專利名稱：用于數(shù)據(jù)的永久存儲的方法和存儲設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)據(jù)的永久存儲的方法和設(shè)備，其中，特別是將利用位線反相編碼(bitline inversion coding)的優(yōu)點。
背景技術(shù)：
在當前電子系統(tǒng)中使用的永久存儲設(shè)備，即所謂的ROM(只讀存儲器)存儲設(shè)備是基于以下事實，即在存儲器的生產(chǎn)過程中，存儲器的存儲單元被分別賦予兩個可能狀態(tài)之一，以便從而分別存儲第一值和第二值。在這種情況下，舉例來說，存儲單元的第一狀態(tài)編碼二進制值“0”，同時第二狀態(tài)編碼二進制值“1”。通過字線和位線可對存儲單元尋址，從而可以通過對應的位線來估計(evaluate)各個存儲單元的狀態(tài)。
圖5示例性地顯示如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型ROM存儲器中所使用的那樣的存儲單元布置(arrangement)的一部分。存儲單元100被布置成陣列的形式，并可通過字線WL和位線BL0、BL1、BL2、BL3進行尋址。每個存儲單元100包括一個采用NMOS晶體管形式的開關(guān)裝置110。可選地，可以使用PMOS晶體管或其它形式的開關(guān)裝置。開關(guān)裝置110的一個輸入端在所有情況下都連接到一個固定電位，這里是存儲器的負電源電壓。開關(guān)裝置110的另一輸入端有選擇地連接到位線BL0、BL1、BL2、BL3之一，這取決于存儲單元100已被賦予哪一個狀態(tài)。更準確地說，這意味著對于存儲單元100的第一狀態(tài)，在為連接目的而提供的連接點處提供了與位線BL0、BL1、BL2、BL3的連接，同時，對于存儲單元100的第二狀態(tài)，沒有提供與位線BL0、BL1、BL2、BL3的連接。本質(zhì)上，存儲器的讀出是在位線BL0、BL1、BL2、BL3被連接到另一固定電位一定時期來實現(xiàn)的，這里是連接到存儲器的正電源電壓，以便實現(xiàn)位線BL0、BL1、BL2、BL3的預充電。對于實際的讀出過程，然后一個信號被施加到與開關(guān)裝置110的控制輸入端連接的一個字線WL上，這樣，通過該字線WL觸發(fā)的開關(guān)裝置110使它們的兩個輸入端以導電方式連接。對于通過字線WL觸發(fā)并且已被賦予第一狀態(tài)的每一存儲單元100，因此建立了位線BL0、BL1、BL2、BL3與負電源電壓的連接，從而使位線BL0、BL1、BL2、BL3放電。因此，存儲單元100的狀態(tài)可以通過測量位線BL0、BL1、BL2、BL3的電荷狀態(tài)(charge state)來估計。
在大的存儲設(shè)備的情況下，通常以行和列的形式來組織存儲單元。這時，多個位線如8、16、32或64個位線組合構(gòu)成一列，并使用一個公共的輸出結(jié)構(gòu)，通過該輸出結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對位線的估計，為了簡單起見，以下關(guān)于8個位線對本發(fā)明進行示例性描述。為了使得這點成為可能，使用了列多路復用器，其根據(jù)控制信號分別將提供給它們的位線之一進一步連接到輸出結(jié)構(gòu)。
然而，依照上述現(xiàn)有技術(shù)的ROM存儲設(shè)備的問題在于，賦予一個位線的存儲單元狀態(tài)的不利分布會給該位線帶來高的附加負載。參考圖5，這個問題可以做如下解釋對于已經(jīng)被賦予第一狀態(tài)的存儲單元100，通過開關(guān)裝置110提供了與負電源電壓的連接。舉例來說，這些連接帶來附加的電容性負載和附加的漏電流。已經(jīng)賦予屬于該位線的存儲單元100的第一狀態(tài)越多，這種負載就越高。
考慮到上述問題，從US 6,424,556 B1中可知一種進行所謂位線反相編碼的實踐，其中存儲單元的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)被相反地賦予第一和第二二進制值，以便在位線或一定的存儲區(qū)域上實現(xiàn)較小的電容性負載。舉例來說，這將意味著，所提供使得存儲單元的大多數(shù)存儲二進制值“0”的位線將以反相賦值(inverted assignment)的方式被用作其存儲單元的大多數(shù)存儲二進制值“1”的位線。以此方式，有可能在這兩種情況下實現(xiàn)一種情形，即大多數(shù)存儲為“0”或大多數(shù)存儲為“1”，其中各個位線的存儲單元的大多數(shù)采用使該位線的附加負載最小的狀態(tài)。
因此，在對存儲單元的讀出中，需要考慮瞬時估計的位線是否基于存儲單元的狀態(tài)反相或非反相地被賦予二進制值“0”和“1”。這通常是通過在存儲器中附加存儲的位線反相編碼數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的，該數(shù)據(jù)定義了位線分別是基于非反相賦值(non-inverted assignment)還是基于反相賦值。
圖6表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對帶有位線反相編碼的存儲器進行讀出的電路布置的實例。存儲單元(未示出)的布置的位線BL0-BL7被提供給一個列多路復用器210。列多路復用器210根據(jù)具有子信號Y0-Y7的控制信號將位線BL0-BL7的相應之一的信號轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)線DL。為此目的，列多路復用器210包括采用NMOS晶體管形式的開關(guān)裝置214。開關(guān)裝置214的一個輸入端被分別連接到相應的位線BL0-BL7，并且它們的另一輸入端連接到數(shù)據(jù)線DL。開關(guān)裝置214通過列多路復用器210的控制信號的子信號Y0-Y7之一的相應反相器212進行觸發(fā)。
