[發明專利]具有實時觸發器狀態保存功能的觸發器電路

有效

• 申請號: 201310290019.X
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN104282332B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 陳后鵬;張怡云;王倩;范茜;許偉義;金榮;胡佳俊;李喜;蔡道林;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及觸發器領域，特別是涉及一種具有實時觸發器狀態保存功能的觸發器電路。

背景技術

數據實時保存廣泛使用于集成電路的系統中，為便于記錄的查找，常常需要在系統工作時把系統中關鍵觸發器的輸出數據或觸發器的狀態予以保存。數據實時保存是控制系統、保密系統等保證數據安全的必要措施。

目前系統狀態的實時保存常用于掉電數據保存，掉電數據保存一般有兩種方法：一種是在掉電時使用備用電源防止數據丟失；另一種是在電源電壓降低到一定程度之前，發出掉電信號，通知控制器把數據安全轉移到非揮發存儲器中。

第一種方法如果在集成電路內部實現掉電數據保護時，若采用大電容，則保存的時間很短，一般為毫秒級；若采用用備用電池或用不間斷電源，則成本過高。第二種方法通常都采用非揮發存儲器，一般是EEPROM或flash存儲器。這兩種非揮發存儲器都可以在集成電路內部實現，但與CMOS工藝兼容的工藝比較復雜，而且在快速掉電的情況下，例如小于一個微秒的掉電速度的情況下，數據還是會來不及保存。為了解決快速掉電數據保存的問題，目前在一些特殊的場合使用鐵電存儲器。

相變存儲器利用相變材料的晶態和非晶態的特性來實現數據的存儲。這種相變材料，如Ge-Sb-Tb(GST)，是硫系化物的非晶半導體。使用電流加熱相變單元，可以使相變材料從非晶態轉化為結晶態，也就是相變材料從高阻狀態變為低阻狀態，這種操作稱之為set操作；使相變材料從結晶態轉換為非結晶態，也就是相變材料從低阻狀態變為高阻狀態，這種操作稱之為reset操作。結晶態和非結晶態這兩種狀態可以分別表示高低電平“1”和“0”。

當給相變材料注入一個高速、短時間的大電流脈沖時，相變材料就轉化為高阻的非結晶態，這個高阻的非結晶狀態認為是reset狀態，對應存儲的數據是“0”。

當給相變材料充入一個比reset電流小，脈沖寬度更寬的電流脈沖時，相變材料就轉化為低阻的結晶態，這個低阻的結晶狀態認為是set狀態，對應存儲的數據為“1”。

由于相變單元的制作工藝與CMOS工藝兼容，成本比EEPROM、Flash存儲器的成本都低，而且速度比EEPROM、flash存儲器要快幾個數量級，是一種新興的存儲器。

如圖1所示，其為一個使相變器件發生相變的等效電路圖。其中，相變單元PCM等效為一個可變電阻R。相變單元PCM的一端接字線WL控制的開關，另一端接位線BL。在字線WL選通后，驅動電流通過位線BL注入到相變單元PCM，使相變單元PCM發生相變。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有實時觸發器狀態保存功能的觸發器電路。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種具有實時觸發器狀態保存功能的觸發器電路，其至少包括：

觸發器電路本體；

連接在所述觸發器電路本體輸出端的寫控制電路，用于基于寫信號來傳輸所述觸發器電路本體的狀態；

包含由相變材料構成的存儲單元的存儲電路，連接所述寫控制電路，用于存儲所述觸發器電路本體的狀態，并基于讀信號輸出所存儲的狀態；

狀態恢復電路，連接所述存儲電路，用于使所述觸發器電路本體的狀態恢復至所述存儲電路所存儲的狀態。

優選地，所述具有實時觸發器狀態保存功能的觸發器電路還包括：

連接所述存儲電路的電源檢測電路，用于檢測電源以輸出電源狀態信號；

輸出控制電路，用于基于所述電源狀態信號及外部控制信號來輸出讀信號。

優選地，所述狀態恢復電路包括連接所述存儲電路的讀出靈敏放大器及連接讀出靈敏放大器的受控輸出開關；更為優選地，所述受控輸出開關與所述輸出控制電路相連接。

優選地，所述存儲單元包括非揮發相變隨機存儲器。

優選地，所述存儲電路還包括電流源。

優選地，所述寫控制電路由與非門、或非門、反相器及MOS管構成。

優選地，所述觸發器電路本體包括具有復位端及置位端的D觸發器。

如上所述，本發明的具有實時觸發器狀態保存功能的觸發器電路，具有以下有益效果：在系統工作時可以隨時把觸發器的狀態保存在存儲電路中，也可以在某一特殊指令的控制下保存一個特殊的狀態，例如掉電時對觸發器狀態的保存；上電時，可把保存在存儲電路中的數據讀出，使觸發器恢復到掉電時的狀態。

附圖說明

圖1顯示為使相變材料發生相變的一個等效單元電路示意圖。