專利名稱：確定電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電路和方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，通過利用運(yùn)算放大器比較取決于存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電壓和從參考電阻存儲(chǔ)單元獲得的參考電壓，來確定電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)，以及由此的存儲(chǔ)在電阻存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)位。參考存儲(chǔ)單元用于提供參考電壓，因?yàn)樗鼘⑹艿脚c正被讀取的單元相同的溫度和電壓影響，并且它通常將以與正被讀取的單元類似的方式受制造公差的影響。
電阻存儲(chǔ)單元具有被編程的電阻，以便當(dāng)被訪問時(shí)具有高電阻值或低電阻值。傳統(tǒng)電阻存儲(chǔ)單元的一個(gè)例子是PMC(可編程金屬化單元)，其利用對固態(tài)電解質(zhì)薄膜中金屬的毫微數(shù)量的電化學(xué)控制。PMC可具有例如104歐姆的低電阻值和例如109歐姆的高電阻值。低電阻值可表示具有邏輯1值的數(shù)據(jù)位并且高電阻值可表示具有邏輯0值的數(shù)據(jù)位(反之亦然)。傳統(tǒng)電阻存儲(chǔ)單元的另一個(gè)例子是相變存儲(chǔ)單元，其具有非晶體狀態(tài)的高電阻值和結(jié)晶狀態(tài)的低電阻值。加熱器元件用于加熱相變存儲(chǔ)單元的可編程體積并將可編程體積設(shè)置為非晶體狀態(tài)或結(jié)晶狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于確定被讀取的電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的方法和電路。該方法和電路的操作基于通過比較取決于存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流和參考電流來確定存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)。


為了更全面的理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖來參考下面的描述，其中圖1是用于確定電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電路的基本框圖；
圖2是實(shí)現(xiàn)讀取電路的第一實(shí)施例的電路的示意圖；圖3是實(shí)現(xiàn)讀取電路的第二實(shí)施例的電路的示意圖；圖4是實(shí)現(xiàn)讀取電路的第三實(shí)施例的電路的示意圖；和圖5是實(shí)現(xiàn)讀取電路的第四實(shí)施例的電路的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中，PMC(可編程金屬化單元)僅作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明時(shí)所使用的電阻存儲(chǔ)單元的一個(gè)例子提及。但是，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為限制于與PMC來使用。相變存儲(chǔ)單元以及例如其它類型的具有可編程電阻的存儲(chǔ)單元也可被使用。
當(dāng)PMC正被讀取時(shí)，存儲(chǔ)單元的電阻兩端的電壓通常保持在100mV到200mV的范圍內(nèi)。在正被讀取的PMC具有例如為104歐姆的低電阻值的低電阻狀態(tài)的情況下，流經(jīng)存儲(chǔ)器電阻的典型電流會(huì)是10μA。在PMC具有例如為109歐姆的高電阻值的高電阻狀態(tài)的情況下，流經(jīng)存儲(chǔ)器電阻的典型電流會(huì)是100pA。在下面的描述中，低電阻狀態(tài)被分配以表示具有邏輯1值的數(shù)據(jù)位并且高電阻狀態(tài)被分配以表示具有邏輯0值的數(shù)據(jù)位，盡管可替換地做出相反的分配。
本發(fā)明基于通過比較流經(jīng)正被讀取的電阻存儲(chǔ)單元的電流和參考電流來讀取電阻存儲(chǔ)單元的內(nèi)容，參考電流例如取決于流經(jīng)一個(gè)或多個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元的電流。
圖1是用于確定電阻存儲(chǔ)單元105的電阻狀態(tài)的電路100的基本框圖。所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位是邏輯1或邏輯0，這取決于存儲(chǔ)單元105的電阻106的電阻狀態(tài)。例如，如果確定了電阻106處于低電阻狀態(tài)，則電阻存儲(chǔ)單元105存儲(chǔ)邏輯1。比較裝置，在本例中是讀取電路145被提供，以比較支路D中的電流和支路E中的電流，以便確定存儲(chǔ)單元105的電阻狀態(tài)，和由此的在其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位。支路D中的電流取決于流經(jīng)存儲(chǔ)單元105的電流Icel1，并且因此取決于存儲(chǔ)單元105的電阻106的值。分支E中的電流是參考電流Iref。一個(gè)或多個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元110、115用作為用于提供參考電流Iref的裝置。參考電阻存儲(chǔ)單元110、115將經(jīng)受與正被讀取的存儲(chǔ)單元106相同的溫度、電壓和電流影響，并通常將以與正被讀取的存儲(chǔ)單元105類似的方式受制造公差的影響。
