[實用新型]一種包括參考單元的RRAM子陣列結構

有效

• 申請號: 201520186445.3
• 申請日: 2015-03-30
• 公開（公告）號: CN204680387U
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 韓小煒
• 申請（專利權）人: 山東華芯半導體有限公司
• 主分類號: G11C16/26
• 分類號: G11C16/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李宏德

技術領域

本實用新型涉及非揮發隨機存儲器設計領域，具體為一種包括參考單元的RRAM子陣列結構。

背景技術

近幾年在智能手機、智能電視和平板電腦等消費類市場牽引下，flash存儲器得到迅速發展。但是，由于復雜的掩模圖形及昂貴的制造成本，越來越大的字線漏電和單元之間的串擾，以及浮柵中電子數目越來越少等原因，其尺寸縮小能力受到了很大限制，估計發展到1znm將很難繼續往下發展。因此，新興的非揮發存儲器CBRAM、MRAM、PRAM、RRAM等越來越受到重視，其中RRAM憑借高速度、大容量、低功耗、低成本和高可靠性被認為是flash最有力的候選者。

但是，由于工藝電壓溫度(PVT)的影響，圖1所示，RRAM阻變單元電阻大小存在嚴重的一致性問題，晶圓和晶圓之間，同一經圓芯片與芯片之間，同一芯片上不同區域都存在著電阻大小的偏差。無論是高阻態還是低阻態，電阻大小都呈一定范圍的正態分布。因此，對于基于電流模式的讀取電路來說，就很難提供一個比較理想的參考電流。采用固定參考電流不太可能，因為它無法跟蹤阻變單元高阻態和低阻態因為區域和溫度帶來的偏差。目前常用的方法是采用共享的參考單元提供參考電流，如圖2所示，可以跟蹤電阻隨著區域和溫度的變化。但是，參考單元本身電阻大小也存在一致性問題，其產生的參考電流也呈正態分布，所以必須找到合適的參考陣列結構，縮窄參考電流分布，提高讀取裕度，從而提供讀取速度和讀取成功率。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種通過提供自適應讀取參考電流，進而增大讀取裕度，提高讀取速度和成功率的包括參考單元的?RRAM子陣列結構。

本實用新型是通過以下技術方案來實現：

本實用新型一種包括參考單元的RRAM子存儲陣列結構，包括主陣列和參考陣列，主陣列包括n行m列存儲單元；參考陣列包括n行2列存儲單元，其中，n為正整數，m為正整數；主陣列和參考陣列中的存儲單元通過按行設置的字線依次連接；

主陣列中任意1列包括主陣列位線BL和主陣列源線SL，以及依次并聯在主陣列位線BL和主陣列源線SL之間的n個存儲單元；?

參考陣列中任意1列均能夠作為參考單元；每列參考單元共包括n個存儲單元，由兩級n/2個存儲單元并聯結構串聯組成；每列參考單元包括第一位線RBLH，第二位線RBLL和一條源線CSL，且兩列參考單元共享源線CSL；第一位線RBLH和第二位線RBLL各連接n/2個存儲單元，兩級n/2個存儲單元并聯結構通過CSL串聯；讀取時第一位線RBLH接讀取電壓Vread，第二位線RBLL接地線GND。

優選的，還包括參考讀取開關RD_RER_SW<n-1:0>，以及設置在主陣列和參考陣列之間字線上的參考寫入開關WR_RER_SW<n-1:0>；參考讀取開關RD_RER_SW<n-1:0>的三端分別連接參考陣列列字線，參考陣列讀取字線電壓RD_RER_WL以及參考讀取使能信號RD_RER_EN；寫入開關WR_RER_SW<n-1:0>的三端分布連接主陣列字線，參考陣列字線以及參考寫入使能信號WR_REF_EN。

進一步，當對參考單元寫入時，

WR_RER_EN有效，WR_RER_SW<n-1:0>打開，RD_RER_EN無效，RD_RER_SW<n-1:0>關閉且RD_RER_WL接GND，通過WL<i>選擇對應的參考陣列字線REF_WL<i>進行寫入，其中，0≤i≤n-1，n為正整數。

進一步，當參考單元作為讀取參考時，

WR_RER_EN無效，WR_RER_SW<n-1:0>關閉，RD_RER_EN有效，RD_RER_SW<n-1:0>打開且RD_RER_WL接芯片電源VDD，REF_WL<n-1:0>全部打開，n個參考單元形成兩級n/2個單元并聯再串聯的結構。

優選的，讀取數據前，參考陣列中的存儲單元均被寫為低阻態。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果：

本實用新型提出一種包括參考單元的RRAM子陣列結構，通過每列參考單元實現并串結構，利用并聯單元數目和串聯級數的優化限定，節省面積和簡化控制邏輯的同時，能夠提供自適應讀取參考電流，從而提高讀取速度和成功率。通過在參考陣列中設置兩列共用源線的參考單元，實現冗余方案，保證了讀取參考電流的可修復性。