電子設(shè)備及其操作方法
【專利說明】電子設(shè)備及其操作方法
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本申請要求2014年12月18日提交的申請?zhí)枮?0-2014-0183310的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的示例性實施例涉及電子設(shè)備中的存儲電路或器件及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，隨著電子設(shè)備趨向于小型化、低功耗、高性能、多功能性等，在本領(lǐng)域中已經(jīng)需要能夠儲存各種電子設(shè)備(諸如，計算機、便攜式通信設(shè)備等)中的信息的半導(dǎo)體器件，并且已經(jīng)對半導(dǎo)體器件進行研究。此類半導(dǎo)體器件包括能夠利用根據(jù)施加至其的電壓或電流而在不同的電阻狀態(tài)之間切換的特性來儲存數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件，例如，電阻式隨機存取存儲器(RRAM)、相變隨機存取存儲器(PRAM)、鐵電隨機存取存儲器(FRAM)、磁隨機存取存儲器(MRAM)、電熔絲等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]各種實施例針對提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備通過補償寄生電流(sneakcurrent)并執(zhí)行讀取操作而具有增加的讀取裕度(margin)。
[0006]而且，各種實施例針對提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備通過在先儲存用于補償寄生電流的信息來不引起讀取速度的延遲。
[0007]在一個實施例中，電子設(shè)備可以包括半導(dǎo)體存儲裝置。
[0008]半導(dǎo)體存儲裝置可以包括:單元陣列，包括布置在多條列線和多條行線中的多個電阻式存儲單元；以及讀取電路，適用于:在讀取操作中，基于偏置信息來產(chǎn)生偏置電流，將偏置電流供應(yīng)至感測節(jié)點，將來自感測節(jié)點的讀取電流供應(yīng)至從所述多條列線中選中的列線，以及利用感測節(jié)點處的電壓電平來感測耦接至選中的列線的選中的存儲單元中的數(shù)據(jù)，其中偏置信息在讀取操作之前被確定并被儲存在半導(dǎo)體存儲裝置中。
[0009]所述多個電阻式存儲單元中的每個可以包括:可變電阻元件，適用于根據(jù)儲存在可變電阻元件中的數(shù)據(jù)的邏輯值來具有高電阻狀態(tài)或低電阻狀態(tài)；以及選擇元件，串聯(lián)耦接至可變電阻元件。
[0010]所述多個電阻式存儲單元中的每個可以耦接至所述多條列線中的對應(yīng)的列線和所述多條行線中的對應(yīng)的行線。
[0011]讀取電路可以包括:第一電流發(fā)生單元，適用于產(chǎn)生參考電流并將參考電流供應(yīng)至感測節(jié)點；第二電流發(fā)生單元，適用于儲存偏置信息，以及根據(jù)偏置信息來產(chǎn)生補償電流并將補償電流供應(yīng)至感測節(jié)點；感測單元，適用于利用感測節(jié)點處的電壓電平來感測選中的存儲單元的數(shù)據(jù)；以及讀取電壓驅(qū)動單元，適用于從感測節(jié)點接收偏置電流、并且將讀取電流施加至選中的列線。
[0012]偏置電流可以是參考電流和補償電流的總和。
[0013]第一電流發(fā)生單元和第二電流發(fā)生單元可以產(chǎn)生具有引起單元陣列中的最大讀取裕度的量的偏置電流。
[0014]第二電流發(fā)生單元可以包括:儲存器，適用于儲存偏置信息；電壓發(fā)生單元，適用于產(chǎn)生具有與偏置信息相對應(yīng)的電平的補償電壓；以及電流發(fā)生單元，適用于產(chǎn)生具有與補償電壓的電平相對應(yīng)的量的補償電流。
[0015]偏置信息可以指示引起單元陣列中的最大讀取裕度的偏置的量。
[0016]儲存器可以包括儲存偏置信息的多個非易失性存儲元件。
[0017]讀取電壓驅(qū)動單元可以包括:內(nèi)部節(jié)點，在讀取操作中耦接至選中的列線；比較器，適用于將讀取電壓與內(nèi)部節(jié)點處的電壓進行比較；以及晶體管，耦接至感測節(jié)點與內(nèi)部節(jié)點并設(shè)置在感測節(jié)點與內(nèi)部節(jié)點之間，并且適用于受比較器的比較結(jié)果控制以將讀取電流施加至選中的列線。