參考電流Iref可取決于流經(jīng)僅一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻的電流。例如，參考電流Iref可取決于流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110的電阻111的電流I1。在該情況下，參考電阻存儲(chǔ)單元110例如被設(shè)置為具有低電阻值。
當(dāng)在特殊技術(shù)或?qū)崿F(xiàn)方式中使用的電阻存儲(chǔ)單元的高和低電阻狀態(tài)具有相隔不是太大的電阻值時(shí)，流經(jīng)處于低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元的電流與流經(jīng)處于高電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元的電流不會(huì)相差很大的量。在該情況下，通過使用兩個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元110、115來獲得參考電流Iref是有利的。參考電流Iref因此將取決于流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110的電流I1并還將取決于流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元115的電流I2。參考電阻存儲(chǔ)單元115被設(shè)置為具有高電阻狀態(tài)，其在本例中已經(jīng)被分配有邏輯值0。參考電流Iref例如簡單地等于流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110和115的電流的總和，但是，該總和在某些情況下可與適當(dāng)?shù)囊蜃酉喑?。?shí)際上，流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110、115中一個(gè)或兩者的電流可與適當(dāng)?shù)囊蜃酉喑?。重要的方面是就是簡單地去獲得參考電流Iref，參考電流Iref能與取決于流經(jīng)存儲(chǔ)單元105的電流Icell的電流比較，以使得存儲(chǔ)單元105的電阻狀態(tài)和由此的在存儲(chǔ)單元105中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位能夠被可靠地確定。
讀取電路145根據(jù)支路D中的電流大小和支路E中的電流大小之間的關(guān)系來提供輸出信號(hào)，out_n，支路E中的電流是參考電流Iref。如果讀取電路145發(fā)現(xiàn)支路D中的電流高于參考電流Iref，則輸出信號(hào)out_n指示存儲(chǔ)器單元105具有低電阻狀態(tài)并且存儲(chǔ)具有邏輯1值的數(shù)據(jù)位。但是，如果讀取電路145發(fā)現(xiàn)支路D中的電流低于參考電流Iref，則輸出信號(hào)out_n指示存儲(chǔ)器單元105具有高電阻狀態(tài)并且存儲(chǔ)具有邏輯0值的數(shù)據(jù)位。應(yīng)當(dāng)闡明的，讀取電路145基本地用作為電流比較器，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)能夠以許多不同方式構(gòu)造讀取電路145。在本文中稍后提供了構(gòu)造讀取電路145的四個(gè)特殊例子。但是，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為限制于這些例子。
電流反射鏡155可用于將流經(jīng)存儲(chǔ)單元105的電阻106的電流Icell反射到讀取電路145的支路D中。因此，電流反射鏡155用作為用于將電流Icell饋送到讀取電路145的裝置。類似地，電流反射鏡135可用于將流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110的電阻111的電流I1反射到讀取電路145的另一條支路E中。因此，電流反射鏡135用作為用于將電流I1饋送到讀取電路145的裝置。當(dāng)可選擇地提供第二參考電阻存儲(chǔ)單元115時(shí)，電流反射鏡140可被提供用來將流經(jīng)第二參考電阻存儲(chǔ)單元115的電阻116的電流I2反射到讀取電路145的支路E中，使得支路E中的參考電流Iref將是來自電流反射鏡135和電流反射鏡140的電流的總和。電流反射鏡140因此用作為用于將電流I2饋送到讀取電路145的裝置。電流反射鏡155、電流反射鏡135和電流反射鏡140的反射系數(shù)應(yīng)當(dāng)被選擇成以使讀取電路145能夠清楚地確定支路D中的電流較大還是支路E中的參考電流Iref較大的方式來合作。以這種方式，在存儲(chǔ)單元105中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位可被清楚地確定。
