背景技術(shù)：

相變材料是能夠反復(fù)地被轉(zhuǎn)變成能夠用于所期望的任務(wù)的不同物理狀態(tài)中的材料。更具體地說(shuō)，相變存儲(chǔ)器是一種類型的非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，該非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器將相變材料的物理狀態(tài)的可檢測(cè)的變化用作信息存儲(chǔ)介質(zhì)。例如，材料的相從非晶狀態(tài)到結(jié)晶狀態(tài)的變化或者相反的變化可以被誘導(dǎo)并且然后被檢測(cè)，以便存儲(chǔ)以及然后取回信息。作為簡(jiǎn)化的示例，硫族材料可以以將所述材料固化到非晶狀態(tài)的方式來(lái)加熱以及冷卻，或者可以以將材料固化到結(jié)晶狀態(tài)來(lái)加熱以及冷卻硫族。其它的特定的加熱和冷卻方案可以被用來(lái)導(dǎo)致硫族材料在完全非晶狀態(tài)與完全結(jié)晶狀態(tài)之間的范圍上的不同的特定的結(jié)晶度來(lái)固化。

一旦固化，相變材料就是非易失性的。因此，相變材料狀態(tài)，不論固化成結(jié)晶狀態(tài)、半結(jié)晶狀態(tài)、非晶狀態(tài)還是半非晶狀態(tài)，都被保持直至被重新編程。這是由于如下事實(shí)：一旦被固化，材料的狀態(tài)就不取決于電輸入。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變材料隨機(jī)數(shù)生成(rng)設(shè)備的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)的圖形表示；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變材料rng設(shè)備的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變材料rng設(shè)備的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變材料rng系統(tǒng)的示意圖；以及

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變材料rng系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

盡管下面的詳細(xì)的描述為了說(shuō)明的目的而包含很多特定內(nèi)容，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)的是：可以作出對(duì)下面的細(xì)節(jié)的很多變型和改變并且可以認(rèn)為將所述變型和改變包括到本文中。

相應(yīng)地，在不喪失一般性的情況下以及在不對(duì)所闡明的任何權(quán)利要求強(qiáng)加限制的情況下來(lái)闡明下面的實(shí)施例。還應(yīng)理解的是，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體的實(shí)施例的目的并且不意圖是限制性的。除非另作限定，否則本文中所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本公開(kāi)屬于的領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的意義。

如本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)指代對(duì)象，除非上下文明確地另作指示。因此，例如，提及“一層”包括多個(gè)這樣的層。

在本公開(kāi)中，“包括(comprise)”，“包括有(comprising)”，“包含”和“具有”以及諸如此類的可以具有在美國(guó)專利法中賦予它們的意義，并且可以指的是“包括(include)”，“包括有(including)”以及諸如此類的，并且一般解釋為開(kāi)放式術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)“由…組成(consistingof)”或“由…組成(consistof)”是閉合式術(shù)語(yǔ)，并且只包括結(jié)合這些術(shù)語(yǔ)特定地列出的組件、結(jié)構(gòu)、步驟、或諸如此類的，以及根據(jù)美國(guó)專利法的術(shù)語(yǔ)?！盎旧嫌伞M成(consistingessentiallyof)”或“基本上由…組成(consistessentiallyof)”具有通常由美國(guó)專利法中賦予它們的意義。特別是，這樣的術(shù)語(yǔ)通常是封閉式術(shù)語(yǔ)，除了允許包括附加的物項(xiàng)、材料、組件、步驟或元件，其不在材料上影響結(jié)合其所使用的物項(xiàng)的基本以及新穎的特性或功能。例如，存在于合成物中但是不影響合成物性質(zhì)和特性的微量元素如果在“基本上由…構(gòu)成”的語(yǔ)言下呈現(xiàn)則是允許的，即使不在該術(shù)語(yǔ)后的物項(xiàng)的列表中明確列舉。當(dāng)使用開(kāi)放式術(shù)語(yǔ)、如“包括”或“包含”時(shí)，應(yīng)理解的是，如果明確作出陳述則也應(yīng)直接支持“基本上由…構(gòu)成”用語(yǔ)以及“由…構(gòu)成”用語(yǔ)，并且反之亦然。

在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的(如果有的話)術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及諸如此類的被用于在相似的元件之間進(jìn)行區(qū)分并且不一定用于描述具體的順序或時(shí)間順序。應(yīng)理解的是，這樣使用的術(shù)語(yǔ)在合適的情況下是可交換的，使得本文中所描述的實(shí)施例例如能夠以不同于在本文中所說(shuō)明以及以其它方式描述的順序來(lái)操作。相似地，如果一種方法在本文中被描述為包括一系列步驟，則這些步驟的如在本文中所呈現(xiàn)的順序不一定是可以執(zhí)行這些步驟的唯一順序，并且某些所陳述的步驟可能能夠被省去和/或某些本文中未描述的步驟可能能夠被添加到所述方法。

