磁阻性內(nèi)存及其讀取方法

專利名稱：磁阻性內(nèi)存及其讀取方法
專利說明磁阻性內(nèi)存及其讀取方法 本發(fā)明系有關(guān)于磁阻性內(nèi)存及這類磁阻性內(nèi)存之內(nèi)存胞元之讀取方法。磁阻性內(nèi)存系表示動(dòng)態(tài)隨機(jī)隨機(jī)內(nèi)存(DRAM)及靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(SRAM)、及非揮發(fā)性內(nèi)存，舉例來說，閃存(Flash)或可電性除程序化隨讀內(nèi)存(EEPROM)，之替代品。這些內(nèi)存系包括一內(nèi)存胞元排列，其分別連接對(duì)應(yīng)之位線及字符線。一磁阻性內(nèi)存之各個(gè)內(nèi)存胞元系具有二磁性組件，其利用一介電層彼此隔離。其中，一磁性組件系硬式磁性、且其磁通方向系預(yù)定的，而另一磁性則是軟性磁性、且其定向可以就對(duì)應(yīng)位線及字符線施加適當(dāng)切換電流而加以反轉(zhuǎn)。安排在這兩個(gè)磁性組件間的介電層系所謂的”隧穿介電層(tunneldielectric)”，舉例來說，適合用于隧穿介電層且具有2nm厚度之一層。這個(gè)隧穿介電層，根據(jù)其特征，系具有取決于其環(huán)繞磁場(chǎng)之一電阻。若這個(gè)隧穿介電層兩側(cè)之磁性組件均具有相同定向，則這個(gè)介電層便會(huì)具有一不同電阻值，相較于當(dāng)這兩個(gè)磁性組件之磁通方向系彼此反向時(shí)。這個(gè)隧穿介電層之個(gè)別電阻值可以就對(duì)應(yīng)位線及字符線施加適當(dāng)電壓而決定，進(jìn)而推演這些磁性組件之定向。整體而言，這種磁阻性內(nèi)存，因此，便可以得到一狀態(tài)系統(tǒng)，其系以二元方式操作、且適用于數(shù)字信息儲(chǔ)存。除了這種功能之固有電阻外，一特殊類型之磁阻性內(nèi)存胞元亦具有一二極管功能。
在這類內(nèi)存胞元排列中，在各種情況中，位線及字符線系可以，舉例來說，平行排列于實(shí)際內(nèi)存胞元之上方及下方、及彼此呈現(xiàn)直角地依序排列。隨后，這些位線及字符線便可以在這個(gè)內(nèi)存胞元排列之邊緣，連接寫入及讀取電路。
目前，磁阻性內(nèi)存(MRAM)之海量存儲(chǔ)器數(shù)組尚未出現(xiàn)在產(chǎn)品中。市場(chǎng)上目前僅有相對(duì)小量之排列(數(shù)組)，其通常是基于”同平面電流(current in-plane)”原理，然而，在海量存儲(chǔ)器應(yīng)用中，”垂直平面電流(current perpendicular to plane)”原理則會(huì)具有較佳前景。磁阻性內(nèi)存可以提供幾個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)，諸如簡(jiǎn)易制作、非揮發(fā)資料儲(chǔ)存、及良好的收縮合適性。這種磁阻性內(nèi)存應(yīng)用于海量存儲(chǔ)器之合適性主要系取決于是否能夠產(chǎn)生足夠大之內(nèi)存胞元方塊。具有競(jìng)爭(zhēng)性的海量存儲(chǔ)器必須同時(shí)滿足下列要求-這個(gè)排列必須容許一(數(shù)百)×(數(shù)百)內(nèi)存胞元之大小。
-讀取信號(hào)必須具有一特定最小振幅，藉以容許足夠可靠之評(píng)價(jià)。
以半導(dǎo)體內(nèi)存為例■動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM)需要大約100-150mV。電壓評(píng)價(jià)系利用位于間距之讀取放大器，在數(shù)組邊緣執(zhí)行。
■閃存(內(nèi)嵌式)需要大約10μA。電流評(píng)價(jià)系利用讀取放大器，在周邊區(qū)域執(zhí)行。
■靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(SRAM)的開啟電流大約150μA、關(guān)閉電流可以忽略。數(shù)組存取時(shí)間大約600ps-1.2ns。磁阻性內(nèi)存(MRAM)之精確數(shù)值并無法先驗(yàn)得到，并且，這個(gè)讀取信號(hào)亦必須逐例檢查其是否足以進(jìn)行靈敏于干擾之可靠評(píng)價(jià)。
讀取動(dòng)作之能量消耗應(yīng)該相較于或小于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM)之能量消耗(取決于其架構(gòu)，1pJ-1nJ)。這些要求亦必須置于磁阻性內(nèi)存(MRAM)之任何大量儲(chǔ)存應(yīng)用中。
習(xí)知技藝已提議各種不同磁阻性內(nèi)存胞元之架構(gòu)。然而，這些提議電路之使用均可能具有穩(wěn)定性問題。因此，本發(fā)明之目的系提供一種合適架構(gòu)，藉以可靠地寫入、讀取、及刪除這類內(nèi)存胞元排列之磁阻性內(nèi)存胞元，也就是說，磁阻性內(nèi)存。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的之達(dá)成系提供申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述之磁阻性內(nèi)存、及提供申請(qǐng)專利范圍第20項(xiàng)所述之內(nèi)存胞元讀取方法。另外，本發(fā)明之其它有利調(diào)整、特征、細(xì)節(jié)系可以見于申請(qǐng)專利范圍附屬項(xiàng)、發(fā)明說明、及所附圖
式中。
本發(fā)明之原理系基于同時(shí)施加固定電壓，無關(guān)于任何電流，至欲讀取內(nèi)存胞元之兩極點(diǎn)，其系連接一固定電壓源至這個(gè)胞元之一極點(diǎn)、并連接一控制電路至這個(gè)胞元之另一極點(diǎn)，其中，這個(gè)控制電路系維持這個(gè)極點(diǎn)之電位，使其無關(guān)于任何胞元電流。如此，這個(gè)電流便可以取決于胞元狀態(tài)，其可以量測(cè)電流、或取決于這個(gè)胞元狀態(tài)之其它變量加以決定。
因此，本發(fā)明主要系基于一種磁阻性內(nèi)存，其具有一磁阻性內(nèi)存胞元排列，其系排列為二或更多列及/或二或更多行，具有一電阻及一二極管功能；用于各行之一位線，其系連接至屬于該行之該等內(nèi)存胞元之第一極點(diǎn)；用于各列之一字符線，其系連接至屬于該列之該等內(nèi)存胞元之第二極點(diǎn)；以及一第一讀取電壓源，其系具有一第一電壓，利用切換組件個(gè)別連接至該等字符線之第一端。
根據(jù)本發(fā)明之內(nèi)存，其特征系具有一控制電路，具有一第一極點(diǎn)，其系可以經(jīng)由一讀取分配器，利用切換組件個(gè)別連接至該等位線之第一端；一第二極點(diǎn)，經(jīng)由該第二極點(diǎn)，電流系可以饋入一評(píng)價(jià)裝置；以及一第三極點(diǎn)，其系連接至一參考電壓源；一第三電壓源，其系具有一電壓，約略相等于該第一讀取電壓源之電壓、并可以經(jīng)由切換組件個(gè)別連接至該等位線之第二端；以及一第四電壓源，其系可以經(jīng)由切換組件個(gè)別連接至該等字符線之第二端。本發(fā)明之進(jìn)一步特征系該參考電壓源之電壓及該控制電路系進(jìn)行設(shè)計(jì)，藉以使在該第一極點(diǎn)出現(xiàn)一電壓，約略對(duì)應(yīng)于該第四電壓源之電壓；并使流過該控制電路之該第二極點(diǎn)之電流約略相等于流過該控制電路之該第一極點(diǎn)之電流，且該電流系無關(guān)于在該控制電路之該第二極點(diǎn)出現(xiàn)之電壓。
