[發明專利]用于差分型OTP存儲器的讀取電路

在審

• 申請號: 202011508418.5
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN114649042A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 滿雪成;馬璇
• 申請（專利權）人: 圣邦微電子（北京）股份有限公司
• 主分類號: G11C17/18
• 分類號: G11C17/18
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;張靖琳

本公開涉及存儲器技術領域，提供了一種用于差分型OTP存儲器的讀取電路，該差分型OTP存儲器包括呈差分對稱結構的第一存儲單元和第二存儲單元，該讀取電路連接于該第一存儲單元和該第二存儲單元之間，其包括：檢測單元，用于在該第一存儲單元或該第二存儲單元完成燒寫操作后，檢測位于該第一存儲單元的第一熔絲的阻值、位于該第二存儲單元的第二熔絲的阻值和前述第一熔絲與第二熔絲的阻值差中的其中之一；鎖存單元，用于根據該檢測單元檢測的第一熔絲的阻值、第二熔絲的阻值和該第一熔絲與第二熔絲的阻值差中的其中之一提供讀出數據。該讀取電路既能正常讀出數據，又能檢測熔絲阻值，以此保證讀出數據的準確性和可靠性。

技術領域

本公開涉及存儲器技術領域，具體涉及一種用于差分型OTP存儲器的讀取電路。

背景技術

一次性可編程(OTP，one time programmable)存儲器是指在應用中只允許被一次編程的非易失性存儲器類型，它可以為電路應用提供靈活多樣和價格低廉的解決方案，目前的可以實現OTP功能的多種結構大多是基于熔絲(efuse)和反熔絲(antifuse)的電介質擊穿型OTP存儲器設計，efuse編程通常是采用流經熔絲過電流致使其熔斷從而使得其電阻值由幾十歐姆變化成幾千歐姆甚至更高來實現編程。Antifuse編程和efuse正好相反，反熔絲在編程前有非常高的電阻，約在幾百兆歐，編程時被高電壓擊穿，電阻減小到千歐級別甚至更低，以此來實現存儲目的。

熔絲型OTP存儲器是指采用金屬或多晶硅等作為熔絲單元，利用連接熔絲單元的NMOS晶體管結構，在其導通時采用過流熔斷熔絲的方法，使熔絲單元由低阻值導通狀態變為高阻值斷路狀態的一次性編程單元。熔絲型OTP存儲器具有很強的編程靈活性和數據可靠性，被廣泛應用在嵌入式系統和密鑰存儲等領域。

熔絲型OTP存儲器的讀操作，通常是用電流流經熔絲單元得到電壓值與某閾值進行比較來完成。但是熔斷的熔絲，由于殘留橋接或者電遷移，可能會再次連接降低熔斷阻值，影響數據讀出的準確性。傳統規避的做法是用極大的電流燒寫足夠長的時間，保證熔絲燒斷，同時，降低比較的閾值電壓，給熔絲“生長”留下空間。但是這樣的超量設計會導致面積和功耗上的浪費。

具體的如圖1所示，現有的一種熔絲型OTP存儲器及讀取電路100，其包括串聯連接在供電端與地之間的熔絲電阻fuse和燒寫管M1，以及串聯連接在熔絲電阻fuse與地之間的閾值檢測電阻res(一般為數KΩ)和讀取管M2，其中，燒寫管M1的控制端接入燒寫信號burn，讀取管M2的控制端接入數據讀出信號Read。該熔絲型OTP存儲器100利用熔絲電阻fuse和燒寫管M1的連接節點提供數據data，未燒寫時，熔絲電阻fuse阻值很小，大約為50～200Ω；燒寫完成后可達MΩ。

燒寫操作：OTP要編程為0時，burn＝0，不燒寫fuse；OTP要編程為1時，burn＝1并持續一段時間，有最多為vdd/Rfuse的極大電流流過fuse，使其燒斷；

讀取操作：未燒寫時，RfuseRres，這時若read＝1，則節點X處的電壓小于VDD/2，data＝0；fuse燒寫后，RfuseRres，這時若read＝1，則節點X處的電壓大于VDD/2，data＝1。為了保證編程為1后的結果，要保證RfuseRres，由于fuse燒斷后，Rfuse會往回“長”，所以Rres的阻值要設置的低一些(但還是比未燒寫的fuse阻值大很多)，但是這樣讀電流VDD/(Rfuse+Rres)很大，功耗很大，且假如OTP編程為0，即不燒寫fuse時，如此大的讀電流可能會引起fuse誤燒。

發明內容

為了解決上述技術問題，本公開提供了一種用于差分型OTP存儲器的讀取電路，可以實現該讀取電路正常讀出數據的同時完成對熔絲阻值的檢測，以此保證讀出數據的準確性和可靠性。

本公開提供了一種用于差分型OTP存儲器的讀取電路，該差分型OTP存儲器包括呈差分對稱結構的第一存儲單元和第二存儲單元，該讀取電路連接于該第一存儲單元和第二存儲單元之間，其包括：