在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的(如果有的話)術(shù)語(yǔ)“左”、“右”、“前”、“后”、“頂部”、“底部”、“之上”、“之下”以及諸如此類的被用于描述性目的并且不一定用于描述固定的相互位置。應(yīng)理解的是，這樣使用的術(shù)語(yǔ)在合適的情況下是可交換的，使得本文中描述的實(shí)施例例如能夠以不同于在本文中所說(shuō)明以及以其它方式描述的順序來(lái)操作。如在本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“耦合”被定義為以電或非電的方式來(lái)直接或間接連接。在本文中被描述為彼此“鄰接”的對(duì)象或結(jié)構(gòu)可以彼此物理接觸、彼此位于附近、或者彼此在相同的總區(qū)或總區(qū)域中，正如合乎該措辭所使用的上下文。短語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例中”或“在一個(gè)方面”在本文中的出現(xiàn)不一定全都指的是同一實(shí)施例或方面。

如在本文中所使用的，“增強(qiáng)”、“改進(jìn)”、“性能增強(qiáng)”、“升級(jí)”以及諸如此類的當(dāng)與設(shè)備或過(guò)程的描述結(jié)合使用時(shí)指的是所述設(shè)備或過(guò)程的如下特性，所述特性提供了與先前已知的設(shè)備或過(guò)程相比測(cè)量上更好的形式或功能。這既適用于設(shè)備或過(guò)程中的單獨(dú)組件的形狀和功能，又適用于作為整體的這種設(shè)備或過(guò)程。

如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“基本上”指的是一種動(dòng)作、特性、屬性、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、物項(xiàng)或結(jié)果的完全或幾乎完全的范圍或程度。例如，“基本上”被包圍的對(duì)象指的是要么完全被包圍要么幾乎完全被包圍的對(duì)象。偏離于絕對(duì)完全性的剛好允許的程度在某些情況下可能取決于特定的上下文。然而，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)完全的接近將是以致如與獲得了絕對(duì)或徹底的完全那樣相同的結(jié)果。當(dāng)在消極含義中使用“基本上”來(lái)指完全或幾乎完全缺少一種行動(dòng)、特性、屬性、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、物項(xiàng)或結(jié)果時(shí)，“基本上”的使用同樣適用。例如，“基本上沒(méi)有”粒子的化合物要么完全沒(méi)有粒子，要么幾乎完全沒(méi)有粒子，使得效果與如果完全沒(méi)有粒子那樣相同。換言之，“基本上沒(méi)有”某一組分或元件的合成物實(shí)際上仍可以包含這種物項(xiàng)，只要不存在其可測(cè)量的效果。

如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“隨機(jī)”意圖根據(jù)其在本領(lǐng)域中的樸素的以及普通的意義來(lái)使用。同樣，“隨機(jī)”可以指的是關(guān)于隨機(jī)數(shù)據(jù)生成(包括但不限于偽隨機(jī)、隨機(jī)、表觀隨機(jī)、真隨機(jī)以及諸如此類的)的不可預(yù)測(cè)性的不同程度。

如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“大約”被用來(lái)通過(guò)假設(shè)給定的值可以在端點(diǎn)“上面一點(diǎn)點(diǎn)”或“下面一點(diǎn)點(diǎn)”來(lái)提供數(shù)值范圍端點(diǎn)的靈活性。然而，應(yīng)理解的是，即使術(shù)語(yǔ)“大約”結(jié)合特定的數(shù)值被用在本說(shuō)明書中，除了“大約”術(shù)語(yǔ)之外還提供對(duì)所陳述的準(zhǔn)確的數(shù)值的支持。

如在本文中所使用的，多個(gè)物項(xiàng)、結(jié)構(gòu)元件、復(fù)合元件和/或材料為了簡(jiǎn)單可以被呈現(xiàn)在共同的列表中。然而，這些列表應(yīng)被理解為仿佛所述列表的每個(gè)成員單獨(dú)地被識(shí)別為單獨(dú)的以及唯一的成員。因此在沒(méi)有相反暗示的情況下，這種列表中沒(méi)有單獨(dú)的成員僅僅基于其呈現(xiàn)在共同的組中而應(yīng)被理解為同一列表的任何其它成員的實(shí)際等效物項(xiàng)。

濃度、數(shù)量和其它數(shù)值數(shù)據(jù)在本文中可以以范圍格式來(lái)表示或呈現(xiàn)。應(yīng)理解的是，這種范圍格式僅僅為了簡(jiǎn)單而使用，并且因此應(yīng)靈活地被解釋為不僅包括作為范圍的界限而明確陳述的數(shù)值，而且包括該范圍內(nèi)所包含的所有單獨(dú)的數(shù)值或子范圍，就像每個(gè)數(shù)值和子范圍被明確陳述了那樣。作為說(shuō)明，“大約1至大約5”的數(shù)值范圍應(yīng)被理解為不僅包括大約1至大約5的明確陳述的值，而且包括所說(shuō)明的范圍內(nèi)的單獨(dú)的值和子范圍。因此，在該數(shù)值范圍中所包括的是單獨(dú)的值、例如2、3，和4以及子范圍、例如從1-3、從2-4以及從3-5等等，以及單獨(dú)地1、2、3、4和5。

該同一原理適用于僅僅將一個(gè)數(shù)值作為最小值和最大值來(lái)陳述的范圍。此外，這種理解在不管所描述的范圍或特性的寬度的情況下應(yīng)當(dāng)適用。

