專利名稱：一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路及寫入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相變存儲(chǔ)器，特別涉及一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路及寫入方法。
背景技術(shù)：
由于相變存儲(chǔ)器具有快速的讀寫速度，以及較長的數(shù)據(jù)維持時(shí)間，因此近年來得到了飛速的發(fā)展。相變存儲(chǔ)器的讀和寫是可通過施加不同的電壓或電流脈沖來實(shí)現(xiàn)。寫入操作分為置位(SET)操作和重置(RESET)操作兩種操作來完成低阻和高阻兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。進(jìn)行RESET操作時(shí)，需要施加一個(gè)較高的電壓或電流脈沖，將通過產(chǎn)生一定的熱量將相變材料的溫度提升到熔化溫度以上，然后迅速冷卻結(jié)晶形成高阻狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行SET 操作時(shí)，則需要施加一個(gè)中等強(qiáng)度的電壓或電流脈沖，通過產(chǎn)生持續(xù)的熱量將相變材料的溫度提升到結(jié)晶溫度以上，熔化溫度以下，然后緩慢的將溫度降下來形成低阻狀態(tài)。因此相變材料狀態(tài)的轉(zhuǎn)變主要依賴的是不同的溫度和時(shí)間。如圖I所示，為了實(shí)現(xiàn)SET和RESET兩種寫入操作，傳統(tǒng)的方法是利用電流鏡產(chǎn)生電流來實(shí)現(xiàn)上述兩種功能。該電路是對(duì)GST相變電阻16執(zhí)行SET和RESET兩種寫入操作的電路，包括一個(gè)基準(zhǔn)電流源10、PM0S管電流鏡對(duì)11，12和NMOS管電流鏡對(duì)13，14、傳輸門15、GST相變電阻16、選通管17和開關(guān)電路18，19。選通管17通常由MOS管實(shí)現(xiàn)，選通管17的漏極連接到相變電阻16，源極接地。當(dāng)給定選通管17—定的電壓使得選通管打開，就可以通過控制開關(guān)電路18，19分別打開電流鏡電路11，12，13，14進(jìn)而產(chǎn)生不同的電流強(qiáng)度，進(jìn)而電流可以加載到相變電阻，實(shí)現(xiàn)寫入操作。由圖I可見，現(xiàn)有的寫入電路比較復(fù)雜，然而對(duì)于大規(guī)模容量存儲(chǔ)器來說，為了使寫入的速度很快，每次寫入的比特?cái)?shù)較多，一個(gè)比特對(duì)應(yīng)一個(gè)GST相變電阻16，因此所需要的寫入電路也會(huì)相應(yīng)的增多，所需要的電流鏡的數(shù)目也會(huì)越多，電流鏡所產(chǎn)生的功耗也就越大，電流鏡所占用的版圖面積也會(huì)很大。除此之外，考慮到不同的工藝情況，在生產(chǎn)芯片時(shí)，電流鏡的匹配好壞也會(huì)對(duì)產(chǎn)生電流的大小有偏差，實(shí)際生產(chǎn)過程中若要實(shí)現(xiàn)精確的電流復(fù)制，尤其是當(dāng)所需要的電流鏡很多的時(shí)候，精準(zhǔn)電流的產(chǎn)生會(huì)比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路及寫入方法， 降低寫入電路的復(fù)雜度。本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的寫入電路，包括可調(diào)方波電壓脈沖電路、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、相變電阻和選通管；所述可調(diào)方波電壓脈沖電路的輸出端連接到第一開關(guān)電路輸入端；第一開關(guān)電路的第二端與相變電阻的第一端和第二開關(guān)電路的第一端相連；相變電阻的第二端與選通管的漏極相連；選通管的源極和第二開關(guān)電路的第二端分別接地。