根據(jù)本發(fā)明，“約略相等于”系表示在這兩個(gè)極點(diǎn)之電流最多僅能相差至某個(gè)范圍，藉以使這個(gè)評(píng)價(jià)裝置執(zhí)行之電流評(píng)價(jià)能夠?qū)С鲆粋€(gè)可靠結(jié)論，藉以推演出這個(gè)胞元之狀態(tài)(假設(shè)這個(gè)推演動(dòng)作可以利用一種或更多種方法達(dá)成)。這兩個(gè)或更多個(gè)內(nèi)存胞元系組織為具有行列之一排列。為了執(zhí)行本發(fā)明之方法，由于電壓系施加于未連接欲讀取內(nèi)存胞元的字符線及位線，因此，至少一線必須提供于上述二維之至少一維，也就是說，以列為例或以行為例。為了讓本發(fā)明能夠靈敏地使用，內(nèi)存胞元之最小數(shù)目為二。當(dāng)然，內(nèi)存胞元最好之?dāng)?shù)目最好能夠更大，且實(shí)務(wù)上亦是如此。
流過這個(gè)欲讀取胞元的電流可以約略表示為
I＝U1-U*-UD/Rz；其中，U1系第一讀取電壓源之電壓、U*系這個(gè)控制電路之第一極點(diǎn)之電壓、UD系跨越這個(gè)二極管之壓降、且Rz系取決于磁化情況的胞元電阻。這個(gè)電流系對(duì)應(yīng)于由這個(gè)控制電路之第二極點(diǎn)流向這個(gè)評(píng)價(jià)裝置、或流向這個(gè)評(píng)價(jià)裝置線的電流。這個(gè)電流可以利用這個(gè)評(píng)價(jià)裝置決定，藉以推演出欲評(píng)價(jià)胞元的狀態(tài)。
舉例來說，一終結(jié)電阻器可以用來將這個(gè)電流轉(zhuǎn)換為可以評(píng)價(jià)之一電壓，在這種例子中，UB＝I*R；其中，UB系在這個(gè)評(píng)價(jià)裝置線上、跨越這個(gè)終結(jié)電阻器R的壓降。
使用導(dǎo)體之內(nèi)部電阻，為分析方便，系予以省略。
因此，這個(gè)評(píng)價(jià)裝置之一輸入系可以連接、或經(jīng)由一評(píng)價(jià)裝置線連接至這個(gè)控制電路之第二極點(diǎn)；在這種例子中，一第一線性或非線性終結(jié)電阻器系可以由這個(gè)評(píng)價(jià)裝置線分支。
如此，這個(gè)評(píng)價(jià)裝置便可以是一電壓評(píng)價(jià)裝置，并且，利用這個(gè)電壓評(píng)價(jià)裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)之電壓系可以取決于(舉例來說，正比于)流過這個(gè)控制電路之第二極點(diǎn)之電流。
如此，根據(jù)本發(fā)明較佳控制電路之評(píng)價(jià)裝置部分，在這個(gè)實(shí)施例中，便可以視為一電壓/電壓轉(zhuǎn)換器。
并且，熟習(xí)此項(xiàng)技藝者亦可利用各種可能性以提供這個(gè)控制電路，據(jù)此，這個(gè)控制電路之行為，其系根據(jù)本發(fā)明且如先前所述，系可以達(dá)成。如此，這個(gè)控制電路便可以利用一運(yùn)算放大器及一晶體管進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這種例子中，這個(gè)控制電路系可以一運(yùn)算放大器，具有二輸入，其非反向輸入系連接至這個(gè)參考電壓源以做為這個(gè)控制電路之第三極點(diǎn)、且其反向輸入系個(gè)別連接至這些位線之第一端以做為這個(gè)控制電路之第一極點(diǎn)，其中，這個(gè)運(yùn)算放大器系具有一輸出，連接具有二源極/汲極區(qū)域之一晶體管之閘極區(qū)域，這些源極/汲極區(qū)域之一區(qū)域系連接至這個(gè)運(yùn)算放大器之反向輸入、且這些源極/汲極區(qū)域之另一區(qū)域系連接至這個(gè)評(píng)價(jià)裝置以做為這個(gè)控制電路之第二極點(diǎn)。在這種例子中，出現(xiàn)在這個(gè)控制電路之第一極點(diǎn)之電壓系相等于出現(xiàn)在第三極點(diǎn)之電壓。
在這種例子中，這個(gè)使用晶體管之源極區(qū)域通常系連接至這個(gè)控制電路之第一極點(diǎn)。這類控制電路之運(yùn)算放大器系憑借其設(shè)計(jì)以確認(rèn)第一極點(diǎn)之電壓總是對(duì)應(yīng)于第三極點(diǎn)之電壓，藉以使本發(fā)明控制電路之基本條件能夠利用一運(yùn)算放大器、以一合適方式確保。
為簡(jiǎn)化根據(jù)本發(fā)明之內(nèi)存電路，第一電壓源最好能夠相等于第三電壓源，也就是說，將第一電壓源與第三電壓源組合，且除此以外，這個(gè)參考電壓源最好能夠組合這個(gè)第四電壓源，若這個(gè)控制電路系利用一運(yùn)算放大器形成。這樣，這些電壓間之特別良好匹配便可以達(dá)成。
根據(jù)本發(fā)明之另一較佳實(shí)施例，這些胞元之電壓解耦及這個(gè)評(píng)價(jià)裝置電路之電壓解耦系無關(guān)于流過一控制電路之胞元電流，這個(gè)控制電路系具有一雙極晶體管，其基極系連接至這個(gè)參考電壓源以做為這個(gè)控制電路之第三極點(diǎn)、其射極系個(gè)別連接至這些位線之第一端以做為這個(gè)控制電路之第一極點(diǎn)、且其雙極系連接至這個(gè)評(píng)價(jià)裝置線以做為這個(gè)控制電路之第二極點(diǎn)。這些方法亦可以讓這個(gè)胞元之電壓維持于一預(yù)定數(shù)值，其系利用這個(gè)參考電壓源加以定義。然而，在這種例子中，這個(gè)射極之電壓系相對(duì)于這個(gè)參考電壓地平移這個(gè)基極-射極二極管響應(yīng)電壓之振幅，也就是說，相對(duì)于這個(gè)控制電路具有一運(yùn)算放大器及一金氧半晶體管之情況，在這種例子中，這個(gè)第四電壓源及這個(gè)參考電壓源之?dāng)?shù)值并不需要選擇為彼此約略相等，不過，取而代之的是，這個(gè)參考電壓源之?dāng)?shù)值必須適應(yīng)，藉以使這個(gè)射極出現(xiàn)與這個(gè)第四電壓源約略相等之?dāng)?shù)值。
這個(gè)終結(jié)電阻器系用以描述一電阻器，其中，欲評(píng)價(jià)電壓系經(jīng)由其中一極點(diǎn)饋入、且其中另一極點(diǎn)系連接至另一參考電壓。這個(gè)參考電壓通常系地點(diǎn)(GND)，但是，這個(gè)參考電壓亦可以是其它電位，舉例來說，甚至是大于這個(gè)讀取電壓源之一電壓。在這種例子中，這個(gè)電路必須適當(dāng)?shù)剡m應(yīng)，其系熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者所熟悉之一方法。