取決于正被使用的特殊電阻存儲(chǔ)單元，可能需要提供電平移動(dòng)器。例如，當(dāng)PMC正被使用時(shí)，PMC的電阻兩端的電壓通常需要被限制為在100mV到200mV的范圍內(nèi)。電平移動(dòng)器裝置，具體的為電平移動(dòng)器120、125和130已經(jīng)為此目的被提供。通過移動(dòng)每個(gè)電阻存儲(chǔ)單元105、110和115與相應(yīng)電流反射鏡155、135和140之間的電壓，每個(gè)電阻存儲(chǔ)單元105、110和115的電阻106、111和116兩端的電壓可被限制到想要的值。電平移動(dòng)器120、125和130可被設(shè)計(jì)成包括選擇晶體管，用于訪問電阻存儲(chǔ)單元105、110和115。包括選擇晶體管的電平移動(dòng)器設(shè)計(jì)可類似于在DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)中使用的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。選擇晶體管的柵極可連接到字線并且選擇晶體管的漏極可連接到位線。
可選地，還可能將恒定電流添加到流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110、115和要讀取的存儲(chǔ)單元105的電流。例如，可添加恒定電流，以使其流經(jīng)支路B和C中的電流反射鏡135、155到接地，并且在一個(gè)選擇中還經(jīng)過支路A中的電流反射鏡140到接地，以便增加電流反射鏡(135、155和可能的140)以及讀取電路145中的電流。在理論上，這會(huì)加速讀取電路145中的評(píng)估。但是當(dāng)添加這種恒定電流時(shí)，存在風(fēng)險(xiǎn)，即流經(jīng)支路D和E的所評(píng)估電流僅僅稍微不同并且零和一之間的安全判斷所需的評(píng)估因此將變長。這種附加的恒定電流還可在其它位置被添加，例如直接添加到讀取電路145的支路D和E。
反相器160可被提供用來驅(qū)動(dòng)更高的電容負(fù)載。在由于讀取電路145的特殊實(shí)現(xiàn)而必要的一些情況下，反相器160可將輸出(out)拉到芯片的滿邏輯電平。
下面將提供讀取電路145的四個(gè)特殊實(shí)施例145A、145B、145C和145D。這些實(shí)施例僅僅作為例子提供并且本發(fā)明不應(yīng)被理解為必須限制于使用這些特殊實(shí)施例。在所有實(shí)施例中，類似的電路組件將用相同的參考標(biāo)記來表示。
這些讀取電路145A、145B、145C和145D可用少量晶體管來實(shí)現(xiàn)，使得電路布局可放置在比較小和窄的網(wǎng)格中。因此，存儲(chǔ)器芯片可包括多個(gè)足以使大量單元被并行讀取且放大的信號(hào)被切換到數(shù)據(jù)總線上的讀取電路145A、145B、145C或145D。類似于在傳統(tǒng)DRAM中配置的讀取放大器，例如，對于每四個(gè)位線在布局中提供一個(gè)讀取電路145A、145B、145C或145D。當(dāng)與為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)運(yùn)算放大器所要求的區(qū)域比較，讀取電路145A、145B、145C和145D的每一個(gè)使用芯片上相對小的區(qū)域。讀取電路145A、145B、145C和145D可以十分簡單地實(shí)現(xiàn)，且大的晶體管不是降低電壓偏移誤差所需要的，這卻是例如當(dāng)使用傳統(tǒng)運(yùn)算放大器時(shí)從電阻存儲(chǔ)單元讀取數(shù)據(jù)位所需要的。芯片的滿邏輯電平或非常接近該電平的電平在每個(gè)讀取電路145A、145B、145C和145D的輸出處獲得，并且為此不需要附加的電平移動(dòng)器。
圖2是用于確定電阻存儲(chǔ)單元105的電阻狀態(tài)的電路100A的示意圖。電路100A實(shí)現(xiàn)用于讀取電阻存儲(chǔ)單元105的讀取電路145A的第一示例實(shí)施例。利用NFET N32和N33來將讀取電路145A構(gòu)造為電流反射鏡，并用點(diǎn)劃線來表示。
由PFET P21和P22形成的反射鏡將流經(jīng)參考單元110的電流I1反射到讀取電路145A的支路E中?？蛇x地，由PFET P11和P12形成的電流反射鏡將流經(jīng)參考單元115的電流I2附加地反射到讀取電路145A的支路E中。由PFET P31和P32形成的電流反射鏡將流經(jīng)電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell反射到讀取電路145A的支路D中。在該實(shí)施例中，由PFET P31和P32形成的電流反射鏡具有1∶1的反射率。讀取電路145A接著利用1∶2的反射率將來自支路D的流Icell反射到輸出支路E中。