所述可調(diào)方波電壓脈沖電路在執(zhí)行置位(SET)操作時(shí)，輸出滿足SET操作所需溫度要求的第一電壓脈沖，在執(zhí)行重置(RESET)操作時(shí)，輸出滿足RESET操作所需溫度要求的第二電壓脈沖；所述第一開關(guān)電路在執(zhí)行SET和RESET操作時(shí)閉合；所述第二開關(guān)電路在執(zhí)行SET操作和RESET操作時(shí)斷開，在RESET操作結(jié)束時(shí)閉合；所述選通管在執(zhí)行SET和 RESET操作時(shí)均導(dǎo)通。較佳地，所述第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路為帶控制端的開關(guān)器件。較佳地，所述第一開關(guān)電路包括第一 PMOS管、第一開關(guān)器件、第二 PMOS管和第二開關(guān)器件；所述第二開關(guān)電路包括NMOS管和第三開關(guān)器件。所述第一 PMOS管、第二 PMOS管和NMOS管的柵極與可調(diào)方波電壓脈沖電路的輸出端相連；第一 PMOS管的源極連接SET操作所需的第一電壓源，第二 PMOS管的源極連接 RESET操作所需的第二電壓源，NMOS管的漏極連接第三開關(guān)器件的第一端；第一 PMOS管的漏極連接第一開關(guān)器件的第一端，第二 PMOS管的漏極連接第二開關(guān)器件的第一端，NMOS管的源極接地。所述第一開關(guān)器件的第二端、第二開關(guān)器件的第二端和第三開關(guān)器件的第二端連接到相變電阻的第一端。較佳地，所述第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件為帶控制端的開關(guān)器件。較佳地，該寫入電路在所述相位電阻的第一端與接地端存在寄生電容。本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的寫入方法，對(duì)于每個(gè)相變電阻采用上述的寫入電路； 執(zhí)行SET操作包括如下步驟A、控制選通管導(dǎo)通；B、控制第一開關(guān)電路閉合，第二開關(guān)電路保持?jǐn)嚅_，將可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的第一電壓脈沖通過第一開關(guān)電路輸入給相變電阻；C、控制第一開關(guān)電路斷開，第二開關(guān)電路保持?jǐn)嚅_，所述相變電阻緩慢放電完成 SET操作；執(zhí)行RESET操作包括如下步驟D、控制選通管導(dǎo)通；E、控制第一開關(guān)電路閉合，第二開關(guān)電路保持?jǐn)嚅_，將可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的第二電壓脈沖通過第一開關(guān)電路輸入給相變電阻；F、控制第一開關(guān)電路斷開，第二開關(guān)電路閉合，所述相變電阻由接地的第二開關(guān)電路迅速放電；G、控制第二開關(guān)電路斷開，完成RESET操作。較佳地，所述第一開關(guān)電路包括第一 PMOS管、第一開關(guān)器件、第二 PMOS管和第二開關(guān)器件；所述第二開關(guān)電路包括NMOS管和第三開關(guān)器件；所述第一 PMOS管、第二 PMOS管和NMOS管的柵極與可調(diào)方波電壓脈沖電路的輸出端相連；第一 PMOS管的源極連接SET操作所需的第一電壓源，第二 PMOS管的源極連接RESET操作所需的第二電壓源，NMOS管的漏極連接第三開關(guān)器件的第一端；第一 PMOS管的漏極連接第一開關(guān)器件的第一端，第二 PMOS 管的漏極連接第二開關(guān)器件的第一端， OS管的源極接地。
所述第一開關(guān)器件的第二端、第二開關(guān)器件的第二端和第三開關(guān)器件的第二端連接到相變電阻的第一端。較佳地，所述步驟B為控制第一開關(guān)器件閉合，將由可調(diào)方波電壓脈沖電路產(chǎn)生的從第一電壓脈沖幅值到O的變化電平輸出給第一 PMOS管，使第一 PMOS管導(dǎo)通；保持第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件斷開；通過將第一電壓源經(jīng)第一 PMOS管和第一開關(guān)器件輸入給相變電阻，實(shí)現(xiàn)將可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的第一電壓脈沖間接輸入給相變電阻。