[發(fā)明專利]基于相變存儲(chǔ)單元的非易失性T觸發(fā)器電路及實(shí)現(xiàn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110434367.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102436848A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 亢勇;陳邦明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新儲(chǔ)集成電路有限公司
• 主分類號(hào): G11C14/00
• 分類號(hào): G11C14/00;H03K3/353
• 代理公司: 上海麥其知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成電路，尤其是涉及一種基于相變存儲(chǔ)器單元的非易失性T觸發(fā)器電路及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

T觸發(fā)器是數(shù)字電路觸發(fā)器中的一種電路單元。T觸發(fā)器具有置“0”、置“1”、保持和翻轉(zhuǎn)功能，在實(shí)際應(yīng)用中，它不僅有很強(qiáng)的通用性，而且能靈活地轉(zhuǎn)換其他類型的觸發(fā)器。T觸發(fā)器是一種能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)碼的基本電路，它能夠自行保持“1”或“0”兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，又稱為雙穩(wěn)態(tài)電路。在不同的輸入信號(hào)作用下，其輸出可以置成“1”態(tài)或“0”態(tài)，并且當(dāng)輸入信號(hào)消失后，觸發(fā)器獲得的新?tīng)顟B(tài)能保持下來(lái)。觸發(fā)器是數(shù)字電路中廣泛應(yīng)用的器件之一，在計(jì)數(shù)器、智力搶答器、計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字式錄音機(jī)中都能見(jiàn)到它。且在大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)中，T觸發(fā)器是必不可少的基本元件之一。但普通的T觸發(fā)器都不能在掉電的狀態(tài)下保持其狀態(tài)。

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中T觸發(fā)器在掉電狀態(tài)下會(huì)丟失信號(hào)的缺陷，提出了一種基于相變存儲(chǔ)單元的非易失性T觸發(fā)器電路及其實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明基于相變存儲(chǔ)單元的非易失性T觸發(fā)器具有位級(jí)存儲(chǔ)以及恢復(fù)的能力，可以在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)T觸發(fā)器功能的同時(shí)，還可以使T觸發(fā)器在掉電時(shí)保存其當(dāng)前狀態(tài)，并能在電源恢復(fù)后恢復(fù)到掉電之前的狀態(tài)。本發(fā)明具有不破壞原有觸發(fā)器功能，與CMOS工藝兼容的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于相變存儲(chǔ)單元的非易失性T觸發(fā)器電路，包括T觸發(fā)器單元和相變存儲(chǔ)單元；所述T觸發(fā)器與所述相變存儲(chǔ)單元串聯(lián)連接。

其中，所述T觸發(fā)器單元包括第一三輸入與非門的輸出端、第二三輸入與非門的輸出端、T觸發(fā)器的輸出端、T觸發(fā)器的反相輸出端、二輸入與非門、T觸發(fā)器輸入端、時(shí)鐘信號(hào)輸入端；

所述T觸發(fā)器輸入端與所述第一三輸入與非門、第二三輸入與非門的輸入端連接，時(shí)鐘信號(hào)輸入端分別于所述第一三輸入與非門的輸入端、第二三輸入與非門的?輸入端連接，所述第一三輸入與非門的輸出端與第一二輸入與非門的輸入端連接，所述第二三輸入與非門的輸出端與第二二輸入與非門的輸入端連接，所述第一二輸入與非門的輸出端與所述第二三輸入與非門的輸入端、第二二輸入與非門的輸入端、T觸發(fā)器的輸出端連接，所述第二二輸入與非門的輸出端與所述第一三輸入與非門的輸入端、第一二輸入與非門的輸入端、T觸發(fā)器的反相輸出端連接。

其中，所述相變存儲(chǔ)單元包括相變電阻和控制晶體管；

所述第一相變電阻的正極與所述T觸發(fā)器的輸出端連接，負(fù)極與所述第一控制晶體管的漏極；所述第一控制晶體管的源極與位線連接，柵極與所述存儲(chǔ)和恢復(fù)控制信號(hào)端連接；

所述第二相變電阻的正極與所述T觸發(fā)器的反相輸出端連接，負(fù)極與所述第二控制晶體管的漏極連接；所述第二控制晶體管的源極與所述反位線連接，柵極與所述存儲(chǔ)和恢復(fù)控制信號(hào)端連接。

其中，通過(guò)編程電流對(duì)所述控制晶體管的柵極的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于所述相變存儲(chǔ)單元電阻值的編程。

其中，其特征在于，所述T觸發(fā)器可以是JK觸發(fā)器，D觸發(fā)器或RS觸發(fā)器。

其中，所述相變存儲(chǔ)單元的相變材料可以是鍺銻碲，硅銻碲或鋁銻碲。

本發(fā)明還提出一種基于相變存儲(chǔ)單元的非易失性T觸發(fā)器電路的實(shí)現(xiàn)方法，包括：步驟A：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或步驟B：恢復(fù)數(shù)據(jù)。

其中，當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)：

步驟A1：將所述位線與反位線接地，時(shí)鐘信號(hào)輸入端保持低電平狀態(tài)；

步驟A2：對(duì)所述存儲(chǔ)和恢復(fù)控制信號(hào)端進(jìn)行控制，對(duì)所述第一相變電阻和第二相變電阻進(jìn)行編程，當(dāng)所述T觸發(fā)器輸出端或T觸發(fā)器反相輸出端的狀態(tài)為高電平時(shí)，與其相連的相變電阻會(huì)被編程，另外一個(gè)保持不變；

步驟A3：將所述位線與反位線同時(shí)接高電平并控制所述存儲(chǔ)和恢復(fù)控制信號(hào)端，當(dāng)所述T觸發(fā)器輸出端或T觸發(fā)器反相輸出端的狀態(tài)為低電平時(shí)，與其相連的相變電阻會(huì)被編程，另外一個(gè)保持不變；

步驟A4：將所述存儲(chǔ)與恢復(fù)控制信號(hào)端設(shè)為低電平完成存儲(chǔ)過(guò)程。

其中，當(dāng)恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)：

步驟B1：時(shí)鐘信號(hào)輸入端保持低電平狀態(tài)；

步驟B2：對(duì)所述位線與反位線進(jìn)行預(yù)充電，將所述存儲(chǔ)和恢復(fù)控制信號(hào)端設(shè)為高電平；

步驟B3：所述第一相變電阻和第二相變電阻的電阻狀態(tài)對(duì)所述T觸發(fā)器的輸出端和T觸發(fā)器反相輸出端進(jìn)行初始化，恢復(fù)掉電前的狀態(tài)；

步驟B4：將所述存儲(chǔ)與恢復(fù)控制信號(hào)端設(shè)為低電平完成恢復(fù)過(guò)程。