[發明專利]用于設置阻變存儲器的電路及其操作方法

有效

• 申請號: 202011468352.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112509624B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 康晉鋒;張逸舟;田明;劉曉彥;黃鵬
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 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: 鄢功軍

本發明公開了一種用于設置阻變存儲器的電路及其操作方法，上述電路包括：阻變存儲單元、第一電容以及第二電容。阻變存儲單元包括：串聯連接的阻變存儲器和選擇晶體管。阻變存儲單元的輸入端用于與位線連接，阻變存儲單元的輸出端用于與源線連接，選擇晶體管的柵極用于與字線連接。第一電容并聯連接于阻變存儲單元的輸入端。第二電容并聯連接于阻變存儲單元的輸出端。阻變存儲單元的輸入端經由第一電容連接至地，阻變存儲單元的輸出端經由第二電容連接至地。該電路可以實現低功耗且快速的設置操作。

技術領域

本公開屬于半導體器件和集成電路技術領域，涉及一種用于設置阻變存儲器的電路及其操作方法。

背景技術

阻變存儲器(RRAM)由于其良好的性能，如快速、低功耗地編程過程、良好的耐久性，可靠的尺寸縮小能力，可用作完成未來的存儲以及神經網絡加速功能的新型器件。而RRAM存儲陣列，能夠實現并行的寫入操作是十分有意義的。

然而，在規模較大的RRAM陣列中，由于并行寫入時陣列中的大電流以及導線上的較大電阻，容易造成部分電壓降落在陣列的導線電阻上，進而降低施加在RRAM上的電壓值，造成寫入操作的失敗。同時，在實際應用時，減小設置(SET)操作過程的能耗也能夠減小整個系統的功耗。因此，提出一種能夠快速、低功耗的完成RRAM批量SET的方法具有重要的意義。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種用于設置阻變存儲器的電路及其操作方法，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

本公開的第一個方面提供了一種用于設置阻變存儲器的電路。上述電路包括：阻變存儲單元、第一電容以及第二電容。阻變存儲單元包括：串聯連接的阻變存儲器和選擇晶體管。阻變存儲單元的輸入端用于與位線連接，阻變存儲單元的輸出端用于與源線連接，選擇晶體管的柵極用于與字線連接。第一電容并聯連接于阻變存儲單元的輸入端。第二電容并聯連接于阻變存儲單元的輸出端。阻變存儲單元的輸入端經由第一電容連接至地，阻變存儲單元的輸出端經由第二電容連接至地。

根據本公開的實施例，阻變存儲單元被配置為：初始狀態下，阻變存儲單元的輸入端接入第一輸入信號且輸出端接地，選擇晶體管的柵壓設置為零，使得第一電容處于充電狀態。其中，阻變存儲單元中的阻變存儲器在初始狀態下為高阻態。阻變存儲單元還被配置為：在第一電容充電完成后，阻變存儲單元所連接的源線和位線均處于懸空狀態，選擇晶體管施加的柵壓使得選擇晶體管開啟，進而實現阻變存儲器的設置。

根據本公開的實施例，第一電容與第二電容的大小滿足：阻變存儲單元中的阻變存儲器能夠被成功設置，以從高阻態轉變為低阻態。

本公開的第二個方面提供了一種對上述用于設置阻變存儲器的電路進行設置的操作方法。上述操作方法包括：在阻變存儲單元的輸入端接入一輸入信號，設置阻變存儲單元的輸出端接地，選擇晶體管的柵壓設置為零，使得第一電容處于充電狀態。其中，阻變存儲單元的阻變存儲器處于高阻態。上述操作方法還包括：在第一電容充電完成后，設置阻變存儲單元所連接的源線和位線均懸空，在選擇晶體管施加柵壓，使得選擇晶體管開啟，進而實現阻變存儲器的設置。

根據本公開的實施例，上述操作方法還包括：復位阻變存儲單元中的阻變存儲器，使得阻變存儲器處于高阻態。

本公開的第三個方面提供了一種用于設置阻變存儲器的電路。上述電路包括：存儲單元陣列。存儲單元陣列包括m行×n列的阻變存儲單元和連接于阻變存儲單元之間的導線。阻變存儲單元包括：串聯連接的阻變存儲器和選擇晶體管。阻變存儲單元的輸入端用于與位線連接，阻變存儲單元的輸出端用于與源線連接。選擇晶體管的柵極用于與字線連接。其中，m×n≥2，且m和n的大小滿足：該存儲單元陣列中導線的寄生電容的大小使得存儲單元陣列中用于實施寫入操作的阻變存儲單元中的阻變存儲器能夠被成功設置，以從高阻態轉變為低阻態。