為了本發(fā)明之目的，在這種例子中，”約略相等之電壓”系表示這些電壓間(也就是說，第一電壓及第三電壓間、或參考電壓及第四電壓間)之差異必須小于這個(gè)二極管之響應(yīng)電壓，藉以避免任何不想要之電流路徑，穿過不想要讀取之內(nèi)存胞元。這些電壓數(shù)值間之匹配精密度要求亦必須延伸至整個(gè)胞元數(shù)組，其中，個(gè)別胞元亦同樣會(huì)發(fā)生泄漏電流、并加總于整個(gè)數(shù)組。由此，第一電壓及第三電壓間或第四電壓及參考電壓間之匹配條件系相關(guān)于這個(gè)胞元數(shù)組之整體大小及架構(gòu)，但是，通常系表示一更嚴(yán)格條件，相較先前所述之條件。然而，這個(gè)條件可以利用合適電路方法充分滿足(其系實(shí)體組合第一電壓源U1及第三電壓源U3、或第四電壓源U4及參考電壓源U5(其僅適用于適當(dāng)之實(shí)施例，舉例來說，一運(yùn)算放大器)，也就是說，不要分別提供這些電壓)。
在這種例子中，這個(gè)參考電壓可以小于這個(gè)第一電壓。然而，這個(gè)第一電壓亦可以小于這個(gè)參考電壓。在這種例子中，根據(jù)本發(fā)明之電路必須執(zhí)行適當(dāng)變動(dòng)。舉例來說，這些晶體管可能必須反向，其非提供一運(yùn)算電壓至連接地點(diǎn)GND之極點(diǎn)，也就是說，利用一NMOS晶體管取代一PMOS晶體管，其中，這個(gè)胞元數(shù)組之二極管偏壓方向系保留。
對(duì)于欲讀取內(nèi)存胞元之一給定電阻及這個(gè)二極管功能之響應(yīng)電壓而言，這個(gè)第一電壓及這個(gè)控制電路之第一極點(diǎn)之電壓間之電壓差應(yīng)該進(jìn)行設(shè)計(jì)，藉以使其足以達(dá)成一足夠電流，流過欲讀取胞元之內(nèi)存。
這個(gè)磁阻性內(nèi)存胞元之二極管最好進(jìn)行定向，藉以使一電流能夠在施加電壓時(shí)，流過這個(gè)內(nèi)存胞元。根據(jù)這些電壓之選擇，這表示保留這些二極管之定向可以是必要的。
為了改善這個(gè)電路之時(shí)間響應(yīng)，這個(gè)電路之時(shí)間響應(yīng)最好能夠讓這個(gè)讀取分配器亦連接至(或可以連接至)一預(yù)充電源(一第二電壓源，U2)。這個(gè)預(yù)充電源之電壓最好能夠基本上相等于出現(xiàn)在這個(gè)控制電路之第一極點(diǎn)之電壓，其系經(jīng)由這個(gè)控制電路制作，藉以做為這個(gè)電壓源U5之?dāng)?shù)值之一函數(shù)(也就是說，在一運(yùn)算放大器電路之例子中，預(yù)充電源U2＝電壓U5)。本實(shí)施例系有利用本發(fā)明之下列實(shí)施例，其中，這個(gè)胞元數(shù)組內(nèi)之電容必須充電、或必須保留其電荷，特別是，這個(gè)選擇位線之寄生電容。另外，在這種例子中，這個(gè)預(yù)充電源及這個(gè)第四電壓源亦可以組合形成單一電壓源。
原則上，利用這個(gè)預(yù)充電源U2之預(yù)充電動(dòng)作亦可以省略。在這種例子中，這些電容器之充電或電荷保留必須利用這個(gè)胞元數(shù)組內(nèi)之胞元電阻執(zhí)行。然而，執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作所需要之時(shí)間系介于亳秒范圍，且對(duì)于許多應(yīng)用而言系過長。
這個(gè)磁阻式內(nèi)存最好能夠進(jìn)行架構(gòu)，藉以使這個(gè)評(píng)價(jià)裝置線能夠具有二評(píng)價(jià)裝置路徑，其可以利用切換裝置，個(gè)別連接至這個(gè)控制電路之第二極點(diǎn)；其中，一終結(jié)電阻器系由個(gè)別之評(píng)價(jià)裝置路徑分支，且在這種例子中，這兩個(gè)評(píng)價(jià)裝置路徑系可以利用個(gè)別切換組件，個(gè)別連接至這個(gè)電壓評(píng)價(jià)裝置之一輸入、及個(gè)別連接至并聯(lián)這個(gè)電壓評(píng)價(jià)裝置之一電容。
這個(gè)較佳之組件排列可以有效地得到兩個(gè)評(píng)價(jià)裝置路徑，而非先前所述之單一評(píng)價(jià)裝置路徑。這表示欲讀取內(nèi)存胞元產(chǎn)生之電阻系可以執(zhí)行兩個(gè)彼此無關(guān)之評(píng)價(jià)。
在這種例子中，這兩個(gè)終結(jié)電阻器系可以具有完全相同之電阻數(shù)值，或者，這兩個(gè)終結(jié)電阻器之電阻數(shù)值亦可以不同。這兩個(gè)提供電容系用以暫時(shí)儲(chǔ)存發(fā)生在量測(cè)期間及量測(cè)后之電壓，藉以使這兩個(gè)電壓能夠利用具有二輸入之適當(dāng)電壓評(píng)價(jià)裝置進(jìn)行比較。這個(gè)兩彼此無關(guān)之評(píng)價(jià)裝置路徑排列系可以，舉例來說，執(zhí)行內(nèi)存胞元之二次評(píng)價(jià)及一平均程序，并經(jīng)由這種方法，更精確地決定電阻數(shù)值及內(nèi)存胞元之二元內(nèi)容。
然而，兩次評(píng)價(jià)間亦可以執(zhí)行一切換嘗試，藉以由欲讀取內(nèi)存胞元之任何電阻數(shù)值變化，推演出這個(gè)內(nèi)存胞元之先前二元狀。為了執(zhí)行這類切換嘗試，根據(jù)本發(fā)明之磁阻性內(nèi)存最好亦能夠具有一第一寫入電流源，其可以利用切換組件，個(gè)別連接至這些字符線之第一端；以及一第二寫入電流源，其可以利用切換組件，個(gè)別連接至這些位線之第一端。這類切換嘗試系利用電流(由分別流過這些字符線及位線之寫入電流源提供)、并配合將電壓(利用第三及第四電壓源提供)施加至欲讀取內(nèi)存胞元，而以一特定方向執(zhí)行。
如先前所述，這些電壓源及寫入電流源必須能夠個(gè)別連接至這些字符線及位線之個(gè)別使用端。為達(dá)成此目的，本較佳實(shí)施例系提供分配器，藉以將輸出及輸出信號(hào)及電壓傳送至各個(gè)字符線及位線。因此，這些分配器系分支導(dǎo)體追蹤系統(tǒng)，其端點(diǎn)系分別排列這些字符線及位線之切換組件。因此，這些位線便可以利用一讀取分配器(其中，各個(gè)位線系具有一切換組件)，連接至這個(gè)控制電路。同樣地，這些位線亦可以利用這個(gè)讀取分配器，連接至這個(gè)第二寫入電流源，在這種例子中，這個(gè)第二寫入電流源及這個(gè)控制電路系可以利用切換組件，連接至這個(gè)讀取分配器。
同樣地，這些位線亦可以利用這個(gè)讀取分配器，連接至這個(gè)讀取分配器，在這種例子中，這個(gè)預(yù)充電源及這個(gè)控制電路系可以利用切換組件，連接至這個(gè)讀取分配器。
連接這個(gè)第二寫入電流源、這個(gè)控制電路、及這個(gè)預(yù)充電流至這個(gè)評(píng)價(jià)裝置分器器之這些切換組件系可以利用另一種方法產(chǎn)生接觸，因?yàn)?，舉例來說，這個(gè)控制電路及這個(gè)寫入電流源間可能沒有任何直接電性連接點(diǎn)。
這些第三及第四電壓源可以利用電壓分配器(其中，各個(gè)位線及字符線系具有一切換組件)，連接至這些位線及字符線。
同樣地，這個(gè)讀取電壓源亦可以利用一讀取電壓分配器(同樣地，各個(gè)字符線系具有一切換組件)，連接至這些字符線。
