[發明專利]可跟蹤鐵電電容工藝的自適應調節操作電壓的電路和方法

在審

• 申請號: 202210058815.X
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114594819A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 周睿晰;楊建國;蔣海軍;鹿洪飛
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發明涉及集成電路設計制造技術領域，具體涉及可跟蹤鐵電電容工藝的自適應調節操作電壓的電路和方法，該電路基于單管單電容（1T1C型）鐵電存儲單元，所述單管單電容（1T1C型）鐵電存儲單元通過一個采樣電阻連接有跟蹤電路，所述跟蹤電路由依次連接的電流采樣電路、誤差放大器、電壓調整器組成，單管單電容（1T1C型）鐵電存儲單元產生翻轉電流流經采樣電阻，采樣電阻產生的兩端電位差被電流采樣電路采集，再經過誤差放大器與輸入誤差放大器的參考電壓進行比較，將比較結果反饋給電壓調整器，輸出操作電壓。本發明能檢測鐵電電容的極化操作電壓閾值，從而合理運用操作電壓，延長鐵電存儲器的使用壽命，同時降低系統功耗。

技術領域

本發明涉及集成電路設計制造技術領域，具體涉及可跟蹤鐵電電容工藝的自適應調節操作電壓的電路和方法。

背景技術

鐵電材料作為新型非易失性存儲材料之一，利用其在外加電場作用下具有極化的特性進行數據存儲。用鐵電材料制成的鐵電電容存儲單元在被長期使用的過程中，將出現極化疲勞，鐵電特性逐漸減弱，正負剩余極化強度減小，導致數據難以讀出。鐵電材料的極化疲勞特性不僅僅受鐵電材料被極化翻轉的次數決定，還受制于外加的極化操作電壓。同時由于制造工藝的偏差，在大規模陣列制造中，必然導致鐵電存儲器芯片之間存在一定差異，部分芯片鐵電電容會在偏低的電壓翻轉，部分會在偏高的電壓翻轉。對于小電壓就可以翻轉的鐵電電容，施加標準操作的電壓，將加劇極化疲勞，縮短鐵電存儲器的使用壽命。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種可跟蹤鐵電電容工藝的自適應調節操作電壓的電路和方法，其具體技術方案如下：

可跟蹤鐵電電容工藝的自適應調節操作電壓的電路，基于單管單電容（1T1C型）鐵電存儲單元，所述單管單電容（1T1C型）鐵電存儲單元通過一個采樣電阻連接有跟蹤電路，所述跟蹤電路由依次連接的電流采樣電路、誤差放大器、電壓調整器組成，單管單電容（1T1C型）鐵電存儲單元產生翻轉電流流經采樣電阻，采樣電阻產生的兩端電位差被電流采樣電路采集，再經過誤差放大器與輸入誤差放大器的參考電壓進行比較，將比較結果反饋給電壓調整器，輸出操作電壓。

進一步的，所述電流采樣電路，包括第一運算放大器A1、第二運算放大器A2、第三運算放大器A3、電阻R1-R7，其中電阻R2和電阻R5相同，電阻R3和電阻R6相同，電阻R4和電阻R7相同，電阻R1的一端與電阻R2的一端相連接后接入第一運算放大器A1的反相輸入端，電阻R1的另一端與電阻R5的一端相連接后接入第二運算放大器A2的反相輸入端，電阻R3的一端與電阻R2的另一端相連接后接第一運算放大器A1的輸出端，電阻R6的一端與電阻R5的另一端相連接后接第二運算放大器A2的輸出端，電阻R3的另一端與電阻R4的一端相連接后接入第三運算放大器A3的同相輸入端，電阻R4的另一端接地，電阻R6的另一端與電阻R7的一端相連接后接入第三運算放大器A3的反相輸入端，電阻R7的另一端接至第三運算放大器A3的輸出端。

進一步的，所述采樣電阻兩端分別接入第一運算放大器A1的同相輸入端和第二運算放大器A2的同相輸入端，即在儀表放大器兩輸入端Vi1、Vi2分別接入采樣電阻兩端，電流采樣電路的輸出端表達式為：。

進一步的，在所述電流采樣電路與誤差放大器之間可插入多級放大器。

進一步的，所述再經過誤差放大器與輸入誤差放大器的參考電壓進行比較，將比較結果反饋給電壓調整器，輸出操作電壓，具體為：所述誤差放大器將采樣電阻的電壓降與參考電壓進行比較，將兩者的差值信號放大后，反饋給電壓調整器的控制端，電壓調整器自我調節輸出電壓的大小，所述輸出電壓，即極化操作電壓，直接驅動位線BL/板線PL讀寫工作。

進一步的，所述單管單電容（1T1C型）鐵電存儲單元由一個晶體管和一個鐵電電容組成，具體的，鐵電電容的一端連接晶體管的第一端，鐵電電容的另一端接有板線PL，晶體管的第二端接有位線BL，晶體管的第三端接有字線WL。

進一步的，該電路的操作時序，分為t0、t1、t2、t3、t4五個階段，具體的：