[發(fā)明專(zhuān)利]具有溫度跟隨特性的相變存儲(chǔ)器讀電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610935023.0
• 申請(qǐng)日: 2016-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106601290B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張琪;陳后鵬;宋志棠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G11C13/00
• 分類(lèi)號(hào): G11C13/00
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本發(fā)明提供一種具有溫度跟隨特性的相變存儲(chǔ)器讀電路，包括：參考相變存儲(chǔ)陣列、相變存儲(chǔ)陣列、參考相變存儲(chǔ)單元地址寄存模塊、參考電流產(chǎn)生模塊、鉗位電壓產(chǎn)生模塊及電流比較模塊。本發(fā)明的相變存儲(chǔ)器讀電路通過(guò)對(duì)大規(guī)模相變存儲(chǔ)陣列的不同位置的環(huán)境溫度采樣，利用高低阻態(tài)下相變單元的溫度漂移系數(shù)，使所述參考電流隨環(huán)境溫度變化具有恰當(dāng)?shù)淖哉{(diào)性，此種特性兼顧了相變存儲(chǔ)陣列不同物理位置的溫度差異，避免了所述參考電流值與相變單元位線(xiàn)電流值的混疊，提高了所述讀出電路在外界環(huán)境溫度改變時(shí)的正確讀取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于大規(guī)模相變存儲(chǔ)器的具有溫度跟隨特性的相變存儲(chǔ)器讀電路及方法，尤其是指在存儲(chǔ)規(guī)模較大的情況下，為了平均存儲(chǔ)陣列各處的溫度差異，并適應(yīng)不同外界溫度環(huán)境，產(chǎn)生具有一定溫度自調(diào)性的參考電流，從而能夠提高信息讀取可靠性的方法。

背景技術(shù)

相變存儲(chǔ)器技術(shù)是基于Ovshinsky在20世紀(jì)60年代末、70年代初提出的相變薄膜可以應(yīng)用于相變存儲(chǔ)介質(zhì)的構(gòu)想建立起來(lái)的。相變存儲(chǔ)器的基本原理是利用電脈沖信號(hào)作用于器件單元上，使相變材料在非晶態(tài)與多晶態(tài)之間發(fā)生可逆相變，通過(guò)分辨非晶態(tài)時(shí)的高阻與多晶態(tài)時(shí)的低阻，可以實(shí)現(xiàn)信息的寫(xiě)入、擦除和讀出操作。由于具有高速讀取、高可擦寫(xiě)次數(shù)、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強(qiáng)震動(dòng)和抗輻射等優(yōu)點(diǎn)，相變存儲(chǔ)器被認(rèn)為是最有可能取代目前的閃存存儲(chǔ)器而成為未來(lái)存儲(chǔ)器主流產(chǎn)品的器件。

一般來(lái)說(shuō)，相變存儲(chǔ)器的讀取操作是通過(guò)發(fā)送一個(gè)遠(yuǎn)低于相變所需要的電壓值(電流值)給相變存儲(chǔ)單元，并將得到的位線(xiàn)電流(電壓)與參考電流(電壓)比較后得到存儲(chǔ)信息的而實(shí)現(xiàn)的。如果位線(xiàn)電流小于參考電流(電壓高于參考電壓)則表示相變單元為高阻態(tài)，即“1”；若位線(xiàn)電流大于參考電流(電壓低于參考電壓)，則表示相變單元為低阻態(tài)，即“0”。

由于相變材料本身電阻率隨溫度變化而變化，且相變存儲(chǔ)單元在高阻態(tài)的溫度系數(shù)明顯大于在低阻態(tài)的溫度系數(shù)，當(dāng)外界環(huán)境溫度改變時(shí)，固定的參考電流(電壓)適應(yīng)性低，極易導(dǎo)致讀電路讀取數(shù)據(jù)的失敗。進(jìn)一步的，對(duì)于大規(guī)模相變存儲(chǔ)器，讀操作時(shí)流經(jīng)相變單元的電能會(huì)轉(zhuǎn)化為焦耳熱對(duì)局部電路進(jìn)行加熱，導(dǎo)致相變存儲(chǔ)陣列溫度的不均，局部相變單元隨著溫度進(jìn)一步變化而產(chǎn)生電阻漂移；所以，如何優(yōu)化讀電路的參考電流(電壓)，使相變存儲(chǔ)器在不同外界溫度條件下產(chǎn)生一個(gè)合理的中間值，穩(wěn)定可靠的比較出存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有溫度跟隨特性的相變存儲(chǔ)器讀電路，以提高數(shù)據(jù)讀取在環(huán)境溫度變化時(shí)的可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種具有溫度跟隨特性的相變存儲(chǔ)器讀電路，所述相變存儲(chǔ)器讀電路包括：參考相變存儲(chǔ)陣列、相變存儲(chǔ)陣列、參考相變存儲(chǔ)單元地址寄存模塊、參考電流產(chǎn)生模塊、鉗位電壓產(chǎn)生模塊及電流比較模塊；所述參考相變存儲(chǔ)陣列包括多個(gè)參考陣列，每個(gè)參考陣列包括高阻值陣列及低阻值陣列；所述參考相變存儲(chǔ)單元地址寄存模塊用于控制所述參考相變存儲(chǔ)陣列字線(xiàn)地址的選通；所述鉗位電壓產(chǎn)生模塊用于提供所述參考相變存儲(chǔ)陣列和相變存儲(chǔ)陣列讀操作時(shí)的鉗位電壓；所述參考電流產(chǎn)生模塊用于獲得具有溫度跟隨特性的參考電流；所述相變存儲(chǔ)陣列用于產(chǎn)生相變存儲(chǔ)單元的位線(xiàn)電流；所述電流比較模塊用于在讀操作下比較所述參考電流產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的參考電流及所述相變存儲(chǔ)器中相變存儲(chǔ)單元的位線(xiàn)電流，從而得到相變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

作為本發(fā)明的具有溫度跟隨特性的相變存儲(chǔ)器讀電路的一種優(yōu)選方案，所述高阻值陣列和低阻值陣列均包含一個(gè)以上的參考存儲(chǔ)單元，所述高阻值陣列中的參考存儲(chǔ)單元通過(guò)RESET操作后實(shí)現(xiàn)高電阻值，所述低阻值陣列中的參考存儲(chǔ)單元通過(guò)SET操作后實(shí)現(xiàn)低電阻值。

進(jìn)一步地，所述參考存儲(chǔ)單元包括一個(gè)相變單元和一個(gè)選通單元，所述相變單元的一端與位線(xiàn)相連，另一端通過(guò)選通單元連接到地，所述選通單元的控制端與字線(xiàn)相連，所有所述參考存儲(chǔ)單元的位線(xiàn)相互獨(dú)立，同一位線(xiàn)上懸掛的Dummy單元和參考存儲(chǔ)單元的總數(shù)與相變存儲(chǔ)陣列一條位線(xiàn)上懸掛的總相變存儲(chǔ)單元數(shù)相同。