專利名稱：內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，尤其涉及高速緩沖存儲(chǔ)器等等。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)中，高速緩沖存儲(chǔ)器是位置接近CPU、保存最近訪問的代碼或數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)器。當(dāng)在高速緩存中沒有找到數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)生高速緩存命中失誤，并且從主存儲(chǔ)器檢索數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)放到高速緩存中。在此期間，CPU中斷操作并且處于等待狀態(tài)，直到數(shù)據(jù)可用。
CPU向高速緩存發(fā)送地址以檢查含有高速緩存中存儲(chǔ)的字的高速緩存。每個(gè)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通常被稱作″標(biāo)簽″，并且標(biāo)簽字由標(biāo)簽或存儲(chǔ)器單元行構(gòu)成。如果在高速緩存中找到CPU所尋址的字，則從高速緩存讀出該字。如果沒有找到，則尋址主存儲(chǔ)器以讀出該字。于是，包含剛才訪問的字的字塊被從主存儲(chǔ)器傳送到高速緩存。
高速緩沖存儲(chǔ)器從CPU接收地址，搜索高速緩存中存儲(chǔ)的地址并與之比較。為了高速并行執(zhí)行此比較，需要關(guān)聯(lián)或內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器(CAM)。如果能夠根據(jù)內(nèi)容而不是地址識(shí)別存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，則可以大大減少訪問存儲(chǔ)器中信息的時(shí)間。CAM或關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器在高速緩沖存儲(chǔ)器和轉(zhuǎn)換后援緩沖區(qū)(TLB)中被廣泛使用。通常，CAM在高速緩存中被用來(lái)將物理地址轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，并且在TLB中被用來(lái)將虛擬地址轉(zhuǎn)換成物理地址。CAM是非常強(qiáng)力的用于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)處理的工具。
速度在高速緩沖存儲(chǔ)器中是重要的，因?yàn)楦咚倬彌_存儲(chǔ)器通常應(yīng)當(dāng)比主存儲(chǔ)器快5到10倍。到目前為止，只有SRAM具有高速緩沖存儲(chǔ)器等等所需的速度。
在現(xiàn)有技術(shù)中，多數(shù)高速緩沖存儲(chǔ)器由SRAM陣列組成。SRAM類型的存儲(chǔ)器單元具有所需的速度，但是它們是易失存儲(chǔ)器。在現(xiàn)有技術(shù)中，以陣列的方式形成SRAM單元，其中全部比較和匹配檢測(cè)電路均位于陣列外圍或外部。并且，在單元上不能關(guān)閉基于SRAM的CAM，而是必須在外圍進(jìn)行屏蔽，這導(dǎo)致功率浪費(fèi)。此外，通常在主存儲(chǔ)器中使用了不同的存儲(chǔ)器單元，使得高速緩沖存儲(chǔ)器和主存儲(chǔ)器需要不同的處理和制造步驟。

發(fā)明內(nèi)容
因此，非常期望提供克服這些問題的高速緩沖存儲(chǔ)器。


參照附圖圖1是基于本發(fā)明的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(CAMRAM)的示意圖；圖2是圖1的CAMRAM的部分等積的部分示意圖；圖3、4、5和6圖解了基于本發(fā)明的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(CAMRAM)的附加實(shí)施例；圖7是圖解各種I/O連接的CAMRAM單元宏視圖；而圖8圖解了CAMRAM單元的陣列。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，其中圖解了基于本發(fā)明的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元10。