一種脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及信息存儲技術領域，特別是針對于阻變存儲器的一種脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路。
【背景技術】
[0002]阻變存儲器是近年來研宄非常火熱的一類非揮發性存儲器，是最被看好的取代Flash的下一代非易失性存儲器，同時具備高速度、高密度、不揮發性、高擦寫次數等顯著特性。存儲單元的核心機理是阻變材料的電阻可以被外部電壓所改變。它一共可以執行四類操作:FORM(初始化)激活阻變材料，使其可以被寫入，同時變為低阻；SET(置I)將阻變材料從高阻變為低阻；RESET(置O)將阻變材料從低阻變為高阻；READ讀取阻變材料的阻值。對于大多數阻變材料，在寫操作上目前存在的最大的問題就是過寫(Over-Write)問題和功耗問題。其中對于SET過程來說它有一個脈沖信號給到選通Cell的位線(BL)上來完成的。由于阻變材料本身的非一致特性，很多阻變材料的操作時間并不相等。傳統的SET脈沖為了保證所有的Cell都能SET成功，SET脈寬必然是要寬到保證最慢的Cell也能被SET，因此就會出現很多Fast Cell先被SET，又由于這些Cell被SET到R低，因此對于FastCell來說在相當長一段SET脈沖過程中SET電壓不僅沒有對SET過程起到任何幫助，反而由于Cell已經變成低阻，導致“很大的”電流，增加了功耗。而對于RESET過程來說，由于RESET過程中可能會引入SET過程，因此我們采用Write_Verify_Write的方式進行RESET，但是由于前面說了有Fast Cell的存在，還是會有一些Cell會先被RESET，因此在脈沖還沒有結束時，這些Cell會再出現一個SET過程，導致RESET失敗。
[0003]因此，為了避免以上所說的情況亟需要找到一種能夠成功實現寫操作并且不出現Over-Write和降低操作功耗的電路。
【發明內容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]有鑒于此，本發明的主要目的在于提出一種避免出現Over-Write和降低寫操作功耗的脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為達到上述目的，本發明提供了一種脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路，該電路包括自適應調整脈沖寬度模塊、MOS管T2、Cell電流實時檢測模塊、ITlR存儲單元、第一數據選擇器和第二數據選擇器，在寫操作執行的過程中，MOS管T2采樣出流過ITlR存儲單元的電流，Cell電流實時檢測模塊通過檢測這個電流的變化來判斷寫操作是否完成，如果寫操作完成，則改變自適應調整脈沖寬度模塊中比較器的輸出，進而關閉自適應調整脈沖寬度模塊中動態脈沖寬度幅度信號發生器，避免產生過寫(Over-Write)情況，實現自適應地調整寫信號脈沖寬度幅度。
[0008]上述方案中，所述自適應調整脈沖寬度模塊是通過引入反饋來自適應地調整寫驅動信號的脈沖寬度，包括動態脈沖寬度幅度信號發生器100、電壓比較器200和運算放大器300，其中:
[0009]動態脈沖寬度幅度信號發生器100，用于產生一系列寬度和幅度都隨時間變化的脈沖信號，該脈沖信號作為寫信號依次通過運算放大器300、M0S管T2及第一數據選擇器或第二數據選擇器被送至ITlR存儲單元，來執行寫操作；
[0010]電壓比較器200，用于比較兩組輸入電壓的大小，其正相輸入端接外部電壓Ref，反相輸入端通過電阻1^600接地，輸出端作為反饋(Feedback)連接至動態脈沖寬度幅度信號發生器100 ；
[0011]運算放大器300，用于當作電壓跟隨器，跟隨動態脈沖寬度幅度信號發生器產生的脈沖信號，其正相輸入端接動態脈沖寬度幅度信號發生器100的輸出，反相輸入端接MOS管T2500的源端和第一數據選擇器900及第二數據選擇器1000的輸入端，輸出接MOS管T2500的柵端。
[0012]上述方案中，所述用于采樣執行寫操作時流過ITlR存儲單元的電流，MOS管Τ2500的漏端連接電流鏡電路400的第一端，MOS管Τ2500的源端連接第一數據選擇器900及第二數據選擇器1000的輸入端，MOS管Τ2500的柵端連接運算放大器300的輸出。
[0013]上述方案中，所述Cell電流實時檢測模塊用于檢測執行寫操作時流過ITlR存儲單元電流的變化，包括電流鏡電路400和電阻&600，其中:
[0014]電流鏡電路400，用于監測流過ITlR存儲單元的電流的變化，電流鏡電路400是由兩個PMOS管組成的電流鏡，第一 PMOS管的漏端連接于MOS管T2500的漏端，第二 PMOS管的漏端連接于電阻&600的一端；
[0015]電阻￥00是一個負載電阻，一端接第二 PMOS管的漏端，另一端接地。
[0016]上述方案中，所述ITIR存儲單元用于存儲數據，包括阻變材料Rrall700和阻變選通MOS管！\800，其中阻變材料Reell700用于存儲數據，阻變選通MOS管1\800用于選通存儲單元，阻變材料Rrall700的一端連接于第一數據選擇器900的輸出端，阻變材料Rm11700的另一端連接于阻變選通MOS管T1SOO的漏端，阻變選通MOS管T1SOO的源端連接于第二數據選擇器1000的輸出端，阻變選通MOS管T1SOO的柵端接行譯碼器的輸出也就是行選通信號。