[0018]電子設(shè)備還包括微處理器，所述微處理器可以包括:控制單元，被配置為從微處理器的外部接收包括命令的信號，以及執(zhí)行命令的提取、命令的解碼或控制微處理器的信號的輸入或輸出；以及操作單元，被配置為基于控制單元解碼命令的結(jié)果來執(zhí)行操作；以及存儲裝置，被配置為儲存用于執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)、與執(zhí)行操作的結(jié)果相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或被執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)的地址，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是微處理器中的存儲裝置的部分。
[0019]電子設(shè)備還包括處理器，所述處理器可以包括:核心單元，被配置為基于從處理器的外部輸入的命令通過利用數(shù)據(jù)來執(zhí)行與命令相對應(yīng)的操作；高速緩沖存儲裝置，被配置為儲存用于執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)、與執(zhí)行操作的結(jié)果相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或被執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)的地址；以及總線接口，連接在核心單元和高速緩沖存儲裝置之間，并且被配置為在核心單元和高速緩沖存儲裝置之間傳輸數(shù)據(jù)，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是處理器中的高速緩沖存儲裝置的部分。
[0020]電子設(shè)備還包括處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)可以包括:處理器，被配置為解碼由處理器接收到的命令，并且基于解碼命令的結(jié)果來控制對信息的操作；輔助存儲器件，被配置為儲存用于解碼命令的程序和信息；主存儲器件，被配置為在運行程序時調(diào)用并儲存來自輔助存儲器件的程序和信息，使得處理器能夠利用程序和信息來執(zhí)行操作；以及接口器件，被配置為執(zhí)行處理器、輔助存儲器件或主存儲器件與外部之間的通信，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是處理系統(tǒng)中的輔助存儲器件或主存儲器件的部分。
[0021]電子設(shè)備還包括數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)可以包括:儲存器件，被配置為儲存數(shù)據(jù)并且保存儲存的數(shù)據(jù)而不管電源如何；控制器，被配置為根據(jù)從外部輸入的命令來控制數(shù)據(jù)至儲存器件的輸入和數(shù)據(jù)從儲存器件的輸出；臨時儲存器件，被配置為臨時儲存在儲存器件和外部之間交換的數(shù)據(jù)；以及接口，被配置為執(zhí)行所述儲存器件、控制器和臨時儲存器件中的至少一個與外部之間的通信，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)中的所述儲存器件或臨時儲存器件的部分。
[0022]電子設(shè)備還包括存儲系統(tǒng)，所述存儲系統(tǒng)可以包括:存儲器，被配置為儲存數(shù)據(jù)并且保存儲存的數(shù)據(jù)而不管電源如何；存儲器控制器，被配置為根據(jù)從外部輸入的命令來控制數(shù)據(jù)至存儲器的輸入和數(shù)據(jù)從存儲器的輸出；緩沖存儲器，被配置為緩沖在存儲器和外部之間交換的數(shù)據(jù)；以及接口，被配置為執(zhí)行存儲器、存儲器控制器和緩沖存儲器中的至少一個與外部之間的通信，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是存儲系統(tǒng)中的存儲器或緩沖存儲器的部分。
[0023]在一個實施例中，電子設(shè)備可以包括半導(dǎo)體存儲裝置。
[0024]所述半導(dǎo)體存儲裝置可以包括:多個單元陣列，其中每個單元陣列包括布置在多條列線和多條行線中的多個電阻式存儲單元；以及多個讀取電路，所述多個讀取電路中的每個適用于:在讀取操作中，基于偏置信息來產(chǎn)生偏置電流，當(dāng)對應(yīng)的單元陣列選自所述多個單元陣列時將偏置電流供應(yīng)至感測節(jié)點，將來自感測節(jié)點的讀取電流供應(yīng)至從所述多條列線中選中的列線，以及利用感測節(jié)點處的電壓電平來感測儲存在耦接至選中的列線的選中的存儲單元中的數(shù)據(jù)，其中偏置信息在讀取操作開始之前被確定并被儲存在半導(dǎo)體存儲裝置中。