單元10包含磁隧道結(jié)(MTJ)12和14的差動(dòng)連接對(duì)。通過(guò)將其連接到電路中來(lái)使用MTJ，使得電流從一個(gè)磁層到另一個(gè)磁層地垂直流過(guò)形成MTJ的層堆疊。MTJ單元可以被電等效地表示成電阻器，并且電阻的大小取決于具有2個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)中的任意一個(gè)狀態(tài)的2個(gè)磁向量的取向。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，當(dāng)磁向量未對(duì)齊(指向相反方向)時(shí)，MTJ單元具有相對(duì)較高的電阻，當(dāng)磁向量對(duì)齊時(shí)，MTJ單元具有相對(duì)較低的電阻。MTJ在本領(lǐng)域是眾所周知的，因此這里不會(huì)詳細(xì)討論。在1998年3月31日授權(quán)，標(biāo)題為″多層磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元(Multi-Layer Magnetic Tunneling Junction Memory Cells)″的專利5,702,831中可以找到關(guān)于MTJ的制造和操作的更多信息，這里參考引用了該專利。
單元10還包含比較和匹配檢測(cè)電路15，比較和匹配檢測(cè)電路15連接到MTJ12和14的差動(dòng)連接對(duì)。電路15包含差動(dòng)標(biāo)簽位線BL和BLN(反轉(zhuǎn)位線(bitline-not))，差動(dòng)標(biāo)簽編程位線PBL和PBLN，使能線EN，字線WL，數(shù)元線DL和匹配線ML，匹配線提供有關(guān)差動(dòng)標(biāo)簽位線上放置的輸入數(shù)據(jù)和單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)之間的匹配的指示。
更具體地，MTJ 12的下部(圖1中)端子16被直接連接到標(biāo)簽編程位線PBL，MTJ 14的下部(圖1中)端子17被直接連接到標(biāo)簽編程反轉(zhuǎn)位線PBLN。因?yàn)橄旅鎸⒏敿?xì)地說(shuō)明的原因，MTJ 12和14的下部端子16和17位于形成MTJ的層堆疊的頂部，并且上部端子18和19分別位于堆疊的底部。MTJ 12的上部端子18通過(guò)第一開關(guān)晶體管21和第二開關(guān)晶體管22連接到接點(diǎn)24。MTJ 14的上部端子19通過(guò)第一開關(guān)晶體管25和第二開關(guān)晶體管26連接到接點(diǎn)27。開關(guān)晶體管21和25的控制端子或控制極直接連接到使能線EN。開關(guān)晶體管22的控制極直接連接到接點(diǎn)27，而開關(guān)晶體管26的控制極直接連接到接點(diǎn)24。
開關(guān)晶體管28連接在電源Vdd和接點(diǎn)24之間，而開關(guān)晶體管29連接在電源Vdd和接點(diǎn)27之間。開關(guān)晶體管28的控制端子或控制極直接連接到接點(diǎn)27，而開關(guān)晶體管29的控制端子或控制極直接連接到接點(diǎn)24。一對(duì)開關(guān)晶體管31和32分別連接在電源Vdd和接點(diǎn)24、27連接。開關(guān)晶體管31和32的控制端子或控制極均直接連接到使能線EN。
開關(guān)晶體管34連接在標(biāo)簽位線BL和接點(diǎn)24之間，其中控制端子或控制極直接連接到字線WL。開關(guān)晶體管35連接在標(biāo)簽反轉(zhuǎn)位線BLN和接點(diǎn)27之間，其中控制端子或控制極直接連接到字線WL。一對(duì)串聯(lián)開關(guān)晶體管37和38連接在電源Vdd和匹配線ML之間。晶體管37的控制端子或控制極直接連接到標(biāo)簽位線BL，而晶體管38的控制端子或控制極直接連接到接點(diǎn)27。另一對(duì)串聯(lián)開關(guān)晶體管40和41連接在電源Vdd和匹配線ML之間。晶體管40的控制端子或控制極直接連接到接點(diǎn)24，而晶體管41的控制端子或控制極直接連接到標(biāo)簽反轉(zhuǎn)位線BLN。