所述步驟C為控制第一開關(guān)器件斷開，第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件保持?jǐn)嚅_， 所述相變電阻緩慢放電完成SET操作。較佳地，該寫入電路在所述相位電阻的第一端與接地端存在寄生電容；所述步驟 C中，相變電阻由自身放電和寄生電容放電實(shí)現(xiàn)緩慢放電。較佳地，所述步驟E為控制第二開關(guān)器件閉合，將由可調(diào)方波電壓脈沖電路產(chǎn)生的從第二電壓脈沖幅值到O的變化電平輸出給第二 PMOS管，使第二 PMOS管導(dǎo)通；保持第一開關(guān)器件和第三開關(guān)器件斷開；通過將第二電壓源經(jīng)第二 PMOS管和第二開關(guān)器件輸入給相變電阻，實(shí)現(xiàn)將可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的第二電壓脈沖間接輸入給相變電阻。所述步驟F為控制第二開關(guān)器件斷開，第三開關(guān)器件閉合，保持第一開關(guān)器件斷開；將由可調(diào)方波電壓脈沖電路產(chǎn)生的O到第二電壓脈沖幅值的變化電平輸出給NMOS管， 使NMOS管導(dǎo)通，并與相變電阻形成接地通路，所述相變電阻由接地的NMOS管和第三開關(guān)器件迅速放電。所述步驟G為控制第三開關(guān)器件斷開，完成RESET操作。較佳地，所述第一電壓脈沖的幅值和脈寬根據(jù)對(duì)實(shí)際電路SET操作的檢測(cè)設(shè)置； 所述第二電壓脈沖的幅值和脈寬根據(jù)對(duì)實(shí)際電路RESET操作的檢測(cè)設(shè)置。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明的這種相變存儲(chǔ)器的寫入電路及寫入方法，采用 SET和RESET的電壓脈沖完全取代了由繁雜的電流鏡結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生不同電流來進(jìn)行寫操作的原理，而且只需要一個(gè)可調(diào)脈寬的方波電壓，實(shí)現(xiàn)起來簡單易行，顯著降低了寫入電路的復(fù)雜度。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)相變存儲(chǔ)器的寫入電路圖；圖2為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的寫入電路圖；圖3為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的寫入電路圖；圖4為圖3所不實(shí)施例中，SET操作時(shí)輸入的脈沖信號(hào)和相變電阻上的電壓變化圖；圖5為所示實(shí)施例中，RESET操作時(shí)輸入的脈沖信號(hào)和相變電阻上的電壓變化圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路和寫入方法，以下參照附圖并舉具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的這種相變存儲(chǔ)器的寫入電路和寫入方法，通過控制開關(guān)電路分別將滿足 SET操作所需溫度要求的第一電壓脈沖和滿足RESET的操作所需溫度要求的第二電壓脈沖加載到相變電阻上面，完成SET操作和RESET操作。本發(fā)明中的第一電壓脈沖和第二電壓脈沖可以直接加載到相變電阻上，也可以間接加載到相變電阻上。以下舉兩個(gè)具體實(shí)施例分別予以詳細(xì)說明。第一較佳實(shí)施例本實(shí)施例是直接將第一電壓脈沖和第二電壓脈沖加載到相變電阻上。如圖2所示，本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的寫入電路包括可調(diào)方波電壓脈沖電路21、第一開關(guān)電路22、 第二開關(guān)電路25、相變電阻(PCE) 23和選通管(WL) 24。其中，可調(diào)方波電壓脈沖電路21的輸出端連接到第一開關(guān)電路22的輸入端。第一開關(guān)電路22的第二端與相變電阻23的第一端和第二開關(guān)電路25的第一端相連。相變電阻23的第二端與選通管24的漏極相連。