[發明專利]相變存儲器的猝發寫方法

有效

• 申請號: 200910200723.5
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101783171A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 丁晟;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56;G11C16/10
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉;尹麗云

技術領域

本發明屬于微納電子技術領域，涉及一種相變存儲器，尤其涉及一種相變存 儲器的猝發寫方法。

背景技術

相變存儲器技術是基于Ovshinsky在20世紀60年代末(Phys.Rev.Lett.， 21，1450～1453，1968)70年代初(Appl.Phys.Lett.，18，254～257，1971)提 出的相變薄膜可以應用于相變存儲介質的構想建立起來的，是一種價格便宜、性 能穩定的存儲器件。相變存儲器可以做在硅晶片襯底上，其關鍵材料是可記錄的 相變薄膜、加熱電極材料、絕熱材料和引出電極材的研究熱點也就圍繞其器件工 藝展開：器件的物理機制研究，包括如何減小器件料等。相變存儲器的基本原理 是利用電脈沖信號作用于器件單元上，使相變材料在非晶態與多晶態之間發生可 逆相變，通過分辨非晶態時的高阻與多晶態時的低阻，可以實現信息的寫入、擦 除和讀出操作。

相變存儲器由于具有高速讀取、高可擦寫次數、非易失性、元件尺寸小、功 耗低、抗強震動和抗輻射等優點，被國際半導體工業協會認為最有可能取代目前 的閃存存儲器而成為未來存儲器主流產品和最先成為商用產品的器件。

相變存儲器的讀、寫、擦操作就是在器件單元上施加不同寬度和高度的電壓 或電流脈沖信號：擦操作(RESET)，當加一個短且強的脈沖信號使器件單元中的 相變材料溫度升高到熔化溫度以上后，再經過快速冷卻從而實現相變材料多晶態 到非晶態的轉換，即“1”態到“0”態的轉換；寫操作(SET)，當施加一個長且 中等強度的脈沖信號使相變材料溫度升到熔化溫度之下、結晶溫度之上后，并保 持一段時間促使晶核生長，從而實現非晶態到多晶態的轉換，即“0”態到“1” 態的轉換；讀操作，當加一個對相變材料的狀態不會產生影響的很弱的脈沖信號 后，通過測量器件單元的電阻值來讀取它的狀態。

盡管相變存儲器巨大的應用前景，并且吸引了業界廣泛的關注，但是依然有 幾個關鍵技術點沒有得到很好的解決。其中，相變存儲器的寫入速度是業界最關 心的問題。由于相變存儲器SET與RESET速度不同，通常而言，SET速度要小于 RESET速度。那么針對傳統的并行寫入方式，在相變存儲器進行寫入過程中，真 正決定相變存儲器速度的是SET速度而非RESET速度。業界提出過一些方法來優 化相變存儲器寫入方式，如專利02826572.6，預先SET一整塊相變存儲器，從 而在寫入數據時是需要進行RESET操作。這種方式較好的解決了速度問題，卻引 來了功耗和芯片面積問題。預先SET一整塊相變存儲器需要耗費大量功耗，而上 述方式必須要留有一塊空白相變存儲塊作為冗余，則浪費了芯片面積。又如專利 200810041415.8，提出以流水線方式在SET同時進行RESET下一位的RESET操作。 但此方法需要對前后兩次數據寫入的地址有嚴格的要求，從而限制了其使用范 圍。

由于RESET與SET所需時間不同，SET時間較RESET時間長，所以在相變存 儲器并行寫入過程中，每一個字節的寫入所需時間由SET時間決定，而進行RESET 操作的位卻處于等待狀態，從而浪費了相變存儲器的寫入速度。

由此，有必要對相變存儲器寫入速度進行優化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種相變存儲器的猝發寫方法，可提高 相變存儲器寫入速度。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種相變存儲器的猝發寫方法，所述方法給并行寫入的每一位配備一個獨立 的先入先出堆棧FIFO；利用FIFO作為相變存儲器SET/RESET操作時間差的緩存。 具體地，所述方法包括如下步驟：

A、相變存儲器采用并行寫入方式；

B、并行寫的每一位配備有一個獨立的先入先出堆棧FIFO；

C、相變存儲器外部總線以設定的頻率將寫入數據輸入到并行寫每一位對應 的FIFO中；

D、并行寫的每一位從對應的FIFO中讀出要寫入的數據，并進行寫入操作；

E、并行寫的每一位完成當前寫操作以后立刻從對應的FIFO中讀出下一個要 進行的寫入數據，并執行下一步寫入操作；