另外參照?qǐng)D2，MTJ 12和14被圖解成磁材料層、絕緣材料和非磁性導(dǎo)體以眾所周知的方式裝配而成的堆疊。在通常位于MTJ 12和14下方的支撐半導(dǎo)體基底(未示出)的表面中或上面形成比較和匹配檢測(cè)電路15。MTJ 12包含底部導(dǎo)電材料層45，所述導(dǎo)電材料層位于電路15上方的層中，并且通過(guò)通孔46連接到開關(guān)晶體管21。MTJ 14包含底部導(dǎo)電材料層47(通常由與材料45相同的層形成)，所述導(dǎo)電材料層位于電路15上方的層中，并且通過(guò)通孔48連接到開關(guān)晶體管25。
數(shù)元線DL被形成為在MTJ12和14下面延伸，并且足夠接近以產(chǎn)生MTJ 12和14中的部分編程磁場(chǎng)。標(biāo)簽編程位線PBL位于MTJ 12上方，足夠接近以產(chǎn)生MTJ 12中的部分編程磁場(chǎng)，并且取向垂直于數(shù)元線DL。類似地，標(biāo)簽編程反轉(zhuǎn)位線PBLN位于MTJ 14上方，足夠接近以產(chǎn)生MTJ 12中的部分編程磁場(chǎng)，并且取向垂直于數(shù)元線DL。于是，在存儲(chǔ)器的編程期間，數(shù)元線DL、標(biāo)簽編程位線PBL和標(biāo)簽編程反轉(zhuǎn)位線PBLN被用來(lái)尋址各個(gè)單獨(dú)的單元。
參照?qǐng)D3、4、5和6，其中圖解了基于本發(fā)明的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(CAMRAM)的若干附加實(shí)施例。各種實(shí)施例圖解了連接電路中的可能變化，例如不同的導(dǎo)電晶體管(例如N-傳導(dǎo)和P-傳導(dǎo))，和各種部件的不同位置。在示出各種I/O連接的圖7中圖解了CAMRAM單元10或任何其它單元實(shí)施例的宏視圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8，其中圖解了CAMRAM單元的陣列50，其中CAMRAM單元均類似于圖7的單元10。陣列中的CAMRAM單元按行和列排列，其中每個(gè)行中有n個(gè)單元，每個(gè)列中有m個(gè)單元，n和m為任何整數(shù)。陣列中的各個(gè)單元通過(guò)標(biāo)簽位線和標(biāo)簽反轉(zhuǎn)位線(分別表示為BL0到BLn，和BLN0到BLNn)，沿著列延伸的使能線(表示為EN0到ENn)，和沿著行延伸的字線(表示為WL0到WLm)、數(shù)元線(表示為DL0到DLm)、匹配線(表示為ML0到MLm)連接。匹配線ML0到MLm被連接到匹配檢測(cè)電路51，匹配檢測(cè)電路51檢測(cè)任何匹配線上的匹配并且輸出匹配信號(hào)(表示為M0到Mi)。
參照?qǐng)D1，通過(guò)以下處理將互補(bǔ)信息編程到陣列50的各個(gè)單元中。通過(guò)向使能線提供邏輯0(EN＝0)禁止被編程的單元。在禁止期間，接點(diǎn)24和27會(huì)保持在Vdd上，這對(duì)于在編程操作之后立即快速切換到讀取和搜索模式非常重要。同時(shí)，通過(guò)提供邏輯0(WL＝0)來(lái)禁止字線。選擇一對(duì)編程位線PBL和PBLN，或所有編程位線對(duì)以進(jìn)行高速編程，并且選擇一個(gè)數(shù)元線DL。通過(guò)傳遞適當(dāng)電流通過(guò)選擇的編程位線PBL和PBLN，以及選擇的數(shù)元線DL，具體行上的選定單元會(huì)被編程。例如，選擇PBL0和PBLN0會(huì)導(dǎo)致選擇單元的第一列。選擇DL0會(huì)導(dǎo)致選擇第一列中的第一單元。被提供到線PBL0、PBLN0和DL0上的適當(dāng)電流會(huì)以期望的互補(bǔ)信息對(duì)第一列中的第一單元進(jìn)行編程。
在搜索模式中執(zhí)行以下處理。通過(guò)向選擇的使能線提供邏輯1(EN＝1)，抬高使能線以脫離禁止?fàn)顟B(tài)(EN＝0)，從而使能陣列50中的選定單元列。同時(shí)，禁止字線(WL＝0)。當(dāng)單元被禁止(EN＝0)時(shí)，匹配線ML應(yīng)當(dāng)被預(yù)充電到地電壓。使標(biāo)簽位線PBL和PBLN接地。一旦單元被使能并且標(biāo)簽位線被接地，晶體管28、22、21和MTJ 12，以及晶體管29、26、25和MTJ 14產(chǎn)生的再生+Vc反饋會(huì)將接點(diǎn)24保持在Vdd上，并且將接點(diǎn)27拉至接近地電壓的電壓，反之亦然，即將接點(diǎn)27保持在Vdd上，并且將接點(diǎn)24拉至接近地電壓的電壓。接點(diǎn)24和27上的電壓分別出現(xiàn)在晶體管40和38的控制極上。