選通管24的源極和第二開關(guān)電路25的第二端分別接地。本實(shí)施例中，可調(diào)方波電壓脈沖電路21在執(zhí)行置位(SET)操作時(shí)，輸出滿足SET 操作所需溫度要求的第一電壓脈沖給第一開關(guān)電路22，在執(zhí)行重置(RESET)操作時(shí)，輸出滿足RESET操作所需溫度要求的第二電壓脈沖給第一開關(guān)電路22。第一開關(guān)電路22在執(zhí)行SET和RESET操作時(shí)閉合。第二開關(guān)電路25在執(zhí)行SET 操作和RESET操作時(shí)斷開，在RESET操作結(jié)束時(shí)閉合。選通管在執(zhí)行SET和RESET操作時(shí)均導(dǎo)通。本實(shí)施例中的第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路可以為帶控制端的開關(guān)器件。由控制端控制開關(guān)器件的斷開和閉合。以下對(duì)圖2所示的寫入電路進(jìn)行寫操作的方法進(jìn)行具體說明。首先，圖2所示的寫入電路執(zhí)行SET操作包括如下步驟A、控制選通管24導(dǎo)通。B、控制第一開關(guān)電路22閉合，第二開關(guān)電路25保持?jǐn)嚅_，將可調(diào)方波電壓脈沖電路21輸出的第一電壓脈沖通過第一開關(guān)電路22輸入給相變電阻。C、控制第一開關(guān)電路22斷開，第二開關(guān)電路25保持?jǐn)嚅_，所述相變電阻23緩慢放電完成SET操作。其次，圖2所示的寫入電路執(zhí)行RESET操作包括如下步驟D、控制選通管24導(dǎo)通。E、控制第一開關(guān)電路22閉合，第二開關(guān)電路25保持?jǐn)嚅_，將可調(diào)方波電壓脈沖電路21輸出的第二電壓脈沖通過第一開關(guān)電路22輸入給相變電阻23。F、控制第一開關(guān)電路22斷開，第二開關(guān)電路25閉合，所述相變電阻23由接地的第二開關(guān)電路25迅速放電。G、控制第二開關(guān)電路斷開，完成RESET操作。另外，本實(shí)施例的寫入電路中，在相位電阻23的第一端與接地端存在寄生電容。 因此，在步驟C中，相變電阻23由自身放電和寄生電容放電實(shí)現(xiàn)緩慢放電。 本實(shí)施例中，通過控制可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的電壓脈沖時(shí)間，來使其輸出滿足SET操作和RESET操作溫度要求的第一電壓脈沖和第二電壓脈沖。第二較佳實(shí)施例本實(shí)施例是間接將第一電壓脈沖和第二電壓脈沖加載到相變電阻上。如圖3所示，本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的寫入電路包括可調(diào)方波電壓脈沖電路37、第一 PMOS管32、第一開關(guān)器件35、第二 PMOS管31和第二開關(guān)器件34、NMOS管33、第三開關(guān)器件36、相變電阻(PCE)38和選通管(WL)39。另外，本實(shí)施例的寫入電路在相位電阻38的第一端與接地端存在寄生電容30。其中，第一 PMOS管32、第一開關(guān)器件35、第二 PMOS管31和第二開關(guān)器件34實(shí)現(xiàn)的功能與圖2所示寫入電路中的第一開關(guān)電路對(duì)應(yīng)。第一 PMOS管32和第一開關(guān)器件35用來控制SET電壓脈沖輸入相變電阻38，第二 PMOS管31和第二開關(guān)器件34用來控制RESET 電壓脈沖輸入相變電阻38。具體地，第一 PMOS管32、第二 PMOS管31和NMOS管33的柵極都與可調(diào)方波電壓脈沖電路37的輸出端相連。第一 PMOS管32的源極連接SET操作所需的第一電壓源VDDl， 第二 PMOS管31的源極連接RESET操作所需的第二電壓源VDD2，NMOS管33的漏極連接第三開關(guān)器件36的第一端。第一 PMOS管32的漏極連接第一開關(guān)器件35的第一端，第二 PMOS 管31的漏極連接第二開關(guān)器件34的第一端，NMOS管33的源極接地。如圖3所示，第一開關(guān)器件35的第二端、第二開關(guān)器件34的第二端和第三開關(guān)器件36的第二端都連接到相變電阻38的第一端。