[發(fā)明專利]從利用動(dòng)態(tài)冗余寄存器的存儲(chǔ)器設(shè)備讀取數(shù)據(jù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780072274.3
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN109997190B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·艾爾·巴拉吉;N·伯杰;B·S·路易;L·M·克魯?shù)聽?/a>;D·L·希爾曼
• 申請（專利權(quán)）人: 芯成半導(dǎo)體(開曼)有限公司
• 主分類號(hào): G11C11/16
• 分類號(hào): G11C11/16;G06F11/10
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 高偉

公開了用于設(shè)備使用的動(dòng)態(tài)冗余寄存器。所述動(dòng)態(tài)冗余寄存器允許所述設(shè)備的存儲(chǔ)體在高寫錯(cuò)誤率(WER)的情況下操作。將第一級(jí)冗余寄存器(e1寄存器)耦合到所述存儲(chǔ)體。所述e1寄存器可存儲(chǔ)已經(jīng)驗(yàn)證失敗或者未進(jìn)行驗(yàn)證的數(shù)據(jù)字。所述e1寄存器將數(shù)據(jù)字傳送到另一動(dòng)態(tài)冗余寄存器(e2寄存器)。在進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的重寫嘗試之后，所述e1寄存器可以將未能寫入的數(shù)據(jù)字傳送到存儲(chǔ)體。所述e1寄存器還可以在斷電的情況下傳送數(shù)據(jù)字。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利文件涉及添加到設(shè)備的寄存器，更具體地，涉及添加到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的寄存器。本文描述的方法和設(shè)備在自旋轉(zhuǎn)移力矩磁存儲(chǔ)器(STT-MRAM)設(shè)備中尤其有用。

背景技術(shù)

磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“MRAM”)是一種通過磁存儲(chǔ)元件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)。這些磁存儲(chǔ)元件是兩個(gè)鐵磁板或電極，它們可以保持磁場并由非磁性材料隔開，例如非磁性金屬或絕緣體。通常，其中一個(gè)板具有其磁化固定(即，“參考層”)，這意味著該層具有比另一層更高的矯頑力(coercivity)并且需要更大的磁場或自旋極化電流來改變其磁化取向。第二板通常稱為自由層，并且其磁化方向可以通過相對(duì)于參考層較小的磁場或自旋極化電流來改變。

MRAM器件通過改變自由層的磁化取向來存儲(chǔ)信息。具體地，基于自由層相對(duì)于參考層是平行對(duì)齊還是反平行對(duì)齊，可以在每個(gè)MRAM單元(ce1l)中存儲(chǔ)“1”或“0”。由于自旋極化電子隧穿效應(yīng)，單元的電阻由于兩層的磁化取向而改變。對(duì)于平行和反平行狀態(tài)，單元的電阻將不同，因此單元的電阻可用于區(qū)分“1”和“0”。MRAM器件通常被認(rèn)為是非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備，因?yàn)樗鼈兗词乖跀嚯姇r(shí)也能保持信息。兩個(gè)板的橫向尺寸可以是亞微米，并且磁化方向相對(duì)于熱波動(dòng)仍然可以是穩(wěn)定的。

MRAM器件被認(rèn)為是適用于各種存儲(chǔ)器應(yīng)用的下一代結(jié)構(gòu)。基于自旋力矩轉(zhuǎn)移切換的MRAM產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入大型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“STT-MRAM”)具有固有的隨機(jī)寫機(jī)制，其中在任何給定的寫周期上位具有一定的寫失敗概率。寫失敗通常是隨機(jī)的，并且具有特征故障率。高的寫錯(cuò)誤率(WER)可能使存儲(chǔ)器不可靠。

在存儲(chǔ)器設(shè)備中，尤其是STT-MRAM中，用于驗(yàn)證和重寫數(shù)據(jù)字(data?words)的方法和系統(tǒng)是有益的。

發(fā)明內(nèi)容及可申報(bào)的主題

在一實(shí)施例中，公開了一種具有動(dòng)態(tài)冗余寄存器的設(shè)備。在一個(gè)方面，提供了一種包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)設(shè)備的存儲(chǔ)器設(shè)備，并且具體地是STT-MRAM設(shè)備。本公開提供了備用動(dòng)態(tài)冗余寄存器，其允許設(shè)備在高的寫錯(cuò)誤率(WER)下操作。動(dòng)態(tài)冗余寄存器允許對(duì)未能正確寫入存儲(chǔ)體(memory?bank)的數(shù)據(jù)字進(jìn)行驗(yàn)證、重寫和重定位，通常不會(huì)丟失對(duì)吞吐量、速度或?qū)﹄S機(jī)訪問尋址的限制。

在一個(gè)方面，本公開教導(dǎo)了一種耦合到e1寄存器的存儲(chǔ)體。e1寄存器耦合到e2寄存器。e1寄存器存儲(chǔ)要驗(yàn)證或重寫到存儲(chǔ)體的數(shù)據(jù)字。e1寄存器還存儲(chǔ)存儲(chǔ)體內(nèi)數(shù)據(jù)字的關(guān)聯(lián)地址。可以針對(duì)存儲(chǔ)體內(nèi)關(guān)聯(lián)地址處的存儲(chǔ)體中的數(shù)據(jù)字來驗(yàn)證e1寄存器中的數(shù)據(jù)字。如果系統(tǒng)寫操作在存儲(chǔ)體上失敗，則可以通過將數(shù)據(jù)字從e1寄存器寫入存儲(chǔ)體來嘗試重寫操作。系統(tǒng)寫操作失敗的事實(shí)可以通過驗(yàn)證操作來確定。可以根據(jù)需要多次嘗試從e1寄存器到存儲(chǔ)體的重寫操作以成功完成寫操作，或者可以根本不嘗試。在一個(gè)示例中，可以基于與重寫嘗試相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)控制位來配置重寫操作的數(shù)量。在一個(gè)方面，重寫操作的數(shù)量可以基于每個(gè)存儲(chǔ)體或基于存儲(chǔ)體的每個(gè)部分來配置。這些控制位可以存儲(chǔ)在e1寄存器中并與特定數(shù)據(jù)字相關(guān)聯(lián)以及酌情進(jìn)行通信和更新。