在另一輸入處，一個參考位線BLref被提供給列多路復用器210。一個同樣由NMOS晶體管構(gòu)成的開關(guān)裝置214將參考位線BLref的信號轉(zhuǎn)發(fā)到參考數(shù)據(jù)線DLREF。象位線BL0-BL7的開關(guān)裝置214一樣，參考位線BLref的開關(guān)裝置214通過參考位線控制信號Yref經(jīng)由反相器212進行觸發(fā)。
數(shù)據(jù)線DL和參考數(shù)據(jù)線DLREF被提供給反相測量放大器230，它屬于差分設(shè)計，并測量相對于參考位線BLref的電荷狀態(tài)的連接到數(shù)據(jù)線DL的位線BL0-BL7的電荷狀態(tài)。
測量放大器230的輸出信號被提供給反相裝置240。反相裝置240包括兩個信號通路，其第一信號通路包括兩個串聯(lián)的反相器242、244，以及第二信號通路包括一個反相器246。第一信號通路的反相器242、244之一通過控制信號ENB進行觸發(fā)，從而使第一信號通路可以根據(jù)選擇信號ENB來中斷。第二信號通路的反相器246通過選擇信號EN進行觸發(fā)，從而使第二信號通路可以根據(jù)控制信號EN來中斷。第一信號通路和第二信號通路的輸出被集合在一起構(gòu)成反相裝置240的一個信號輸出。反相裝置240的信號輸出被連接到同樣屬于反相設(shè)計的輸出寄存器250。
通過選擇信號ENB和EN對反相裝置240的適當觸發(fā)實現(xiàn)了下述情形，即其中或者接通從信號測量放大器230到輸出寄存器250的第一信號通路，或者接通從信號測量放大器230到輸出寄存器250的第二信號通路。由于第一信號通路提供對其輸入信號的兩次反相，而第二信號通路提供對其輸入信號的一次反相，所以經(jīng)由位線BL0-BL7之一讀出的值因此可以有選擇地通過反相裝置240進行反相。
用于反相裝置240的選擇信號ENB和EN是通過控制邏輯220來生成的，其根據(jù)輸入信號S0-S7以彼此互補的方式生成選擇信號ENB和EN。輸入信號S0-S7被分別分配給位線BL0-BL7之一。對于具有反相賦值的位線BL0-BL7，輸入信號S0-S7由列多路復用器210的相應子信號Y0-Y7來提供。對于具有非反相賦值的位線BL0-BL7，輸入信號S0-S7來自一個固定電位，它不同于子信號Y0-Y7在觸發(fā)開關(guān)裝置214時的信號電平。因此輸入信號S0-S7對應于位線反相編碼數(shù)據(jù)。
輸入信號S0-S7被提供給邏輯門222，其根據(jù)輸入信號S0-S7之一是否具有不同于固定電位的值來首先產(chǎn)生作為輸出信號的控制信號ENB。然后控制信號ENB進一步被提供給反相器224，其輸出信號然后形成控制信號EN。在這里，邏輯門222為NOR門。
因此，上述用于解碼利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)的已知解決方案需要復雜的邏輯電路，這意味著大量的控制資源并增大了在半導體芯片上實現(xiàn)所需的面積。此外，也增大了存儲器的功耗，并損害了存儲器讀出操作的速度和讀出操作的時間控制。這尤其是由于列多路復用器210的控制信號的子信號所經(jīng)受的相當大的附加負載。因此，位線反相編碼的優(yōu)點不能得到完全的利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于數(shù)據(jù)永久存儲的方法和存儲設(shè)備，它避免了現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，并且特別是它使得有效解碼利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)成為可能。
這一目的是通過根據(jù)獨立權(quán)利要求1所述的方法和根據(jù)獨立權(quán)利要求11所述的存儲設(shè)備實現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求定義了本發(fā)明優(yōu)選的和有利的實施例。
根據(jù)本發(fā)明，數(shù)據(jù)的永久存儲是在具有多個可經(jīng)位線讀出的存儲單元的存儲設(shè)備中實現(xiàn)的。為了讀出存儲單元的目的，多個位線通過多路復用器裝置連接到輸出結(jié)構(gòu)。特別地，多路復用器裝置可以是列多路復用器，其使得組合成一列的多個位線能夠通過單個輸出結(jié)構(gòu)進行估計。為了使第一值(例如二進制“0”)永久存儲在一個存儲單元中，將第一狀態(tài)賦予該存儲單元。為了使第二值(例如二進制“1”)永久存儲在一個存儲單元中，將第二狀態(tài)賦予該存儲單元。在存儲設(shè)備的生產(chǎn)過程中，這優(yōu)選地通過在存儲單元中(例如在開關(guān)裝置和一個位線之間)提供一個附加的導電連接來實現(xiàn)。
為了最小化在位線上的負載，根據(jù)本發(fā)明采取了措施，從而利用位線反相編碼。這意味著在所有情況下，對位線或者利用第一狀態(tài)和第二狀態(tài)非反相賦值于第一值和第二值，或者利用第一狀態(tài)和第二狀態(tài)反相賦值于第一值和第二值，以便在存儲單元中存儲數(shù)據(jù)即這些值。優(yōu)選地選擇這樣一種賦值方式，即對每一位線使得該位線的附加負載最小的狀態(tài)被賦值給相關(guān)存儲單元的至少一半。因此通過使用位線反相編碼來使位線上的附加負載最小化。
