur via une deuxième ligne de transmission du dispositif de test, distincte de la première ligne de transmission, et comportant une résistance de détection en entrée d'un premier amplificateur du dispositif de test ;

- générer un deuxième signal pour la lecture de la cellule à l'aide du générateur ; mesurer un troisième signal en sortie du premier amplificateur à l'aide d'une unité d'acquisition du dispositif de test reliée à la sortie dudit premier amplificateur ;

- déterminer une valeur de résistance de la cellule sur la base du troisième signal mesuré, du deuxième signal et de la valeur de la résistance de détection.

[0026] Selon un mode de réalisation, les premier et le deuxième signaux sont des tensions, par exemple des impulsions de tension, et le troisième signal est une tension.

[0027] Selon un mode de réalisation, la mémoire est une mémoire magnétique, une mémoire à changement de phase, une mémoire résistive, ou un memristor.

Brève description des dessins

[0028] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

[0029] la figure 1 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un dispositif de test de mémoire ;

[0030] la figure 2A représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un autre mode de réalisation d'un dispositif de test de mémoire ;

[0031] la figure 2B représente, de façon schématique, sous forme de blocs, et d'une façon plus détaillée un dispositif de test selon le mode de réalisation de la figure 2A ;

[0032] la figure 3 représente un schéma électrique, partiellement sous forme de blocs, d'un premier amplificateur d'un dispositif de test selon un mode de réalisation ; et [0033] la figure 4 représente un exemple de chronogrammes d'un cycle de test de BER dans un procédé de test selon un mode de réalisation.

Description des modes de réalisation

[0034] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.

[0035] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la génération des signaux d'écriture et de lecture n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les techniques usuelles de génération de tels signaux.

[0036] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.

[0037] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. [0038] Sauf précision contraire, les expressions "environ",

"approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.

[0039] Un exemple de mémoire utilisant des états de résistance distincts pour stocker des données est une mémoire magnétique à accès aléatoire (MRAM) . Selon un exemple de mise en oeuvre, une mémoire MRAM comprend un réseau de cellules, dont chacune comprend une jonction tunnel magnétique (MT J, Magnetic Tunnel Junction) formée d'une paire de couches ferromagnétiques séparées par une mince couche isolante. Une première couche ferromagnétique, dite "couche de référence" ou "couche fixe", est caractérisée par une aimantation avec une direction fixe, et une deuxième couche ferromagnétique, dite "couche de stockage" ou "couche libre", est caractérisée par une aimantation avec une direction qui varie lors de l'écriture de la cellule, par exemple en appliquant un champ magnétique à ladite cellule, ou une impulsion de courant ou de tension. Une cellule MRAM comprend en outre généralement un premier contact métallique (ou contact métallique supérieur) et un deuxième contact métallique (ou contact métallique inférieur) , les couches ferromagnétiques et isolante étant entre le premier contact et le deuxième contact

[0040] Lorsque les aimantations respectives de la couche de référence et de la couche de stockage sont antiparallèles, la jonction tunnel magnétique présente une valeur de résistance élevée, correspondant par exemple à un état logique haut "1". Par contre, lorsque les aimantations respectives sont parallèles, la résistance de la jonction tunnel magnétique est basse qui correspond alors selon l'exemple à un état logique bas "0". Selon un autre exemple, une valeur de résistance élevée correspond par exemple à un état logique bas "0" et une valeur de résistance basse correspond par exemple à un état logique haut "1". [0041] Selon un exemple, le ratio des valeurs de résistance entre les deux états (valeur de résistance en configuration antiparallèle sur valeur de résistance en configuration parallèle) est de l'ordre de 1,5 à 2.

[0042] Afin de tester une cellule MTJ en régime impulsionnel à haute fréquence, en particulier pour déterminer un taux d'erreur binaire (BER) de ladite cellule, celle-ci peut être lue en déterminant sa valeur de résistance, et dans certains cas, en comparant la valeur de résistance déterminée à une valeur de résistance de référence qui peut être une valeur de résistance intermédiaire entre celle de l'état logique haut "1" et de l'état logique bas "0".

