[發明專利]一種基于磁隧道結的數據鎖存讀出靈敏放大器

有效

• 申請號: 201810011298.4
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108288480B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 黃寶發;尹寧遠;虞志益
• 申請（專利權）人: 佛山市順德區中山大學研究院;廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;中山大學
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發明公開了一種基于磁隧道結的數據鎖存讀出靈敏放大器，包括主級電路、從級電路以及開關電路，主級電路包括兩個磁隧道結以及一個輸出電路，從級電路包括鎖存電路以及反饋電路，磁隧道結進行寫操作后將一個電壓差作為輸出電路的輸入，輸出電路輸出兩個幅值相反的信號到鎖存電路，鎖存電路會輸出整個讀出靈敏放大器的輸出信號，同時反饋電路接收鎖存電路的輸出，并產生一個讀完成信號，讀完成信號傳輸給外部控制電路，外部控制電路則根據讀完成信號切斷主級電路的電源以降低功耗，主級電路在被切斷電源之后，從級電路可以將主級電路的信號鎖存起來，本發明只需一步使能，沒有預充電過程，能夠鎖存數據，同時還可以大幅度的降低功耗。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別是一種基于磁隧道結的數據鎖存讀出靈敏放大器。

背景技術

現今，非易失性存儲器受到了廣泛的關注，其中磁隧道結(Magnetic TunnelJunction，MTJ)通常作為其主要器件，而讀出靈敏放大器則是用于讀出MTJ的狀態，并將其轉化為邏輯電平，目前所使用的讀出靈敏放大器，有基于靜態隨機存儲器的讀出靈敏放大器，其拓撲結構簡單但是精確度較低；有基于動態電流模型的讀出靈敏放大器，功耗低，讀取速度高；還有預充電的讀出靈敏放大器，讀取功率降低到幾乎可以忽略的地步，并且讀取延遲較低；上述三類的讀出靈敏放大器有各自的優缺點，但是他們共同存在的缺點是都是需要兩步使能才能實現，并且都需要一個預充電的過程，即會不可避免的導致輸出都為高電平，而這些情況在某些場合中可能不合需要；為此產生了一種1TIMTJ讀系統，不需要多步使能并且可以避免預充電的過程，但是整個電路中存在一定的靜態損耗。以上的四類的讀出靈敏放大器，當需要保持數據以確保整個電路的操作時，會大大的增加讀電路的功耗。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于磁隧道結的數據鎖存讀出靈敏放大器，只需一步使能，能夠鎖存數據并降低功耗。

本發明解決其問題所采用的技術方案是：

一種基于磁隧道結的數據鎖存讀出靈敏放大器，包括用于輸出邏輯電平的主級電路、用于將主級電路輸出數據鎖存起來的從級電路以及用于為主級電路、從級電路傳輸工作電壓的開關電路，所述開關電路包括一個用于接收開啟和關閉信息的使能端、控制電源傳輸到主級電路的第一開關以及控制電源傳輸到從級電路的第二開關，所述第一開關、所述第二開關均包括用于接收開啟和關閉信號的控制端，所述第一開關的控制端和所述第二開關的控制端分別與所述使能端連接，所述第一開關和所述第二開關分別為主級電路和從級電路提供電源，從而可以實現一步使能；所述主級電路包括第一磁隧道結、第二磁隧道結以及輸出電路，所述第一磁隧道結與第二磁隧道結狀態相反，所述輸出電路的兩個輸入端分別連接到第一磁隧道結的輸入端、第二磁隧道結的輸入端，所述輸出電路包括第一輸出端和第二輸出端；所述從級電路包括反饋電路以及用于將輸出電路輸出數據鎖存起來的鎖存電路，所述輸出電路、鎖存電路以及反饋電路依次連接，所述第一輸出端、第二輸出端分別與鎖存電路連接，所述反饋電路包括用于輸出讀完成信號到外部控制電路從而關閉主級電路電源的反饋信號端，所述反饋信號端與所述第一開關的控制端進行數據傳輸。

進一步，所述輸出電路為電壓比較器，根據第一磁隧道結、第二磁隧道結產生的電壓差輸出兩個幅值相反的信號。

進一步，所述主級電路還包括將輸入電流等比輸出的電流鏡，所述電流鏡輸出兩個幅值相同的電流到第一磁隧道結、第二磁隧道結。電流鏡為1：1輸出電路，輸出電流的大小等于輸入電流，并且電流鏡同時輸出兩個幅值相同的電流到第一磁隧道結、第二磁隧道結。

進一步，所述電流鏡包括第一MOS管以及第二MOS管，所述第一MOS管的漏極、第二MOS管的漏極分別與第一磁隧道結的輸入端、第二磁隧道結的輸入端連接，所述第一MOS管的柵極與第二MOS管的柵極連接并連接到所述第一MOS管的漏極，所述第一MOS管的源極與第二MOS管的源極連接并與開關電路連接。