[0025]所述多個電阻式存儲單元中的每個可以包括:可變電阻元件，適用于根據(jù)儲存在可變電阻元件中的數(shù)據(jù)的邏輯值來具有高電阻狀態(tài)或低電阻狀態(tài)；以及選擇元件，串聯(lián)耦接至可變電阻元件。
[0026]所述多個電阻式存儲單元中的每個可以耦接至所述多條列線中的對應(yīng)的列線和所述多條行線中的對應(yīng)的行線。
[0027]所述多個讀取電路中的每個可以包括:第一電流發(fā)生單元，適用于產(chǎn)生參考電流并將參考電流供應(yīng)至感測節(jié)點；第二電流發(fā)生單元，適用于儲存偏置信息，以及根據(jù)偏置信息來產(chǎn)生補償電流并將補償電流供應(yīng)至感測節(jié)點；數(shù)據(jù)感測單元，適用于通過將感測節(jié)點處的電壓電平與參考電壓的電壓電平進行比較來感測選中的存儲單元的數(shù)據(jù)；以及讀取電壓驅(qū)動單元，適用于從感測節(jié)點接收偏置電流、以及將讀取電流施加至選中的列線。
[0028]偏置電流可以是參考電流和補償電流的總和。
[0029]第一電流發(fā)生單元和第二電流發(fā)生單元可以產(chǎn)生具有引起選中的單元陣列中的最大讀取裕度的量的偏置電流。
[0030]第二電流發(fā)生單元可以包括:儲存器，適用于儲存偏置信息；電壓發(fā)生單元，適用于產(chǎn)生具有與偏置信息相對應(yīng)的電平的補償電壓；以及電流發(fā)生單元，適用于產(chǎn)生具有與補償電壓的電平相對應(yīng)的量的補償電流。
[0031 ] 偏置信息可以指示引起所述多個單元陣列中的選中的單元陣列中的最大讀取裕度的偏置電流的量。
[0032]電子設(shè)備還包括微處理器，所述微處理器可以包括:控制單元，被配置為從微處理器的外部接收包括命令的信號，以及執(zhí)行命令的提取、命令的解碼或控制微處理器的信號的輸入或輸出；以及操作單元，被配置為基于控制單元解碼命令的結(jié)果來執(zhí)行操作；以及存儲裝置，被配置為儲存用于執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)、與執(zhí)行操作的結(jié)果相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或被執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)的地址，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是微處理器中的存儲裝置的部分。
[0033]電子設(shè)備還包括處理器，所述處理器可以包括:核心單元，被配置為基于從處理器的外部輸入的命令通過利用數(shù)據(jù)來執(zhí)行與命令相對應(yīng)的操作；高速緩沖存儲裝置，被配置為儲存用于執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)、與執(zhí)行操作的結(jié)果相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或被執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)的地址；以及總線接口，連接在核心單元和高速緩沖存儲裝置之間，并且被配置為在核心單元和高速緩沖存儲裝置之間傳輸數(shù)據(jù)，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是處理器中的高速緩沖存儲裝置的部分。
[0034]電子設(shè)備還包括處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)可以包括:處理器，被配置為解碼由處理器接收到的命令，并且基于解碼命令的結(jié)果來控制對信息的操作；輔助存儲器件，被配置為儲存用于解碼命令的程序和信息；主存儲器件，被配置為在運行程序時調(diào)用并儲存來自輔助存儲器件的程序和信息，使得處理器能夠利用程序和信息來執(zhí)行操作；以及接口器件，被配置為執(zhí)行處理器、輔助存儲器件或主存儲器件與外部之間的通信，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是處理系統(tǒng)中的輔助存儲器件或主存儲器件的部分。