貫穿本說(shuō)明書的對(duì)“一個(gè)示例”的引用指的是結(jié)合示例所描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，短語(yǔ)“在一個(gè)示例中”在貫穿本說(shuō)明書中多個(gè)位置的出現(xiàn)不一定全都指的是同一實(shí)施例。

示例實(shí)施例

下面提供技術(shù)實(shí)施例的初始概覽并且然后更詳細(xì)地描述特定的技術(shù)實(shí)施例。該初始總結(jié)意圖輔助讀者更快地理解技術(shù)，但是不意圖確定關(guān)鍵以及必要技術(shù)特征，也不意圖限制所要求權(quán)利的發(fā)明主題的范圍。

由隨機(jī)數(shù)生成器(rng)來(lái)生成隨機(jī)數(shù)，或更具體地生成數(shù)據(jù)(包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)字在內(nèi))具有有著廣泛的應(yīng)用。這種應(yīng)用的示例可以包括但不限于密碼學(xué)、統(tǒng)計(jì)抽樣、計(jì)算機(jī)建模、設(shè)備/系統(tǒng)認(rèn)證、博彩、隨機(jī)化設(shè)計(jì)以及諸如此類的，包括在一個(gè)不可預(yù)知的結(jié)果是有益的或期望的其他應(yīng)用。由于對(duì)具有某種程度的隨機(jī)性的大的數(shù)字的需求增加，rng已普遍從傳統(tǒng)的機(jī)械rng設(shè)備遷移到生成隨機(jī)或偽隨機(jī)數(shù)或數(shù)序列的計(jì)算算法。計(jì)算機(jī)算法在其本質(zhì)上一般都是可以固有地在所生成的數(shù)序列中包含一定水平的不可辨識(shí)的模式的偽隨機(jī)過(guò)程。因此，許多應(yīng)用，特別是在安全和密碼學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)選實(shí)現(xiàn)或接近真正的隨機(jī)性的rng過(guò)程。在rng設(shè)備的輸出模式中的不可預(yù)測(cè)性的所期望的程度因此可以是給予應(yīng)用的重要度的因素，隨機(jī)數(shù)據(jù)將由用戶或設(shè)計(jì)者用于所述應(yīng)用。

當(dāng)前提供不同的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其使用硬件實(shí)現(xiàn)方式用于生成隨機(jī)數(shù)序序列，比如，例如具有通常不可預(yù)測(cè)的序列的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字。當(dāng)前范圍包括任何程度的隨機(jī)性，從偽隨機(jī)到表觀隨機(jī)到真正的隨機(jī)，以及已經(jīng)故意地被偏置來(lái)在所期望的范圍中生成或者來(lái)近似所期望的結(jié)果的數(shù)據(jù)生成。因此，“隨機(jī)性”的概念是相對(duì)的，并且應(yīng)基于所涉及的具體的應(yīng)用、所預(yù)期的結(jié)果和/或數(shù)據(jù)中的所需的或所期望的水平的不可預(yù)測(cè)性來(lái)在給定的情形中加以評(píng)估。在一個(gè)示例中，隨機(jī)可以具體指真正的隨機(jī)。

在一個(gè)示例中，相變材料可以被用于生成隨機(jī)性質(zhì)的數(shù)據(jù)。這種材料能夠重復(fù)地被改變到可檢測(cè)地不同的以及穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)中，并且因此可以被用于大量應(yīng)用中，在所述應(yīng)用中這種相變屬性可以有益地被使用。一般而言，這種相變材料故意地被設(shè)定到給定狀態(tài)來(lái)被用作轉(zhuǎn)換、內(nèi)存存儲(chǔ)器、尋址或其它相似的應(yīng)用。硫族(有時(shí)稱為chalcogide)材料例如可以基于加熱所述材料和/或?qū)⑺霾牧侠鋮s到固化狀態(tài)的方式來(lái)重復(fù)地從非晶狀態(tài)被改變到結(jié)晶狀態(tài)中。因此，電流可以被用于根據(jù)影響加熱和/或冷卻的不同的電流特性來(lái)將硫族材料固定到非晶狀態(tài)或結(jié)晶狀態(tài)中。例如，較高水平電流一般被用于將硫族材料設(shè)定到高狀態(tài)或非晶狀態(tài)，而較低水平電流一般被用于將硫族材料設(shè)定到低狀態(tài)或結(jié)晶狀態(tài)。所述材料的這些非易失性狀態(tài)中的兩者之一因此被保持，直到后續(xù)電流改變所述硫族的結(jié)構(gòu)。附加地，在某些情況下，硫族材料也可以被固化成沿著從非晶到結(jié)晶的范圍的多個(gè)狀態(tài)，因而不一定限于二元應(yīng)用。

在圖1中示出使用相變材料的設(shè)備的非限制性設(shè)計(jì)的一般描述，包括被布置在至少兩個(gè)電極104之間的相變材料102，所述電極可以輸送電流來(lái)改變所述材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，以及提供對(duì)裝置功能性的電訪問(wèn)。這種電訪問(wèn)可以用于多種目的，比如，例如查詢系統(tǒng)的狀態(tài)、查詢相變材料的單格(cell)的狀態(tài)，讀出相變材料的給定單格的值，以及諸如此類的。

