[發明專利]非易失性存儲單元以及存儲器系統

有效

• 申請號: 200710002273.X
• 申請日: 2007-01-17
• 公開（公告）號: CN101097776A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 廖忠志
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16;G11C11/56;G11C13/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳晨

技術領域

本發明涉及一種非易失性(nonvolatile)存儲器，特別是涉及多端口電阻形式存儲單元(memory?cell)、具有多端口的電阻形式存儲器陣列、以及使用相同技術背景的系統。

背景技術

電阻形式存儲器的邏輯“0”和邏輯“1”狀態是由存儲器的電阻差異所確定，而非傳統上由儲存在電容的電荷所確定。目前，有幾種已知的電阻形式存儲器：例如，磁阻式隨機存取存儲器(magnetoresistive?random?accessmemory，MRAM)以及相變隨機存取存儲器(phase?change?random?accessmemory，PRAM)。近來，由納米管(nanotube)組成的存儲單元也提供電阻形式存儲器。磁阻式隨機存取存儲器是一種使用磁力的非易失性存儲器，而不是使用儲存在電容的電荷來儲存數據(例如：動態隨機存取存儲器(dynamic?random?access?memory，DRAM)與鐵電隨機存取存儲器(ferroelectric?random?access?memory，FRAM)皆為電容形式存儲器)。傳統磁阻式隨機存取存儲器單元已由發明人Jhon?Jhy?Liaw于美國專利第10/907,977號“Magnetic?Random?Access?Memory?Device”公開，在此合并以作為參考。

傳統電阻式存儲單元有幾個限制。其中一個限制為從存儲單元讀出數據的速度。現今，邏輯電路操作在千兆赫的頻率范圍。然而，傳統電阻式存儲單元元件受限于操作速度，非常慢，導致邏輯電路與存儲器之間有明顯的性能差距。因為邏輯電路所支持的電阻式存儲器元件無法提供足夠快的數據及指令，以導致邏輯電路得到不佳的性能。因此，結果造成電阻式存儲器元件有瓶頸存在，尤其是在單一芯片上整合存儲器與邏輯電路系統的系統整合芯片(System?on?Chip，SoC)設計。因而希望能改善電阻式存儲器元件存取數據的速度。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種電阻形式存儲單元，用以改善多端口讀出存取。在一實施例中，一種存儲器系統，包括安排在陣列內的多個電阻形式存儲單元，其中上述各電阻形式存儲單元具有一對應的第一端口以及一對應的第二端口。上述各第一端口能夠讀出存取以及寫入存取至對應的上述電阻形式存儲單元。上述各第二端口能夠讀出存取至對應的上述電阻形式存儲單元。以及上述存儲器系統能夠與另一讀出存取同時發生讀出或是寫入存取。在一些實施例中，電阻形式存儲單元為磁阻式隨機存取存儲器，然而電阻形式存儲單元也可以為相變隨機存取存儲器、由納米管組成的存儲單元，諸如此類。在另一實施例中，一種非易失性存儲單元，包括：一電阻形式存儲元件，具有一電極層；多個晶體管，上述各晶體管具有一柵極節點耦接至上述電極層；以及一參考晶體管，包括一漏極節點以及一源極節點，其中上述漏極節點與上述源極節點之一被耦接至上述電極層。上述各晶體管提供一對應的端口，用以從非易失性存儲單元讀出數據。

所述的非易失性存儲單元，其中所述電阻形式存儲元件包括一磁阻式存儲裝置。

所述的非易失性存儲單元，其中所述各晶體管還包括一漏極節點，其中所述各晶體管的所述漏極節點被耦接至一既定電壓節點。

所述的非易失性存儲單元，還包括多個端口，其中所述各晶體管還包括一源極節點，以及所述各晶體管的所述源極節點被耦接至對應的所述端口之一。

所述的非易失性存儲單元，其中所述各晶體管還包括一源極節點，以及所述各晶體管的所述源極節點被耦接至一接地信號節點。

所述的非易失性存儲單元，還包括多個端口，其中所述各晶體管還包括一漏極節點，以及所述各晶體管的所述漏極節點被耦接至對應的所述端口之一。

在另一實施例中，一種非易失性存儲單元，包括一電阻形式存儲元件，具有一第一電極導體、一第二電極導體，以及一位于上述第一電極導體以及上述第二電極導體之間的阻抗存儲裝置。一第一導線，電性耦接至上述第一電極導體；一第一以及第二晶體管，各包括一柵極節點以及一源極節點以及一漏極節點，其中上述各晶體管的柵極節點被電性耦接至上述第二電極導體。上述非易失性存儲單元還包括一第二以及第三導線，其中上述第二導線被電性連接至上述第一晶體管的源極節點與漏極節點之一，以及上述第三導線被電性連接至上述第二晶體管的源極節點與漏極節點之一。

所述的非易失性存儲單元，其中所述阻抗存儲裝置包括一磁阻式存儲裝置。

所述的非易失性存儲單元，其中所述第二導線被電性耦接至所述第一晶體管的所述漏極節點，以及所述第一晶體管的所述源極節點被電性耦接至所述第二晶體管的所述源極節點。