在存儲單元的讀出中，對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼。為此目的，對于那些被反相賦值的位線，有選擇地反相從存儲單元中讀出的值，以便獲得與第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對第一值和第二值的非反相賦值相符的結(jié)果值。這是根據(jù)同樣存儲在存儲設(shè)備中的位線反相編碼數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明采取了措施，從而位線反相編碼數(shù)據(jù)被存儲在多路復用器裝置的結(jié)構(gòu)中。具體而言，這意味著位線所連接的多路復用器裝置包括可以有選擇地提供連接的相應連接點。根據(jù)多路復用器裝置的控制信號，連接點通過開關(guān)裝置連接到多路復用器裝置的一個公共節(jié)點。因此連接點可以以同樣的方式連接到公共節(jié)點，其中多路復用器裝置分別將位線之一連接到在多路復用器裝置的輸出處的一個數(shù)據(jù)線。為了存儲位線反相編碼數(shù)據(jù)，根據(jù)賦值對于相應的位線是否是反相的，在連接點處提供一個與預定電位的連接。
這樣，實現(xiàn)了一種情形，其中當多路復用器裝置將其輸入端的一個位線連接到其輸出端的數(shù)據(jù)線時，屬于該位線的連接點同時被連接到公共節(jié)點。因此公共節(jié)點的信號電平依賴于在連接點是否已經(jīng)對此位線提供了與預定電位的連接，從而公共節(jié)點適于讀出位線反相編碼數(shù)據(jù)。因此，依照本發(fā)明，根據(jù)公共節(jié)點處的信號電平生成對從存儲單元讀出的值有選擇反相的控制信號。這優(yōu)選地通過由第一和第二反相器構(gòu)成的串聯(lián)連接被連接到公共節(jié)點來實現(xiàn)，在第一反相器的輸出端能夠引出(tap)第一選擇信號，以及在第二反相器的輸出端能夠引出第二選擇信號。因此第一和第二選擇信號是彼此互補的，并且適于有選擇地為從存儲單元讀出的值打開第一信號通路或第二信號通路。在這種情況下，第一和第二信號通路不同之處在于，在信號通路之一中實現(xiàn)了相對于另一信號通路的附加的反相。
優(yōu)選地，實現(xiàn)位線反相編碼數(shù)據(jù)的讀出是通過在實際的讀出操作之前將公共節(jié)點臨時連接到另一預定電位，以便實現(xiàn)對公共節(jié)點的預充電。此時，該另一預定電位不同于在存儲位線反相編碼數(shù)據(jù)時在連接點處提供的用于連接的預定電位。這意味著，如果對于瞬時讀出位線存在這樣一種連接，則公共節(jié)點在實際的讀出操作過程中被放電，而在另一種情況下，公共節(jié)點的電荷將繼續(xù)存在。以此方式，可以高速讀出位線反相編碼數(shù)據(jù)。
在連接點處的連接優(yōu)選地被連接到該預定電位或另一預定電位，這取決于對相應位線的賦值是否已經(jīng)被反相。這樣，就阻礙了公共節(jié)點的不希望的放電。公共節(jié)點的預充電優(yōu)選地通過預充電開關(guān)裝置來實現(xiàn)，它被設(shè)計成互補于多路復用器裝置的開關(guān)裝置，其中后者的開關(guān)裝置分別將多路復用器裝置輸入端的一個位線連接到多路復用器裝置輸出端的數(shù)據(jù)線，從而確保當控制信號的極性相同時，在所有情況下的兩次讀出操作之間實現(xiàn)預充電。
根據(jù)優(yōu)選的示例性實施例，提供一個參考位線，它同樣被提供給多路復用器裝置，并從后者根據(jù)參考位線控制信號而被連接到構(gòu)成多路復用器裝置的一個輸出的參考數(shù)據(jù)線。在這種情況下，輸出結(jié)構(gòu)的測量放大器優(yōu)選地屬于差分設(shè)計，測量放大器的第一輸入通過多路復用器裝置被有選擇地連接到一個位線，以及測量放大器的第二輸入通過多路復用器裝置被連接到參考位線。預充電開關(guān)裝置因而優(yōu)選地通過參考位線控制信號觸發(fā)?？蛇x地，并且特別是如果沒有提供參考位線時，預充電開關(guān)裝置可以根據(jù)輸出結(jié)構(gòu)的測量放大器的控制信號來觸發(fā)。這樣一種控制信號在存儲器的兩次讀出操作之間將測量放大器的信號輸出從位線中分離出來，從而維持位線上的電荷，直到進行實際的讀出操作。因此預充電開關(guān)裝置可以通過該控制信號利用少量的資源來觸發(fā)，以此方式在所有情況下的兩次讀出操作之間實現(xiàn)對公共節(jié)點的預充電。
根據(jù)本發(fā)明用于數(shù)據(jù)永久存儲的存儲設(shè)備包括可以經(jīng)由位線讀出的大量存儲單元，多個位線通過多路復用器裝置被連接到用于存儲單元讀出的輸出結(jié)構(gòu)。存儲單元被設(shè)計為在所有情況下采用第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，以便永久存儲第一值或第二值。如已經(jīng)提到的，利用位線反相編碼，即或者存儲單元的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)非反相賦值于第一值和第二值，或者第一狀態(tài)和第二狀態(tài)反相賦值于第一值和第二值。
為了對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼，存儲設(shè)備還包括反相器裝置，其被設(shè)計成針對那些使用反相賦值的位線來有選擇地對從存儲單元中讀出的值進行反相，以便以此方式獲得與第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對第一值和第二值的非反相賦值相符的結(jié)果值。