在一個(gè)示例中，相變材料比如硫族材料可以通過(guò)首先將編程或重置信號(hào)應(yīng)用到如下設(shè)備而被用作rng，所述設(shè)備具有足以將硫族材料設(shè)定到高狀態(tài)、或者換言之設(shè)定到非晶狀態(tài)或能夠作為非晶狀態(tài)被檢測(cè)的狀態(tài)的電流。后續(xù)的編程或rng電流于是被應(yīng)用到被設(shè)定成高狀態(tài)的硫族材料，其中rng電流具有小于高電流但大于一般用于將材料設(shè)定成低狀態(tài)的低電流的值。rng電流于是引起硫族元素熔化并且重新固化成要么高狀態(tài)要么低狀態(tài)中，其中給定狀態(tài)的概率是有效地隨機(jī)的。因此，通過(guò)將硫族材料的一個(gè)或多個(gè)單格設(shè)定成高狀態(tài)以及隨后將這種rng電流應(yīng)用到所述材料可以實(shí)現(xiàn)有效的基于硬件的rng。

用于在硫族材料中生成隨機(jī)狀態(tài)波動(dòng)的電流在所述電流的電屬性和/或瞬時(shí)特性方面可以是任何電流，所述電流可以引起材料隨機(jī)地實(shí)現(xiàn)不同的狀態(tài)。這種電流的不同的描述在特定的范圍以及均一化的描繪中提供，而這不應(yīng)被視為限制性的。作為一個(gè)示例，圖2示出數(shù)據(jù)的均一化的表示，其中虛線('a')表示初始被固化成低狀態(tài)中的硫族材料，在該低狀態(tài)下，中間或rng電流被施加增加的電流值。在此情況下，硫族的狀態(tài)重新固化成低狀態(tài)直到電流被增加到材料固化成高狀態(tài)的點(diǎn)。針對(duì)該特定的數(shù)據(jù)集未見(jiàn)隨機(jī)波動(dòng)，其可以沿著圖的y軸在均一化的電阻中看到。低狀態(tài)是結(jié)晶的，并且因此具有低電阻，而高狀態(tài)是非晶的，并且因此具有高電阻。然而，表示初始地被固化成高狀態(tài)的硫族材料的實(shí)線('b')示出了隨著電流增加而材料在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間的隨機(jī)波動(dòng)。這些隨機(jī)波動(dòng)在圖形上被表示為在圖的頂部和底部之間由于材料在不同的狀態(tài)下的電阻變化而來(lái)回遷移的實(shí)線。

如已經(jīng)描述的，用于實(shí)現(xiàn)rng效果的電流的具體的值可以根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)、所使用的具體材料以及用于驅(qū)動(dòng)電流的電壓值而改變。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員一旦擁有本公開(kāi)文件就可以容易地設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)有用的rng電流來(lái)實(shí)現(xiàn)針對(duì)給定設(shè)備或系統(tǒng)設(shè)計(jì)的這種隨機(jī)結(jié)果。然而，在一個(gè)示例中，rng或編程電流可以具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約100na至大約10ma的電流值。在另一示例中，編程電流可以具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約300na至大約5ma的電流。在另一示例中，編程電流可以具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約500na至大約1ma的電流。在另一示例中，編程電流可以具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約700na至大約800μa的電流。在另一示例中，編程電流可以具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約1μa至大約500μa的電流。在另一示例中，編程電流可以具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約15μa至大約100μa的電流。在另一示例中，編程電流可以具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約100na至大約800μa的電流。在另一示例中，編程電流可以具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約1μa至大約10ma的電流。

也可能有用的是設(shè)計(jì)具有不同的結(jié)構(gòu)和配置的rng設(shè)備和系統(tǒng)，所述結(jié)構(gòu)和配置允許結(jié)合使用相變材料的陣列來(lái)生成例如大隨機(jī)數(shù)形式的隨機(jī)數(shù)據(jù)。在某些情況下，隨機(jī)數(shù)可以與從中生成隨機(jī)數(shù)的陣列一樣大。因此，在一個(gè)示例中，相變材料或材料單格的陣列可以被用于每重置/rng處理事件生成單個(gè)隨機(jī)數(shù)。在此情況下，相變材料單格被設(shè)定到高狀態(tài)，施加rng電流，并且于是生成單個(gè)隨機(jī)數(shù)。在另一示例中，一個(gè)重置/rng處理事件可以由陣列來(lái)生成多個(gè)隨機(jī)數(shù)。在此情況下，相變存儲(chǔ)器單格被設(shè)定為高，施加rng電流，并且通過(guò)陣列來(lái)生成多個(gè)隨機(jī)數(shù)。應(yīng)注意的是，在很多情況下，在單個(gè)的重置/rng處理事件中所生成的一個(gè)或多個(gè)數(shù)之間的不同可以取決于數(shù)據(jù)如何被從所述陣列讀出和/或數(shù)據(jù)隨后如何被處理。然而，在一些示例中，要考慮的是，分割點(diǎn)可以被引入到rng過(guò)程中，或者甚至引入到硬件設(shè)計(jì)中，所述分割點(diǎn)在生成點(diǎn)處將數(shù)據(jù)分割成多個(gè)數(shù)。