本實(shí)施例中相變電阻(PCE) 38和選通管(WL) 39的連接關(guān)系與圖2所示實(shí)施例相同，這里不再重復(fù)。本實(shí)施例中的第一開關(guān)器件35、第二開關(guān)器件34和第三開關(guān)器件36為均為帶控制端的開關(guān)器件。由控制端控制其閉合或斷開。以下對(duì)圖3所示的寫入電路進(jìn)行寫操作的方法進(jìn)行具體說明。首先，圖3所示的寫入電路執(zhí)行SET操作包括如下步驟A、控制選通管39導(dǎo)通。B、控制第一開關(guān)器件35閉合，將由可調(diào)方波電壓脈沖電路37產(chǎn)生的從第一電壓脈沖幅值到O的變化電平輸出給第一 PMOS管32，使第一 PMOS管32導(dǎo)通。保持第二開關(guān)器件34和第三開關(guān)器件36斷開。通過將第一電壓源VDDl經(jīng)第一 PMOS管32和第一開關(guān)器件35輸入給相變電阻38，實(shí)現(xiàn)將可調(diào)方波電壓脈沖電路37輸出的第一電壓脈沖間接輸入給相變電阻38，即實(shí)現(xiàn)對(duì)加載在相變電阻38的VDDl的時(shí)間的控制。C、控制第一開關(guān)器件35斷開，第二開關(guān)器件34和第三開關(guān)器件36保持?jǐn)嚅_，所述相變電阻38緩慢放電完成SET操作。同樣的，本實(shí)施例中，相變電阻23由自身放電和寄生電容30放電實(shí)現(xiàn)了緩慢放電。參照?qǐng)D4，當(dāng)進(jìn)行執(zhí)行SET操作時(shí)，對(duì)于熱量的要求是將相變材料的溫度升高到結(jié)晶點(diǎn)溫度以上，低于熔化溫度并保持一短時(shí)間。因此對(duì)于SET的第一電壓脈沖需要提供一個(gè)中等強(qiáng)度，時(shí)間較長但是平緩下降的脈沖。這樣有利于相變材料在熔化過后可以緩慢的結(jié)晶。因此，在此過程中不需要NMOS管33工作使得相變電阻38的電壓快速下降，而且對(duì)于電壓脈沖幅值要求也較低。具體地，這個(gè)脈沖的幅值和脈寬是根據(jù)對(duì)實(shí)際電路SET操作的檢測(cè)結(jié)果來設(shè)置。由上述的步驟可知，本實(shí)施例中，首先將第二開關(guān)器件34和第三開關(guān)器件36斷開，將第一開關(guān)器件35閉合，通過供給WL—個(gè)固定偏壓使得選通管39打開。并且由可調(diào)方波電壓脈沖電流37給予PMOS管32的柵極一個(gè)電平變化，電壓變化幅度為VDDl (即所示第一電壓脈沖的幅值)到0(如圖4所示)。這樣，當(dāng)?shù)谝?PMOS管32完全打開，相變電阻38上的電壓能夠達(dá)到VDDl，并且加載到的相變電阻上面。經(jīng)過可控時(shí)間41這段時(shí)間的加熱之后，熱量足夠達(dá)到結(jié)晶溫度且低于熔化溫度的時(shí)候，這時(shí)候方波脈沖電壓由低電平到高電平轉(zhuǎn)換。其中可控時(shí)間41可以通過調(diào)整方波輸入電壓的脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)。由于此時(shí)NMOS管33不參與工作，因此寄生電容30以及相變電阻38使得加載在相變電阻38上的電壓能夠緩慢的放電。這樣也完全符合SET操作當(dāng)中需要將溫度慢慢降下來。其次，圖3所示的寫入電路執(zhí)行RESET操作包括如下步驟D、控制選通管39導(dǎo)通。E、控制第二開關(guān)器件34閉合，將由可調(diào)方波電壓脈沖電路37產(chǎn)生的從第二電壓脈沖幅值到O的變化電平輸出給第二 PMOS管31，使第二 PMOS管31導(dǎo)通。保持第一開關(guān)器件35和第三開關(guān)器件36斷開。通過將第二電壓源VDD2經(jīng)第二 PMOS管31和第二開關(guān)器件34輸入給相變電阻38，實(shí)現(xiàn)將可調(diào)方波電壓脈沖37電路輸出的第二電壓脈沖VDD2間接輸入給相變電阻38，即實(shí)現(xiàn)了加載在相變電阻38的VDD2的時(shí)間的控制。F、控制第二開關(guān)器件34斷開，第三開關(guān)器件36閉合，保持第一開關(guān)器件35斷開。 將由可調(diào)方波電壓脈沖電路37產(chǎn)生的O到第二電壓脈沖幅值的變化電平輸出給NMOS管 33，使NMOS管33導(dǎo)通，并與相變電阻38形成接地通路，所述相變電阻38由接地的NMOS管 33和第三開關(guān)器件36迅速放電。G、控制第三開關(guān)器件36斷開，完成RESET操作。參照?qǐng)D5，當(dāng)進(jìn)行RESET操作時(shí)，其主要的目的是為了將相變材料熔化并且快速結(jié)晶得到高電阻狀態(tài)。因此對(duì)于熱量的要求是將相變材料的溫度升高到熔化溫度以上，然后