PFET P32和P22反抗讀取電路145A的NFET N32和N33，使得當(dāng)僅使用一個(gè)參考單元110時(shí)，讀取電路145A的節(jié)點(diǎn)Z將被拉到分配給邏輯0的電壓或分配給邏輯1的電壓，這取決于流經(jīng)電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell的兩倍是否大于流經(jīng)參考單元110的電流I1。在當(dāng)使用兩個(gè)參考單元的情況下，讀取電路145A的節(jié)點(diǎn)Z將被拉到分配給邏輯0的電壓或分配給邏輯1的電壓，這取決于流經(jīng)電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell的兩倍是否大于分別流經(jīng)參考單元110和115的電流I1和I2的總和。
反射率的其它組合也是可能的。由PFET P31和P32形成的反射鏡和由NFET N32和N33形成的反射鏡例如合作提供由電流反射鏡P21和P22提供的放大系數(shù)的至少1.5倍、例如2倍(并且也可能是P11和P12放大系數(shù)的2倍)。
由提供給讀取電路145A的較小電流確定流經(jīng)支路E的最大電流。在當(dāng)邏輯1存儲(chǔ)在電阻存儲(chǔ)單元105中時(shí)的情況下，由10μA的參考電流限制從N32反射到N33的電流，其在使用PMC時(shí)為20μA。在當(dāng)邏輯0存儲(chǔ)在電阻存儲(chǔ)單元105中時(shí)的情況下，從N32反射到N33的電流限制流經(jīng)支路E大約為200pA的電流，從N32反射到N33的電流在使用PMC時(shí)大約為200pA。
反相器160可被提供用來驅(qū)動(dòng)更高的電容負(fù)載并可將輸出(out)拉到芯片的滿邏輯電平，同時(shí)提供最小泄漏電流。這可能對于通過將節(jié)點(diǎn)Z預(yù)充電到位于分配給邏輯0和邏輯1的電位間的中間電位來加速開關(guān)時(shí)間是有利的，但是在該情況下，切換可被要求為對高泄漏電流的測量。一個(gè)或多個(gè)未示出的開關(guān)晶體管可用來接通和關(guān)斷由N32和N33形成的電流反射鏡。
圖3是用于確定電阻存儲(chǔ)單元105的電阻狀態(tài)的電路100B的示意圖。電路100B實(shí)現(xiàn)用于讀取電阻存儲(chǔ)單元105的讀取電路145B的第二示例實(shí)施例。讀取電路145B包括NFET N31和N22，它們以與在電平移動(dòng)器中連接這種晶體管類似的方式被交叉耦合。
取決于支路D中的電流較大還是支路E中的電流較大，節(jié)點(diǎn)Y和Z中的一個(gè)將被拉到分配給邏輯1的電壓。NFET N31和N22的交叉耦合將引起節(jié)點(diǎn)Y和Z中的另一個(gè)同時(shí)被拉到分配給邏輯0的電壓。由于充電到邏輯1電壓的支路中的NFET被關(guān)斷，所以放大倍數(shù)增加。由于電流只能流過一個(gè)分支D或E，所以還減小了電流。由PFET P31和P32形成的電流反射鏡的反射率已經(jīng)被設(shè)置為1∶2。其它反射率可被使用，例如1∶1.5?？商鎿Q地，所有電流反射鏡的反射率可被調(diào)整到適當(dāng)?shù)闹?，只要讀取電路145B可區(qū)分反射到支路D中的電流和支路E中的參考電流。
提供了一個(gè)或多個(gè)未示出的晶體管，用來接通讀取電路145B，以便讀取存儲(chǔ)單元105。這可能對于預(yù)充電節(jié)點(diǎn)Y和Z到邏輯0電壓、邏輯1電壓、或到邏輯0和邏輯1電壓之間的電平是有利的，以便加速電路145B的開關(guān)時(shí)間。但是，在該情況下，所需要的是提供開關(guān)以避免當(dāng)電路100B被關(guān)斷時(shí)的高泄漏電流。此外，通過使用一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)木w管來關(guān)斷NFET N31和N22來防止泄漏電流。
圖4是用于確定電阻存儲(chǔ)單元105的電阻狀態(tài)的電路100C的示意圖。電路100C實(shí)現(xiàn)用于讀取電阻存儲(chǔ)單元105的讀取電路145C的第三示例實(shí)施例。讀取電路145C基于讀出放大器——時(shí)鐘控制鎖存器——其在DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)中使用。在節(jié)點(diǎn)Z上獲得存儲(chǔ)器芯片的滿電壓電平，因此不需要為此目的提供電平移動(dòng)器。由P33、N34和P23、N23形成的反相器的交叉耦合能夠有高的放大倍數(shù)和速度。讀取電路145C使小的晶體管能夠在與利用運(yùn)行放大器的實(shí)現(xiàn)比較時(shí)使用，因?yàn)榻档碗妷浩普`差不需要大的晶體管。
由PFET P31和P32形成的電流反射鏡將流經(jīng)電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell反射到讀取電路145C的支路D中。該反射鏡例如具有用于增加反射到支路D的電流的反射率。在該示例實(shí)施例中，反射率已經(jīng)被設(shè)置為1∶2。反射率可以更高，例如1∶3，或更低，例如1∶1.5，只要讀取電路145C可區(qū)分來自電阻存儲(chǔ)單元105的反射電流和來自參考單元110或單元110和115的反射電流。還可能使讀取電路145C能夠通過設(shè)置由P21和P22形成的電流反射鏡的反射率以及還可能由P11和P12形成的電流反射鏡的反射率來區(qū)別反射電流，以相對于流經(jīng)參考單元的電流來降低一個(gè)或多個(gè)反射電流的值。
