[發明專利]磁存儲元件的場輔助切換

有效

• 申請號: 201110364445.4
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102456393A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: X·曹;習海文;朱文忠;R·蘭伯頓;高凱中
• 申請（專利權）人: 希捷科技有限公司
• 主分類號: G11C11/15
• 分類號: G11C11/15;G11C7/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 亓云

發明內容

本發明的各種實施例一般涉及用于將數據寫入諸如自旋轉移矩隨機存取存儲器(STRAM)存儲單元之類的磁存儲元件的方法和裝置。

根據各種實施例，施加通過磁存儲元件的寫入電流以發起該元件至期望磁狀態的磁旋進。隨后，在寫入電流的繼續施加期間毗鄰該磁存儲元件發起場輔助電流的流動以在該元件上感生磁場。該場輔助電流在寫入電流被終止之后仍持續以提供至該期望磁狀態的場輔助旋進。

表征本發明各種實施例的這些以及各種其它特征與優點可考慮以下具體討論與所附附圖來理解。

附圖說明

圖1提供了數據存儲設備的功能塊表示。

圖2描繪了圖1的存儲器模塊的一部分。

圖3示出了圖2的磁存儲元件的示例性構造。

圖4是對如圖2-3中那樣配置的存儲單元的結構描繪。

圖5是根據各種實施例可施加的交疊的寫入電流和場輔助電流的圖形表示。

圖6是其他實施例中可施加的交疊的寫入電流和輔助電流的圖形表示。

圖7示出了毗鄰存儲單元的輔助層的一種配置。

圖8示出了一般性地解說根據各種實施例執行的步驟的“用場輔助電流的數據寫入”例程。

具體實施方式

本公開以數據可被寫入諸如但不限于自旋轉移矩隨機存取存儲器(STRAM)單元之類的磁存儲元件的方式來闡述各種改進。

固態磁存儲單元陣列可被用于提供數據比特的非易失性存儲。一些磁存儲單元配置包括諸如磁性隧穿結(MTJ)之類的可編程電阻性元件。MTJ包括具有選定方向上的固定磁取向的釘扎基準層。自由層通過隧穿勢壘與該基準層分開，其中該自由層具有可選擇性變化的磁取向。自由層相對于固定層的取向建立了該單元的總電阻，該總電阻可在讀取感測操作期間檢測。

雖然已發現磁存儲元件能在緊湊的半導體陣列環境中高效率地存儲數據，但是與此類元件有關的一個問題是產生不同的編程狀態所需要的功率。已發現，相對較大幅度的、長持續時間的電流脈沖對于可靠地將存儲元件編程到選定的編程狀態而言可能是必需的。

相應地，本公開一般涉及數據至磁存儲元件的場輔助寫入。在編程(數據寫入)操作期間，毗鄰存儲單元施加輔助電流。該輔助電流生成在向存儲元件施加寫入電流期間和之后對該存儲元件起作用的安培(輔助)場。該輔助場可減少寫入努力和持續時間，并可增大磁旋進至期望狀態的概率。

圖1提供根據本發明的各種實施例來構造和操作的數據存儲設備100的簡化框圖表示。可以構想，該設備構成可與便攜式電子設備配對以便為該設備提供數據存儲的存儲卡。然而，應當領會，所要求保護的主題內容并不如此限定。

設備100被示為包括控制器102和存儲器模塊104。控制器102提供對該設備的頂層控制，包括與主機(未單獨示出)的接口操作。控制器功能性可在硬件中或經由可編程處理器來實現，或可被直接納入存儲器模塊104。其他特征也可被納入設備100，包括但不限于I/O緩沖器、ECC電路系統和本地控制器高速緩存。

存儲器模塊104包括如圖2中解說的非易失性存儲單元106的固態陣列。每個單元106包括電阻性感測存儲元件108和切換器件110。存儲元件108在圖2中被表示為可變電阻器，因為這些元件將響應于對這些單元的編程輸入而建立不同的電阻。切換器件110在讀取操作和寫入操作期間促成對個體單元的選擇性訪問。

在一些實施例中，存儲單元106被表征為自旋轉移矩隨機存取存儲器(STRAM)單元。存儲元件108被表征為磁性隧穿結(MTJ)，并且切換器件被表征為nMOSFET(n溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管)。應當領會，其他單元配置也可被容易地使用。

通過使用包括位線(BL)112、源線(SL)114和字線(WL)116在內的各種控制線來執行對單元106的訪問。沿選定的字線116的所有單元106可形成在讀取和寫入操作期間當前被訪問的存儲頁。該陣列可包括以行和列安排的任何數目個MxN存儲單元。可使用其中僅兩條控制線直接耦合至每個單元的交叉點陣列。

圖2中表示的各種位線、源線和控制線112、114和116正交地跨陣列延伸，并可根據需要彼此平行或彼此垂直。合適的驅動器電路系統(未示出)耦合至各種控制線以使選定的讀取和寫入電流通過個體單元106。