快速的冷卻。通過功率公式P = €對(duì)于電阻上電壓的要求是提供一個(gè)較高的第二電壓
脈沖，進(jìn)而使得在短時(shí)間內(nèi)熱量足以達(dá)到熔化溫度以上。具體地，這個(gè)第二電壓脈沖的幅值和脈寬是根據(jù)對(duì)實(shí)際電路SET操作的檢測(cè)結(jié)果來設(shè)置。由上述的步驟可知，本實(shí)施例中首先將第二開關(guān)器件34和第三開關(guān)器件36閉合， 將第一開關(guān)器件35斷開。供給WL—個(gè)固定偏壓使得選通管39打開。并且同時(shí)由可調(diào)方波電壓脈沖電流37給予PMOS管31的柵極一個(gè)短而且低的脈沖，這個(gè)脈沖的幅度范圍從 VDD2(即所述第二脈沖電壓的幅值)到0，以便于將第二PMOS管31完全打開，盡量使得第二 PMOS管31上的壓降達(dá)到最小。這時(shí)候，相變電阻38上的電壓能夠得到最大電壓為VDD2。由于形成多晶體的時(shí)間比形成非晶體的時(shí)間要慢，而且溫度也只是保持在熔化溫度以下，所以此過程中VDDl的電壓值比VDD2的電壓值要大，而且所要求的第一電壓脈沖的時(shí)間要長于第二電壓脈沖的時(shí)間。由于NMOS管33的柵極電壓為低，因此NMOS管在這期間始終處于斷開狀態(tài)。經(jīng)過可控時(shí)間51這段時(shí)間的加熱之后，根據(jù)W = P*t，當(dāng)熱量足以使得溫度達(dá)到熔點(diǎn)以上的時(shí)候，改變脈沖從低電壓到高電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其中可控時(shí)間51可以通過調(diào)整輸入電壓的脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)。
由于第二PMOS管31上柵極電壓為高，因此第二PMOS管31關(guān)閉并且與此同時(shí)NMOS 管33柵極電壓為高電平，使得NMOS管33打開并且與相變電阻38形成了一個(gè)接地的通路。 這個(gè)通路能夠?qū)虞d在相變電阻上的電壓進(jìn)行迅速的放電，使溫度能夠急劇下降，使得相變材料能夠迅速的非晶化，達(dá)到高阻的狀態(tài)。需要說明的是，圖2和圖3的電路都是針對(duì)一個(gè)相變電阻的，通常相變存儲(chǔ)器包含很多相變電阻來實(shí)現(xiàn)多個(gè)比特的同時(shí)寫入，因此需要多個(gè)圖2和圖3所示的電路。由上述實(shí)施例可見，本發(fā)明采用SET和RESET的電壓脈沖完全取代了由繁雜的電流鏡結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生不同電流來進(jìn)行寫操作的原理，而且只需要一個(gè)可調(diào)脈寬的方波電壓，實(shí)現(xiàn)起來簡單易行。除此之外，在大規(guī)模存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)中，電流鏡結(jié)構(gòu)需要復(fù)制上百個(gè)去產(chǎn)生相同的電流，這樣在工藝上也會(huì)比較困難，而電壓輸入脈沖則完全解決了這個(gè)問題，節(jié)省了版圖的面積和多余的MOS管的功耗。由于本發(fā)明所需要的電壓信號(hào)VDDl和VDD2對(duì)于所產(chǎn)生的熱量比例是與電流信號(hào)所產(chǎn)生的熱量比例是相同的，只需要根據(jù)不同工藝的相變材料的要求來確定SET和RESET 所需要的最高電壓比例，就可以保證SET和RESET操作能夠順利達(dá)到存儲(chǔ)器的要求。由于其今后的工藝技術(shù)的進(jìn)步，相變材料所需要的能量也會(huì)減少，能夠使本發(fā)明在今后的技術(shù)可擴(kuò)展性有著更廣闊的前景。
