[發明專利]一種RRAM存儲器讀電路

在審

• 申請號: 201310190986.9
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103325414A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 于杰;焦斌;吳明昊;吳華強;鄧寧;錢鶴
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及阻變存儲器設計技術領域，尤其涉及一種RRAM存儲器讀電路。

背景技術

阻變存儲器（RRAM）因其在各方面的性能優勢，如存儲單元結構簡單、工作速度快、功耗低、信息保持穩定、具有不揮發性、而且易于實現三維立體集成和多值存儲等，已經成為存儲器的研究熱點。阻變存儲器中變阻材料的阻值可以通過對其上下電極施加電壓或者電流的不同而改變，呈現出低阻和高阻兩種狀態，用這兩種狀態來存儲邏輯‘0’和邏輯‘1’。對阻變單元的寫操作存在置位(set)和復位(reset)兩個過程，其中置位過程是將變阻由高阻狀態變成低阻狀態，復位過程是將變阻由低阻狀態變成高阻狀態。

存儲器的讀參考單元一般采用陣列單元的高阻狀態和低阻狀態串并聯取中間值的形式，或是只采用高阻狀態單元或低阻狀態單元做參考單元。對于WO_x阻變材料而言，讀參考單元只能采用阻變單元低阻串并聯的形式，原因如下：

1.高低阻值窗口較大，能達到100以上，此時參考支路的電流主要由低阻參考單元決定。

2.阻變存儲器的低阻狀態體現歐姆特性，但高阻狀態體現肖特基特性，高阻阻值會隨著施加的讀電壓不同而呈現不同的阻值。

因此，這對電路設計來說高阻狀態不可用，因為失配以及參考支路布局布線的細微不同，就會導致高阻阻值變化過大，產生嚴重的不確定性。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本發明的一個目的在于提出一種低功耗高速、穩定耐用的RRAM存儲器讀電路。

根據本發明實施例的RRAM存儲器讀電路，包括：

阻變單元陣列，包括多個串并聯的RRAM阻變單元，用于實現數據存儲功能；

參考單元陣列，包括多個串并聯的RRAM阻變單元，用于提供參考電壓；

多級調節電流模塊，包括譯碼器和多級參考支路模塊，所述多級參考支路模塊具有多級參考支路，所述多級參考支路對應多級參考電流值；

電流鏡，所述電流鏡的兩端分別與靈敏放大器和多級參考支路模塊相連，用于實現電流鏡像；

所述靈敏放大器，所述靈敏放大器的正輸入端與所述阻變單元陣列相連，負輸入端與所述電流鏡相連，輸出端輸出數據。

在本發明的一個實施例中，所述多級參考支路對應多級參考電流值，記取I_ref=xI_Rlow，其中I_ref為參考電流，I_Rlow為阻變材料為低阻時的讀通路電流，x=0.1～2。

本發明的RRAM存儲器讀電路克服了阻值漂移現象，有效延長陣列的可操作次數（即器件壽命），具有低功耗高速、穩定耐用的優點。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是RRAM存儲器讀電路圖；

圖2是置位讀操作流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。