如在圖3中所示出的rng設(shè)備的一個(gè)示例可以包括多個(gè)相變單格300，例如布置在至少一行中來(lái)形成可尋址的陣列的相變存儲(chǔ)器單格。圖3為了簡(jiǎn)單示出兩個(gè)單格，而應(yīng)理解的是，任何數(shù)量的單格被包括在當(dāng)前范圍中。每個(gè)單格300可以包括第一電極302、第二電極304和相變材料306，所述相變材料被定位在第一電極302和第二電極304之間，以及被電耦合到第一電極302和第二電極304。相變材料306于是能夠響應(yīng)于電流而在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間進(jìn)行相變。讀取/寫入控制器308被電耦合到陣列并且特定地被配置用于將所述陣列中的所有單格300編程到高狀態(tài)中，并且隨后將編程或rng電流引入到陣列中，其足以隨機(jī)地將每個(gè)單格300設(shè)定到高狀態(tài)或低狀態(tài)來(lái)生成貫穿陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。關(guān)于相變材料的實(shí)際狀態(tài)，在一個(gè)示例中，高狀態(tài)是非晶狀態(tài)或者基本上是非晶狀態(tài)，而低狀態(tài)是結(jié)晶狀態(tài)或者基本上結(jié)晶狀態(tài)。在另一示例中，高狀態(tài)與低狀態(tài)相比具有更高的非晶程度。附加地考慮材料的其它狀態(tài)可以根據(jù)材料的物理特性來(lái)加以使用。

除了設(shè)定相變材料的狀態(tài)和生成rng電流、以及任何尋址、查詢或其它有用功能之外，讀取/寫入控制器可以額外地可操作用于從陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。在某些方面，讀取/寫入控制器可以被特定地設(shè)計(jì)用于將陣列重置到高狀態(tài)并且隨后將rng脈沖引入到所述陣列中。在其它方面，用于相變存儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)讀取/寫入存儲(chǔ)器控制器可以在控制器被修改成如所描述運(yùn)作的前提下被使用。因此，不管設(shè)計(jì)如何，讀取/寫入控制器可以包括如下電路，所述電路被配置用于特定地生成編程脈沖或一系列編程脈沖，所述編程脈沖或一系列編程脈沖不被考慮在先前的讀取/寫入控制器設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵谑褂梦磳⑾嘧儾牧系臓顟B(tài)明白地設(shè)定到高狀態(tài)或低狀態(tài)的電流時(shí)有存儲(chǔ)器錯(cuò)誤的可能性。

在比如結(jié)合圖3所描述的rng設(shè)備設(shè)計(jì)的另一示例中，多個(gè)存儲(chǔ)器單格可以以行和列被布置來(lái)形成二維陣列。在另一示例中，多個(gè)二維陣列可以被包括在堆疊配置中。這種二維陣列和三維陣列可以極大地增加所生成的隨機(jī)數(shù)的大小。因此，應(yīng)理解的是，rng設(shè)備或系統(tǒng)的大小可以根據(jù)所述設(shè)備或系統(tǒng)的所期望的用途而變化。在一些示例中，設(shè)備或系統(tǒng)可以包括一個(gè)、兩個(gè)、或多個(gè)單格。在其它示例中，陣列大小可以根據(jù)存儲(chǔ)容量來(lái)測(cè)量，如在相變存儲(chǔ)器單格的情況下那樣。因此應(yīng)考慮的是，這種設(shè)備可以包括如下內(nèi)存大小，所述內(nèi)存大小用于生成千字節(jié)、兆字節(jié)、吉字節(jié)、幾十吉字節(jié)、幾百吉字節(jié)、幾千吉字節(jié)或者更多的數(shù)量級(jí)上的這種隨機(jī)數(shù)據(jù)。用于給定存儲(chǔ)器大小的設(shè)備可以包括單個(gè)陣列或多個(gè)陣列，所述單個(gè)陣列或多個(gè)陣列被定位在平面布置中、堆疊布置中、平面和堆疊布置中或者任何其它所考慮的布置中。

在另一示例中，rng設(shè)備可以將相變存儲(chǔ)器單格合并到陣列中，并且因此可以使用在傳統(tǒng)的相變存儲(chǔ)器陣列中所使用的不同的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、和實(shí)現(xiàn)方式，包括編程、尋址、i/o處理以及諸如此類的。圖4示出了可以被用在這種陣列中的存儲(chǔ)器單格設(shè)計(jì)的一種非限制性示例。這種存儲(chǔ)器單格可以包括堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)具有至少三個(gè)電極，第一電極402、第二電極404和第三電極406。相變材料408被布置在第一電極402和第二電極404之間并且選擇設(shè)備材料410被布置在第三電極406和第二電極404之間。在一個(gè)示例中，選擇設(shè)備材料410可以被用于對(duì)單格或一組單格進(jìn)行尋址，并且相變材料408可以被用于生成針對(duì)rng過(guò)程的隨機(jī)狀態(tài)。附加地應(yīng)考慮的是，在一些示例中該布置可以被轉(zhuǎn)換。