[0043] Par exemple, le terme de haute fréquence dans le cas d'une mémoire MRAM s'explique par le fait qu'un changement d'état d'une cellule de la mémoire (opération d'écriture) peut s'effectuer par application, sur la résistance de la cellule, d'impulsions de courant, éventuellement induites par des impulsions de tension, de l'ordre d'une centaine de picosecondes à quelques centaines de nanosecondes, avec des temps de montée (transitions) des impulsions de l'ordre de quelques dizaines de picosecondes à quelques dizaines de nanosecondes. Dans cet exemple, le dispositif de génération des impulsions doit présenter une fréquence de coupure haute supérieure à 10 GHz . La fréquence de coupure basse est définie par l'opération de lecture, pour lequel un mode quasi-statique, ou, dit autrement, une fréquence beaucoup plus basse, est communément utilisé (e) . Ainsi, en lecture, un courant de polarisation peut être appliqué sur la cellule de façon constante pendant lequel la lecture de la tension s'effectue, et ce, pendant une durée entre 1 microseconde et 10 millisecondes, la fréquence basse de fonctionnement du circuit étant alors de quelques dizaines de Hz à quelques dizaines de kHz. [0044] L'écriture d'une cellule nécessite l'application d'un courant, ou d'une tension, d'amplitude suffisamment élevée entre les premier et deuxième contacts métalliques de ladite cellule, pour induire un champ magnétique qui oriente (commute) la couche libre dans la direction souhaitée.

[0045] La lecture de la cellule pour tester celle-ci peut s'effectuer par une mesure de sa résistance électrique en appliquant un courant, ou une tension, entre le premier contact et le deuxième contact de ladite cellule, d'amplitude inférieure à l'amplitude du courant, ou de la tension, appliqué (e) en écriture, afin que l'opération de lecture ne modifie pas l'état de la cellule pendant le test.

[0046] Pour déterminer un BER par mesure analogique de la résistance de la cellule, on peut utiliser un système de test comprenant :

- un premier appareil de génération de signal pour l'écriture d'une cellule, par exemple un générateur d'impulsions (PG, Pulse Generator) , ou un générateur d'ondes arbitraires (AWG, Arbitrary Waveform Generator) ;

- un deuxième appareil de génération de signal pour la lecture de l'état de la cellule, par exemple un sourcemètre ou unité de mesure et de source (SMU, Source Measure Unit) ;

- une sonde de test adaptée à venir en contact électrique avec la cellule et à appliquer à ladite cellule un signal pour l'écriture et un signal pour la lecture ; un appareil de mesure électrique, qui peut être un oscilloscope ou un multimètre, par exemple un multimètre numérique (DMM, Digital MultiMeter) , couplé au deuxième appareil de génération de signal et permettant de déterminer une valeur de résistance de la cellule en lecture.

[0047] Par exemple, le PG génère une première impulsion de tension d'écriture pour amener la cellule à commuter vers un état logique bas "0", puis le SMU génère une première impulsion de tension de lecture d' amplitude inférieure à celle de la première impulsion d'écriture et le DMM couplé au SMU contrôle si la cellule a bien commuté vers l'état logique "0" en déterminant une valeur de résistance de la cellule ; ensuite le PG génère une deuxième impulsion de tension d'écriture pour amener la cellule à commuter vers un état logique haut "1", puis le SMU génère une deuxième impulsion de tension de lecture d'amplitude inférieure à celle de la deuxième impulsion d'écriture et le DMM couplé au SMU contrôle si la cellule a bien commuté vers l'état logique "1" en déterminant une autre valeur de résistance de la cellule.

[0048] Ce cycle complet écriture/lecture/contrôle état "0" - écriture/lecture/contrôle état "1", qui est généralement requis pour réaliser le test pour chacun des deux états de la cellule, peut avoir une durée comprise entre plusieurs dizaines de microsecondes et quelques millisecondes, par exemple égale à environ 500 microsecondes (ps) .

[0049] Or, pour déterminer des BER très faibles, il peut être nécessaire de réaliser un nombre comparativement important de tentatives d'opérations d'écriture lors du test, par exemple de l'ordre du million de cycles pour le test d'une seule condition de test en écriture/lecture pour une seule cellule de mémoire, ce qui fait que le test d'une cellule peut durer entre plusieurs dizaines de secondes et plusieurs minutes, par exemple environ 500 secondes pour une condition de test (par exemple, une amplitude et une largeur d'impulsion données) . En outre, des tests sont généralement réalisés sur plus d'une cellule, parfois sur une à plusieurs centaines de cellules d'une mémoire. Chacune de ces cellules est généralement testée selon un jeu de plusieurs paramètres d' écriture/lecture, par exemple avec plusieurs amplitudes et plusieurs largeurs d'impulsion. [0050] Les inventeurs ont cherché à raccourcir la durée de test d'une cellule et d'une mémoire, en particulier à réduire la durée d'un cycle de test.