根據(jù)本發(fā)明，用于位線所連接的多路復用器裝置包括一個相應的連接點，在該點處根據(jù)位線是否是反相賦值而提供與預定電位的連接。該多路復用器裝置還包括開關(guān)裝置，其被設(shè)計成根據(jù)多路復用器裝置的控制信號來將連接點連接到多路復用器裝置的公共節(jié)點上，以便根據(jù)公共節(jié)點處的信號電平生成反相器裝置的控制信號。存儲設(shè)備優(yōu)選地被設(shè)計成執(zhí)行上述根據(jù)本發(fā)明的方法。
本發(fā)明使利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)能夠以極少量的資源來讀出和解碼。因此，根據(jù)本發(fā)明的解決方案將少量資源和低成本與存儲設(shè)備的高性能相結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明，需要的位線反相編碼數(shù)據(jù)的存儲是在多路復用器裝置中實現(xiàn)的，例如在列多路復用器中。解碼不需要單獨的控制。此外，與不用位線反相編碼的解決方案相比，根據(jù)本發(fā)明的解決方案不需要任何附加的信號或任何明顯的額外的存儲設(shè)備功耗?？刂菩盘柹嫌山獯a帶來的附加負載是最小的。此外，與不用位線反相編碼的解決方案相比，不需要再定用于數(shù)據(jù)通路的信號緩沖器的大小。另外，根據(jù)本發(fā)明的解決方案對于不同大小的列多路復用器是可縮放的(scalable)。
因此本發(fā)明使得對位線反相編碼的概念的特別有利的使用成為可能，其中從功耗和速度方面所獲得的優(yōu)點不會為復雜解碼所抵銷。本發(fā)明特別適于ROM存儲設(shè)備，但是它也可以用于其它類型的非易失性存儲設(shè)備，例如MRAM(磁隨機存取存儲器)或閃速存儲器。


下面參考優(yōu)選的示例性實施例和附圖來詳細地描述本發(fā)明。
圖1顯示在根據(jù)本發(fā)明的存儲設(shè)備中用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置的一個示例性實施例；圖2顯示在根據(jù)本發(fā)明的存儲設(shè)備中用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置的另一個示例性實施例；圖3顯示在根據(jù)本發(fā)明的存儲設(shè)備中用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置的另一個示例性實施例；圖4顯示在根據(jù)本發(fā)明的存儲設(shè)備中用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置的另一個示例性實施例；圖5顯示ROM存儲單元的布置的一個實例；以及圖6顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的布置。
具體實施例方式
圖1顯示用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置。該電路布置是存儲設(shè)備的一部分，該存儲設(shè)備包括大量通過字線和位線可尋址的存儲單元。存儲單元布置本身并沒有在圖1中表示。在這種情況下，它可以是ROM存儲單元的布置，例如如圖5所示的布置?？蛇x地，也可以是其它類型的存儲單元，例如MRAM存儲單元或閃速存儲單元。在下面假定存儲單元的布置以行和列的方式進行組織，在所有情況下一定數(shù)量的位線被組合構(gòu)成一列。
圖1所示的電路布置包括一個列多路復用器10，其被提供有八個位線BL0-BL7。列多路復用器10被設(shè)計成根據(jù)控制信號分別將位線BL0-BL7中的一個連接到列多路復用器的輸出端的數(shù)據(jù)線DL。為此目的，列多路復用器10包括用于位線BL0-BL7中每一個的采用NMOS晶體管形式的開關(guān)裝置14。為了觸發(fā)開關(guān)裝置14，列多路復用器10的控制信號包括子信號Y0-Y7，它們分別觸發(fā)開關(guān)裝置14之一。這是通過相應的反相器12實現(xiàn)的。
另外，參考位線BLref被提供給列多路復用器10，該參考位線BLref根據(jù)列多路復用器10的控制信號的另一子信號Yref而被連接到列多路復用器10的輸出端的參考數(shù)據(jù)線DLREF。為此，列多路復用器10包括另一開關(guān)裝置14，它同樣被設(shè)計為NMOS晶體管。這一另外的開關(guān)裝置14通過列多路復用器10的控制信號的子信號Yref經(jīng)由反相器12來觸發(fā)。在下面，子信號Yref被稱為參考位線控制信號。
另外，列多路復用器10還包括開關(guān)裝置16，它們分別被分配給位線BL0-BL7中的一個，并分別將連接點18連接到所有開關(guān)裝置16的公共的節(jié)點20。開關(guān)裝置16具有與開關(guān)裝置14相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即被設(shè)計為NMOS晶體管。開關(guān)裝置16通過與分配給相應位線BL0-BL7的開關(guān)裝置14相同的控制信號進行觸發(fā)。另外，提供了預充電開關(guān)裝置25，它將公共節(jié)點20連接到電路布置的正電源電壓VDD。預充電開關(guān)裝置25被設(shè)計成一個PMOS晶體管以與開關(guān)裝置14和16互補。預充電開關(guān)裝置25通過與用于參考位線BLref的開關(guān)裝置14相同的控制信號進行觸發(fā)，即根據(jù)參考位線控制信號Yref。