權(quán)利要求
1.一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路，其特征在于，包括可調(diào)方波電壓脈沖電路、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、相變電阻和選通管；所述可調(diào)方波電壓脈沖電路的輸出端連接到第一開關(guān)電路輸入端；第一開關(guān)電路的第二端與相變電阻的第一端和第二開關(guān)電路的第一端相連；相變電阻的第二端與選通管的漏極相連；選通管的源極和第二開關(guān)電路的第二端分別接地；所述可調(diào)方波電壓脈沖電路在執(zhí)行置位(SET)操作時(shí)，輸出滿足SET操作所需溫度要求的第一電壓脈沖，在執(zhí)行重置(RESET)操作時(shí)，輸出滿足RESET操作所需溫度要求的第二電壓脈沖；所述第一開關(guān)電路在執(zhí)行SET和RESET操作時(shí)閉合；所述第二開關(guān)電路在執(zhí)行 SET操作和RESET操作時(shí)斷開，在RESET操作結(jié)束時(shí)閉合；所述選通管在執(zhí)行SET和RESET 操作時(shí)均導(dǎo)通。
2.如權(quán)利要求I所述的寫入電路，其特征在于所述第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路為帶控制端的開關(guān)器件。
3.如權(quán)利要求I所述的寫入電路，其特征在于所述第一開關(guān)電路包括第一PMOS管、 第一開關(guān)器件、第二PMOS管和第二開關(guān)器件；所述第二開關(guān)電路包括NMOS管和第三開關(guān)器件;所述第一 PMOS管、第二 PMOS管和NMOS管的柵極與可調(diào)方波電壓脈沖電路的輸出端相連；第一 PMOS管的源極連接SET操作所需的第一電壓源，第二 PMOS管的源極連接RESET操作所需的第二電壓源，NMOS管的漏極連接第三開關(guān)器件的第一端；第一 PMOS管的漏極連接第一開關(guān)器件的第一端，第二 PMOS管的漏極連接第二開關(guān)器件的第一端，NMOS管的源極接地；所述第一開關(guān)器件的第二端、第二開關(guān)器件的第二端和第三開關(guān)器件的第二端連接到相變電阻的第一端。
4.如權(quán)利要求3所述的寫入電路，其特征在于所述第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件為帶控制端的開關(guān)器件。
5.如權(quán)利要求3所述的寫入電路，其特征在于該寫入電路在所述相位電阻的第一端與接地端存在寄生電容。
6.一種相變存儲(chǔ)器的寫入方法，其特征在于對(duì)于每個(gè)相變電阻采用權(quán)利要求I所述的寫入電路；執(zhí)行SET操作包括如下步驟A、控制選通管導(dǎo)通；B、控制第一開關(guān)電路閉合，第二開關(guān)電路保持?jǐn)嚅_，將可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的第一電壓脈沖通過第一開關(guān)電路輸入給相變電阻；C、控制第一開關(guān)電路斷開，第二開關(guān)電路保持?jǐn)嚅_，所述相變電阻緩慢放電完成SET操作；執(zhí)行RESET操作包括如下步驟D、控制選通管導(dǎo)通；E、控制第一開關(guān)電路閉合，第二開關(guān)電路保持?jǐn)嚅_，將可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的第二電壓脈沖通過第一開關(guān)電路輸入給相變電阻；F、控制第一開關(guān)電路斷開，第二開關(guān)電路閉合，所述相變電阻由接地的第二開關(guān)電路迅速放電；G、控制第二開關(guān)電路斷開，完成RESET操作。
7.如權(quán)利要求6所述的寫入方法，其特征在于所述第一開關(guān)電路包括第一PMOS管、第一開關(guān)器件、第二PMOS管和第二開關(guān)器件；所述第二開關(guān)電路包括匪OS管和第三開關(guān)器件;所述第一 PMOS管、第二 PMOS管和NMOS管的柵極與可調(diào)方波電壓脈沖電路的輸出端相連；第一 PMOS管的源極連接SET操作所需的第一電壓源，第二 PMOS管的源極連接RESET操作所需的第二電壓源，NMOS管的漏極連接第三開關(guān)器件的第一端；第一 PMOS管的漏極連接第一開關(guān)器件的第一端，第二 PMOS管的漏極連接第二開關(guān)器件的第一端，NMOS管的源極接地；所述第一開關(guān)器件的第二端、第二開關(guān)器件的第二端和第三開關(guān)器件的第二端連接到相變電阻的第一端。