當(dāng)PMC正被讀取時(shí)，參考電阻存儲(chǔ)單元110存儲(chǔ)邏輯1，其對應(yīng)于大約104歐姆的參考值。流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110的電流將因此處于大于10μA的范圍內(nèi)。
電平移動(dòng)器120、125和130可被設(shè)計(jì)成包括選擇晶體管，用來以類似于DRAM中使用的設(shè)計(jì)的方式來訪問存儲(chǔ)單元105、110和115。選擇晶體管的柵極可連接到字線并且選擇晶體管的漏極可連接到位線。
當(dāng)一個(gè)參考單元110用于提供參考電流時(shí)，讀取電路145C的節(jié)點(diǎn)Z將被拉到分配給邏輯0或邏輯1的電壓，這取決于流經(jīng)電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell的兩倍是否大于流經(jīng)參考單元110的電流I1。當(dāng)使用兩個(gè)參考單元110、115時(shí)，讀取電路145C的節(jié)點(diǎn)Z將被拉到分配給邏輯0或邏輯1的電壓，這取決于流經(jīng)電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell的兩倍是否大于流經(jīng)參考單元110的電流I1和流經(jīng)參考單元115的電流I2的總和。
晶體管P99和輸入信號(hào)en_n被用于將讀取電路145C接通和關(guān)斷。當(dāng)讀取電路145C被關(guān)斷時(shí)，晶體管N98和N99可用于將每個(gè)節(jié)點(diǎn)Y和Z放置到定義的電壓值，使得當(dāng)讀取電路145C被接通時(shí)，讀取電路145C從定義的電壓值開始。定義的電壓值例如可以是零伏特或分配給邏輯0和邏輯1的電壓之間中間的電壓。信號(hào)EQ和NFET N35用于均衡節(jié)點(diǎn)Y和Z。
節(jié)點(diǎn)Z處的輸出信號(hào)out_n被拉到分配給邏輯0或邏輯1的電壓，這取決于電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell的兩倍是小于參考電流Iref還是大于參考電流Iref，參考電流Iref從參考存儲(chǔ)單元110或參考存儲(chǔ)單元110和115獲得。晶體管P33和N34以及晶體管P23和N23分別的交叉耦合同時(shí)引起相應(yīng)的其它節(jié)點(diǎn)Z或Y更強(qiáng)烈地被拉到零。由于在被充電到邏輯1的支路中的NFET，N34或N23被關(guān)斷，所以放大倍數(shù)增加，并且因?yàn)樵诿總€(gè)支路中關(guān)斷了一個(gè)晶體管，所以還減小了電流。
可在節(jié)點(diǎn)Z處提供反相器160以進(jìn)一步放大輸出信號(hào)。該反相器160可驅(qū)動(dòng)更高的電容負(fù)載。
圖5是用于確定電阻存儲(chǔ)單元105的電阻狀態(tài)的電路100D的示意圖。電路100D實(shí)現(xiàn)用于讀取電阻存儲(chǔ)單元105的讀取電路145D的第四示例實(shí)施例。讀取電路145D類似于讀取電路145C被構(gòu)造，但是附加地還具有由N122和N123形成的減法電路和由N133和N132形成的減法電路。在本例中已經(jīng)使用僅一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元110。
由PFET P21和P22b形成的電流反射鏡將流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110的電流I1反射到讀取電路145D的支路G中。由PFET P21和P22a形成的電流反射鏡將流經(jīng)參考電阻存儲(chǔ)單元110的電流I1反射到讀取電路145D的支路F中。由PFET P31和P32b形成的電流反射鏡具有1∶2的反射率并將流經(jīng)正被讀取的電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell反射到支路D中。由PFET P31和P32a形成的電流反射鏡具有1∶2的反射率并將流經(jīng)正被讀取的電阻存儲(chǔ)單元105的電流Icell反射到支路E中。
一個(gè)減法電路由NFET N122和N123形成，其將電流I1反射到支路E中，其中從電流Icell中減去電流I1。另一個(gè)減法電路由NFET N132和N133形成，其將電流Icell反射到支路F中，其中從電流I1中減去電流Icell。
交叉耦合引起讀取電路145D的節(jié)點(diǎn)Y和Z之間的電壓差變得更大。節(jié)點(diǎn)Y和Z中的一個(gè)被拉得靠近正電源電壓，而節(jié)點(diǎn)Y和Z的另一個(gè)被拉得靠近接地。如果2*Icell＞I1，則支路E(節(jié)點(diǎn)Y)將被向上拉得靠近正電源電壓并且支路F(節(jié)點(diǎn)Z)將被拉得靠近接地。如果I1＞2*Icell，則支路F將被向上拉得靠近正電源電壓并且支路E將被拉得靠近接地。讀取電路145D的該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，拉到接地的節(jié)點(diǎn)不僅會(huì)由讀取電路145D向下拉，還會(huì)由N122、N123或N133和N132形成的減法電路向下拉，即使是當(dāng)讀取電路145D還沒有被接通時(shí)。