構(gòu)成列多路復用器10的輸出的數(shù)據(jù)線DL和參考數(shù)據(jù)線DLREF被提供給測量放大器30。在存儲單元的讀出操作過程中，測量放大器30測量由列多路復用器10選定的位線BL0-BL7相對于參考位線BLref的電荷狀態(tài)。測量放大器30的輸出被提供給反相器裝置40。反相器裝置40包括具有反相器42和反相器44的第一信號通路以及具有反相器46的第二信號通路。在這種情況下，第一和第二信號通路在反相器裝置40的信號輸入和信號輸出之間并行連接。由于與第二信號通路相比第一信號通路有一個附加的反相器，因此通過第一信號通路的信號相對于通過第二信號通路的信號是反相的。反相器44被設(shè)計成根據(jù)第一選擇信號ENB來中斷第一信號通路。相應地，反相器46被設(shè)計成根據(jù)第二選擇信號EN來中斷第二信號通路。反相器裝置40的輸出信號被提供給輸出寄存器50。
測量放大器30、反相器裝置40和輸出寄存器50一起構(gòu)成用來從存儲單元讀出數(shù)據(jù)的輸出結(jié)構(gòu)，該輸出結(jié)構(gòu)通過列多路復用器而由多個位線BL0-BL7共同使用。在這種情況下，測量放大器30的信號輸出端和輸出寄存器50的信號輸出端都屬于反相設(shè)計?？偟膩碚f，在通過反相器裝置40的第一信號通路的情況下，因此得到了從存儲單元讀出的值的四次反相。相反，在通過反相器裝置40的第二信號通路的情況下，得到了從存儲單元讀出的值的三次反相，從而在輸出寄存器50的信號輸出處的結(jié)果值相對于從存儲單元讀出的值是反相的。
為了產(chǎn)生第一選擇信號ENB和第二選擇信號EN，即為了產(chǎn)生反相器裝置40的控制信號，由第一反相器22和第二反相器24構(gòu)成的串聯(lián)連接被連接到列多路復用器10的公共節(jié)點20。第一反相器22測量公共節(jié)點20的電荷狀態(tài)，第一反相器22的輸出信號構(gòu)成第一選擇信號ENB，它是通過當公共節(jié)點20中的電荷狀態(tài)與正電源電壓VDD不一致時由反相器44中斷第二信號通路來產(chǎn)生的。第二選擇信號EN在第二反相器24的信號輸出端處引出，并與第一選擇信號ENB互補，所以，在這種情況下反相器46不中斷第二信號通路。如果公共節(jié)點20中的電荷狀態(tài)與正電源電壓VDD不一致，則在輸出寄存器50的信號輸出端處的結(jié)果值因此相對于從存儲單元讀出的值反相。
對于相反的情況，其中節(jié)點20中的電荷狀態(tài)與正電源電壓VDD一致，選擇信號ENB和EN采用相對于上述情況被反相的值，從而使反相裝置40的第二信號通路現(xiàn)在中斷，同時第一信號通路未被中斷。在這種情況下，在輸出寄存器50的信號輸出端處的結(jié)果值相對于從存儲單元讀出的值沒有反相。
下面所述是一種數(shù)據(jù)永久存儲的方法，它基于位線反相編碼和上述用于解碼的電路布置。
為了在存儲單元中永久存儲第一值或第二值，將第一或第二狀態(tài)賦予該存儲單元。在存儲單元中，對于第一狀態(tài)，這是通過建立與位線的連接實現(xiàn)的，而對于第二狀態(tài)這未被實現(xiàn)。在下面，假定根據(jù)非反相賦值，第一狀態(tài)被賦予二進制值“0”，同時第二狀態(tài)被賦予二進制值“1”。根據(jù)在存儲單元的布置中存儲的數(shù)據(jù)，對于分別屬于位線BL0-BL7的存儲單元，通常期望用來存儲二進制值“0”的存儲單元的數(shù)量超過用來存儲二進制值“1”的存儲單元的數(shù)量，或者反之亦然。在這種情況下，不利的配置會給位線BL0-BL7帶來附加負載。因此，對于在非反相賦值的情況下將產(chǎn)生處于第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的存儲單元的數(shù)量的不利分布的位線，第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對二進制值“0”和“1”的賦值被反相。這樣，可以最小化在位線上的附加負載。
為了在輸出寄存器50的信號輸出端處可以正確地讀出在存儲單元中存儲的值，對于那些存儲單元的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對二進制值“0”和二進制值“1”的賦值已經(jīng)被反相的位線BL0-BL7，需要將從存儲單元讀出的值反相。為此目的存儲了位線反相編碼數(shù)據(jù)，對于連接到列多路復用器10的位線BL0-BL7中的每一個，它將指示位線BL0-BL7的賦值是否已經(jīng)被反相。這是通過下述實現(xiàn)的，在列多路復用器10的連接點18處，對于那些已被反相賦值的位線BL0-BL7有選擇地建立與預定電位的連接，同時，對于其它位線BL0-BL7建立與另一預定電位的連接。這優(yōu)選是在其中在存儲單元中也建立這樣連接的相同過程步驟中實現(xiàn)的，以便分別地將第一或第二狀態(tài)指定給存儲單元。在圖1所示的例子中，預定電位是負電源電壓VSS，同時另一預定電位是正電源電壓VDD。
對于ROM存儲單元的情況，在存儲單元中和連接點18處提供的連接都是優(yōu)選地通過兩個導電層之間的通孔(via)來實現(xiàn)的。這一技術(shù)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是早已熟知的，并且還在例如前面提到的US 6,424,556 B1中進行了描述，在這方面可以以其作為參考。如果使用不同類型的存儲單元，例如MRAM存儲單元或閃速存儲單元，則這些連接也可以根據(jù)存儲單元的實現(xiàn)以另一種方式來提供。
對于圖1所示例子的情況，在所有情況的兩次讀出操作之間，公共節(jié)點20通過預充電開關(guān)裝置25被連接到正電源電壓VDD一定的時間間隔，以便實現(xiàn)對公共節(jié)點20的預充電。這一預充電是與位線BL0-BL7的預充電互補的，后者在兩次讀出操作之間被預充電到與負電源電壓VSS相一致的電位。