8.如權(quán)利要求6所述的寫入方法，其特征在于所述步驟B為控制第一開關(guān)器件閉合，將由可調(diào)方波電壓脈沖電路產(chǎn)生的從第一電壓脈沖幅值到O的變化電平輸出給第一 PMOS管，使第一 PMOS管導(dǎo)通；保持第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件斷開；通過將第一電壓源經(jīng)第一 PMOS管和第一開關(guān)器件輸入給相變電阻，實(shí)現(xiàn)將可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的第一電壓脈沖間接輸入給相變電阻。所述步驟C為控制第一開關(guān)器件斷開，第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件保持?jǐn)嚅_，所述相變電阻緩慢放電完成SET操作。
9.如權(quán)利要求8所述的寫入方法，其特征在于該寫入電路在所述相位電阻的第一端與接地端存在寄生電容；所述步驟C中，相變電阻由自身放電和寄生電容放電實(shí)現(xiàn)緩慢放電。
10.如權(quán)利要求6所述的寫入方法，其特征在于所述步驟E為控制第二開關(guān)器件閉合，將由可調(diào)方波電壓脈沖電路產(chǎn)生的從第二電壓脈沖幅值到O的變化電平輸出給第二 PMOS管，使第二 PMOS管導(dǎo)通；保持第一開關(guān)器件和第三開關(guān)器件斷開；通過將第二電壓源經(jīng)第二 PMOS管和第二開關(guān)器件輸入給相變電阻，實(shí)現(xiàn)將可調(diào)方波電壓脈沖電路輸出的第二電壓脈沖間接輸入給相變電阻。所述步驟F為控制第二開關(guān)器件斷開，第三開關(guān)器件閉合，保持第一開關(guān)器件斷開； 將由可調(diào)方波電壓脈沖電路產(chǎn)生的O到第二電壓脈沖幅值的變化電平輸出給NMOS管，使 NMOS管導(dǎo)通，并與相變電阻形成接地通路，所述相變電阻由接地的NMOS管和第三開關(guān)器件迅速放電；所述步驟G為控制第三開關(guān)器件斷開，完成RESET操作。
11.如權(quán)利要求6-10所述的寫入方法，其特征在于所述第一電壓脈沖的幅值和脈寬根據(jù)對(duì)實(shí)際電路SET操作的檢測(cè)設(shè)置；所述第二電壓脈沖的幅值和脈寬根據(jù)對(duì)實(shí)際電路 RESET操作的檢測(cè)設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路，可調(diào)方波電壓脈沖電路的輸出端連接到第一開關(guān)電路輸入端；第一開關(guān)電路的第二端與相變電阻的第一端和第二開關(guān)電路的第一端相連；相變電阻的第二端與選通管的漏極相連；選通管的源極和第二開關(guān)電路的第二端分別接地；可調(diào)方波電壓脈沖電路在執(zhí)行置位操作時(shí)，輸出滿足SET操作的第一電壓脈沖，在執(zhí)行重置操作時(shí)，輸出滿足RESET操作的第二電壓脈沖；所述第一開關(guān)電路在執(zhí)行SET和RESET操作時(shí)閉合；所述第二開關(guān)電路在執(zhí)行SET操作和RESET操作時(shí)斷開，在RESET操作結(jié)束時(shí)閉合；所述選通管在執(zhí)行SET和RESET操作時(shí)均導(dǎo)通。本發(fā)明還公開了上述寫入電路的寫入方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)起來簡單易行，顯著降低了寫入電路的復(fù)雜度。
文檔編號(hào)G11C16/06GK102592671SQ20121003665
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者洪紅維, 王瑞哲, 董驍, 黃崇禮 申請(qǐng)人:北京時(shí)代全芯科技有限公司