總得來(lái)說(shuō)，相變材料可以包括任何有用材料，所述材料在相方面具有穩(wěn)定的以及可檢測(cè)的變化。這種材料的示例包括多種硫族合金中的任何物質(zhì)，包括但不限制于ge-te、in-se、sb-te、ge-sb、ga-sb、in-sb、as-te、al-te、ge-sb-te、te-ge-as、in-sb-te、in-se-te、te-sn-se、ge-se-ga、bi-se-sb、ga-se-te、sn-sb-te、in-sb-ge、te-ge-sb-s、te-ge-sn-o、te-ge-sn-au、pd-te-ge-sn、in-se-ti-co、ge-sb-te-pd、ge-sb-te-co、sb-te-bi-se、ag-in-sb-te、ge-sb-se-te、ge-sn-sb-te、ge-te-sn-ni、ge-te-sn-pd、和ge-te-sn-pt以及其它的。如在本文中所使用的帶連字符的化學(xué)合成物符號(hào)表示包括在具體的混合物或化合物中的元素、例如硫族合金，并且意圖表示涉及所指示的元素的所有化學(xué)計(jì)量，例如gexsbytez，其在化學(xué)計(jì)量中具有比如ge2sb2te5、ge2sb2te7、ge1sb2te4、ge1sb4te7之類的變型方案來(lái)形成梯度。

應(yīng)注意的是，選擇設(shè)備材料一般由相變材料構(gòu)成，并且比如上面的示范性的硫族材料也是可應(yīng)用的。在用于相變材料層和選擇設(shè)備材料層的給定存儲(chǔ)器單格中使用的實(shí)際的硫族材料根據(jù)所述設(shè)備的設(shè)計(jì)可以是不同的或相同的。

在另一示例中，提供如下相變材料設(shè)備，其可操作用于生成隨機(jī)數(shù)。這種設(shè)備可以包括電耦合到電路的相變材料單格的陣列，所述電路被配置成或可操作用于將所述陣列中的所有單格初始地設(shè)定到高狀態(tài)，發(fā)送編程脈沖穿過(guò)所述陣列，所述編程脈沖具有如下電流，所述電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格要么設(shè)定到高狀態(tài)要么設(shè)定到低狀態(tài)來(lái)生成貫穿所述陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布，以及用于從所述陣列中讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。附加地，在一些示例中，電路可以被配置用于將單格狀態(tài)的隨機(jī)分布與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行相關(guān)。附加地應(yīng)考慮的是，單格狀態(tài)的隨機(jī)分布的相關(guān)可以在單獨(dú)的處理器元件中發(fā)生。在其它示例中，電路可以被配置為偏置到單格狀態(tài)的隨機(jī)分布中。這可以通過(guò)改變所使用的rng電流來(lái)生成單格狀態(tài)的分布、或者通過(guò)在從所述陣列中讀出期間或之后將偏置引入到數(shù)據(jù)集中來(lái)實(shí)現(xiàn)。偏置可以附加地在輸送rng電流到所述陣列中之前或之后通過(guò)穿過(guò)陣列(或所述陣列的一部分)的單獨(dú)的或不同的電流引入。

附加地應(yīng)考慮的是，所述單格狀態(tài)的隨機(jī)分布可以從所述陣列中以任何可設(shè)想的順序來(lái)讀出，從有序地讀出至隨機(jī)的讀出。在一個(gè)示例中，從陣列中讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布根據(jù)按行的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。在另一示例中，從陣列中讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布根據(jù)按列的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。在另一示例中，從所述陣列中讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布是根據(jù)無(wú)序的過(guò)程來(lái)進(jìn)行的，或者在某些情況下按照隨機(jī)順序過(guò)程來(lái)進(jìn)行。因此，所述單格狀態(tài)的隨機(jī)分布可以進(jìn)一步受讀出過(guò)程影響。

附加地，考慮使用相變材料來(lái)合并rng過(guò)程的多個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)。使用這種隨機(jī)相變過(guò)程的任何系統(tǒng)和設(shè)備被考慮在當(dāng)前范圍中。在一種非限制性的示例中，提供一種設(shè)備認(rèn)證系統(tǒng)，如在圖5中所示出的那樣。這種系統(tǒng)500可以包括設(shè)備認(rèn)證模塊502和rng模塊504。rng模塊504可以包括被布置在至少一行中以形成可尋址的陣列506的多個(gè)相變材料單格，其中每個(gè)單格包括第一電極、第二電極和相變材料，所述相變材料被定位在第一電極和第二電極(未示出)之間，并且被電耦合到第一電極和第二電極。相變材料單格能夠響應(yīng)于電流而在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間進(jìn)行相變。讀取/寫入控制器508被電耦合到陣列506并且特定地被配置用于將陣列506中的所有單格編程到高狀態(tài)，用于隨后將編程電流引入到陣列506中，所述編程電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格設(shè)定到高狀態(tài)或低狀態(tài)來(lái)生成貫穿所述陣列506的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布，以及用于從所述陣列506讀出所述單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。此外，輸入/輸出總線501被電耦合到讀取/寫入控制器508，并且結(jié)構(gòu)上被配置用于將單格狀態(tài)的隨機(jī)分布轉(zhuǎn)移到認(rèn)證模塊502。

