[發明專利]面向納米交叉桿結構的多值憶阻器自適應編程電路及方法

有效

• 申請號: 201210199259.4
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102789811A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 朱玄;楊學軍;吳俊杰;唐玉華;易勛;周靜;方旭東;黃達
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 郭敏

1.一種面向納米交叉桿結構的多值憶阻器自適應編程電路，其特征在于面向納米交叉桿結構的多值憶阻器自適應編程電路由納米交叉桿和N個反饋控制單元組成，有M個選通信號輸入端口、一個擦除或保護電壓輸入端口、一個偏置電壓輸入端口、N個參考電壓輸入端口，M為納米交叉桿的橫向納米線的條數，N為納米交叉桿的縱向納米線的條數，N個反饋控制單元分別與納米交叉桿的N條縱向納米線相連：

納米交叉桿中包含M條橫向納米線、N條縱向納米線及M×N個憶阻器，其中憶阻器選擇有閾值效應的憶阻器，其正閾值電壓為V_P，負閾值電壓為-V_N，憶阻器的連接應使得當在與橫向納米線相連一端施加正電壓且在與縱向納米線相連一端施加負電壓時憶阻器電阻值減??；第i條縱向納米線的一端與第i個反饋控制單元的輸出端相連，接收其輸出的編程電壓信號V_PRO-i，i為正整數，且1≤i≤N；每條橫向納米線的一端即是一個選通信號輸入端口，選通信號輸入端口從外部接收選通信號，用于選通納米交叉桿中的一行憶阻器進行擦除或編程；

每個反饋控制單元與納米交叉桿的一條縱向納米線相連，它通過擦除或保護電壓輸入端口接收擦除或保護電壓信號，通過偏置電壓輸入端口接收偏置電壓信號，N個反饋控制單元共用一個擦除或保護電壓信號V_PRT輸入端和一個偏置電壓信號V_BLAS輸入端，每個反饋控制單元均有一個參考電壓輸入端口，通過參考電壓輸入端口接收參考電壓信號，用于將被編程憶阻器編程到目標阻值；

每個反饋控制單元由一個運算放大器、一個負反饋電阻、一個同向輸入端電阻、一個電壓比較器、一個PMOS晶體管及一個NMOS晶體管組成；NMOS晶體管的柵極即是偏置電壓信號V_BLAS輸入端，NMOS晶體管的漏極即是編程電壓信號V_PRO-i輸出端，與縱向納米線相連，NMOS晶體管的源極與運算放大器的負向輸入端相連；PMOS晶體管的柵極與電壓比較器輸出端相連，PMOS晶體管的源極是擦除或保護電壓信號V_PRT輸入端，PMOS晶體管的漏極與NMOS晶體管的漏極相連；負反饋電阻連接在運算放大器負向輸入端和輸出端之間，其阻值P_F=R_OFFV_MAX/V_CC，其中R_OFF為憶阻器電阻值可以達到的最大值，憶阻器電阻值的變化范圍為[R_ON,R_OFF]，V_MAX為電壓比較器輸入信號的最大值，V_CC為正電壓，且V_P<V_CC<V_P+V_N；同向輸入端電阻連接在運算放大器正向輸入端和地之間，其阻值R_T=R_OFF/(M+R_OFF/R_F)；電壓比較器的正向輸入端接收運算放大器輸出端輸出的電壓，負向輸入端即是參考電壓輸入端口。

2.一種如權利要求1所述的面向納米交叉桿結構的多值憶阻器自適應編程電路的編程方法，其特征在于首先對被編程的一行憶阻器進行擦除操作，將這一行憶阻器的電阻值全部初始化到高阻值R_OFF；然后對被編程的一行憶阻器進行編程操作，將這一行憶阻器的電阻值編程到各自的目標阻值R_TAR-i，R_ON≤R_TAR-i≤R_OFF，各個反饋控制單元的工作過程相同且彼此獨立。