[0017]上述方案中，所述第一數據選擇器900和所述第二數據選擇器1000，用于控制是執行寫O操作還是執行寫I操作，二者的輸入端均連接于MOS管T2500的源端，第一數據選擇器900的輸出端連接于ITlR存儲單元的阻變材料RMll700，第二數據選擇器1000的輸出端連接于ITlR存儲單元的阻變選通MOS管1\800的源端。
[0018]上述方案中，所述第一數據選擇器900或所述第二數據選擇器1000，均由兩個傳輸門和一個反相器構成，兩個傳輸門串聯連接，連接處接反相器的輸出端，將兩個傳輸門的另一端連接起來，并接反相器的輸入端，且第一數據選擇器900或第二數據選擇器1000輸入端分別接MOS管T2的源端和地，輸出端分別接ITlR存儲單元的位線與列線。
[0019]上述方案中，所述寫O操作是RESET操作，將阻變材料從低阻轉換為高阻；所述寫I操作是SET操作，將阻變材料從高阻轉換為低阻。
[0020](三)有益效果
[0021]本發明提供的脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路，具有針對不同存儲單元自適應調整寫脈沖寬度幅度的特性，保證了寫速度的同時，提高了寫入的正確率，也大大降低了寫操作的功耗，具體而言具有如下優點:
[0022]1、本發明提供的脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路，由于引入了實時監測反饋電路，可以在操作完成時關閉寫脈沖產生電路，所以對于不同的阻變單元，可以提供不同脈沖寬度幅度的寫信號。
[0023]2、本發明提供的脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路，由于在SET操作和RESET操作可以在結束的第一時間通過反饋電路關閉寫脈沖信號產生電路，所以對于SET和RESET操作都可以很好的避免過寫情況。
[0024]3、本發明提供的脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路，由于對于不同存儲單元操作時間也不盡相同，都是在完成操作的時候關閉寫信號，所以降低了寫操作的功率消耗。
【附圖說明】
[0025]本發明各個模塊具體情況結合下面附圖對實施例的描述將變得明顯和容易理解，其中:
[0026]圖1是本發明提供的脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路的結構示意圖；
[0027]圖2(A)是圖1所示阻變存儲器寫驅動電路中脈沖信號發生器產生的脈沖信號波形；
[0028]圖2(B)是圖1所示阻變存儲器寫驅動電路執行RESET操作時流經阻變材料電流大小的變化波形；
[0029]圖2(C)是圖1所示阻變存儲器寫驅動電路執行SET操作時流過阻變材料兩端的電流變化波形；
[0030]圖3是圖1所示阻變存儲器寫驅動電路的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0032]因為Over-Write之所以出現就是因為傳統的寫驅動電路并不能在寫操作完成以后立即停止供給寫信號，由于阻變存儲器本身具有的特性，在完成SET/RESET操作之后如果繼續提供寫信號，那就會產生Over-Write這種情況。
[0033]而對于本發明的阻變存儲器寫驅動電路來說，則不存在這種問題，因為引入了實時反饋，會在SET/RESET操作完成的第一時間關閉寫驅動信號發生器，因此不會產生Over-Write情況。而相對于傳統用的寫電路，它減少了寫信號供給的時間，自然降低了功耗。
[0034]如圖1所示，圖1是本發明提供的脈沖寬度幅度自適應的阻變存儲器寫驅動電路的結構示意圖，該阻變存儲器寫驅動電路包括自適應調整脈沖寬度模塊、MOS管T2、CelI電流實時檢測模塊、ITlR存儲單元、第一數據選擇器和第二數據選擇器，在寫操作執行的過程中，MOS管T2采樣出流過ITlR存儲單元的電流，Cell電流實時檢測模塊通過檢測這個電流的變化來判斷寫操作是否完成，如果寫操作完成，則改變自適應調整脈沖寬度模塊中比較器的輸出，進而關閉自適應調整脈沖寬度模塊中動態脈沖寬度幅度信號發生器，避免產生過寫(Over-Write)情況，實現自適應地調整寫信號脈沖寬度幅度。
[0035]圖1中，自適應調整脈沖寬度是通過引入反饋來自適應調整寫驅動信號的脈沖寬度，包括動態脈沖寬度幅度信號發生器100、電壓比較器200和運算放大器300，其中:動態脈沖寬度幅度信號發生器100，用于產生一系列寬度和幅度都隨時間變化的脈沖信號，該脈沖信號作為寫信號依次通過運算放大器300、MOS管T2及第一數據選擇器或第二數據選擇器被送至ITlR存儲單元，來執行寫操作。電壓比較器200，用于比較兩組輸入電壓的大小，其正相輸入端接外部電壓Ref，反相輸入端通過電阻&600接地，輸出端作為反饋(Feedback)連接至動態脈沖寬度幅度信號發生器100。運算放大器300，用于當作電壓跟隨器，跟隨動態脈沖寬度幅度信號發生器產生的脈沖信號，其正相輸入端接動態脈沖寬度幅度信號發生器100的輸出，反相輸入端接MOS管T2500的源端和第一數據選擇器900及第二數據選擇器1000的輸入端，輸出接MOS管T2500的柵端。
[0036]MOS管T2500用于采樣執行寫操作時流過ITlR存儲單元的電流，MOS管T2500的漏端連接電流鏡電路400的第一端，MOS管Τ2500的源端連接第一數據選擇器900及第二數據選擇器1000的輸入端，MOS管Τ2500的柵端連接運算放大器300的輸出。
[0037]Cell電流實時檢測模塊用于檢測執行寫操作時流過ITlR存儲單元電流的變化，包括