于是，根據(jù)標(biāo)簽位線BL和BLN上的輸入地址，晶體管40與41，或晶體管37與38會(huì)上拉匹配線ML。
現(xiàn)在，陣列50準(zhǔn)備開始搜索。結(jié)果，使能線被設(shè)置為高，并且可以開始高速并行搜索。將輸入字(BL0，...，BLN)與陣列50的行中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)相比較。各個(gè)CAMRAM單元10中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被稱作″標(biāo)簽″，并且標(biāo)簽字由CAMRAM單元10的行構(gòu)成。每個(gè)CAMRAM單元10的行或每個(gè)標(biāo)簽字均被連接到匹配線(ML0，...，MLN)。如果在標(biāo)簽字的任何位上存在失配，則對(duì)應(yīng)匹配線被下拉。如果標(biāo)簽字中所有位均與輸入字匹配，則對(duì)應(yīng)匹配線保持為高。匹配檢測(cè)電路51檢測(cè)匹配線的切換并且在寄存器中存儲(chǔ)結(jié)果。通過(guò)拉低期望位的使能線，可以容易地實(shí)現(xiàn)陣列50中一或多個(gè)位(這里被稱作″屏蔽的查詢位位置″)的屏蔽。具有低使能線的位會(huì)關(guān)閉對(duì)應(yīng)列上的CAMRAM單元，從而提供局部屏蔽和節(jié)電。
在讀模式的操作中，CAMRAM可以被用作隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器，或者可以被設(shè)計(jì)成順序訪問。讀模式操作如下所示。當(dāng)使能線被禁止(EN＝0)時(shí)，將標(biāo)簽位線BL和BLN預(yù)充電到Vdd。接點(diǎn)24和27，以及位線BL和BLN會(huì)在Vdd上。使編程位線PBL和PBLN接地。禁止匹配檢測(cè)電路51，由于在讀取操作期間標(biāo)簽位線BL和BLN會(huì)采取導(dǎo)致晶體管37和41接通或關(guān)閉的邏輯高電平或邏輯低電平，因此導(dǎo)致匹配線ML產(chǎn)生切換。在隨機(jī)訪問期間禁止匹配檢測(cè)電路51會(huì)防止匹配檢測(cè)電路51產(chǎn)生不必要的切換。使能字線WL(WL＝1)，并且使能選定單元(EN＝1)。根據(jù)MTJ 12和14的狀態(tài)，接點(diǎn)24和27會(huì)處在Vdd或略微高于地電壓的電壓上。如果接點(diǎn)24或27在Vdd上，則標(biāo)簽位線BL或BLN會(huì)分別停留在Vdd上。然而如果接點(diǎn)24或27在略微高于地電壓的電壓上，則標(biāo)簽位線BL或BLN會(huì)分別被下拉到地電壓，此時(shí)高速檢測(cè)放大器(未示出)會(huì)高速地差動(dòng)檢測(cè)標(biāo)簽位線BL和BLN上的電壓，并且輸出檢測(cè)的數(shù)據(jù)。這里可以理解，掃描機(jī)構(gòu)可以具有電壓模式或電流模式。
最好選擇晶體管21、22和28，晶體管25、26和29，以及MTJ 12和14的電阻，使得MTJ 12和14上的電壓處于大約100mV到400mV的范圍內(nèi)。在這個(gè)范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)最大MR(最大電阻和最小電阻之間的比值)。通常，MTJ 12和14上的電壓越低，則MR就越高，并且電流消耗就越低。
由于處理、偏置電壓差、溫度等因素導(dǎo)致單個(gè)MTJ單元具有電阻差異，考慮這些差異會(huì)導(dǎo)致速度退化。然而對(duì)于象在這里描述的CAMRAM單元中那樣以差動(dòng)方式編程的雙MTJ單元，所有這種差異均是共模的，并且被自動(dòng)消除。另外，可用輸出信號(hào)被雙MTJ和差動(dòng)操作加倍。另外，如果單個(gè)MTJ單元被用于在存儲(chǔ)器陣列端部進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)和處理的主存儲(chǔ)器中(例如參見2000年提交，序號(hào)待定并且轉(zhuǎn)讓給相同受讓人的待審專利申請(qǐng)″高密度MRAM單元陣列(HIGHDENSITY MRAM CELL ARRAY)″)，則CAMRAM比主存儲(chǔ)器更加快速。