[0051] En particulier, les inventeurs ont réalisé que, pour faire une mesure analogique de la résistance lors d'un test de BER, l'utilisation des trois appareils (PG, SMU, DMM) du système précédemment décrit permettait difficilement de réaliser un cycle complet en moins de quelques centaines de microsecondes. Une des raisons à cela est que les lignes d'écriture (hautes fréquences) et de lecture (basses fréquences) y sont dissociées. En outre, l'ensemble des appareils de mesure est connecté à la cellule MTJ en alternant l'application du signal pour l'écriture et du signal pour la lecture, ou en les appliquant simultanément. En outre, le test nécessite de synchroniser les appareils entre eux. Ainsi, il faut prendre en compte les délais d' initialisation et de stabilisation des appareils, nécessaires notamment à l'ajustement du courant, ou de la tension, de polarisation généré par le SMU lors de l'opération de lecture subséquente à l'opération d'écriture, étant donné que le ratio des valeurs de résistance entre les deux états peut être de l'ordre d'un facteur 1,5 à 2. Le courant, ou la tension, de polarisation appliqué (e) doit être à valeur fixe, et donc être ajusté (e) à la valeur de la résistance de l'état courant de la cellule MTJ (état de résistance haute ou de résistance basse) . Cela peut nécessiter d'avoir des latences importantes entre les impulsions .

[0052] Une variante de système de test qui peut être utilisé pour améliorer le temps de test et qui adresse la problématique de la stabilisation de la source de mesure en lecture (de type SMU) , peut comprendre un dispositif de mesure numérique sur la ligne de lecture et ainsi faire une mesure binaire de la résistance, le principe étant de comparer la valeur de résistance de la cellule testée à une valeur de résistance de référence, par exemple en utilisant un amplificateur comparateur, et ainsi de définir l'état courant de la cellule testée (état logique "1" ou état logique "0") . Le problème de cet autre système réside dans la difficulté de définir la valeur de résistance de référence, pour laquelle il est nécessaire de faire des tests avec plusieurs valeurs de référence, ce qui a pour conséquence de devoir multiplier les tests. En outre, cette variante de système de test ne permet généralement pas de résoudre les problèmes de synchronisation et d'initialisation.

[0053] Ainsi, les systèmes de test décrits précédemment permettent de réaliser soit une mesure analogique de résistance de la cellule qui nécessaire une durée de test importante, soit une mesure binaire de l'état de la cellule, qui permet de raccourcir la durée de test mais qui ne donne pas une mesure analogique. En d'autres termes, les systèmes de test décrits précédemment ne permettent pas de combiner mesure analogique et courte durée de test.

[0054] Les inventeurs proposent un dispositif et un procédé de test permettant de répondre aux besoins d'amélioration décrits précédemment, et de pallier tout ou partie des inconvénients décrits précédemment.

[0055] Des modes de réalisation de dispositifs de test vont être décrits ci-après. Les modes de réalisation décrits sont non limitatifs et diverses variantes apparaîtront à la personne du métier à partir des indications de la présente description .

[0056] La figure 1 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un dispositif de test d'une cellule de mémoire à changement de résistance. [0057] La cellule à tester (DUT) peut par exemple être une cellule de mémoire MRAM à jonction tunnel magnétique (cellule MTJ) telle que celle décrite ci-dessus, avec deux contacts métalliques .

[0058] Le dispositif de test 100 représenté comprend :

- un élément électriquement conducteur 108 adapté à relier, de préférence connecter, la cellule 10 à tester (DUT) au dispositif de test ;

- un générateur de signaux 102 (AWG) adapté à générer des signaux pour l'écriture et pour la lecture de la cellule ;

- une première ligne de transmission 104 (ligne d'écriture) adaptée à relier, de préférence connecter, électriquement le générateur 102 et l'élément conducteur 108 dans une première configuration destinée à transmettre un premier signal pour l'écriture de la cellule 10 (configuration d'écriture) ; un premier amplificateur 110 (INST-AMP) de conversion tension-courant comprenant, entre ses entrées, une résistance de détection 112 (R _s ) ;

- une unité d'acquisition 130 (ACQ) reliée, de préférence connectée, à la sortie du premier amplificateur 110 ;

- une deuxième ligne de transmission 106 (ligne de lecture) , distincte de la première ligne de transmission 104, adaptée à relier électriquement, via la résistance de détection 112, le générateur 102 et l'élément conducteur 108 dans une deuxième configuration destinée à transmettre un deuxième signal pour la lecture de la cellule 10 (configuration de lecture) ;

- un module de commutation 120 adapté à relier, dans la première configuration, le générateur et l'élément conducteur via la première ligne de transmission et, dans la deuxième configuration, le générateur et l'élément conducteur via la deuxième ligne de transmission. [0059] Le module de commutation 120 permet d'isoler les première et deuxième lignes de transmission l'une de l'autre, et en particulier de déconnecter la ligne de lecture lors des phases d'écriture de la cellule (en configuration d'écriture) Cela permet notamment d'éviter que la ligne de lecture ne perturbe la ligne d'écriture lors des phases d'écriture de la cellule .