最后，這個(gè)第一寫入電流源可以利用這個(gè)讀取電壓分配器，同樣地連接至這些字符線，在這種例子中，這個(gè)第一寫入電流源及這個(gè)第一讀取電壓源系可以利用類似方法，連接至這個(gè)讀取電壓分配器，其中，這個(gè)第二寫入電流源及這個(gè)控制電路系可以利用切換組件，連接至這個(gè)讀取電壓分配器。
這些切換組件，如先前所述，最好能夠有至少部分是晶體管，雖然最好能夠合部都是晶體管。
這些使用的磁阻性內(nèi)存胞元最好是所謂的垂直電流內(nèi)存胞元(垂直平面電流)。在這些胞元中，這些內(nèi)存胞元之組件(亦即位線、第一磁性組件、隧穿介電層、第二磁性組件、字符線)系彼此垂直排列，相對(duì)于一集成電路表面或其硅結(jié)構(gòu)。在這個(gè)評(píng)價(jià)程序期間，因此，這個(gè)電流便可以由上往下或由下往上地流動(dòng)。
本發(fā)明亦有關(guān)于一種方法。先前裝置所述之任何詳細(xì)均可以應(yīng)用于本方法，并且做為這部分說明之參考。
本發(fā)明系基于一種方法，用以讀取一磁阻性內(nèi)存之內(nèi)存胞元，該磁阻性內(nèi)存系包括一磁阻性內(nèi)存胞元排列，其系排列為二或更多列及/或二或更多行，具有一電阻及一二極管功能；用于各行之一位線，其系連接至屬于該行之該等內(nèi)存胞元之第一極點(diǎn)；用于各列之一字符線，其系連接至屬于該列之該等內(nèi)存胞元之第二極點(diǎn)；以及一參考電壓源，其系具有一參考電壓，連接至一控制電路之第三極點(diǎn)，該控制電路之第一極點(diǎn)系連接至欲讀取之該內(nèi)存胞元之第一極點(diǎn)，其中，該控制電路系產(chǎn)生一電壓，其出現(xiàn)在該控制電路之第一極點(diǎn)、并利用一定義函數(shù)關(guān)連于該控制電路之第三極點(diǎn)之該參考電壓(舉例來說，相等于這個(gè)參考電壓)；該方法之步驟系包括A施加一第一讀取電壓源，其系具有不相等于該參考電壓之一第一電壓，至欲讀取之一內(nèi)存胞元之第二極點(diǎn)；B施加一第三電壓源，其系具有約略相等于該第一電壓之一電壓，至未連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之位線；C施加一第四電壓源，其系具有約略相等于出現(xiàn)在該控制電路之第一極點(diǎn)之電壓之一電壓，至未連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之字符線；D評(píng)價(jià)流過該控制電路及欲讀取之該內(nèi)存胞元之電流、或利用一評(píng)價(jià)裝置，評(píng)價(jià)該電流之一導(dǎo)出變量，其中，電流系經(jīng)由該控制電路之第二極點(diǎn)饋入。
舉例來說，一種可能導(dǎo)出變量可能是電壓。因此，這個(gè)導(dǎo)出變量可以是跨越一第一終結(jié)電阻器之壓降，且可以利用并聯(lián)地連接這個(gè)第一終結(jié)電阻器之一電壓評(píng)價(jià)裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中，這個(gè)電壓系正比于流過欲讀取內(nèi)存胞元之電流。
雖然這個(gè)電壓評(píng)價(jià)裝置系執(zhí)行施加電壓之一量測(cè)以經(jīng)由電流推演出欲讀取內(nèi)存胞元之電阻數(shù)值，電壓亦會(huì)出現(xiàn)在未尋址字符線及位線，并且，配合這些內(nèi)存胞元之二極管，這些電壓亦可以免除不注意電流之發(fā)生。整體而言，這種排列可以大幅改善讀取程序之穩(wěn)定性、并相當(dāng)程度的降低整個(gè)系統(tǒng)之功率損耗。
根據(jù)本發(fā)明方法步驟之連續(xù)說明并不具有任何時(shí)間順序。雖然這些步驟可以連接執(zhí)行，然而，最重要的是，這些步驟A、B、C之所有條件均必須滿足，藉以在得到一可靠量測(cè)前，確保這個(gè)電壓評(píng)價(jià)裝置之可靠評(píng)價(jià)。就實(shí)用性及速度之考量而言，如此，這些步驟A、B、C最好能夠基本上同時(shí)執(zhí)行。另外，步驟D亦最好能夠基本上同時(shí)執(zhí)行、或在其它步驟后盡快執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明之方法亦包括在連接內(nèi)存胞元之這些線上產(chǎn)生一預(yù)充電，因?yàn)檫@些線系具有相對(duì)大之寄生電容。這種方法可以改善這個(gè)內(nèi)存之響應(yīng)(且特別是，降低存取時(shí)間)，且具有下列步驟之特征在步驟D、C、或B前，
A2施加一預(yù)充電源，其電壓系大體上相等于出現(xiàn)在該控制電路之第一極點(diǎn)之電壓，至連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之第一極點(diǎn)之位線；以及在步驟A2后且在步驟D、C、或B前，A3中斷該預(yù)充電源及連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之第一極點(diǎn)之位線。
如先前所述，根據(jù)本發(fā)明之方法可以進(jìn)一步調(diào)整以改善欲讀取內(nèi)存胞元之?dāng)?shù)值決定精確度。舉例來說，兩個(gè)彼此無關(guān)之讀取程序系可以執(zhí)行，其中，在各個(gè)例子中出現(xiàn)之電壓系暫時(shí)儲(chǔ)存于兩個(gè)電容，其個(gè)并聯(lián)地連接至這個(gè)電壓評(píng)價(jià)裝置之輸入。利用這種方法暫時(shí)儲(chǔ)存之電壓數(shù)值，最后，系可以在這個(gè)電壓評(píng)價(jià)裝置中同時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。然而，這種方法亦可以改善，藉以連續(xù)執(zhí)行二次讀取程序，并在其間進(jìn)行一次切換。這樣的好處是，電壓量測(cè)并不需要如此精確，因?yàn)橹攸c(diǎn)系放在切換嘗試前后、可能發(fā)生在得到電壓間之可能差異。如此，這個(gè)方法系包括電壓數(shù)值之一第一讀取程序，跟隨一切換嘗試，并再跟隨電壓數(shù)值之一第二讀取程序。