[發明專利]存儲設備和用于操作該存儲設備的操作方法

有效

• 申請號: 201210026986.0
• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN102637454A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 北川真;椎本恒則;對馬朋人
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00;G11C11/56
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 郭定輝

技術領域

本公開涉及一種裝備有利用存儲層的電特性的變化存儲信息的存儲元件的存儲設備以及用于操作該存儲設備的操作方法。

背景技術

諸如計算機的信息裝置廣泛采用高速高密度DRAM(動態隨機存取存儲器)。然而，DRAM的制造成本比電子裝置內通常使用的典型邏輯電路LSI(大規模集成電路)和信號處理電路的制造成本高。這是因為，與生產其他電路相比，生產DRAM包括更復雜的制造過程。DRAM的另一缺點是，它是易失性存儲器，當其電源被移除時，丟失存儲在其內的信息。因此，工作中的DRAM需要頻繁刷新，即，重復從其讀出寫入的信息(數據)、再次增強并寫回。

同時，近年來在開發阻抗(resistance)變化存儲元件(非易失性存儲器)。例如，K.Aratani等的“A?Novel?Resistance?Memory?with?High?Scalability?andNanosecond?Switching，”，Technical?Digest?IEDM?2007，pp.783-786(下面稱為非專利文獻1)提出了一種新型阻抗變化存儲元件，它的特殊優點是存儲元件的微制造的限制。

讀者還可以參考日本專利特開第2003-187590號(下面稱為專利文獻1)，第2004-234707號(專利文獻2)，第2007-133930號(專利文獻3)和第2010-198702號(專利文獻4)。

發明內容

上面引用的非專利文獻1中描述的存儲元件(storage?element)具有其中包含特定金屬的離子導體(存儲層)夾在兩個電極之間的結構。在這種存儲元件中，兩個電極之一含有包含在離子導體內的金屬。因此，當在這兩個電極之間施加電壓時，包含在該電極內的金屬作為離子擴散到離子導體內，導致離子導體的諸如阻抗或者電容之類的電特性發生變化。通常，將存儲元件的阻抗狀態從高阻抗變更為低阻抗的操作被稱為“設置(set)”操作。通常，將阻抗狀態從低阻抗變更為高阻抗的操作被稱為“復位(reset)”操作。

為了改善上面描述的阻抗變化存儲元件的長期可靠性(即，為了獲得存儲元件較窄的阻抗分布)，重要的是增強其數據保持特性并且提高可以對存儲元件重復進行上述設置操作和復位操作的最大次數。數據保持特性通常表示通過設置操作和復位操作單元保持數據的能力。因此，在將其阻抗狀態改變的操作(即，諸如數據寫操作或者數據擦除操作之類的阻抗變化操作)后，阻抗變化存儲元件通常經歷確認操作。確認操作涉及對存儲元件執行讀操作，以在執行阻抗變化操作時檢驗數據是否被正常寫入其內或者從其正常擦除數據。過去，不連續地執行阻抗變化操作和確認操作(例如，在兩個操作之間建立預定預充電時段)。間隔時段延長每個確認操作所需的處理時間，因此，難以加速確認操作。

上面引用的專利文獻1至4提出了依次連續執行阻抗變化操作和確認操作的技術，即，所謂直接確認操作。在執行直接確認操作期間，連續執行由阻抗變化操作和直接確認操作構成的兩個動作。這消除了建立上述預充電時段的需要，因此，實現了加速確認操作。

專利文獻1至4提出的技術包括在執行阻抗變化操作時通過感測電流I和負載阻抗R的乘積而執行確認操作。這樣產生了下面的問題：感測IR乘積常常使獲得的讀信號的幅度變窄，導致確認操作的精度降低。

鑒于上述情況做出本公開，并且本公開提供了一種能夠增強確認操作的精度同時提升其速度的存儲設備和用于操作這種存儲設備的操作方法。

根據本公開的一個實施例，提供了一種存儲設備，包括：多個存儲元件，被配置為其阻抗狀態根據施加的電壓而變化；以及驅動部分，被配置為執行阻抗變化操作和讀操作，該阻抗變化操作涉及通過改變其阻抗狀態將信息寫到存儲元件或者從存儲元件擦除信息，該讀操作涉及從存儲元件讀信息。該驅動部分包括：放大器，被配置為輸出在執行讀操作時的讀信號；恒流負載；以及控制部分，被配置為關于存儲元件執行阻抗變化操作和直接確認操作，直接確認操作涉及在阻抗變化操作之后執行讀操作，以確認將信息寫入存儲元件或者從存儲元件擦除信息是否正常完成。控制部分在執行直接確認操作的時段期間，以恒流負載用作放大器上的負載并根據流過存儲元件的電流和恒流負載的電流輸出讀信號的方式來進行控制。