技術(shù)領(lǐng)域

示例實施例總體上涉及半導(dǎo)體裝置，更具體地，涉及一種存儲器裝置和一種包括該存儲器裝置的存儲器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

通常，磁阻隨機存取存儲器(MRAM)裝置可以通過利用包括自旋轉(zhuǎn)移力矩磁阻隨機存取存儲器(STT-MRAM)單元的參比單元來存取數(shù)據(jù)。最近，已經(jīng)展開了對用于從MRAM的參比單元安全讀取數(shù)據(jù)的MRAM裝置進行優(yōu)化的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一些示例實施例提供了能夠通過基于連接到參比源極線的電阻電路的電阻值來提供參比電壓而提高性能的存儲器裝置。

一些示例實施例提供了能夠通過基于連接到參比源極線的電阻電路的電阻值來提供參比電壓而提高性能的存儲器單元陣列。

一些示例實施例提供了能夠通過基于連接到參比源極線的電阻電路的電阻值來提供參比電壓而提高性能的存儲器系統(tǒng)。

根據(jù)示例實施例，電子裝置包括具有存儲器單元陣列與感測放大器的存儲器裝置。存儲器單元陣列包括數(shù)據(jù)區(qū)域、參比區(qū)域和電阻電路。數(shù)據(jù)區(qū)域包括結(jié)合在第一位線與第一源極線之間的多個數(shù)據(jù)存儲器單元。數(shù)據(jù)區(qū)域提供與存儲在每個數(shù)據(jù)存儲器單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓。參比區(qū)域包括結(jié)合在參比位線與參比源極線之間的多個參比存儲器單元。參比區(qū)域提供參比電壓。電阻電路包括一個或更多個電阻器，并且結(jié)合在參比源極線與電源線 之間。感測放大器通過比較數(shù)據(jù)電壓與參比電壓來提供輸出電壓。電源線是接地電壓VSS或負電壓RV。

每個參比存儲器單元的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)，其中，參比存儲器單元中包括的第一層的自旋方向與參比存儲器單元中包括的第二層的自旋方向相同。

參比區(qū)域可以包括連接在參比源極線與電阻電路之間的參比晶體管。數(shù)據(jù)區(qū)域可以包括連接在第一源極線與接地電壓之間的數(shù)據(jù)晶體管。

參比晶體管和數(shù)據(jù)晶體管可以基于讀取信號而導(dǎo)通。

電阻電路可以連接在參比晶體管與接地電壓之間。

參比位線的電壓可以基于電阻電路的電阻值而改變。

參比位線的電壓可以隨著電阻電路的電阻值的增大而增大。

參比位線的電壓可以隨著電阻電路的電阻值的減小而減小。

參比晶體管可以是NMOS晶體管。

存儲器裝置可以基于電阻器控制信號來控制電阻電路的電阻值。

當(dāng)電阻器控制信號是第一邏輯電平時，電阻電路的電阻值可以增大。

當(dāng)電阻器控制信號是第二邏輯電平時，電阻電路的電阻值可以減小。

參比最小電壓可以大于第一數(shù)據(jù)最大電壓。參比最小電壓可以是參比存儲器單元的電壓分布中的最小值。第一數(shù)據(jù)最大電壓可以是在數(shù)據(jù)存儲器單元之中的具有第一數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)電壓存儲器單元的電壓分布中的最大值。

參比最大電壓可以小于第二數(shù)據(jù)最小電壓。參比最大電壓可以是參比存儲器單元的電壓分布中的最大值。第二數(shù)據(jù)最小電壓可以是數(shù)據(jù)存儲器單元之中的具有第二數(shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)電壓存儲器單元的電壓分布中的最小值。

每個參比存儲器單元的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)，其中，參比存儲器單元中包括的第一層的自旋方向與參比存儲器單元中包括的第二層的自旋方向不同。