這種多步驟方法之較佳實(shí)施例更包括下列步驟E儲(chǔ)存跨越該第一終結(jié)電阻器之壓降于并聯(lián)該電壓評(píng)價(jià)裝置之一第一電容中；F中斷該第一電容及該第一終結(jié)電阻器及該控制電路之第二極點(diǎn)；G中斷該第一讀取電壓源及欲讀取之該內(nèi)存胞元；H中斷該控制電路及欲讀取之該內(nèi)存胞元；I施加出現(xiàn)在該第四電壓源之電壓至所有該等字符線；J施加出現(xiàn)在該第三電壓源之電壓至所有該等位線；K施加一第一電流源至連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之第二極點(diǎn)之字符線；L施加一第二電流源至連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之第二極點(diǎn)之位線；M中斷該第一電流源及連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之第二極點(diǎn)之字符線；N中斷該第二電流源及連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之第二極點(diǎn)之位線；O施加該第一讀取電壓源至欲讀取之該內(nèi)存胞元之第二極點(diǎn)；P連接該控制電路之第一極點(diǎn)至欲讀取之該內(nèi)存胞元；Q施加該第三電壓源至未連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之位線；R施加該第四電壓源至未連接欲讀取之該內(nèi)存胞元之字符線；S連接該控制電路之第二極點(diǎn)至一第二終結(jié)電阻器、并聯(lián)該第二終結(jié)電阻器之一第二電容、及并聯(lián)該第二電容之該電壓評(píng)價(jià)裝置之一第二輸入；T儲(chǔ)存跨越該第二終結(jié)電阻器之壓降于該第二電容中；U中斷該第二電容及該第二終結(jié)電阻器及該控制電路之第二極點(diǎn)；以及V在該電壓評(píng)價(jià)裝置中，比較儲(chǔ)存在該第一電容及該第二電容(C2)之電壓。
應(yīng)該注意的是，根據(jù)本發(fā)明之實(shí)施例(如先前所述)系配合一電壓評(píng)價(jià)裝置之使用及做為電流導(dǎo)出變量之電壓偵測(cè)以進(jìn)行說明，因?yàn)檫@兩個(gè)量測(cè)所需要之暫時(shí)儲(chǔ)存系可以利用簡(jiǎn)易方法執(zhí)行。另外，只有在其它程序可能會(huì)發(fā)生于這個(gè)胞元數(shù)組或整個(gè)電路之儲(chǔ)存及評(píng)價(jià)程序間的時(shí)候，我們才會(huì)需要步驟U，藉以清空這個(gè)第二電容器。事實(shí)上，部分步驟系可以同時(shí)執(zhí)行、或基本上同時(shí)執(zhí)行。舉例來說，這些步驟A、B、C、D、E最好能夠基本上同時(shí)執(zhí)行。同樣地，這些步驟F、G、H亦最好能夠基本上同時(shí)執(zhí)行，在這種例子中，這些步驟應(yīng)該在第一讀取程序后(亦即在步驟A、B、C、D、E后)執(zhí)行，藉以做為過渡至寫入嘗試之步驟。另外，這些步驟I、J、K、L亦最好能夠基本上同時(shí)執(zhí)行，雖然這些步驟應(yīng)該在中斷這些步驟F、G、H后執(zhí)行。另外，這些步驟M、N亦最好能夠基本上同時(shí)執(zhí)行，雖然這些步驟亦應(yīng)該在這些步驟A至L后再度執(zhí)行。最后，這些步驟O、P、Q、R、S、T亦最好能夠基本上同時(shí)執(zhí)行。這些步驟系包括后續(xù)之第二讀取程序。
根據(jù)本發(fā)明，這種方法之特征亦包括這個(gè)參考電壓系小于這個(gè)第一電壓，雖然相反情況亦可以考慮，如本發(fā)明之先前內(nèi)存所述。另外，在這種例子中，對(duì)于欲讀取內(nèi)存胞元之一給定電阻及這個(gè)二極管功能之響應(yīng)電壓而言，這個(gè)電壓差亦應(yīng)該足以達(dá)成一足夠電流，流過欲讀取之內(nèi)存胞元。本發(fā)明系參考所附圖式，利用較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下，其中第1圖系表示讀取程序期間，根據(jù)本發(fā)明磁阻性內(nèi)存之一較佳實(shí)施例；以及第2圖系表示根據(jù)本發(fā)明磁阻性內(nèi)存另一較佳實(shí)施例，其電壓源系進(jìn)行組合。如先前所述，本發(fā)明系可以利用一簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)裝置(具有一輸入)及一簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)方法加以執(zhí)行。重復(fù)讀取方法，其詳細(xì)說明如下，系可以提供一更可靠之評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，雖然亦會(huì)產(chǎn)生更大之區(qū)域胞元電阻變動(dòng)。
詳細(xì)而言，這些步驟系包括1.讀取這個(gè)胞元狀態(tài)、并儲(chǔ)存這個(gè)信息，2.以特定方向進(jìn)行后續(xù)切換嘗試，3.再次讀取這個(gè)胞元狀態(tài)、并儲(chǔ)存這個(gè)信息，4.比較這些結(jié)果并進(jìn)行評(píng)價(jià)。
第1圖系表示根據(jù)本發(fā)明磁阻性內(nèi)存之一電路之實(shí)施例。其中，這個(gè)電路系具有一矩陣，其包括m條字符線(5a，5b)及n條位線(4a，4b)，其中，這些選擇字符線(5a)系經(jīng)由一讀取電壓分配器13及一切換組件6a，利用一第一讀取電壓源(U1)連接至一預(yù)定電位(舉例來說，2V)。屬于這個(gè)欲讀取內(nèi)存胞元3a之位線4a最好能夠利用這些切換組件8a及21進(jìn)行簡(jiǎn)易連接，藉以連接至一第二電壓(舉例來說，1V)。在這個(gè)較佳實(shí)施例中，這個(gè)控制電路1，其包括一運(yùn)算放大器1a及一晶體管(舉例來說，一PMOS串連晶體管22)，系將欲讀取內(nèi)存胞元3a維持于這個(gè)電壓位準(zhǔn)，無論這個(gè)胞元電流之大小如何，因?yàn)橐浑妷涸碪5系施加至這個(gè)運(yùn)算放大器之另一輸入、并供應(yīng)盡可能相等于電壓源U2之一電壓。在本發(fā)明之實(shí)施例中，雖然這個(gè)晶體管22之源極區(qū)域之位線電壓系維持于1V之常數(shù)，但是這個(gè)晶體管22之汲極區(qū)域仍然具有一可變電壓，其系相關(guān)于欲讀取內(nèi)存胞元之電阻，因?yàn)檫@個(gè)欲讀取內(nèi)存胞元3a之電阻(其相關(guān)于磁化狀態(tài))系定義流過這個(gè)內(nèi)存胞元之電流，且其系經(jīng)由這個(gè)晶體管22及這個(gè)電阻器R1或R2而流至這個(gè)評(píng)價(jià)裝置電路。因此，這個(gè)電流會(huì)造成一壓降，其系相關(guān)于跨越這個(gè)評(píng)價(jià)裝置電路之終結(jié)電阻器R1、R2之胞元電阻，其中，這個(gè)實(shí)施例之電壓系相等于這個(gè)晶體管22之汲極電壓。
這個(gè)電壓可以在這個(gè)電壓評(píng)價(jià)裝置2中進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)、或可以利用第1圖所示電容器C1及C2暫存儲(chǔ)存，其中，電容C1系在一復(fù)數(shù)讀取程序中價(jià)先評(píng)價(jià)。
未尋址之字符線5b系利用這個(gè)切換組件7b，經(jīng)由這個(gè)第四電壓源U4及一電壓分配器16以維持在一電壓位準(zhǔn)，其基本上對(duì)應(yīng)于這個(gè)第二電壓(也就是說，以本實(shí)施例而言為1V)，就像是這個(gè)第二電壓源U2所提供。未尋址之位線4b系利用一第三電壓源U3，經(jīng)由一第二電壓分配器15及切換組件9b以維持在一電壓位準(zhǔn)，其系基本上相等于這個(gè)第一電壓(舉例來說，2V)。由此可知，所有位線及字符線均可以維持在固定位準(zhǔn)。因此，這個(gè)觀念不僅具有實(shí)體簡(jiǎn)易之優(yōu)點(diǎn)，并且亦可以達(dá)成其功能。