晶體管P99和輸入信號(hào)en_n被用于將讀取電路145D接通和關(guān)斷。當(dāng)讀取電路145D被關(guān)斷時(shí)，晶體管N98和N99可用于將每個(gè)節(jié)點(diǎn)Y和Z放置到定義的電壓值，使得當(dāng)讀取電路145D被接通時(shí)，讀取電路145D從定義的電壓值開始。定義的電壓值例如可以是零伏特或邏輯0和邏輯1之間中間的電壓。信號(hào)EQ和NFET N35用于均衡節(jié)點(diǎn)Y和Z?？稍诠?jié)點(diǎn)Z處提供反相器160以驅(qū)動(dòng)更高的電容負(fù)載。
權(quán)利要求
1.一種確定電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的方法，該方法包括通過比較取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流和參考電流來確定正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)；正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)指示由正被讀取的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括取決于至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)來獲得參考電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中從由可編程金屬化單元和相變存儲(chǔ)單元構(gòu)成的組中選擇正被讀取的存儲(chǔ)單元和參考存儲(chǔ)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括取決于被設(shè)置為低電阻值的第一參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)和相對于第一參考電阻存儲(chǔ)單元的低電阻值設(shè)置為高電阻值的第二參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)，來獲得參考電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括利用第一電流反射鏡將取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流饋送到讀取電路中；利用第二電流反射鏡將參考電流饋送到讀取電路中，參考電流取決于至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)；和使用讀取電路來執(zhí)行比較步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中第一電流反射鏡具有與第二電流反射鏡不同的電流反射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中讀取電路包括電流反射鏡，該電流反射鏡包括饋送有取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流的第一支路和饋送有參考電流的第二支路。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中讀取電路包括多個(gè)交叉耦合的場效應(yīng)晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括利用第一電平移動(dòng)器來移動(dòng)正被讀取的存儲(chǔ)單元和第一電流反射鏡之間的電壓；和利用第二電平移動(dòng)器來移動(dòng)參考存儲(chǔ)單元和第二電流反射鏡之間的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括通過從流經(jīng)正被讀取的存儲(chǔ)單元的電流中減去流經(jīng)參考存儲(chǔ)單元的電流來獲得取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流；和通過從流經(jīng)參考存儲(chǔ)單元的電流中減去流經(jīng)正被讀取的存儲(chǔ)單元的電流來獲得參考電流。
11.一種確定電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的方法，該方法包括利用第一電流反射鏡將取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流饋送到讀取電路中；利用至少一個(gè)第二電流反射鏡將參考電流饋送到讀取電路中，參考電流取決于至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)；使用第一電平移動(dòng)器來限制正被讀取的存儲(chǔ)單元兩端的電壓；使用至少一個(gè)第二電平移動(dòng)器來限制參考存儲(chǔ)單元兩端的電壓；和使用讀取電路通過比較參考電流和取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流，來確定正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)，正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)指示由正被讀取的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