在另一示例中，提供用于生成隨機(jī)數(shù)的系統(tǒng)600，如在圖6中所示出的那樣。這種系統(tǒng)可以包括：輸入總線602，其被配置用于將針對(duì)隨機(jī)數(shù)的查詢傳送到系統(tǒng)中；rng模塊604，其包括多個(gè)相變材料單格，所述相變材料單格被布置在至少一行中來(lái)形成可尋址的陣列605，每個(gè)單格包括第一電極、第二電極和相變材料，所述相變材料被定位在所述第一電極和第二電極之間并且被電耦合到所述第一電極和第二電極(未示出)。相變材料單格能夠響應(yīng)于電流而在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間進(jìn)行相變。附加地，讀取/寫入控制器606被電耦合到所述rng模塊604的陣列。讀取/寫入控制器606特定地被配置用于：從所述輸入總線602接收針對(duì)隨機(jī)數(shù)的查詢；將所述陣列中的所有單格編程到高狀態(tài)；隨后將編程電流引入到所述陣列中；所述編程電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格都設(shè)定到高狀態(tài)或低狀態(tài)來(lái)生成貫穿所述陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布；以及從所述陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括輸出總線608，所述輸出總線608被電耦合到讀取/寫入控制器606并且在結(jié)構(gòu)上被配置用于從所述讀取/寫入控制器606傳送單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。

在一個(gè)示例中，提供使用多個(gè)離散相變材料單格的陣列來(lái)生成隨機(jī)數(shù)的方法。這種方法可以包括：將高重置脈沖發(fā)送穿過(guò)所述陣列來(lái)將陣列中的多個(gè)單格中的每個(gè)編程到高狀態(tài)；發(fā)送編程脈沖穿過(guò)所述陣列，所述編程脈沖具有如下電流，所述電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格設(shè)定到高狀態(tài)或低狀態(tài)中來(lái)形成貫穿所述陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布；以及從所述陣列中讀出所述單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。在另一示例中，所述方法可以包括將所述單格狀態(tài)的隨機(jī)分布與隨機(jī)數(shù)進(jìn)行相關(guān)。

在一種示范性的發(fā)明實(shí)施例中，提供隨機(jī)數(shù)生成器設(shè)備。這種設(shè)備可以包括多個(gè)單格，所述多個(gè)單格被布置在至少一行中以形成可尋址的陣列，其中每個(gè)單格包括第一電極、第二電極和相變材料，其中所述相變材料被電耦合到第一電極和第二電極之間，其中相變材料能夠響應(yīng)于電流而在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間進(jìn)行相變。示例實(shí)施例進(jìn)一步包括讀取/寫入控制器，其被電耦合到所述陣列并且特定地被配置用于將陣列中的所有單格編程到高狀態(tài)，以及隨后將編程電流引入到陣列中，所述編程電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格設(shè)定到高狀態(tài)或低狀態(tài)來(lái)生成貫穿所述陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。

在一個(gè)示例中，多個(gè)單格以行和列被布置來(lái)形成二維陣列。

在一個(gè)示例中，所述設(shè)備可以在堆疊的配置中包括多個(gè)二維陣列。

在一個(gè)示例中，編程電流具有在從大約1v到大約15v的電壓處的從大約100na至大約10ma的電流。

在一個(gè)示例中，編程電流具有在從大約1v到大約15v的電壓處的從大約300na至大約5ma的電流。

在一個(gè)示例中，高狀態(tài)是非晶狀態(tài)或者基本上非晶狀態(tài)，而低狀態(tài)是結(jié)晶狀態(tài)或基本上結(jié)晶狀態(tài)。

在一個(gè)示例中，高狀態(tài)與低狀態(tài)相比具有更高的非晶程度。

在示范性的發(fā)明實(shí)施例中，提供能夠操作來(lái)生成隨機(jī)數(shù)的相變材料設(shè)備，其包括相變材料單格的陣列，所述相變材料單格被電耦合到如下電路，所述電路被配置用于將所述陣列中的所有單格都初始地設(shè)定到高狀態(tài)，將編程脈沖發(fā)送穿過(guò)所述陣列，所述編程脈沖具有如下電流，所述電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格設(shè)定到要么高狀態(tài)要么低狀態(tài)，來(lái)生成貫穿所述陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布，以及從所述陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。

在一個(gè)示例中，所述設(shè)備進(jìn)一步被配置用于將單格狀態(tài)的隨機(jī)分布與隨機(jī)數(shù)進(jìn)行相關(guān)。

在一個(gè)示例中，所述設(shè)備進(jìn)一步被配置用于將偏置引入到單格狀態(tài)的隨機(jī)分布中。

在一個(gè)示例中，從所述陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布是根據(jù)按照行的過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。

在一個(gè)示例中，從所述陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布是根據(jù)按照列的過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。

在一個(gè)示例中，從所述陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布是根據(jù)無(wú)序的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。

在示范性的發(fā)明實(shí)施例中，提供設(shè)備認(rèn)證系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以包括設(shè)備認(rèn)證模塊和隨機(jī)數(shù)生成模塊，所述隨機(jī)數(shù)生成模塊包括多個(gè)相變材料單格，所述相變材料單格被布置在至少一行中來(lái)形成可尋址的陣列。每個(gè)單格包括第一電極、第二電極和相變材料，所述相變材料被電耦合在所述第一電極和第二電極之間，其中所述相變材料單格能夠響應(yīng)于電流而在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間進(jìn)行相變。隨機(jī)數(shù)生成模塊進(jìn)一步包括讀取/寫入存儲(chǔ)器控制器，其被電耦合到所述陣列，并且特定地被配置用于將所述陣列中的所有單格編程到高狀態(tài)中，隨后將編程電流引入到所述陣列中，所述編程電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格設(shè)定到高狀態(tài)或低狀態(tài)來(lái)生成貫穿所述陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布，以及從所述陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。設(shè)備認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)一步包括輸入/輸出總線，其被電耦合到讀取/寫入存儲(chǔ)器控制器，并且在結(jié)構(gòu)上被配置用于將單格狀態(tài)的隨機(jī)分布轉(zhuǎn)移到所述認(rèn)證模塊。

在一個(gè)示例中，多個(gè)單格以行和列被布置來(lái)形成二維陣列。

在一個(gè)示例中，隨機(jī)數(shù)生成模塊進(jìn)一步在堆疊的配置中包括多個(gè)二維陣列。

在一個(gè)示范性的發(fā)明實(shí)施例中，提供用于生成隨機(jī)數(shù)的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以包括：輸入總線，其被配置用于將針對(duì)隨機(jī)數(shù)的查詢傳送到所述系統(tǒng)中；隨機(jī)數(shù)生成模塊，所述隨機(jī)數(shù)生成模塊包括多個(gè)相變材料單格，所述相變材料單格被布置在至少一行中來(lái)形成可尋址的陣列。每個(gè)存儲(chǔ)器單格包括第一電極、第二電極和相變材料，所述相變材料被定位在第一電極和第二電極之間，并且被電耦合到所述第一電極和所述第二電極，其中相變材料單格能夠響應(yīng)于電流而在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間進(jìn)行相變。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括讀取/寫入存儲(chǔ)器控制器，所述讀取/寫入存儲(chǔ)器控制器被電耦合到所述陣列并且特定地被配置用于從所述輸入總線接收針對(duì)隨機(jī)數(shù)的查詢，將所述陣列中的所有單格編程到高狀態(tài)，隨后將編程電流引入到所述陣列中，所述編程電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格設(shè)定到高狀態(tài)或低狀態(tài)來(lái)生成貫穿所述陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布，以及從所述陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。所述系統(tǒng)還包括輸出總線，所述輸出總線被電耦合到所述讀取/寫入存儲(chǔ)器控制器，并且在結(jié)構(gòu)上被配置用于從所述讀取/寫入存儲(chǔ)器控制器來(lái)傳送單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。

在一個(gè)示例中，多個(gè)單格以行和列被布置來(lái)形成二維陣列。

在一個(gè)示例中，隨機(jī)數(shù)生成模塊包括在堆疊的配置中的多個(gè)二維陣列。

在示范性的發(fā)明實(shí)施例中，提供使用多個(gè)離散的相變材料單格的陣列來(lái)生成隨機(jī)數(shù)的方法。這種方法可以包括：發(fā)送高重置脈沖穿過(guò)所述陣列來(lái)將陣列中的多個(gè)單格中的每個(gè)都編程到高狀態(tài)；發(fā)送編程脈沖穿過(guò)所述陣列，所述編程脈沖具有如下電流，所述電流足以隨機(jī)地將每個(gè)單格都設(shè)定到高狀態(tài)中或低狀態(tài)中來(lái)形成貫穿陣列的單格狀態(tài)的隨機(jī)分布；以及從所述陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布。

在一個(gè)示例中，所述方法進(jìn)一步包括將單格狀態(tài)的隨機(jī)分布與隨機(jī)數(shù)進(jìn)行相關(guān)。

在一個(gè)示例中，編程脈沖具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約100na至大約10ma的電流。

在一個(gè)示例中，編程脈沖具有在從大約1v至大約15v的電壓處的從大約300na至大約5ma的電流。

在一個(gè)示例中，從陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布是根據(jù)按照行的過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。

在一個(gè)示例中，從陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布是根據(jù)按照列的過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。

在一個(gè)示例中，從陣列讀出單格狀態(tài)的隨機(jī)分布是根據(jù)無(wú)序的過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。

在一個(gè)示例中，所述方法進(jìn)一步包括將電偏置引入到編程脈沖來(lái)將偏置引入到單格狀態(tài)的隨機(jī)分布中。

前面的示例在一個(gè)或多個(gè)具體的應(yīng)用中說(shuō)明了特定的實(shí)施例，而對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是，在不偏離本文中所陳述的原理和概念的情況下可以作出在形式、使用和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)方面的大量修改。