這里還應(yīng)當(dāng)注意，可以在單元中局部屏蔽CAMRAM單元并且不丟失信息，而基于SRAM的CAM單元不能被屏蔽，因?yàn)樗鼈儾荒茉趩卧媳魂P(guān)閉，并且必須在陣列外圍進(jìn)行屏蔽。CAMRAM單元的局部屏蔽會(huì)大大地節(jié)電。通過(guò)單元的使能線EN輸入屏蔽CAMRAM單元，其中單元被連接到使能線EN，而使能線EN連接單元的列。此外，CAMRAM單元不需要與高密度MRAM中使用的標(biāo)準(zhǔn)MTJ結(jié)構(gòu)(參見上面提及的待審專利申請(qǐng))有任何差異。
于是，公開了新型和改進(jìn)的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，該單元至少和基于SRAM的存儲(chǔ)器一樣快速，并且是非易失的。并且，位線電壓保持相對(duì)恒定，無(wú)論在搜索期間是否發(fā)現(xiàn)匹配或失配。由于每個(gè)單元的差動(dòng)操作，會(huì)自動(dòng)消除處理、偏置電壓差、溫度等因素導(dǎo)致的電阻差異，并且不必為操作而犧牲速度。此外，差動(dòng)操作提供較大的輸出信號(hào)，以便進(jìn)行更加高效的檢測(cè)和操作。
由于CAMRAM單元的非易失性，會(huì)產(chǎn)生新型的高速緩存設(shè)計(jì)，并且導(dǎo)致新型的CPU體系結(jié)構(gòu)?？梢允褂眯滦偷腃AMRAM單元設(shè)計(jì)高速搜索引擎，這會(huì)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)處理的大量系統(tǒng)和應(yīng)用。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，位線通常與MTJ單元陣列的各個(gè)列相關(guān)，而數(shù)元線與陣列的各個(gè)行相關(guān)。位線和數(shù)元線被用來(lái)單獨(dú)尋址陣列中的單元，以便在陣列中對(duì)信息進(jìn)行讀取和編程，或者進(jìn)行存儲(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，列和行可以方便地互換，并且在這里的公開內(nèi)容中，這些術(shù)語(yǔ)是可互換的。并且，例如位線、字線、數(shù)元線、選擇線等等的各種線路的具體名稱是僅用于幫助說(shuō)明的通用名稱，并不對(duì)本發(fā)明產(chǎn)生限制。
雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)想到其它修改和改進(jìn)。因此應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于示出的具體形式，我們期望通過(guò)所附權(quán)利要求書覆蓋不偏離本發(fā)明的宗旨和范圍的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，包括磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)；和編程和檢測(cè)電路，連接到所述差動(dòng)連接對(duì)，并且包含差動(dòng)位線、差動(dòng)編程位線、使能線、字線和數(shù)元線。
2.一種內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，包括磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)；和比較和匹配檢測(cè)電路，連接到所述差動(dòng)連接對(duì)，并且包含差動(dòng)標(biāo)簽位線、差動(dòng)標(biāo)簽編程位線、使能線、字線、數(shù)元線和匹配線，其中匹配線提供有關(guān)差動(dòng)標(biāo)簽位線上放置的輸入數(shù)據(jù)和單元中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之間的匹配的指示。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，其中在共同的支持基底上形成磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)，以及比較和匹配檢測(cè)電路。