在實際的讀出操作之前，因此公共節(jié)點20被預充電到與正電源電壓VDD相一致的電位。如果在讀出操作過程中觸發(fā)了存儲單元的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)已經(jīng)對二進制值“0”和二進制值“1”反相賦值的位線BL0-BL7中的一個，并且因此也在相應的連接點18處提供了與預定電位的連接，則在讀出操作過程中公共節(jié)點20通過位線BL0-BL7的相應開關(guān)裝置16被連接到在連接點18處已經(jīng)建立了與其連接的預定電位。在圖1所示例子的情況中，預定電位是負電源電壓VSS，結(jié)果公共節(jié)點20被放電。在讀出操作過程中，第一反相器22因此測量在公共節(jié)點20處不同于正電源電壓VDD的電位，結(jié)果如上所解釋的那樣觸發(fā)反相器裝置40，以使第一信號通路中斷，以及第二信號通路打開。總的來說，因此實現(xiàn)了一種情形，其中在輸出寄存器50的信號輸出端處存在的結(jié)果值相對于從存儲單元讀出的值是反相的。
如果在讀出操作過程中觸發(fā)了沒有被反相賦值的位線BL0-BL7，在相應的連接點18處存在與另一預定電位的連接，即連接到了正電源電壓VDD，結(jié)果是公共節(jié)點20保持其電荷狀態(tài)，因此在輸出寄存器50的信號輸出端處也不會得到相對于從存儲單元讀出的值反相的結(jié)果值。
在圖1所示例子的情況中，對所觸發(fā)的位線BL0-BL7的電荷狀態(tài)的測量是相對于參考位線BLref來實施的。對于參考位線BLref，與其連接的存儲單元的狀態(tài)是固定的。參考位線BLref按照與位線BL0-BL7相同的方式進行預充電和觸發(fā)。然而，它的電荷狀態(tài)在實際讀出操作過程中是已知的，因此可以有利地作為參考值使用。該參考值尤其具有的優(yōu)點是，它與通過位線BL0-BL7讀出的值經(jīng)受著相同的干擾和外部影響。
在每次讀出操作過程中，通過參考位線控制信號Yref觸發(fā)的開關(guān)裝置14將參考位線BLref連接到參考數(shù)據(jù)線DLREF，而不論在讀出操作過程中位線BL0-BL7中的哪一個被觸發(fā)。為此，在圖1所示例子的情況中，也使用了參考位線控制信號，在所有情況的兩次讀出操作之間，通過預充電開關(guān)裝置25將公共節(jié)點20連接到正電源電壓VDD，以便實現(xiàn)對公共節(jié)點20的預充電。
與沒有提供位線反相編碼的解決方案相比，對通過在連接點18處提供連接的方式整體存儲在列多路復用器10中的位線反相編碼數(shù)據(jù)的讀出因此不需要任何附加的控制資源。對于控制信號Y0-Y7和Yref也沒有明顯的附加負載。總的來說，全部所需就是用于位線BL0-BL7中每個的附加開關(guān)裝置16，以及預充電開關(guān)裝置25。電路布置的低復雜性尤其是基于這樣的事實，即為了存儲位線反相編碼數(shù)據(jù)，有選擇地提供與預定電位和另一預定電位的連接，不是在開關(guān)裝置的控制連接處，而是在開關(guān)裝置16的兩個輸入之一處，即在本實例中是在NMOS晶體管16的源極連接處。
為了使預充電后公共節(jié)點20的微小放電能夠被補償，第一反相器22具有一個經(jīng)選擇的閾值，以使其相對于預定電位和另一預定電位是不對稱的。更準確地說，這意味著選擇在閾值與預定電位之間的間隔以使其小于與另一預定電位之間的間隔。這樣，公共節(jié)點20的放電可以從另一預定電位朝著預定電位而得到補償。
圖2到4顯示圖1的電路布置的可選實現(xiàn)方式。這些圖中與圖1中的元件相對應的元件全部由相同的參考數(shù)字表示。下面不再重復對這些元件的解釋，并參考上面與圖1相關(guān)的描述。
圖2所示的用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置的實例本質(zhì)上與圖1的實例相一致。然而，與圖1對比，列多路復用器10的開關(guān)裝置14′和16′被實現(xiàn)為PMOS晶體管。在其它方面，開關(guān)裝置14′和16′與圖1實例的相應開關(guān)裝置一致。相應地，預充電開關(guān)裝置25′被實現(xiàn)為NMOS晶體管，采用與開關(guān)裝置14′和16′呈互補的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在圖2所示例子的情況中，位線BL0-BL7和參考位線BLref在兩次讀出操作之間被預充電到與正電源電壓VDD相一致的電位。公共節(jié)點20被預充電到與負電源電壓VSS相一致的電位。為此，預充電開關(guān)裝置25′將公共節(jié)點20連接到負電源電壓VSS。位線反相編碼數(shù)據(jù)的存儲是這樣實現(xiàn)的，即按照前面所述的方式，在連接點18處有選擇地提供與預定電位或另一預定電位的連接，在本實例中，所述電位分別為正電源電壓VDD和負電源電壓VSS。
圖3所示的用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置的實例與圖1所示實例的不同之處在于，沒有提供參考位線BLref。因此，測量放大器30′不屬于差分設(shè)計，并且只有一個輸入端，來自列多路復用器10的輸出的數(shù)據(jù)線DL被提供給這個輸入端。如在圖1的例子一樣，列多路復用器10的開關(guān)裝置14和開關(guān)裝置16被實現(xiàn)為NMOS晶體管。位線BL0-BL7在實際的讀出操作之前被預充電到與負電源電壓VSS相一致的電位。公共節(jié)點20通過預充電開關(guān)裝置26被預充電到與正電源電壓VDD相一致的電位。預充電開關(guān)裝置26被設(shè)計為與列多路復用器的開關(guān)裝置14和16互補的PMOS晶體管。預充電開關(guān)裝置26通過測量放大器30的控制信號PC進行觸發(fā)。在兩次讀出操作之間，測量放大器30的控制信號PC中斷從測量放大器30的信號輸入端到測量放大器30的信號輸出端的信號通路。由于預充電開關(guān)裝置26的互補設(shè)計，所以在兩次讀出操作之間建立了公共節(jié)點20與正電源電壓VDD的連接，以便實現(xiàn)對公共節(jié)點20的預充電。