[0060] Le module de commutation 120 représenté comprend : un premier commutateur 122 (SW1) positionné entre le générateur et les première et deuxième lignes de transmission, et adapté à relier, de préférence connecter, dans la première configuration, le générateur 102 à la première ligne de transmission 104 et, dans la deuxième configuration, le générateur 102 à la deuxième ligne de transmission 106 ; et - un deuxième commutateur 124 (SW2) positionné entre les première et deuxième lignes de transmission et l'élément conducteur, et adapté à relier, de préférence connecter, dans la première configuration, l'élément conducteur 108 à la première ligne de transmission 104 et, dans la deuxième configuration, l'élément conducteur 108 à la deuxième ligne de transmission 106.

[0061] Chaque commutateur peut comprendre, ou être, un relais statique ou relais à semiconducteur (en anglais Solide State Relay, SSR) . Ces relais sont particulièrement adaptés à réaliser des commutations rapides, c'est-à-dire entre une dizaine de nanosecondes et environ une microseconde, et présentent une durée de vie très supérieure aux commutateurs électromécaniques. Ceci est particulièrement avantageux lorsque de très nombreuses commutations doivent être réalisées, comme cela est le cas pour un test de taux d'erreur binaire en régime impulsionnel à haute fréquence d'une cellule de mémoire. [0062] Le premier amplificateur 110 peut comprendre un amplificateur différentiel, et/ou un amplificateur opérationnel, dont les entrées sont reliées par la résistance de détection 112. Comme elle est positionnée sur la ligne de lecture 106, la résistance de détection 112 est, dans la deuxième configuration, placée sur le trajet du courant circulant dans la cellule mémoire à tester.

[0063] L'élément conducteur 108 peut être une sonde de test, par exemple une sonde de test comprenant des pointes, une pointe étant adaptée à venir en contact avec un contact métallique de la cellule.

[0064] Le générateur de signaux 102 peut être un générateur de formes d'onde arbitraires ou un générateur de signaux arbitraires, par exemple un générateur d'impulsions. Avantageusement, le générateur de signaux a une fréquence d'échantillonnage allant jusqu'à quelques gigas échantillons par seconde (G.éch/s) , voire jusqu'à quelques dizaines de gigas échantillons par seconde (G.éch/s) .

[0065] L'unité d'acquisition 130 est adaptée à acquérir, mesurer, et/ou traiter, le signal de tension en sortie du premier amplificateur 110 (troisième signal) , de manière à déterminer une valeur de résistance de la cellule. L'unité d'acquisition peut comprendre un multimètre numérique, un oscilloscope, un digitaliseur , une carte d'acquisition et/ou tout autre composant adapté à réaliser les fonctions attendues de ladite unité d'acquisition.

[0066] La figure 2A représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un autre mode de réalisation d'un dispositif de test d'une cellule de mémoire à changement de résistance .

[0067] Le dispositif de test 200 de la figure 2A se distingue du dispositif de test 100 de la figure 1 principalement en ce qu' il comprend en outre :

- un deuxième amplificateur 210 (OP-AMP) positionné entre le générateur de signaux 102 et le premier commutateur 122 ; et

- un atténuateur 220 (ATT) positionné sur la deuxième ligne de transmission 106, en amont de la résistance de détection 112 du premier amplificateur 110.

[0068] L'atténuateur, installé sur la ligne de lecture, et combiné avec le deuxième amplificateur, ouvre la possibilité de générer en sortie du deuxième amplificateur un signal d'amplitude supérieure à celle souhaitée sur la cellule. Cela permet de maximiser le rapport signal sur bruit lors de la lecture (on peut choisir un signal suffisant pour maximiser le rapport signal sur bruit en sortie du générateur, et donc également en sortie du deuxième amplificateur) , sans compromettre le gain de cet amplificateur et donc les capacités en termes d'amplitude et de durée du signal d' écriture .

[0069] Selon un exemple, le deuxième amplificateur comprend, ou est, un amplificateur opérationnel.

[0070] Selon une variante (non représentée) , le deuxième amplificateur peut faire partie du générateur.

[0071] Selon un exemple, l'atténuateur comprend, ou est, un atténuateur passif, adapté en ses entrées et sorties à des impédances de 50 Ohms sur une large bande de fréquence, de l'ordre de quelques kHz à une dizaine de GHz .