4.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，其中磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)構(gòu)成非易失存儲(chǔ)器。
5.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，其中差動(dòng)標(biāo)簽位線和差動(dòng)標(biāo)簽編程位線包含連接到磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)中的第一個(gè)磁隧道結(jié)的標(biāo)簽位線，連接到磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)中的第二個(gè)磁隧道結(jié)的標(biāo)簽反轉(zhuǎn)位線，連接到磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)中的第一個(gè)磁隧道結(jié)的標(biāo)簽編程位線，和連接到磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)中的第二個(gè)磁隧道結(jié)的標(biāo)簽編程反轉(zhuǎn)位線。
6.一種內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，包括其第一端通過(guò)第一串聯(lián)對(duì)的晶體管連接到第一接點(diǎn)的第一磁隧道結(jié)，和其第一端通過(guò)第二串聯(lián)對(duì)的晶體管連接到第二接點(diǎn)的第二磁隧道結(jié)，第一磁隧道結(jié)的第二端連接到編程位線，第二磁隧道結(jié)的第二端連接到編程反轉(zhuǎn)位線，第一串聯(lián)對(duì)的晶體管中的第一個(gè)晶體管的控制端子連接到使能線，而第二串聯(lián)對(duì)的晶體管中的第一個(gè)晶體管的控制端子連接到使能線；第一接點(diǎn)通過(guò)第一晶體管連接到位線，其中該第一晶體管的控制端子連接到字線，第二接點(diǎn)通過(guò)第二晶體管連接到反轉(zhuǎn)位線，其中該第二晶體管的控制端子連接到字線；第一接點(diǎn)通過(guò)第一使能晶體管連接到電源輸入端，其中該第一使能晶體管的控制端子連接到使能線，第二接點(diǎn)通過(guò)第二使能晶體管連接到電源輸入端，其中該第二使能晶體管的控制端子連接到使能線；第一接點(diǎn)通過(guò)第一差動(dòng)晶體管連接到電源輸入端，其中該第一差動(dòng)晶體管的控制端子連接到第一串聯(lián)對(duì)的晶體管中的第二個(gè)晶體管的控制端子，及第二接點(diǎn)，而第二接點(diǎn)通過(guò)第二差動(dòng)晶體管連接到電源輸入端，其中該第二差動(dòng)晶體管的控制端子連接到第二串聯(lián)對(duì)的晶體管中的第二個(gè)晶體管的控制端子，及第一接點(diǎn)；和第一串聯(lián)對(duì)的匹配晶體管，連接在電源輸入端和匹配線之間，其中所述第一對(duì)匹配晶體管中的第一個(gè)匹配晶體管的控制端子連接到位線，并且所述第一對(duì)匹配晶體管中的第二個(gè)匹配晶體管的控制端子連接到第二接點(diǎn)，以及第二串聯(lián)對(duì)的匹配晶體管，連接在電源輸入端和匹配線之間，其中所述第二對(duì)匹配晶體管中的第一個(gè)匹配晶體管的控制端子連接到反轉(zhuǎn)位線，并且所述第二對(duì)匹配晶體管中的第二個(gè)匹配晶體管的控制端子連接到第一接點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，其中在半導(dǎo)體基底中形成第一和第二串聯(lián)對(duì)的晶體管，第一和第二晶體管，第一和第二使能晶體管，第一和第二差動(dòng)晶體管，以及第一和第二對(duì)匹配晶體管，并且在位于半導(dǎo)體基底上的層中形成第一和第二磁隧道結(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元，還包含與第一和第二磁隧道結(jié)相關(guān)聯(lián)并且位于第一和第二磁隧道結(jié)下方的數(shù)元線，其中編程位線位于第一磁隧道結(jié)的上方，編程反轉(zhuǎn)位線位于第二磁隧道結(jié)的上方。
9.被連接以構(gòu)成內(nèi)容可尋址非易失存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器單元陣列，包括按行和列排列的多個(gè)存儲(chǔ)器單元；每個(gè)存儲(chǔ)器單元包含磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)，以及標(biāo)簽位線、標(biāo)簽反轉(zhuǎn)位線、標(biāo)簽編程位線、標(biāo)簽編程反轉(zhuǎn)位線、使能線、字線、數(shù)元線和匹配線，其中匹配線提供有關(guān)差動(dòng)標(biāo)簽位線上放置的輸入數(shù)據(jù)和單元中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之間的匹配的指示；列中每個(gè)存儲(chǔ)器單元的標(biāo)簽位線、標(biāo)簽反轉(zhuǎn)位線、標(biāo)簽編程位線、標(biāo)簽編程反轉(zhuǎn)位線和使能線分別被連接到列中的各個(gè)其它存儲(chǔ)器單元的標(biāo)簽位線、標(biāo)簽反轉(zhuǎn)位線、標(biāo)簽編程位線、標(biāo)簽編程反轉(zhuǎn)位線和使能線；行中每個(gè)存儲(chǔ)器單元的字線、數(shù)元線和匹配線被連接到行中各個(gè)其它存儲(chǔ)器單元的字線、數(shù)元線和匹配線；和連接到每個(gè)行中的匹配線的匹配檢測(cè)電路。
10.如權(quán)利要求9所述的被連接以構(gòu)成內(nèi)容可尋址非易失存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器單元陣列，其中磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)包含在半導(dǎo)體基底中形成的多個(gè)晶體管，并且在位于半導(dǎo)體基底上的層中形成磁隧道結(jié)。
11.如權(quán)利要求10所述被連接以構(gòu)成內(nèi)容可尋址非易失存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器單元陣列，其中每個(gè)存儲(chǔ)器單元行包含位于行中每個(gè)存儲(chǔ)器單元的下方并且與其鄰近的數(shù)元線，每個(gè)存儲(chǔ)器單元列包含編程位線，所述編程位線與列中每個(gè)存儲(chǔ)器單元的磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)中的第一磁隧道結(jié)鄰近并且位于其上方，并且每個(gè)存儲(chǔ)器單元列包含編程反轉(zhuǎn)位線，所述編程反轉(zhuǎn)位線與列中每個(gè)存儲(chǔ)器單元的磁隧道結(jié)的差動(dòng)連接對(duì)中的第二磁隧道結(jié)鄰近并且位于其上方。
全文摘要
內(nèi)容可尋址磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元包含MTJ的差動(dòng)連接對(duì)和連接到MTJ的比較和匹配檢測(cè)電路，并且包含差動(dòng)標(biāo)簽位線、差動(dòng)標(biāo)簽編程位線、使能線、字線、數(shù)元線和匹配線。匹配線提供有關(guān)差動(dòng)標(biāo)簽位線上放置的輸入數(shù)據(jù)和單元中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之間的匹配的指示。
文檔編號(hào)G11C15/02GK1524271SQ02804400
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者彼得·K·納吉, 彼得 K 納吉 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司