[0035]電子設(shè)備還包括數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)可以包括:儲存器件，被配置為儲存數(shù)據(jù)并且保存儲存的數(shù)據(jù)而不管電源如何；控制器，被配置為根據(jù)從外部輸入的命令來控制數(shù)據(jù)至儲存器件的輸入和數(shù)據(jù)從儲存器件的輸出；臨時儲存器件，被配置為臨時儲存在儲存器件和外部之間交換的數(shù)據(jù)；以及接口，被配置為執(zhí)行所述儲存器件、控制器和臨時儲存器件中的至少一個與外部之間的通信，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)中的所述儲存器件或臨時儲存器件的部分。
[0036]電子設(shè)備還包括存儲系統(tǒng)，所述存儲系統(tǒng)可以包括:存儲器，被配置為儲存數(shù)據(jù)并且保存儲存的數(shù)據(jù)而不管電源如何；存儲器控制器，被配置為根據(jù)從外部輸入的命令來控制數(shù)據(jù)至存儲器的輸入和數(shù)據(jù)從存儲器的輸出；緩沖存儲器，被配置為緩沖在存儲器和外部之間交換的數(shù)據(jù)；以及接口，被配置為執(zhí)行存儲器、存儲器控制器和緩沖存儲器中的至少一個與外部之間的通信，其中包括可變電阻元件的半導(dǎo)體存儲裝置是存儲系統(tǒng)中的存儲器或緩沖存儲器的部分。
[0037]在一個實施例中，一種包括半導(dǎo)體存儲裝置的電子設(shè)備的操作方法可以包括:在改變第一偏置電流的量時，通過執(zhí)行多個讀取操作來檢測引起單元陣列中的最大讀取裕度的第一偏置電流的量；儲存指示檢測到的第一偏置電流的量的偏置信息；在讀取操作中，基于儲存的偏置信息來產(chǎn)生第二偏置電流，以及將第二偏置電流供應(yīng)至感測節(jié)點；響應(yīng)于讀取電壓來將來自感測節(jié)點的讀取電流供應(yīng)至選中的列線；以及基于感測節(jié)點處的電壓電平來感測儲存在所述多個存儲單元中的選中的存儲單元中數(shù)據(jù)。
[0038]半導(dǎo)體存儲裝置可以包括單元陣列，所述單元陣列包括布置在多條列線和多條行線中的多個電阻式存儲單元。
[0039]第二偏置電流可以具有引起單元陣列中的最大讀取裕度的量。
[0040]產(chǎn)生第二偏置電流可以包括:產(chǎn)生基本恒定的參考電流；以及產(chǎn)生根據(jù)偏置信息而變化的補償電流，其中第二偏置電流是參考電流和補償電流的總和。
[0041]產(chǎn)生補償電流可以包括:利用電源電壓和多個電阻器來產(chǎn)生多個電壓，所述多個電阻器彼此串聯(lián)親接；響應(yīng)于多個選擇信號來選擇所述多個電壓中的一個；輸出選中的電壓作為補償電壓；以及響應(yīng)于補償電壓來產(chǎn)生補償電流。
[0042]選擇信號可以基于偏置信息而被選擇性地激活。補償電流可以具有與補償電壓的電平成反比的量。
【附圖說明】
[0043]圖1示出常規(guī)電阻式存儲器件的單元陣列結(jié)構(gòu)。
[0044]圖2示出讀取儲存在圖1的存儲單元M22中的數(shù)據(jù)的操作。
[0045]圖3示出當(dāng)儲存在圖1的存儲單元M22中的數(shù)據(jù)被讀取時與寄生電流相關(guān)的問題。
[0046]圖4示出電阻式存儲器出現(xiàn)寄生電流時與未出現(xiàn)寄生電流時讀取裕度之間的差升。
[0047]圖5示出根據(jù)本公開的一個實施例的半導(dǎo)體存儲器件。
[0048]圖6示出根據(jù)本公開的一個實施例的圖5的讀取電路和圖5的單元陣列，所述單元陣列包括在讀取操作期間被施加電壓的列線和行線。
[0049]圖7示出根據(jù)本公開的一個實施例的圖6的補償電流發(fā)生單元。
[0050]圖8示出根據(jù)本公開的一個實施例的包括多個單元陣列的半導(dǎo)體存儲器件。
[0051]圖9是示出根據(jù)本公開的一個實施例的電子設(shè)備的操作方法的流程圖。
[0052]圖10示出基于公開的技術(shù)實施存儲電路的微處理器的配置圖的示例。
[0053]圖11示出基于公開的技術(shù)實施存儲電路的處理器的配置圖的示例。
[0054]圖12示出基于公開的技術(shù)實施存儲電路的系統(tǒng)的配置圖的示例。
[0055]圖13示出基于公開的技術(shù)實施存儲電路的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)的配置圖的示例。
[0056]圖14示出基于公開的技術(shù)實施存儲電路的存儲系統(tǒng)的配置圖的示例。
【具體實施方式】
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