[發明專利]一種基于翻轉編碼電路的阻變存儲器及相應數據存儲方法

有效

• 申請號: 201510094729.4
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104681085B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 張鋒;項中元
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

本發明公開了一種阻變存儲器，包括阻變存儲器陣列、翻轉編碼電路和翻轉解碼電路。以及一種基于翻轉編碼電路的阻變存儲器數據存儲/讀取方法，包括以下步驟：首先對將要存入阻變存儲器的數據進行判斷，如果符合條件就進行翻轉編碼，否則直接存入阻變存儲器陣列，在讀出時通過翻轉解碼電路對讀出的阻變存儲器數據進行判斷，如果符合條件就進行翻轉解碼，否則直接讀出。本發明通過編碼在阻變存儲器中存儲盡量少的“1”，提高了阻變存儲器數據存儲的可靠性，降低了數據讀取過程中的能耗。

技術領域

本發明涉及半導體數據存儲技術領域，更具體地涉及一種基于翻轉編碼電路的阻變存儲器及相應數據存儲方法。

背景技術

阻變存儲器(Resistive Random Access Memory，RRAM)是最近幾年興起的一種半導體存儲器，由于它具有高集成度、低功耗、與CMOS工藝兼容等優點，因此被認為是最有可能取代FLASH成為下一代主流非揮發存儲器的半導體存儲器。阻變存儲器的存儲原理是通過對阻變材料兩端加適當的電壓后可以對阻變材料進行SET和RESET操作，當阻變存儲器被SET后，其阻值為低阻狀態，相對應的數據存儲值為“1”，當阻變存儲器被RESET時，其阻值為高阻狀態，其相對應的數據存儲值為“0”。

在阻變存儲器單元被SET時，其形成的導電細絲的半徑和SET電流大小密切相關，SET電流越大，導電細絲的半徑也越大。如圖1所示，由于阻變存儲單元中使用了MOS管作為選通開關，MOS管存在寄生電容，在阻變單元被SET時，即從高阻態向低阻態變化時，將會產生電流過沖(overshoot)效應，并且SET電流越大，該效應越明顯，這將會造成導電細絲的直徑發生不可預知的差異化，這將在不同阻態變化和不同讀寫周期中產生嚴重的不確定性，特別是在阻變單元用于多值存儲時尤其嚴重。同時，如圖2所示，在讀取阻變單元信息時，低阻態單元由于其阻值較低，其讀取電流會更大，會產生更多的功耗。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種基于翻轉編碼電路的數據存儲方法，以通過編碼在阻變存儲器中存儲盡量少的“1”(即低阻態)，從而提高阻變存儲器存儲數據的可靠性，以及降低阻變存儲器讀取數據的能耗，最終在一定程度上解決上述問題。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，本發明提供了一種阻變存儲器，包括：

阻變存儲器陣列，用于存儲數據信息和翻轉編碼標志位信息；

阻變存儲器寫電路，用于將待存儲的數據和所述翻轉編碼標志位信息寫入所述阻變存儲器陣列；

阻變存儲器讀電路，用于將存儲的數據從所述阻變存儲器陣列中讀取出來；

翻轉編碼電路，與所述阻變存儲器寫電路相連，用于在所述阻變存儲器寫電路將待存儲的數據寫入所述阻變存儲器陣列之前，根據預先設定條件實現所述待存儲數據的翻轉編碼，并設置翻轉編碼標志位信息；以及

翻轉解碼電路，與所述阻變存儲器讀電路相連，用于在所述阻變存儲器讀電路將存儲的數據和所述翻轉編碼標志位信息從所述阻變存儲器陣列中讀取出來之后，根據所述翻轉編碼標志位信息實現所述存儲數據的翻轉譯碼。

其中，所述翻轉編碼電路根據所述待存儲數據中“1”的個數是否比“0”的個數多來判斷是否對所述待存儲數據進行翻轉編碼，如果多于，則進行翻轉編碼，并將所述翻轉編碼標志位置為“1”，否則直接寫入，并將所述翻轉編碼標志位置為“0”。

其中，所述對待存儲數據進行翻轉編碼的步驟包括：將所述待存儲數據中的“1”全部翻轉為“0”，將所述待存儲數據中的“0”全部翻轉為“1”。

其中，所述翻轉解碼電路根據所述翻轉編碼標志位信息來判斷是否對所述存儲數據進行翻轉解碼，如果所述翻轉編碼標志位值為“1”，則進行翻轉解碼，否則直接讀出。