[0072] Les autres éléments du dispositif de test 200 peuvent être similaires au dispositif de test 100 de la figure 1, les exemples et variantes du dispositif de test 100 pouvant également s'appliquer au dispositif de test 200.

[0073] Avantageusement, la valeur R _s de la résistance de détection 112 peut être modifiée, par exemple variée, en fonction de la valeur attendue, ou d'une plage autour de la valeur attendue, de la résistance de la cellule 10 à tester, que l'on cherche à déterminer à l'aide du dispositif de test. Par exemple, la résistance de détection 112 est une résistance variable (représentée par une flèche oblique en pointillés dans les figures 1 et 2A) . En variante, la résistance de détection peut comprendre un réseau de résistances ayant des valeurs de résistance différentes, et étant reliées à un système de commutation adapté à sélectionner une résistance donnée parmi le réseau de résistances, en fonction de la résistance de la cellule 10 à tester.

[0074] La figure 2B représente, de façon schématique, sous forme de blocs, et d'une façon plus détaillée un dispositif de test 200 selon le mode de réalisation de la figure 2A. La description qui suit peut s'appliquer également au dispositif de test 100 selon le mode de réalisation de la figure 1 si l'on supprime les références au deuxième amplificateur et à 1 ' atténuateur .

[0075] Le premier amplificateur 110 représenté est un amplificateur à détection de courant qui comprend, aux bornes de la résistance de détection 112, un circuit d'amplificateur d'instrumentation 114 qui est configuré pour amplifier la différence de potentiel Vs aux bornes de la résistance de détection 112 afin d'obtenir un signal de tension en sortie VQU (troisième signal) proportionnel au courant traversant la résistance de détection 112, mesurable par l'unité d'acquisition 130.

[0076] La valeur ohmique R _G de la résistance d'entrée 116 du circuit d'amplificateur d'instrumentation 114, qui se trouve électriquement en parallèle avec la résistance de détection 112, est avantageusement élevée, par exemple supérieure à 10 MQ, voire supérieure à 1 GQ, afin de ne pas affecter la mesure.

[0077] Selon l'exemple représenté en figure 2B, la cellule 10 est reliée à la terre GND, de telle manière que la cellule est disposée entre la résistance de détection 112 et la terre. L'amplificateur à détection de courant est ainsi du côté du potentiel le plus élevé du montage (high-side) .

[0078] Avantageusement, la valeur R _s de la résistance de détection 112 est calibrée précisément et/ou est adaptée à l'impédance du circuit en amont de ladite résistance, c'est- à-dire au moins à l'impédance du générateur 102 et à l'impédance du circuit compris entre le générateur et ladite résistance. Selon un exemple, la résistance de détection a une valeur ohmique d'environ 50 ohms, pour une impédance standard de 50 ohms du circuit amont.

[0079] La valeur R _DUT de la résistance de la cellule conditionne le courant dans la ligne de mesure, donc dans la résistance de détection 112, et peut être déterminée, connaissant la valeur Rs de ladite résistance de détection, à partir de la tension en entrée V _IN , et de la tension en sortie V _O U de l'amplificateur à détection de courant. Un exemple, non limitatif, de formule permettant de déterminer une valeur de résistance de la cellule est donné plus après en relation avec la figure 3.

[0080] La figure 3 représente un schéma électrique, partiellement sous forme de blocs, d'un amplificateur à détection de courant 310 d'un dispositif de test selon un mode de réalisation.

[0081] La résistance de détection 312 d'une valeur ohmique R _s est placée sur le trajet du courant I _DUT circulant dans la cellule à tester (DUT) . La tension d'entrée V _IN est générée par le générateur de signaux, éventuellement amplifiée par le deuxième amplificateur et atténuée par l'atténuateur dans la ligne de lecture 106. La tension de sortie V _O U est traitée par l'unité d'acquisition 130. L'amplificateur à détection de courant 310 mesure la chute de tension V _s aux bornes de la résistance de détection 312. [0082] La résistance de détection 312 est branchée aux bornes des entrées positives, ou non inverseuses, respectives d'un premier amplificateur opérationnel 311 et d'un deuxième amplificateur opérationnel 313. L'entrée négative, ou inverseuse, (nœud Ndl) du premier amplificateur opérationnel 311 est reliée à la masse GND par une première résistance 314. L'entrée négative, ou inverseuse, (nœud Nd2 ) du deuxième amplificateur opérationnel 313 est reliée à la masse GND par une deuxième résistance 315. Les première et deuxième résistances ont une même valeur ohmique R _gi .