根據(jù)本發(fā)明，若僅僅執(zhí)行單一評(píng)價(jià)程序，則這個(gè)電壓之暫時(shí)儲(chǔ)存便可以不需要這個(gè)第一電容器C1。在這種例子中，電流、電壓、或任何導(dǎo)出變量均可以利用一評(píng)價(jià)裝置2實(shí)時(shí)決定，其系連接至這個(gè)評(píng)價(jià)裝置線10、或且并聯(lián)這個(gè)第一電容C1(也就是說，這兩個(gè)位置系具有相同電位)。
一寫入程序(舉例來說，用于一切換嘗試)之執(zhí)行系，首先施加這些電壓源U3及U4至所有字符線及位線。這個(gè)電流系經(jīng)由這些電流源I1及I2施加，其系利用切換組件18及20連接至這些電流源，且同時(shí)，這個(gè)評(píng)價(jià)裝置不只是利用這個(gè)切換組件19與這個(gè)內(nèi)存胞元排列中斷，且這個(gè)第一讀取電壓源U1亦利用這個(gè)切換組件17與這個(gè)內(nèi)存胞元排列中斷，及這個(gè)電壓源U2亦利用這個(gè)切換組件21與這個(gè)內(nèi)存胞元排列中斷。舉例來說，這些電流源I1及I2之電流位準(zhǔn)系經(jīng)由寫入電流源I1及I2施加至這個(gè)字符線5a及這個(gè)位線4a，并且亦經(jīng)由這個(gè)電壓源U3及U4提供。
第2圖系表示本發(fā)明之另一實(shí)施例，其中，這些電壓源U1及U3、及這些電壓源U2及U4(其電壓在各種例子中系約略相等)系組合形成共享電壓源U1及U2。否則，第2圖所示之電路及其操作方法系對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施例，如第1圖所示。這個(gè)電壓源U5亦可以利用這種方法整合，也就是說，本發(fā)明實(shí)施例亦可以省略這個(gè)電壓源U5，若這個(gè)控制電路之第三極點(diǎn)系直接連至這個(gè)預(yù)充電源U2。C1 第一電容C2 第二電容R1 第一終結(jié)電阻器R2 第二終結(jié)電阻器U1 第一讀取電壓源U2 第二讀取電壓源U3 第三電壓源U4 第四電壓源U5 第五電壓源I1 第一寫入電流源I2 第二寫入電流源1 控制電路1a 運(yùn)算放大器2 電壓評(píng)價(jià)裝置3a，3b，3c，3d 磁阻性內(nèi)存胞元4a，4b 位5a，5b 字符線6a，6b 連接字符線至讀取電壓源、寫入電流源的切換組件7a，7b 連接字符線至第四電流源的切換組件8a，8b 連接位線至電壓評(píng)價(jià)裝置、寫入電流源的切換組件9a，9b 連接位線至第三電壓源的切換組件10 評(píng)價(jià)裝置線/連接線11 第一評(píng)價(jià)裝置路徑12 第二評(píng)價(jià)裝置路徑13讀取電壓分配器14讀取分配器15，16電壓分配器17連接讀取電壓源至讀取分配器的切換組件18連接第一寫入電流源至讀取分配器的切換組件19連接評(píng)價(jià)裝置線至讀取分配器的切換組件20連接第二寫入電流源至評(píng)價(jià)裝置分配器的切換組件21連接第二讀取電壓源至評(píng)價(jià)裝置分配器的切換組件22評(píng)價(jià)晶體管23連接第一評(píng)價(jià)裝置路徑至連接線的切換組件24連接第二評(píng)價(jià)裝置路徑至連接線的切換組件25連接第二評(píng)價(jià)裝置路徑至電壓評(píng)價(jià)裝置及第二電容的切換組件26連接第一評(píng)價(jià)裝置路徑至電壓評(píng)價(jià)裝置及第一電容的切換組件
權(quán)利要求
1.一種磁阻性內(nèi)存，包括一磁阻性內(nèi)存胞元排列(3a，3b，3c，3d)，其系排列為二或更多列及/或二或更多行，具有一電阻及一二極管功能；用于各行之一位線(4a，4b)，其系連接至屬于該行之該等內(nèi)存胞元(3a，3b，3c，3d)之第一極點(diǎn)；用于各列之一字符線(5a，5b)，其系連接至屬于該列之該等內(nèi)存胞元(3a，3b，3c，3d)之第二極點(diǎn)；以及一第一讀取電壓源(U1)，其系具有一第一電壓，利用切換組件(6a，6b，17)個(gè)別連接至該等字符線之第一端，其特征在于一控制電路(1)，具有一第一極點(diǎn)，其系可以經(jīng)由一讀取分配器(14)利用切換組件(8a，8b)個(gè)別連接至該等位線(4a，4b)之第一端；一第二極點(diǎn)，經(jīng)由該第二極點(diǎn)，電流系可以饋入一評(píng)價(jià)裝置(2)；以及一第三極點(diǎn)，其系連接至一參考電壓源(U5)；一第三電壓源(U3)，其系具有一電壓，約略相等于該第一讀取電壓源(U1)之電壓、并可以經(jīng)由切換組件(9a，9b)連接至該等位線(4a，4b)之第二端；以及一第四電壓源(U4)，其系可以經(jīng)由切換組件(7a，7b)個(gè)別連接至該等字符線(5a，5b)之第二端；其中，該參考電壓源(U5)之電壓及該控制電路(1)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，藉以使在該第一極點(diǎn)出現(xiàn)一電壓，約略對(duì)應(yīng)于該第四電壓源(U4)之電壓；并使流過該控制電路(1)之該第二極點(diǎn)之電流約略相等于流過該控制電路(1)之該第一極點(diǎn)之電流，且該電流系無關(guān)于在該控制電路(1)之該第二極點(diǎn)出現(xiàn)之電壓。
2.如申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該評(píng)價(jià)裝置(2)之一輸入系連接或可以經(jīng)由一評(píng)價(jià)裝置線(10)連接至該控制電路(1)之該第二極點(diǎn)，其中，一第一線性或非線性終結(jié)電阻器(R1)系由該評(píng)價(jià)裝置線(10)分支。
3.如申請(qǐng)專利范圍第1或2項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該評(píng)價(jià)裝置(2)系一電壓評(píng)價(jià)裝置，且利用該評(píng)價(jià)裝置(2)進(jìn)行評(píng)價(jià)之電壓系相關(guān)于(舉例來說正比于)流過該控制電路(1)之該第二極點(diǎn)之電流。
4.如申請(qǐng)專利范圍第1至3項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該控制電路(1)系具有一運(yùn)算放大器，具有二輸入，其非反相輸入系連接至該參考電壓源(U5)以做為一第三極點(diǎn)、其反相輸入系個(gè)別連接至該等位線之該等第一端以做為一第一極點(diǎn)，其中，該運(yùn)算放大器系具有一輸出，連接至具有二源極/汲極區(qū)域之一晶體管之閘極區(qū)域，該等源極/汲極區(qū)域之一區(qū)域系連接至該運(yùn)算放大器之該反相輸入、該等源極/汲極區(qū)域之另一區(qū)域系將電流饋入該評(píng)價(jià)裝置(2)以做為一第二極點(diǎn)，且其中，出現(xiàn)在該第一極點(diǎn)之電壓系相等于出現(xiàn)在該第三極點(diǎn)之電壓。