中從由可編程金屬化單元和相變存儲(chǔ)單元構(gòu)成的組中選擇正被讀取的存儲(chǔ)單元和參考存儲(chǔ)單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括取決于被設(shè)置為低電阻值的第一參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)和相對于第一參考電阻存儲(chǔ)單元的低電阻值設(shè)置為高電阻值的第二參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)，來獲得參考電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中讀取電路包括電流反射鏡，該電流反射鏡包括饋送有參考電流的一個(gè)支路和饋送有取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流的另一支路；并且其中讀取電路包括從饋送有參考電流的支路獲得指示數(shù)據(jù)的輸出信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中讀取電路包括多個(gè)交叉耦合的場效應(yīng)晶體管。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括通過從流經(jīng)正被讀取的存儲(chǔ)單元的電流中減去流經(jīng)參考存儲(chǔ)單元的電流來獲得取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流；和通過從流經(jīng)參考存儲(chǔ)單元的電流中減去流經(jīng)正被讀取的存儲(chǔ)單元的電流來獲得參考電流。
17.一種存儲(chǔ)電路，包括電阻存儲(chǔ)單元；至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元；和讀取電路，具有耦合到電阻存儲(chǔ)單元的第一輸入端和耦合到至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元的第二輸入端，該讀取電路還包括基于來自參考電阻存儲(chǔ)單元的參考電流和取決于存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流之間的關(guān)系來承載輸出信號(hào)的輸出端。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的電路，還包括第一電流反射鏡，耦合在電阻存儲(chǔ)單元和讀取電路的第一輸入端之間；和第二電流反射鏡，耦合在至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元和讀取電路的第二輸入端之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的電路，還包括第一電平移動(dòng)器，耦合在電阻存儲(chǔ)單元和讀取電路的第一輸入端之間；和第二電平移動(dòng)器，耦合在至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元和讀取電路的第二輸入端之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的電路，其中讀取電路包括提供輸出信號(hào)的電流反射鏡，該電流反射鏡包括饋送有取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流的第一支路和饋送有參考電流的第二支路。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的電路，其中讀取電路包括多個(gè)交叉耦合的場效應(yīng)晶體管。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的電路，其中電阻存儲(chǔ)單元包括可編程金屬化單元或相變存儲(chǔ)單元，并且其中至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元包括可編程金屬化單元或相變存儲(chǔ)單元。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的電路，其中讀取電路包括用于從取決于存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流中減去參考電流的減法電路；和用于從參考電流中減去取決于存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流的減法電路。