圖4所示的用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置的實例本質(zhì)上與參考圖3所解釋的實例相一致。然而，在該實例中，列多路復用器10的開關(guān)裝置14′和開關(guān)裝置16′被設(shè)計為PMOS晶體管。在其它方面，開關(guān)裝置14′和16′與圖3實例的開關(guān)裝置14和16一致。圖4實例中的預充電開關(guān)裝置26′被設(shè)計為NMOS晶體管以與列多路復用器10的開關(guān)裝置14′和16′互補。在所有情況的兩次讀出操作之間，充電開關(guān)裝置26′將公共節(jié)點20連接到負電源電壓VSS，以便將公共節(jié)點20預充電到與負電源電壓VSS相一致的電位。在本實例的情況中，位線BL0-BL7被預充電到與正電源電壓VDD相一致的電位。位線反相編碼數(shù)據(jù)的存儲是這樣實現(xiàn)的，即按照前面所述的方式，在連接點18處有選擇地提供與預定電位或另一預定電位的連接，在本實例中，所述電位分別為正電源電壓VDD和負電源電壓VSS。
從上述實例可以明顯看出，用于對利用位線反相編碼所存儲的數(shù)據(jù)進行解碼的電路布置的多種實現(xiàn)是可能的。特別是在這種情況下，可以根據(jù)相應存儲單元的實現(xiàn)方式選擇所用的位線BL0-BL7預充電要達到的電位、公共節(jié)點20預充電要達到的電位、列多路復用器10的開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和預充電開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)位線BL0-BL7之一是否已經(jīng)被反相賦值，在相應的連接點18處提供與正電源電壓VDD或與負電源電壓VSS的連接，從而實現(xiàn)對從存儲單元讀出的數(shù)據(jù)進行期望的選擇反相。此外，在不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思的前提下，上述圖1的輸出結(jié)構(gòu)也可以以不同于所表示的示例性實施例的方式來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.用于數(shù)據(jù)的永久存儲的方法，包括以下步驟-提供具有大量通過字線(WL)和位線(BL0-BL7)可尋址的存儲單元的存儲設(shè)備，其中為了存儲單元的讀出，多個位線(BL0-BL7)通過多路復用器裝置(10)連接到輸出結(jié)構(gòu)，以及-在所有情況下對存儲單元賦予第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，以便在其中永久存儲第一值或第二值，其中在所有情況下，對于位線(BL0-BL7)，使用存儲單元的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對第一值和第二值的非反相賦值或反相賦值，并且其中存儲設(shè)備被設(shè)計成對那些已被反相賦值的位線(BL0-BL7)有選擇地將從存儲設(shè)備讀出的值進行反相，以便以此方式獲得與第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對第一值和第二值的非反相賦值相一致的結(jié)果值，其中多路復用器裝置(10)包括用于連接到多路復用器裝置(10)的位線(BL0-BL7)的各個連接點(18)，連接點(18)通過開關(guān)裝置(16；16’)連接到多路復用器裝置(10)的公共節(jié)點(20)，開關(guān)裝置(16；16’)通過多路復用器裝置(10)的控制信號進行觸發(fā)，并且根據(jù)在公共節(jié)點(20)處的信號電平來生成用于選擇性反相的控制信號(EN，ENB)，以及其中該方法還包括-根據(jù)相應的位線(BL0-BL7)已經(jīng)采用了反相賦值還是非反相賦值，在連接點(18)處提供與預定電位(VDD；VSS)的連接。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在兩次讀出操作之間，多路復用器裝置(10)的公共節(jié)點(20)被連接到另一預定電位(VSS；VDD)，以便實現(xiàn)對公共節(jié)點(20)的預充電。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中多路復用器裝置(10)的控制信號包括用來觸發(fā)開關(guān)裝置(14；14′)的參考位線控制信號(Yref)，該開關(guān)裝置(14；14′)將參考位線(BLref)連接到在多路復用器(10)的輸出端處的參考數(shù)據(jù)線(DLREF)，該參考位線控制信號(Yref)觸發(fā)預充電開關(guān)裝置(25；25′)，該預充電開關(guān)裝置(25；25′)在兩次讀出操作之間將公共節(jié)點(20)連接到另一預定電位(VSS；VDD)，以便實現(xiàn)對公共節(jié)點(20)的預充電。