[0083] La sortie du premier amplificateur opérationnel 311 est reliée, de préférence connectée, à un troisième nœud Nd3 lui-même relié au premier nœud Ndl par l'intermédiaire d'une troisième résistance 316 de contre-réaction. La sortie du deuxième amplificateur opérationnel 313 est reliée, de préférence connectée, à un quatrième nœud Nd4 lui-même relié au deuxième nœud Nd2 par l'intermédiaire d'une quatrième résistance 317 de contre-réaction. Les troisième et quatrième résistances, ou résistances de contre-réaction, ont une même valeur ohmique R _fi .

[0084] Le troisième nœud Nd3 est relié à un cinquième nœud N5 par l'intermédiaire d'une cinquième résistance 318. Le quatrième nœud Nd4 est relié à un sixième nœud N6 par l'intermédiaire d'une sixième résistance 319. Les cinquième et sixième résistances ont une même valeur ohmique R _g2 .

[0085] Le cinquième nœud N5 est relié, de préférence connecté, à l'entrée négative d'un troisième amplificateur opérationnel 322, et le sixième nœud N6 est relié, de préférence connecté, à l'entrée positive dudit troisième amplificateur opérationnel .

[0086] La sortie du troisième amplificateur opérationnel 322 est reliée, de préférence connectée, à un septième nœud Nd7. Ce septième nœud ND7 est relié d'une part au cinquième nœud Nd5 par l'intermédiaire d'une septième résistance 321, et d'autre part au sixième nœud Nd6 par l'intermédiaire d'une huitième résistance 323. Les septième et huitième résistances ont une même valeur ohmique R _f2 .

[0087] La valeur R _DUT de la résistance de la cellule (DUT) peut être déterminée sur la base des valeurs de tension en entrée V _IN et en sortie V _O U de l'amplificateur à détection de courant, de la valeur ohmique R _s de la résistance de détection 312, et des valeurs ohmiques R _fi , R _gi , R _f2 , R _g2 des autres résistances par la formule :

[0088] On a donné un exemple de réalisation d'un amplificateur à détection de courant comprenant un circuit à trois amplificateurs opérationnels. D'autres exemples de circuits sont possibles, avec trois amplificateurs opérationnels, ou par exemple avec un ou deux amplificateurs opérationnels, voire plus de trois amplificateurs opérationnels, et la personne du métier saura également adapter la formule permettant de déterminer la valeur R _DUT de résistance de la cellule en fonction du circuit choisi.

[0089] En outre, la personne du métier saura configurer les amplificateurs opérationnels, ainsi que le circuit, de manière à répondre à des performances souhaitées de l'amplificateur à détection de courant, par exemple pour disposer d'une très large bande passante, d'une stabilité en gain et/ou d'une forte impédance d'entrée.

[0090] La figure 4 représente un exemple de chronogrammes représentant un cycle de test de BER dans un procédé de test selon un mode de réalisation.

[0091] Chaque chronogramme représente graphiquement l'évolution temporelle de signaux électriques ou d'état d'éléments d'un dispositif de test selon un mode de réalisation, par exemple le dispositif de test 200 des figures 2A et 2B.

[0092] Un premier chronogramme 410 représente les signaux générés par le générateur, éventuellement amplifiés par le deuxième amplificateur. Les signaux sont sous la forme d'impulsions de tension. Une impulsion de tension est désignée, par raccourci, par le terme impulsion.

[0093] Un deuxième chronogramme 420 représente l'état du module de commutation. Un état bas correspond à la configuration d'écriture (W) , c'est à dire que le module de commutation est dans une position permettant de relier le générateur et la cellule via la ligne d'écriture. Un état haut correspond à la configuration de lecture (R) , c'est à dire que le module de commutation est dans une position permettant de relier le générateur et la cellule via la ligne de lecture.

[0094] Un troisième chronogramme 430 représente les impulsions reçues par la cellule. Dans la configuration d'écriture, elles ne sont pas atténuées alors que dans la configuration de lecture, elles sont atténuées par 1 ' atténuateur .

[0095] Un quatrième chronogramme 440 représente l'état de la cellule : soit un état logique bas "0" 441, soit un état logique haut "1" 442.

[0096] Une première impulsion 411 positive d'écriture, d'amplitude V _RESET , est générée par le générateur d'impulsion. Cette impulsion est reçue par la cellule sous la forme d'une impulsion 431 d'amplitude V _W-RESET sans être atténuée (configuration d'écriture) et est destinée à amener la cellule à commuter vers un état logique bas "0". [0097] Puis une deuxième impulsion 413 positive de lecture, d'amplitude V _RESET , est générée par le générateur d'impulsion. Cette impulsion est reçue par la cellule sous la forme d'une impulsion 433 d'amplitude V _R-RESET atténuée (configuration de lecture) , inférieure à l'amplitude V _W-RESET , pour contrôler si la cellule a bien commuté vers l'état logique "0" en déterminant une valeur de résistance de la cellule.