24.一種存儲(chǔ)電路，包括電阻存儲(chǔ)單元；至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元；讀取電路，用于基于來自至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元的參考電流和取決于存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流之間的關(guān)系來提供輸出信號(hào)；第一電流反射鏡，用于將取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流饋送到讀取電路中；第二電流反射鏡，用于將參考電流饋送到讀取電路中；第一電平移動(dòng)器，用于移動(dòng)正被讀取的存儲(chǔ)單元和第一電流反射鏡之間的電壓；和第二電平移動(dòng)器，用于移動(dòng)至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元和第二電流反射鏡之間的電壓。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的電路，其中讀取電路包括提供輸出信號(hào)的電流反射鏡，并且其中該提供輸出信號(hào)的電流反射鏡包括饋送有參考電流的第一支路和饋送有取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流的第二支路。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的電路，其中讀取電路包括多個(gè)交叉耦合的場效應(yīng)晶體管。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的電路，其中讀取電路包括具有控制端的第一NFET、具有控制端的第二NFET、具有控制端的第一PFET、和具有控制端的第二PFET；第一節(jié)點(diǎn)，連接第一NFET、第一PFET、第二NFET的控制端、和第二PFET的控制端；和第二節(jié)點(diǎn)，連接第二NFET、第二PFET、第一NFET的控制端、和第一PFET的控制端；第一節(jié)點(diǎn)被饋送有取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流；和第二節(jié)點(diǎn)被饋送有參考電流。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的電路，其中讀取電路包括用于從取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流中減去參考電流的減法電路；和用于從參考電流中減去取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流的減法電路。
29.根據(jù)權(quán)利要求24的電路，其中電阻存儲(chǔ)單元包括可編程金屬化單元或相變存儲(chǔ)單元，并且其中至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元包括可編程金屬化單元或相變存儲(chǔ)單元。
30.一種用于確定正被讀取的電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電路，包括用于提供參考電流的裝置；和比較裝置，用于基于參考電流和取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流之間的關(guān)系來提供輸出信號(hào)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的電路，還包括用于將取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流饋送到讀取電路中的裝置；和用于將參考電流饋送到讀取電路中的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的電路，還包括至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元，形成至少一部分的用于提供參考電流的裝置；電平移動(dòng)裝置，用于移動(dòng)正被讀取的存儲(chǔ)單元和用于饋送取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流的裝置之間的電壓；和電平移動(dòng)裝置，用來移動(dòng)至少一個(gè)參考存儲(chǔ)單元和用于將參考電流饋送到讀取電路中的裝置之間的電壓。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的電路，其中存儲(chǔ)單元包括可編程金屬化單元或相變存儲(chǔ)單元，并且其中用于提供參考電流的裝置包括至少一個(gè)可編程金屬化單元或至少一個(gè)相變存儲(chǔ)單元。
全文摘要
公開了一種用于確定正被讀取的電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的方法和電路。該方法包括通過比較取決于正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)的電流和參考電流來確定正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)，參考電流取決于至少一個(gè)參考電阻存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)。讀取電路可被構(gòu)造為比較兩個(gè)電流。正被讀取的存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)指示由存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位。
文檔編號(hào)G11C11/56GK101060012SQ20071009664
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者J·C·埃各爾 申請人:奇夢達(dá)股份公司