5.如申請(qǐng)專利范圍第1至4項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻性內(nèi)存，其特征在于該參考電壓源(U5)系與該第四電壓源(U4)具有相同位準(zhǔn)。
6.如申請(qǐng)專利范圍第1至4項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該控制電路(1)系具有一雙極晶體管，其基極系連接至該參考電壓源(U5)以做為該控制電路(1)之一第三極點(diǎn)，其射極系個(gè)別連接至該等位線之該等第一端以做為該控制電路(1)之一第一極點(diǎn)，且其集極系將電流饋入該評(píng)價(jià)裝置(2)以做為該控制電路(1)之一第二極點(diǎn)。
7.如申請(qǐng)專利范圍第1至6項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該第一電壓源(U1)系與該第三電壓源(U3)具有相同電位。
8.如申請(qǐng)專利范圍第1至7項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該參考電壓系小于該第一電壓。
9.如申請(qǐng)專利范圍第1至8項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于對(duì)于欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之一給定電阻及該二極管功能之響應(yīng)電壓而言，該電壓差系足以達(dá)成一足夠電流，流過欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)。
10.如申請(qǐng)專利范圍第1至9項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該等磁阻式內(nèi)存胞元(3a，3b，3c，3d)之該等二極管系進(jìn)行定向，藉以讓一電流能夠在施加該第一電壓及該參考電壓時(shí)，流過欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)。
11.如申請(qǐng)專利范圍第1至10項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于一預(yù)充電源(U2)系連接至該讀取分配器(14)。
12.如申請(qǐng)專利范圍第11項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該預(yù)充電源(U2)之電壓系大體上相等于出現(xiàn)在該控制電路(1)之該第一極點(diǎn)之電壓。
13.如申請(qǐng)專利范圍第11或12項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該預(yù)充電源(U2)系與該第四電壓源(U4)具有相同電位。
14.如申請(qǐng)專利范圍第2至13項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該評(píng)價(jià)裝置線(10)系具有二評(píng)價(jià)裝置路徑(11，12)，其利用切換組件(20，21)個(gè)別連接至該控制電路(1)之該第二極點(diǎn)；其中，一終結(jié)電阻器(R1，R2)系由該個(gè)別評(píng)價(jià)裝置路徑(11，12)分支；以及其中，各該個(gè)別評(píng)價(jià)裝置路徑(11，12)系分別利用切換組件(24，25)連接至該電壓評(píng)價(jià)裝置(2)之一輸入、及連接至與其并聯(lián)之個(gè)別電容(C1，C2)。
15.如申請(qǐng)專利范圍第1至14項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該內(nèi)存亦具有一第一寫入電流源(I1)，其系利用切換組件(6a，6b，17)，個(gè)別連接至該等字符線(5a，5b)之該等第一端；以及一第二寫入電流源(i2)，其系利用切換組件(8a，8b，18)，個(gè)別連接至該等位線(4a，4b)之該等第一端。
16.如申請(qǐng)專利范圍笫15項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該等位線(4a，4b)系利用該讀取分配器(14)，同樣連接至該預(yù)充電源(U2)，其中，該預(yù)充電源(U2)及該控制電路(1)系利用切換組件(19，21)，連接至該讀取分配器(14)。
17.如申請(qǐng)專利范圍第1至16項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該第三及第四電壓源(U3，U4)系利用電壓分配器(15，16)，連接至該等位線及字符線(4a，4b，5a，5b)，其中，各該等位線及字符線(4a，4b，5a，5b)系具有一切換組件(7a，7b，9a，9b)。
18.如申請(qǐng)專利范圍第1至17項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該第一讀取電壓源(U1)系利用一讀取電壓分配器(13)，連接至該等字符線(5a，5b)，其中，各該等字符線(5a，5b)系具有一切換組件(6a，6b)。
19.如申請(qǐng)專利范圍第1至18項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之磁阻式內(nèi)存，其特征在于該第一寫入電流源(I1)系利用該讀取電壓分配器(13)，同樣連接至該等字符線(5a，5b)，其中，該第一寫入電流源(I1)及該第一讀取電壓源(U1)系利用切換組件(16，17)，連接至該讀取電壓分配器(13)。
20.一種方法，用以讀取一磁阻性內(nèi)存之內(nèi)存胞元，該磁阻性內(nèi)存系包括一磁阻性內(nèi)存胞元排列(3a，3b，3c，3d)，其系排列為二或更多列及/或二或更多行，具有一電阻及一二極管功能；用于各行之一位線(4a，4b)，其系連接至屬于該行之該等內(nèi)存胞元(3a，3b，3c，3d)之第一極點(diǎn)；用于各列之一字符線(5a，5b)，其系連接至屬于該列之該等內(nèi)存胞元(3a，3b，3c，3d)之第二極點(diǎn)；以及一參考電壓源(U5)，其系具有一參考電壓，連接至一控制電路(1)之第三極點(diǎn)，該控制電路(1)之第一極點(diǎn)系連接至欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之第一極點(diǎn)，其中，該控制電路(1)系產(chǎn)生一電壓，其出現(xiàn)在該控制電路(1)之第一極點(diǎn)、并利用一定義函數(shù)關(guān)連于該控制電路(1)之第三極點(diǎn)之該參考電壓；該方法之步驟系包括A施加一第一讀取電壓源(U1)，其系具有不相等于該參考電壓之一第一電壓，至欲讀取之一內(nèi)存胞元(3a)之第二極點(diǎn)；B施加一第三電壓源(U3)，其系具有約略相等于該第一電壓之一電壓，至未連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之位線(4b)；C施加一第四電壓源(U4)，其系具有約略相等于出現(xiàn)在該控制電路(1)之第一極點(diǎn)之電壓之一電壓，至未連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之字符線(5b)；D評(píng)價(jià)流過該控制電路及欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之電流、或利用一評(píng)價(jià)裝置，評(píng)價(jià)該電流之一導(dǎo)出變量，其中，電流系經(jīng)由該控制電路(1)之第二極點(diǎn)饋入。