[0098] Ensuite, une troisième impulsion 415 négative d'écriture, d'amplitude V _SET , est générée par le générateur d'impulsion. Cette impulsion est reçue par la cellule sous la forme d'une impulsion 435 d'amplitude V _W-SET sans être atténuée (configuration d'écriture) et est destinée à amener la cellule à commuter vers un état logique haut "1".

[0099] Puis une quatrième impulsion 417 négative de lecture, d'amplitude V _SET , est générée par le générateur d'impulsion. Cette impulsion est reçue par la cellule sous la forme d'une impulsion 437 d'amplitude V _R-SET atténuée (configuration de lecture) , inférieure à l'amplitude V _W-SET pour contrôler si la cellule a bien commuté vers l'état logique "1" en déterminant une autre valeur de résistance de la cellule.

[0100] Un cinquième chronogramme 450 représente les signaux en sortie du premier amplificateur : un premier signal de sortie 451 correspondant à une impulsion positive en lecture et un deuxième signal de sortie 452 correspondant à une impulsion négative en lecture. Le signe de l'impulsion est fonction de l'état "0" ou "1" de la cellule.

[0101] Un sixième chronogramme 460 représente les signaux acquis et mesurés par l'unité d'acquisition en sortie du premier amplificateur. L'acquisition est réalisée à l'intérieur d'une fenêtre temporelle d'acquisition, représentée par les traits verticaux en pointillés, afin de mesurer des signaux de sortie stabilisés. Cela permet de générer un premier signal de mesure 461 correspondant à une impulsion positive en lecture et un deuxième signal de mesure

462 correspondant à une impulsion négative en lecture.

[0102] Les niveaux de signaux de mesure 461 et 462 du sixième chronogramme permettent de détecter un changement d' état de la résistance après l'impulsion d'écriture et de retrouver, par calcul, la valeur R _DUT de résistance de la cellule correspondant à l'état logique 1 ou à l'état logique 0, par exemple en utilisant l'équation décrite précédemment.

[0103] Telle qu'elle est utilisée ici, l'impulsion d'écriture positive est supposée faire passer la cellule de l'état logique haut "1" vers un état logique bas "0" et l'impulsion d'écriture négative est supposée faire passer la cellule de l'état logique bas "0" vers un état logique haut "1". L'état logique bas correspond à une faible résistance de la cellule et l'état logique haut correspond à une haute résistance de la cellule. D'autres configurations sont possibles, et des modifications appropriées sont alors à apporter à la description et à la figure 4, sans que cela ne change les principes des modes de réalisation.

[0104] Dans l'exemple représenté, une impulsion de lecture reçue par la cellule a une amplitude inférieure à celle de l'impulsion d'écriture reçue par la cellule, ce, afin d'éviter que l'impulsion de lecture ne commute la jonction tunnel magnétique de la cellule, en d'autres termes pour qu'elle conserve l'état de la cellule supposé être donné par l'impulsion d'écriture (état que l'on souhaite vérifier par la lecture) . En outre, l'impulsion de lecture a une largeur d'impulsion supérieure à celle de l'impulsion d'écriture. Ceci permet de gérer le temps de réaction du premier amplificateur et de l'unité d'acquisition.

[0105] La largeur (durée) et l'amplitude des impulsions d'écriture peuvent être définies en fonction des spécifications de la cellule de test. [0106] Selon une variante (non représentée) , l'impulsion de lecture pourrait avoir une largeur d' impulsion sensiblement égale à celle de l'impulsion d'écriture, avec toutefois, de préférence, une amplitude inférieure d'au minimum un ordre de grandeur .

[0107] Entre une impulsion d'écriture et une impulsion de lecture, un premier intervalle 412 est prévu qui correspond à une période pendant laquelle le générateur ne génère pas de signal d'écriture pendant un bref instant. Un tel intervalle, pouvant être désigné par intervalle de relaxation, permet, par exemple, de laisser un temps de relaxation thermique de la couche libre de la MTJ après la fin de l'impulsion d'écriture. De même, entre une impulsion de lecture et une impulsion d'écriture, un deuxième intervalle de relaxation 414 est prévu qui correspond à une période pendant laquelle, par exemple, le générateur ne génère pas de signal de lecture pendant un bref instant. Un tel intervalle permet au module de commutation de changer le chemin du signal entre la ligne de lecture et la ligne d'écriture.