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中輸出結(jié)構(gòu)的測量放大器(30)屬于差分設(shè)計，并且其中通過多路復用器裝置(10)，測量放大器的第一輸入被有選擇地連接到位線(BL0-BL7)中的一個，以及測量放大器(30)的第二輸入被連接到參考位線(BLref)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在兩次讀出操作之間，根據(jù)輸出結(jié)構(gòu)的測量放大器(30′)的控制信號(PC)，多路復用器裝置(10)的公共節(jié)點(20)被連接到預定電位(VDD；VSS)，以便實現(xiàn)對公共節(jié)點(20)的預充電。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在連接點(18)處提供與預定電位(VDD；VSS)或與另一預定電位(VSS；VDD)的連接。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中預定電位對應于正電源電壓(VDD)或負電源電壓(VSS)，同時另一預定電位對應于負電源電壓(VSS)和正電源電壓(VDD)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中公共節(jié)點(20)被連接到由第一反相器(22)和第二反相器(24)構(gòu)成的串聯(lián)連接，第一選擇信號(ENB)在第一反相器(22)的輸出端處引出，以及第二選擇信號在第二反相器(24)的輸出端處引出，并且第一和第二選擇信號構(gòu)成對從存儲單元(100)讀出的值進行選擇性反相的控制信號。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在兩次讀出操作之間，多路復用器裝置(10)的公共節(jié)點(20)被連接到另一預定電位(VSS；VDD)，以便實現(xiàn)對公共節(jié)點(20)的預充電，以及其中第一反相器(22)具有一個經(jīng)選擇的閾值，以使其相對于預定電位(VDD；VSS)和另一預定電位(VSS；VDD)是不對稱的。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在多路復用器裝置(10)的連接點(18)處的連接的提供是在對存儲單元的第一狀態(tài)或第二狀態(tài)賦值的通常步驟中實現(xiàn)的。
11.用于數(shù)據(jù)的永久存儲的存儲設(shè)備，包括大量存儲單元，其中為了存儲單元的讀出，多個位線(BL0-BL7)通過多路復用器裝置(10)連接到輸出結(jié)構(gòu)，存儲單元被設(shè)計成在所有情況下采用第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，以便永久存儲第一值或第二值，在所有情況下對于位線(BL0-BL7)，存儲單元的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對第一值和第二值采用非反相賦值或反相賦值，以及存儲設(shè)備包括反相器裝置(40)，該反相器裝置(40)被設(shè)計成對那些提供了反相賦值的位線(BL0-BL7)有選擇地將從存儲設(shè)備讀出的值進行反相，以便以此方式獲得與第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對第一值和第二值的非反相賦值相一致的結(jié)果值，其中多路復用器裝置(10)包括用于連接到多路復用器裝置(10)的位線(BL0-BL7)的每一個的相應連接點(18)，在該連接點(18)處根據(jù)相應的位線(BL0-BL7)是否被反相賦值來提供與預定電位(VDD；VSS)的連接，以及開關(guān)裝置(16；16′)，其被設(shè)計成根據(jù)多路復用器裝置(10)的控制信號來將連接點(18)連接到多路復用器裝置的公共節(jié)點(20)，以便根據(jù)在公共節(jié)點處的信號電平生成用于反相器裝置(40)的控制信號(EN，ENB)。
12.如權(quán)利要求11所述的存儲設(shè)備，其中該存儲設(shè)備被設(shè)計成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一項所述的方法。
全文摘要
提出將位線反相編碼數(shù)據(jù)整體地存儲在存儲設(shè)備的列多路復用器(10)的結(jié)構(gòu)中。為此目的，對于各個位線(BL0－BL7)，根據(jù)連接到位線(BL0－BL7)的存儲單元的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)對二進制值“0”和二進制值“1”的賦值是否是反相的，在連接點(18)處有選擇地提供與預定電位的連接，其分別指定給與列多路復用器(10)連接的位線(BL0－BL7)之一。連接點(18)通過開關(guān)裝置(16)連接到公共節(jié)點(20)。開關(guān)裝置(16)通過列多路復用器(10)的控制信號(Y0－Y7)觸發(fā)。根據(jù)公共節(jié)點(20)處的信號電平生成用來觸發(fā)反相器裝置(40)的選擇信號(ENB，EN)。公共節(jié)點(20)的預充電優(yōu)選地在所有情況下的兩次讀出操作之間進行，為此提供了預充電開關(guān)裝置(25)。
文檔編號G11C7/12GK1822209SQ200510131530
公開日2006年8月23日 申請日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者S·古普塔, J·-Y·拉吉爾, G·勒曼, Y·馬特洛尼 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司