21.如申請(qǐng)專利范圍第20項(xiàng)所述之方法，其特征在于出現(xiàn)在該控制電路(1)之第一極點(diǎn)之電壓系相等于該控制電路(1)之第三極點(diǎn)之該參考電壓。
22.如申請(qǐng)專利范圍第20或21項(xiàng)所述之方法，其特征在于該導(dǎo)出變量系跨越一第一終結(jié)電阻器(R1)之一壓降，利用并聯(lián)于該第一終結(jié)電阻器(R1)之一電壓評(píng)價(jià)裝置(2)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中，該壓降系正比于流過欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之電流。
23.如申請(qǐng)專利范圍第20至22項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之方法，其特征在于步驟A至D系大體上同時(shí)執(zhí)行。
24.如申請(qǐng)專利范圍第20至23項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之方法，其特征在于該方法更包括下列步驟在步驟D、C、或B前，A2施加一預(yù)充電源(U2)，其電壓系大體上相等于出現(xiàn)在該控制電路(1)之第一極點(diǎn)之電壓，至連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之第一極點(diǎn)之位線(4a)；以及在步驟A2后且在步驟D、C、或B前，A3中斷該預(yù)充電源(U2)及連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之第一極點(diǎn)之位線(4a)。
25.如申請(qǐng)專利范圍第21至24項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之方法，其特征在于該方法更包括下列步驟E儲(chǔ)存跨越該第一終結(jié)電阻器(R1)之壓降于并聯(lián)該電壓評(píng)價(jià)裝置(2)之一第一電容(C1)中；F中斷該第一電容(C1)及該第一終結(jié)電阻器(R1)及該控制電路(1)之第二極點(diǎn)；G中斷該第一讀取電壓源(U1)及欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)；H中斷該控制電路(1)及欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)；I施加出現(xiàn)在該第四電壓源(U4)之電壓至所有該等字符線(5a，5b)；J施加出現(xiàn)在該第三電壓源(U3)之電壓至所有該等位線(4a，4b)；K施加一第一電流源(I1)至連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之第二極點(diǎn)之字符線(5a)；L施加一第二電流源(I2)至連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之第二極點(diǎn)之位線(4a)；M中斷該第一電流源(I1)及連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之第二極點(diǎn)之字符線(5a)；N中斷該第二電流源(I2)及連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之第一極點(diǎn)之位線(4a)；O施加該第一讀取電壓源(U1)至欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之第二極點(diǎn)；P連接該控制電路(1)之第一極點(diǎn)至欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)；Q施加該第三電壓源(U3)至未連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之位線(4b)；R施加該第四電壓源(U4)至未連接欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之字符線(5b)；S連接該控制電路(1)之第二極點(diǎn)至一第二終結(jié)電阻器(R2)、并聯(lián)該第二終結(jié)電阻器(R2)之一第二電容(C2)、及并聯(lián)該第二電容(C2)之該電壓評(píng)價(jià)裝置(2)之一第二輸入；T儲(chǔ)存跨越該第二終結(jié)電阻器(R2)之壓降于該第二電容(C2)中；U中斷該第二電容(C2)及該第二終結(jié)電阻器(R2)及該控制電路(1)之第二極點(diǎn)；以及V在該電壓評(píng)價(jià)裝置(2)中，比較儲(chǔ)存在該第一電容(C1)及該第二電容(C2)之電壓。
26.如申請(qǐng)專利范圍第20至25項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之方法，其特征在于該參考電壓系小于該第一電壓。
27.如申請(qǐng)專利范圍第20至26項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之方法，其特征在于對(duì)于欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)之一給定電阻及該二極管功能之響應(yīng)電壓而言，該電壓差系足以達(dá)成一足夠電流，流過欲讀取之該內(nèi)存胞元(3a)。
全文摘要
本發(fā)明系有關(guān)于一種磁阻性內(nèi)存，且主要特征系具有一第一極點(diǎn)之一控制電路(1)，其系可以經(jīng)由一讀取分配器(14)，利用切換組件(8a，8b)個(gè)別連接至位線(4a，4b)之第一端。這個(gè)控制電路亦具有一第二極點(diǎn)，其系供應(yīng)功率至一評(píng)估器(2)，以及具有一第三極點(diǎn)，其系連接至一參考電壓源(U5)。另外，這個(gè)讀出電路系具有一第三電壓源(U3)，具有一電壓，其系約略等于這個(gè)第一讀取電壓源(U1)之電壓、且其系可以利用切換組件(9a，9b)個(gè)別連接至這些位線(4a，4b)之第二端。最后，這個(gè)讀出電路系具有一第四電壓源(U4)，其系可以利用切換組件(7a，7b)個(gè)別連接至這些字符線(5a，5b)之第二端。
文檔編號(hào)H01L43/08GK1479922SQ01820094
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月5日
發(fā)明者R·特維斯, W·維伯, H·范德伯格, R 特維斯, 虜 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司