[0108] Le cycle complet de test BER selon cet exemple, délimité par les deux traits verticaux mixtes, a une durée de AT .

[0109] Dans l'exemple représenté, les signaux générés pour l'écriture et la lecture sont des impulsions de tension, mais ceci n'est pas limitatif. Alternativement, les signaux peuvent être par exemple des impulsions de courant.

[0110] Il ressort de la description qu'un dispositif de test selon un mode de réalisation permet, en utilisant un seul générateur de signaux à la fois pour l'écriture et pour la lecture d'une cellule de mémoire, de diminuer la durée d'un cycle de test, notamment en diminuant les délais de synchronisation entre les appareils. L'utilisation d'un module de commutation permet, par exemple, de découpler la ligne d'écriture de la ligne de lecture, alors qu'un seul générateur de signaux est utilisé.

[0111] En outre, le dispositif de test selon un mode de réalisation permet de se passer, en lecture, d'une polarisation en courant ou en tension en mode quasi-statique pendant le cycle de test, ce qui permet de s'affranchir des délais de stabilisation relatifs aux changements d'état de la jonction tunnel magnétique. Ceci permet, par exemple, de réduire considérablement les intervalles de relaxation entre les impulsions d'écriture et de lecture et entre les impulsions de lecture et d'écriture.

[0112] Sous réserve d'une bande-passante suffisamment élevée du premier amplificateur, les inventeurs ont déterminé qu'il était possible de réduire la durée AT d'un cycle complet de test d'un facteur compris entre environ 10 et 1000, par exemple entre environ 50 et 100. Cela permet par exemple de réduire la durée d'un cycle complet de test BER à moins de 5 microsecondes au lieu de 500 microsecondes, et de réaliser un million de cycles en environ 5 secondes.

[0113] En outre, en récupérant une valeur de résistance de la cellule, on peut récupérer une donnée analogique, ce qui permet une analyse des données plus fine que lorsqu'on ne récupère qu'une donnée numérique, typiquement l'état "0" ou "1" de la cellule, avec une durée de test équivalente à une durée de test numérique. Cela permet par exemple de définir, en post-traitement des données récupérées, une valeur de résistance de seuil plus fine, et de minimiser les erreurs d'écriture. Ceci permet par exemple de s'affranchir d'étapes d'ajustement ("trimming") généralement très longues effectuées sur des composants de mémoires. En d'autres termes, le dispositif de test selon un mode de réalisation permet de réaliser une mesure de résistance d'une cellule de mémoire, donc de réaliser une mesure analogique (et non uniquement de manière binaire) , et ce, de manière plus rapide que d'autres systèmes de test analogique.

[0114] Selon une variante, on peut ne pas chercher à connaître la valeur de résistance de la cellule. Par exemple, on peut prévoir un circuit de comparaison qui, sur la base du signal de tension déterminé en sortie du premier amplificateur, et en la comparant avec une valeur de tension de référence, permet de convertir directement la résistance en état logique de la cellule, permettant notamment de réduire davantage la durée d'un cycle de test.

[0115] La description détaillée des modes de réalisation prend comme exemple une mémoire MRAM à jonction tunnel magnétique (MTJ) comme exemple, mais les modes de réalisation doivent être compris comme s'appliquant plus largement à la catégorie des mémoires à changement de résistance, ce qui inclut notamment un autre type de mémoire MRAM, une mémoire RAM à changement de phase (PCRAM) , une mémoire RAM résistive (RRAM) , et/ou un memristor. Selon un exemple, il peut s'agir d'une mémoire RAM de type couple de transfert de spin (Spin- transfer torque, STT) , ou de type couple spin-orbit (Spin- orbit torque, SOT) .

[0116] En outre, la description détaillée décrit des tests pour la détermination d'un taux d'erreur binaire (BER) d'une telle mémoire, mais d'autres tests en régime impulsionnel à haute fréquence de telles mémoires peuvent être réalisés, comme par exemple des tests R (V) de balayage d'amplitude à largeur d'impulsion constante, pour extraire les tensions de commutation, ou des tests d'endurance, comme par exemple des tests consistant à appliquer un très grand nombre d' impulsions d'écriture, typiquement supérieur à 10 ⁹ , afin d'évaluer la fiabilité de la cellule MTJ au cours du temps et d'en extrapoler une spécification de durée de vie. [ 0117 ] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits . La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées , et d' autres variantes apparaîtront à la personne du métier .

[ 0118 ] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus .