專(zhuān)利名稱(chēng)：具有短讀出時(shí)間的存儲(chǔ)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域涉及電阻式交叉點(diǎn)存儲(chǔ)設(shè)備。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是有短讀出時(shí)間的存儲(chǔ)設(shè)備。


圖1描繪了一個(gè)常規(guī)的MRAM存儲(chǔ)器陣列10，它在字線(xiàn)14和位線(xiàn)16的交叉點(diǎn)上是一個(gè)電阻存儲(chǔ)單元12。字線(xiàn)14沿著存儲(chǔ)器陣列10的行水平擴(kuò)展，位線(xiàn)16沿著存儲(chǔ)器陣列10的列垂直擴(kuò)展。每個(gè)存儲(chǔ)單元12能夠存儲(chǔ)二元狀態(tài)“0”和“1”。
圖2描繪了一個(gè)常規(guī)的存儲(chǔ)單元12。存儲(chǔ)單元12是一個(gè)自旋相關(guān)隧道效應(yīng)(“SDT”)設(shè)備。存儲(chǔ)單元12包括釘扎層24和自由層18。釘扎層24的磁化具有固定的取向，由箭頭26說(shuō)明。自由層18的磁化，由雙向箭頭28說(shuō)明，可以沿著自由層18的“易磁化軸”定向在兩個(gè)方向中的任意一個(gè)方向上。如果自由層18和釘扎層24的磁化方向相同，存儲(chǔ)單元12的取向就是“平行的”。如果它們的磁化方向相反，存儲(chǔ)單元12的取向就是“反平行的”。這兩個(gè)取向分別對(duì)應(yīng)于二元狀態(tài)“1”和“0”。
自由層18和釘扎層24由絕緣隧道阻擋層20分隔開(kāi)。絕緣隧道阻擋層20允許在自由層18和釘扎層24之間發(fā)生量子力學(xué)隧道效應(yīng)。隧道效應(yīng)是與電子自旋相關(guān)的，使得存儲(chǔ)單元12的電阻成為自由層18和釘扎層24的磁化的相對(duì)取向的函數(shù)。如果存儲(chǔ)單元12的取向是平行的，那么它的電阻就有“低”值R，如果它的方向是反平行的，那么其電阻就有“高”值R+ΔR。
存儲(chǔ)器陣列10中的每個(gè)存儲(chǔ)單元12可以有它的由寫(xiě)操作來(lái)改變的二元狀態(tài)。提供給在特定存儲(chǔ)單元12上交叉的字線(xiàn)14和位線(xiàn)16的寫(xiě)電流在與釘扎層24平行和反平行之間轉(zhuǎn)換自由層18的磁化。通過(guò)位線(xiàn)16的電流Iy產(chǎn)生磁場(chǎng)Hx。當(dāng)電流Ix通過(guò)字線(xiàn)14時(shí)會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似的磁場(chǎng)Hy。磁場(chǎng)Hx和Hy結(jié)合轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)單元12的磁化方向。可以讀取因?yàn)楦淖兇鎯?chǔ)單元磁化而產(chǎn)生的電阻變化以確定存儲(chǔ)單元12的二元狀態(tài)。
存儲(chǔ)器陣列10中的每個(gè)位線(xiàn)16被連接到一個(gè)開(kāi)關(guān)上(未示出)，而且每個(gè)開(kāi)關(guān)連接到一個(gè)讀出放大器(未示出)的輸入上。當(dāng)與存儲(chǔ)單元12相交的位線(xiàn)16被連接到讀出放大器的輸入上時(shí)，通過(guò)在特定存儲(chǔ)單元12的字線(xiàn)14上施加讀電壓，可以讀取選中的存儲(chǔ)單元12的二元狀態(tài)，或“位”。連接選中的位線(xiàn)16到讀出放大器的開(kāi)關(guān)可以交替地打開(kāi)或閉合以讀取選中的存儲(chǔ)單元12。
存儲(chǔ)器陣列10在讀出存儲(chǔ)單元12之間“穩(wěn)定”的需求會(huì)減慢常規(guī)存儲(chǔ)器陣列10中的讀操作。存儲(chǔ)器陣列10必須穩(wěn)定下來(lái)，因?yàn)槊看芜B接選中的位線(xiàn)16到讀出放大器的開(kāi)關(guān)是打開(kāi)或者閉合的，在位線(xiàn)16末端的電勢(shì)也發(fā)生變化。位線(xiàn)末端的電勢(shì)變化引起存儲(chǔ)單元12間的電壓也變化到一個(gè)不同的平衡狀態(tài)?？刂谱x操作的微處理器因而必須把穩(wěn)定時(shí)間合并到讀操作中以允許存儲(chǔ)器陣列10穩(wěn)定到存儲(chǔ)單元12的讀取之間期望的平衡狀態(tài)。穩(wěn)定時(shí)間是不期望的，因?yàn)樵诿總€(gè)單位時(shí)間中能讀取的存儲(chǔ)單元12很少。
因而存在著減少存儲(chǔ)器陣列中的讀時(shí)間的需要。
按照第一方面，陣列不受位線(xiàn)同讀出放大器的連接和斷開(kāi)的干擾。被設(shè)置在參考電勢(shì)電壓的讀出放大器向作為該組讀/寫(xiě)開(kāi)關(guān)的位線(xiàn)提供相同的電位。因?yàn)榇鎯?chǔ)器陣列中的位線(xiàn)不受等電位狀態(tài)干擾，因而不需要由轉(zhuǎn)換到放大器而引起的穩(wěn)定時(shí)間。讀出時(shí)間因而短于常規(guī)設(shè)備中的讀出時(shí)間。
下面結(jié)合附圖由詳細(xì)描述將使其它方面和優(yōu)點(diǎn)變得更加清楚。
圖3是存儲(chǔ)設(shè)備50的示意圖。存儲(chǔ)設(shè)備50包括控制器52、列譯碼器54、行譯碼器56、存儲(chǔ)器陣列100、寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組200、讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組300、讀出放大器選擇開(kāi)關(guān)組400、讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組500、寫(xiě)終止選擇開(kāi)關(guān)組600以及讀出放大器700。
控制器52通過(guò)行譯碼器56和列譯碼器54控制存儲(chǔ)設(shè)備50的讀和寫(xiě)操作。控制器52耦合到行譯碼器56以傳遞命令到行譯碼器56，包括讀/寫(xiě)(R/W)數(shù)據(jù)和地址數(shù)據(jù)。行譯碼器56連接到開(kāi)關(guān)組500和600中的開(kāi)關(guān)的門(mén)上，并根據(jù)控制器52指令打開(kāi)或閉合開(kāi)關(guān)。同樣地，控制器52耦合到列譯碼器54，而列譯碼器54耦合到開(kāi)關(guān)組200、300、400中的開(kāi)關(guān)的門(mén)上。舉例說(shuō)明用在存儲(chǔ)設(shè)備50中的開(kāi)關(guān)為晶體管。然而，也可以使用別的開(kāi)關(guān)，例如FET或MOSFET開(kāi)關(guān)和其它開(kāi)關(guān)。
存儲(chǔ)器陣列100存儲(chǔ)存儲(chǔ)設(shè)備50的數(shù)據(jù)。在存儲(chǔ)器陣列100中，字線(xiàn)110沿水平行擴(kuò)展，位線(xiàn)120沿垂直列擴(kuò)展。字線(xiàn)110和位線(xiàn)120交叉在存儲(chǔ)單元130上。每個(gè)存儲(chǔ)單元130能夠存儲(chǔ)一個(gè)二元狀態(tài)“1”或“0”。在圖3中，為便于說(shuō)明起見(jiàn)，顯示了3行字線(xiàn)110和8列位線(xiàn)120，它們交叉在24個(gè)存儲(chǔ)單元130上。在實(shí)踐中，可以使用例如1024×1024存儲(chǔ)單元以及更大的陣列。在圖3中，由存儲(chǔ)單元130周?chē)臋E圓指示示例性的存儲(chǔ)單元130。該存儲(chǔ)單元130在第二行中的字線(xiàn)110和第五列中的位線(xiàn)120的交叉點(diǎn)上。
為了向存儲(chǔ)器陣列100中的任意存儲(chǔ)單元130寫(xiě)入，要向存儲(chǔ)單元130所在列的位線(xiàn)120提供列寫(xiě)入電流，并且向存儲(chǔ)單元130所在的行的字線(xiàn)110提供行寫(xiě)入電流。由字線(xiàn)和位線(xiàn)中的寫(xiě)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)結(jié)合起來(lái)從“0”到“1”改變存儲(chǔ)單元130的二元狀態(tài)，反之亦然。
寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組200包括寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)201、202、203、204、205、206、207、208。每個(gè)寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)連接到存儲(chǔ)器陣列100的一個(gè)位線(xiàn)120上。寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組200允許把列寫(xiě)入電流施加給選中的位線(xiàn)120。列寫(xiě)入電流由列寫(xiě)入電流源210產(chǎn)生。開(kāi)關(guān)212有選擇地耦合列寫(xiě)入電流源210到寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組200。開(kāi)關(guān)214有選擇地耦合寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組200到地。
讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組300包括讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)301、302、303、304、305、306、307、308。每個(gè)讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)耦合到存儲(chǔ)器陣列100的一個(gè)位線(xiàn)120上。讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組300允許向選中的位線(xiàn)120提供列寫(xiě)入電流。列寫(xiě)入電流是由列寫(xiě)入電流源310提供給讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組300的。列寫(xiě)入電流源310通過(guò)開(kāi)關(guān)312被有選擇地耦合到讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組300。讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組300通過(guò)開(kāi)關(guān)314有選擇地耦合到參考電勢(shì)電壓。在圖3中描繪的實(shí)施方案里，使用了地的參考電勢(shì)電壓。然而，也可以使用其它參考電勢(shì)電壓。
讀出放大器選擇開(kāi)關(guān)組400有選擇地耦合讀出放大器700到存儲(chǔ)器陣列100的位線(xiàn)120。讀出放大器選擇開(kāi)關(guān)組400包括開(kāi)關(guān)401、402、403、404、405、4 06、407和408，每個(gè)開(kāi)關(guān)有選擇地耦合一個(gè)對(duì)應(yīng)的位線(xiàn)120到讀出放大器700。開(kāi)關(guān)組400允許讀出放大器700檢測(cè)選中的存儲(chǔ)單元130的二元狀態(tài)。
讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組500包括讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)501、502、503。每個(gè)讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)耦合到存儲(chǔ)器陣列100的一個(gè)字線(xiàn)110上。讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組500通過(guò)開(kāi)關(guān)512耦合到行寫(xiě)入電流源510，并通過(guò)開(kāi)關(guān)514耦合到讀電壓Vr。寫(xiě)終止選擇開(kāi)關(guān)組600包括開(kāi)關(guān)601、602、603。寫(xiě)終止選擇開(kāi)關(guān)組600有選擇地耦合各個(gè)字線(xiàn)100到地。當(dāng)向選中的字線(xiàn)110提供行寫(xiě)入電流時(shí)，寫(xiě)終止選擇開(kāi)關(guān)組600中的對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)就被閉合，以允許行寫(xiě)入電流流過(guò)選中的字線(xiàn)110。
現(xiàn)在將參考圖3和圖4來(lái)討論存儲(chǔ)設(shè)備50的寫(xiě)操作。圖4是描繪存儲(chǔ)設(shè)備50的寫(xiě)操作的流程圖。
在步驟S10中，控制器52選擇交叉在選中的存儲(chǔ)單元130上的行和列。在步驟S12中，控制器52啟動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備50的寫(xiě)入序列。在步驟S14中，控制器52設(shè)置存儲(chǔ)設(shè)備50中的所有開(kāi)關(guān)為打開(kāi)。
在步驟S16中，使能開(kāi)關(guān)組500和600被使能以向存儲(chǔ)器陣列100提供行寫(xiě)入電流。通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)512來(lái)使能開(kāi)關(guān)組500和600。一旦開(kāi)關(guān)組500和600中選中的開(kāi)關(guān)被閉合，閉合開(kāi)關(guān)512就允許行寫(xiě)入電流流過(guò)選中的字線(xiàn)110。
在步驟S18中，開(kāi)關(guān)組200和300被使能以提供列寫(xiě)入電流給存儲(chǔ)器陣列100。如果控制器52正在向選中的存儲(chǔ)單元130寫(xiě)入“0”狀態(tài)，就通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)212、314來(lái)使能開(kāi)關(guān)組200和300。這個(gè)配置在開(kāi)關(guān)組200和300中選中的開(kāi)關(guān)被閉合之后，允許列寫(xiě)入電流從列寫(xiě)入電流源210，經(jīng)過(guò)選中的位線(xiàn)120，然后通過(guò)開(kāi)關(guān)314流向地。相反地，如果將要向選中的存儲(chǔ)單元130寫(xiě)入“1”狀態(tài)，就通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)214和312來(lái)使能開(kāi)關(guān)組200和300。這個(gè)配置在開(kāi)關(guān)組200和300中選中的開(kāi)關(guān)被閉合之后，允許列寫(xiě)入電流從列寫(xiě)入電流源310，經(jīng)過(guò)選中的位線(xiàn)120，然后通過(guò)開(kāi)關(guān)214流向地。
在步驟S20中，向選中的字線(xiàn)110提供行寫(xiě)入電流，并向選中的位線(xiàn)120提供列寫(xiě)入電流。行寫(xiě)入電流是通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)組500和600中與選中的行相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)而施加的。例如，如果選中了存儲(chǔ)器陣列100的第2行和第5列中所指示的存儲(chǔ)單元130的二元狀態(tài)，開(kāi)關(guān)502和602被閉合，允許行寫(xiě)入電流流過(guò)第2列中的字線(xiàn)110。
列寫(xiě)入電流是通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)組200和300中與選中的位線(xiàn)120對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)而施加的。在上述實(shí)例中，開(kāi)關(guān)205和305被閉合，允許列寫(xiě)入電流流過(guò)第5列中的位線(xiàn)120。
在存儲(chǔ)器陣列100中，位于選中的行和列的交叉點(diǎn)上的所指示的存儲(chǔ)單元130的二元狀態(tài)由寫(xiě)操作來(lái)改變。位于選中的字線(xiàn)110和位線(xiàn)120的交叉點(diǎn)上的選中的存儲(chǔ)單元130上的合成磁場(chǎng)是由行和列寫(xiě)入電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)之和。合成磁場(chǎng)改變選中的存儲(chǔ)單元130的二元狀態(tài)。
行和列寫(xiě)入電流應(yīng)該是基本上同時(shí)施加的。在行和列寫(xiě)入電流的施加期間僅僅短時(shí)閉合開(kāi)關(guān)組中的開(kāi)關(guān)。例如，可以閉合開(kāi)關(guān)一段大約1-100納秒的時(shí)間。
現(xiàn)在將參考圖3、5和6來(lái)論述存儲(chǔ)設(shè)備50的讀操作。圖5是存儲(chǔ)設(shè)備50的讀時(shí)序圖，圖6是描繪存儲(chǔ)設(shè)備50的讀操作的流程圖。
在步驟S32中，控制器將存儲(chǔ)設(shè)備置于讀模式。這時(shí)，控制器52可以發(fā)送選中的存儲(chǔ)器單元130的行和列地址給行譯碼器56和列譯碼器54。地址的傳遞與圖5中的讀時(shí)序圖的“地址”行對(duì)應(yīng)。
在步驟S34中，控制啟動(dòng)一個(gè)讀序列。在步驟S36中，存儲(chǔ)設(shè)備50中的所有開(kāi)關(guān)都被設(shè)置成打開(kāi)。
在步驟S38中，通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)314和301-308而把位線(xiàn)120連接到參考電勢(shì)電壓上。參考電勢(shì)電壓可以是地。在圖5中，為說(shuō)明起見(jiàn)，在“開(kāi)關(guān)組300”一行，開(kāi)關(guān)組300在讀時(shí)序圖的開(kāi)始被描繪成閉合的。
在步驟S40中，閉合開(kāi)關(guān)514被閉合以向讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組500提供讀電勢(shì)Vr。
在步驟S42中，閉合開(kāi)關(guān)組500中與選中的行相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)是閉合的，給選中的位線(xiàn)120施加讀電勢(shì)Vr。例如，如果要讀取所指示的存儲(chǔ)單元130，將閉合開(kāi)關(guān)502(對(duì)應(yīng)于第二行)。由此施加讀電勢(shì)Vr給第二行中的字線(xiàn)110。當(dāng)存儲(chǔ)器陣列100穩(wěn)定時(shí)允許經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間。那個(gè)穩(wěn)定時(shí)間允許位線(xiàn)120中的電流到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。參考圖3，這些電流從選中的字線(xiàn)110流經(jīng)與選中的字線(xiàn)110接觸的存儲(chǔ)器單元130、流經(jīng)位線(xiàn)120、開(kāi)關(guān)組300中的開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)314。
在步驟S44中，閉合開(kāi)關(guān)組400中與選中的列對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)。在上面的實(shí)例中，開(kāi)關(guān)405被閉合。剩下的開(kāi)關(guān)410-404、406-408保持打開(kāi)。閉合開(kāi)關(guān)組400中的開(kāi)關(guān)就把選中的列連接到了讀出放大器700。這個(gè)連接是由圖5的讀時(shí)序圖中的“開(kāi)關(guān)組400”一行描繪的。
讀出放大器700位于參考電勢(shì)電壓。例如，如果開(kāi)關(guān)314被連接到地的參考電勢(shì)電壓，讀出放大器700就可以處于假接地。因此，選中的位線(xiàn)120所耦合的電勢(shì)在讀出放大器700被連接時(shí)并沒(méi)有變化。當(dāng)讀出放大器700被連接時(shí)，讀電流流過(guò)的路徑上的電阻只有極微小的變化，因?yàn)樵撀窂缴系膸缀跛须娮瓒嘉挥诖鎯?chǔ)單元130中。因此，當(dāng)選中的位線(xiàn)120連接到讀出放大器700時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器陣列100來(lái)說(shuō)實(shí)際上沒(méi)有干擾。
在步驟S46中，開(kāi)關(guān)組300中與選中的列對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)被打開(kāi)，從開(kāi)關(guān)314處的參考電勢(shì)電壓斷開(kāi)選中的位線(xiàn)120。開(kāi)關(guān)組300中剩下的開(kāi)關(guān)保持閉合。在該實(shí)例中，開(kāi)關(guān)305是打開(kāi)的。
在讀出放大器700保持通過(guò)開(kāi)關(guān)405連接到選中的位線(xiàn)的同時(shí)，開(kāi)關(guān)305也保持打開(kāi)。因?yàn)檫x中的位線(xiàn)120保持連接到讀出放大器700，位線(xiàn)120保持連接到參考電勢(shì)電壓，而且在存儲(chǔ)器陣列100中有最小的干擾。存儲(chǔ)器陣列100因而被維持在它的平衡電位上。
在步驟S50中，讀出放大器700從選中的位線(xiàn)120讀出電流以確定選中的存儲(chǔ)單元130的二元狀態(tài)?？梢杂煽刂破?2從讀出放大器700的輸出檢測(cè)出二元狀態(tài)。讀出放大器700的輸出可以指示選中的存儲(chǔ)單元130的電阻狀態(tài)?；蛘?，讀出放大器700可以包括支持電路以確定二元狀態(tài)并輸出二元狀態(tài)給控制器52。二元狀態(tài)可以被確定為由于通過(guò)選中的位線(xiàn)120的電流的增加或減少而引起的選中的存儲(chǔ)單元130的電阻的變化。例如，高電阻狀態(tài)(反平行狀態(tài))導(dǎo)致通過(guò)存儲(chǔ)單元130的低電流，它可以表示二元狀態(tài)“0”。低電阻狀態(tài)(平行狀態(tài))導(dǎo)致通過(guò)存儲(chǔ)單元130的高電流，它可以表示二元狀態(tài)“1”。
在步驟S52中，閉合開(kāi)關(guān)組300中與選中的位線(xiàn)120對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)。閉合這個(gè)開(kāi)關(guān)就通過(guò)開(kāi)關(guān)314把選中的位線(xiàn)120與參考電勢(shì)電壓耦合在了一起。在步驟S54中，開(kāi)關(guān)組400中與位線(xiàn)120對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)被打開(kāi)。打開(kāi)這個(gè)開(kāi)關(guān)就從讀出放大器700斷開(kāi)選中的位線(xiàn)120。此時(shí)，存儲(chǔ)器陣列100中的所有位線(xiàn)120都通過(guò)開(kāi)關(guān)314連接到參考電勢(shì)電壓。
在步驟S52和S54中開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合期間，選中的位線(xiàn)120末端的電勢(shì)保持在參考電勢(shì)電壓。存儲(chǔ)器陣列100因而被維持在它的平衡電位。
在步驟S56中，控制器52確定是否將要讀取選中的行中的不同存儲(chǔ)單元130。如果是，該過(guò)程就返回到步驟S44。如果不是，就在步驟S58中由控制器52確定是否將要讀取不同行中的存儲(chǔ)單元130。如果是，該過(guò)程返回到步驟S42。如果不是，就在步驟S60中結(jié)束讀操作。
根據(jù)讀取存儲(chǔ)器陣列的上述方法，就消除了由于選中的位線(xiàn)120和讀出放大器700的連接和斷開(kāi)而產(chǎn)生的存儲(chǔ)器陣列100的穩(wěn)定時(shí)間。穩(wěn)定時(shí)間是不必要的，因?yàn)樵谡麄€(gè)讀操作期間存儲(chǔ)器陣列100都被維持在它的平衡電位。維持平衡電位是因?yàn)樵谕x出放大器700的連接和斷開(kāi)期間位線(xiàn)120還可以交替地連接到相同的參考電勢(shì)電壓。
在上述實(shí)施方案中，位線(xiàn)120通過(guò)開(kāi)關(guān)組300和400連接到地。這僅僅是參考電勢(shì)電壓的一個(gè)實(shí)例，仍然可以使用其它參考電勢(shì)電壓。
讀出放大器700是用于檢測(cè)存儲(chǔ)設(shè)備50中的存儲(chǔ)單元130的二元狀態(tài)的讀出裝置的一個(gè)實(shí)例。在實(shí)踐中，也可以使用其它讀出裝置，例如傳導(dǎo)-阻抗(trans-impedance)讀出放大器、電荷-注入讀出放大器、微分讀出放大器或者數(shù)字微分讀出放大器。
在圖3中描繪了用于讀出存儲(chǔ)單元130的二元狀態(tài)的一種讀出放大器700。在實(shí)踐中，可以把非常大量的讀出裝置耦合到存儲(chǔ)器陣列。例如，可以為存儲(chǔ)器陣列中的每個(gè)位線(xiàn)包括一個(gè)讀出放大器，或者為存儲(chǔ)器陣列中的每?jī)蓚€(gè)或更多位線(xiàn)包括一個(gè)讀出放大器。
用來(lái)在存儲(chǔ)器陣列中寫(xiě)入“0”和“1”狀態(tài)的電流的慣例是任意的，并且可以重新指定以適合存儲(chǔ)設(shè)備50的任何期望的應(yīng)用。
用在存儲(chǔ)器陣列100中的存儲(chǔ)單元130可以是響應(yīng)讀和寫(xiě)電流的任意類(lèi)型的存儲(chǔ)單元。例如，巨磁阻設(shè)備(GMR)、自旋隧道結(jié)(STJ)以及其它類(lèi)型的存儲(chǔ)單元都可以用在存儲(chǔ)器陣列50中。
存儲(chǔ)器陣列50可以用在非常廣泛的各種應(yīng)用中。一種應(yīng)用可能是有MRAM存儲(chǔ)模塊的計(jì)算設(shè)備。MRAM存儲(chǔ)模塊可以包括一個(gè)或多個(gè)MRAM存儲(chǔ)器陣列用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)。
MRAM存儲(chǔ)模塊可以用在像膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器這樣的設(shè)備中。
雖然存儲(chǔ)設(shè)備50是參考示例性的實(shí)施方案進(jìn)行描述的，對(duì)那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)有很多修改都是顯而易見(jiàn)的，而且本公開(kāi)意在覆蓋其變化。
權(quán)利要求
1.一種讀取存儲(chǔ)器陣列(100)的方法，該存儲(chǔ)器陣列(100)包括多個(gè)字線(xiàn)(110)和多個(gè)位線(xiàn)(120)，字線(xiàn)和位線(xiàn)交叉在多個(gè)存儲(chǔ)單元(130)處，該方法包括給耦合到選中的存儲(chǔ)單元(130)的選中的字線(xiàn)(110)施加讀電壓(Vr)；通過(guò)第一開(kāi)關(guān)(301-308)把耦合到選中的存儲(chǔ)單元的選中的位線(xiàn)(120)耦合到參考電勢(shì)電壓；通過(guò)第二開(kāi)關(guān)(400-408)把選中的存儲(chǔ)單元耦合到讀出裝置(700)；打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)(301-308)以從參考電勢(shì)電壓斷開(kāi)選中的存儲(chǔ)單元；并使用讀出裝置讀取選中的存儲(chǔ)單元的二元狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第一和第二開(kāi)關(guān)被耦合到選中的位線(xiàn)的一端，打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)的步驟包括在耦合選中的存儲(chǔ)單元到讀出裝置的步驟之后打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)。
3.權(quán)利要求2的方法，其中打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)的步驟包括在讀取選中的存儲(chǔ)單元的二元狀態(tài)的步驟之前打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)。
4.權(quán)利要求3的方法，包括在讀取存儲(chǔ)單元的二元狀態(tài)的步驟之后閉合第一開(kāi)關(guān)。
5.權(quán)利要求4的方法，包括在讀取存儲(chǔ)單元的二元狀態(tài)的步驟之后打開(kāi)第二開(kāi)關(guān)。
6.權(quán)利要求5的方法，其中向選中的字線(xiàn)施加讀電壓的步驟包括閉合耦合讀電壓到選中的字線(xiàn)的開(kāi)關(guān)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中耦合選中的存儲(chǔ)單元到讀出裝置的步驟包括耦合選中的位線(xiàn)到參考電勢(shì)電壓。
8.權(quán)利要求7的方法，其中參考電勢(shì)電壓是地電位。
9.權(quán)利要求2的方法，其中，在選中的存儲(chǔ)單元被耦合到讀出裝置時(shí)，選中的位線(xiàn)末端上的電勢(shì)基本上不被改變。
10.權(quán)利要求9的方法，其中參考電勢(shì)電壓是地電位。
全文摘要
存儲(chǔ)設(shè)備包括存儲(chǔ)單元的一個(gè)存儲(chǔ)器陣列，和交叉的字線(xiàn)和位線(xiàn)。在陣列的一端，一組讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)有選擇地耦合位線(xiàn)到列寫(xiě)入電流源和參考電勢(shì)電壓。一組讀出放大器選擇開(kāi)關(guān)有選擇地耦合位線(xiàn)到一個(gè)讀出放大器，它也處于參考電勢(shì)電壓?？梢蚤]合讀出放大器選擇開(kāi)關(guān)組中的每個(gè)開(kāi)關(guān)以允許讀出放大器讀出選中的存儲(chǔ)單元的二元狀態(tài)?？梢苑謩e閉合讀/寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組中的開(kāi)關(guān)以耦合選中的位線(xiàn)到參考電勢(shì)電壓。在讀操作期間，對(duì)讀出放大器選擇開(kāi)關(guān)組和讀寫(xiě)選擇開(kāi)關(guān)組進(jìn)行操作，使得位線(xiàn)的末端被耦合到參考電勢(shì)電壓，使得存儲(chǔ)器陣列保持在等電位狀態(tài)。因?yàn)榇鎯?chǔ)器陣列保持在等電位狀態(tài)，就不需要由于轉(zhuǎn)換到放大器而產(chǎn)生的穩(wěn)定時(shí)間。因而讀操作比在常規(guī)設(shè)備中要快一些。
文檔編號(hào)G11C11/02GK1399276SQ0212695
公開(kāi)日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2002年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月24日
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