參比區(qū)域可以包括連接在參比源極線與電阻電路之間的參比晶體管。參比晶體管可以基于讀取信號而導(dǎo)通。

電阻電路可以連接在參比晶體管與反向偏置電壓之間。

可以根據(jù)反向偏置電壓來控制參比位線的電壓。

存儲器單元陣列可以是三維存儲器單元陣列。

存儲器單元陣列的存儲器單元可以包括磁隧道結(jié)元件。

根據(jù)示例實施例，存儲器系統(tǒng)包括存儲器控制器和存儲器裝置。存儲器控制器提供存取地址信號和讀取信號。存儲器裝置基于存取地址信號和讀取信號來提供輸出數(shù)據(jù)。存儲器裝置包括數(shù)據(jù)區(qū)域、參比區(qū)域和感測放大器。數(shù)據(jù)區(qū)域提供與存儲在數(shù)據(jù)存儲器單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓。數(shù)據(jù)區(qū)域包括設(shè)置在位線與源極線之間的數(shù)據(jù)存儲器單元。參比區(qū)域基于連接到參比源極線的電阻電路的電阻值來提供參比電壓。參比區(qū)域包括設(shè)置在參比位線與參比源極線之間的參比存儲器單元。感測放大器通過比較數(shù)據(jù)電壓和參比電壓來提供輸出數(shù)據(jù)。

根據(jù)示例實施例的存儲器裝置可以通過基于連接到參比源極線的電阻電路的電阻來提供參比電壓而提高性能。

根據(jù)示例實施例，存儲器裝置包括：第一存儲器單元，結(jié)合在第一位線與第一源極線之間；第一晶體管，結(jié)合在第一源極線與第一電源線之間；第二存儲器單元，結(jié)合在第二位線與第二源極線之間；第二晶體管，結(jié)合在第二源極線與第二電源線之間；電阻電路，包括結(jié)合在第二晶體管與第二電源線之間的一個或更多個電阻器；感測放大器，被構(gòu)造為感測并放大在第一位線的電壓電平與第二位線的電壓電平之間的電壓差。第二位線的電壓電平基于電阻電路的電阻值而變化。

根據(jù)示例實施例，存儲器裝置包括：第一組存儲器單元，結(jié)合在第一位線與第一源極線之間，其中，第一組存儲器單元中的每個單元包括彼此連接的第一磁隧道結(jié)元件和第一單元晶體管；第二組存儲器單元，結(jié)合在第二位線與第二源極線之間，其中，第二組存儲器單元中的每個單元包括彼此連接的第二磁隧道結(jié)元件和第二單元晶體管；電阻電路，包括一個或更多個電阻器，并且結(jié)合在第二源極線與電源線之間；感測放大器，被構(gòu)造為基于第一位線的電壓電平與第二位線的電壓電平來提供輸出電壓。第二位線的電壓電平基于電阻電路的電阻值而變化。

附圖說明

將通過下面結(jié)合附圖詳細的描述更清楚地理解說明性的非限制性的示例實施例。

圖1是示出根據(jù)示例實施例的存儲器裝置的圖。

圖2是示出根據(jù)示例實施例的存儲器裝置的框圖。

圖3是示出根據(jù)示例實施例的圖2的存儲器裝置中的存儲器單元陣列的示例的電路圖。

圖4是示出圖3的存儲器單元陣列中的自旋轉(zhuǎn)移力矩磁阻隨機存取存儲器(STT-MRAM)單元的示例的圖。

圖5和圖6是示出磁隧道結(jié)(MTJ)元件依據(jù)寫入的數(shù)據(jù)的磁化方向的圖。

圖7是用于描述STT-MRAM單元的寫入操作的圖。

圖8、圖9、圖10、圖11和圖12是示出STT-MRAM單元中的MTJ元件的示例的圖。

圖13是示出根據(jù)示例實施例的存儲器系統(tǒng)的框圖。

圖14是示出圖1的存儲器裝置的參比區(qū)域中包括的參比存儲器單元的示例的圖。

圖15是用于描述根據(jù)示例實施例的圖1的存儲器裝置的參比區(qū)域的操作示例的圖。

圖16是示出圖1的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域中包括的數(shù)據(jù)存儲器單元的示例的圖。

圖17是用于描述根據(jù)示例實施例的圖1的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域的操作示例的圖。

圖18是示出包括數(shù)據(jù)區(qū)域和參比區(qū)域的傳統(tǒng)存儲器裝置的圖。

圖19是示出圖18的存儲器裝置的第一參比區(qū)域中包括的參比存儲器單元的示例的圖。

圖20是用于描述圖18的存儲器裝置的第一參比區(qū)域的操作示例的圖。

圖21是示出圖18的存儲器裝置的第二參比區(qū)域中包括的參比存儲器單元的示例的圖。

圖22是用于描述圖18的存儲器裝置的第二參比區(qū)域的操作示例的圖。

圖23是示出圖18的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域中包括的數(shù)據(jù)存儲器單元的示例的圖。

圖24是用于描述圖18的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域的操作示例的圖。

圖25和圖26是描述圖18的存儲器裝置的讀取干擾錯誤的圖。

圖27是示出根據(jù)示例實施例的圖1的存儲器裝置中包括的電阻電路的示例的圖。

圖28是示出當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)存儲在根據(jù)示例實施例的第一組數(shù)據(jù)存儲器單元中時，參比存儲器單元的電壓分布和第一組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布的圖。

圖29是示出當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)存儲在根據(jù)示例實施例的第二組數(shù)據(jù)存儲器單元中時，參比存儲器單元的電壓分布和第二組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布的圖。

圖30是示出根據(jù)示例實施例的存儲器裝置的圖。

圖31是示出圖30的存儲器裝置的參比區(qū)域中包括的參比存儲器單元的示例的圖。

圖32是用于描述根據(jù)示例實施例的圖30的存儲器裝置的參比區(qū)域的操作示例的圖。

圖33是示出圖30的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域中包括的數(shù)據(jù)存儲器單元的示例的圖。

圖34是用于描述根據(jù)示例實施例的圖30的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域的操作示例的圖。

圖35是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖30的存儲器裝置中的電阻電路的示例的圖。

圖36是示出當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)存儲在根據(jù)示例實施例的第一組數(shù)據(jù)存儲器單元中時，參比存儲器單元的電壓分布和第一組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布的圖。

圖37是示出當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)存儲在根據(jù)示例實施例的第二組數(shù)據(jù)存儲器單元中時，參比存儲器單元的電壓分布和第二組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布的圖。

圖38是示出根據(jù)示例實施例的存儲器單元陣列的圖。

圖39是示出根據(jù)示例實施例的存儲器系統(tǒng)的圖。

圖40是示出包括根據(jù)示例實施例的存儲器裝置的計算系統(tǒng)的框圖。

圖41是示出根據(jù)示例實施例的圖40的計算系統(tǒng)中使用的接口的示例的框圖。

具體實施方式

在下文中將參照其中示出了一些示例實施例的附圖來更充分地描述各種 示例實施例。然而，本公開可以以許多不同的形式來實施，并且不應(yīng)該被解釋為受限于這里闡述的示例實施例。在附圖中，為了清晰起見會夸大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。同樣的附圖標(biāo)記始終表示同樣的元件。

將理解的是，盡管在這里可使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受這些術(shù)語限制。除非另外指出，否則這些術(shù)語用來將一個元件與另一元件區(qū)分開。因此，在不脫離本公開的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件可以被命名為第二元件。如這里使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或更多個相關(guān)列出項的任意和全部組合。

將理解的是，當(dāng)元件被稱作“連接”或“結(jié)合”到另一元件時，該元件可以直接連接或直接結(jié)合到所述另一元件，或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接連接”或“直接結(jié)合”到另一元件，或者“接觸”另一元件時，則不存在中間元件。應(yīng)當(dāng)以類似的方式(例如，“在……之間”與“直接在……之間”、“相鄰”與“直接相鄰”等)解釋用于描述元件之間的關(guān)系的其它詞語。

這里使用的術(shù)語僅是為了描述具體示例實施例的目的，而不意圖對本發(fā)明構(gòu)思進行限制。如這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式“一個(種、者)”和“所述(該)”也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語例如“包含”、“包括”和/或其變型時，說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件、和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或他們的組。

還應(yīng)當(dāng)指出的是，在一些可替代實施方式中，塊中標(biāo)記的功能/動作可以不按流程圖中標(biāo)記的順序發(fā)生。例如，連續(xù)示出的兩個塊實際上可以依據(jù)涉及的功能/動作，基本同時執(zhí)行或者有時所述塊可以以相反的順序執(zhí)行。

除非另有定義，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本公開所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的意思相同的意思。還將理解的是，除非這里明確這樣定義，否則術(shù)語(例如，在通用的字典中定義的術(shù)語)應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的環(huán)境中它們的意思一致的意思，而將不以理想的或過于形式化的含義來解釋。

圖1是示出根據(jù)示例實施例的存儲器裝置的圖。如這里所述的存儲器裝置可以是一類半導(dǎo)體裝置或電子裝置。如這里使用的，磁阻隨機存取存儲器(MRAM)可以指各種項目，例如，存儲器裝置、形成在半導(dǎo)體基底上或半 導(dǎo)體基底中的一個或多個邏輯裝置或存儲器單元、半導(dǎo)體芯片、存儲器芯片、存儲器裸片、包括一個或更多個存儲器芯片和任選的一種或更多種邏輯芯片的封裝件、或者它們的組合。諸如半導(dǎo)體芯片、存儲器芯片或邏輯芯片的磁阻隨機存取存儲器(MRAM)可以由晶片形成。磁阻隨機存取存儲器(MRAM)可以包括可以具有堆疊在封裝基底上的一個或更多個芯片的封裝件或者包括多個封裝件的層疊封裝裝置。磁阻隨機存取存儲器(MRAM)可以包括諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)或鰭場效應(yīng)晶體管(FinFET)中的一個或更多個晶體管或者存儲器單元的陣列。

如這里使用的，電子裝置可以指這些裝置中的一種，并且還可以包括具有這些裝置的產(chǎn)品，例如，存儲卡、存儲器模塊、包括另外的組件的硬盤驅(qū)動器、移動電話、膝上型電腦、平板電腦、臺式機、照相機、服務(wù)器或其它消費電子設(shè)備。

參照圖1，存儲器裝置10包括存儲器單元陣列100和感測放大器(SA)500。存儲器單元陣列100包括數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140以及參比區(qū)域300。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個提供與存儲在數(shù)據(jù)存儲器單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個可以包括多個數(shù)據(jù)存儲器單元。多個數(shù)據(jù)存儲器單元可以包括數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至114、121至124、131至134與141至144(例如，磁隧道結(jié)(MTJ)元件)，以及分別設(shè)置在位線BL0、BL1、BL2和BLn與源極線SL0、SL1、SL2和SLn之間的數(shù)據(jù)單元晶體管116至119、126至129、136至139與146至149。例如，根據(jù)某些實施例，數(shù)據(jù)存儲器單元包括彼此連接的數(shù)據(jù)存儲器單元元件(例如，磁隧道結(jié)(MTJ)元件)和數(shù)據(jù)單元晶體管。例如，數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140可以包括第一數(shù)據(jù)區(qū)域110、第二數(shù)據(jù)區(qū)域120、第三數(shù)據(jù)區(qū)域130和第四數(shù)據(jù)區(qū)域140。第一數(shù)據(jù)區(qū)域110可以包括設(shè)置在第一位線BL0與第一源極線SL0之間的第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114以及數(shù)據(jù)單元晶體管116至119。第二數(shù)據(jù)區(qū)域120可以包括設(shè)置在第二位線BL1與第二源極線SL1之間的第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124以及數(shù)據(jù)單元晶體管126至129。第三數(shù)據(jù)區(qū)域130可以包括設(shè)置在第三位線BL2與第三源極線SL2之間的第九數(shù)據(jù)存儲器單元元件131至第十二數(shù)據(jù)存儲器單元元件134以及數(shù)據(jù)單元晶體管136至139。第四數(shù)據(jù)區(qū)域140可以包括設(shè)置在第四位線BLn 與第四源極線SLn之間的第十三數(shù)據(jù)存儲器單元元件141至第十六數(shù)據(jù)存儲器單元元件144以及數(shù)據(jù)單元晶體管146至149。

參比區(qū)域300可以包括多個參比存儲器單元。多個參比存儲器單元可以包括設(shè)置在參比位線REF0BL與參比源極線REF0SL之間的參比存儲器單元元件301、302、303和304(例如，磁隧道結(jié)(MTJ)元件)以及參比單元晶體管306、307、308和309。例如，每個參比存儲器單元可以包括彼此連接的參比存儲器單元元件(例如，磁隧道結(jié)(MTJ)元件)和參比單元晶體管。如將在圖14中描述的，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)，其中，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第一層361的自旋方向與第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第二層362的自旋方向相同。例如，這里公開的第一狀態(tài)可以對應(yīng)于低電阻。例如，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第一層361和第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。

參比區(qū)域300基于連接在參比源極線REF0SL與接地電壓線VSS(下文中，可以被稱作接地電壓)之間的電阻電路(RLOAD)370的電阻值來提供參比電壓VREF。與連接到參比位線REF0BL相比，當(dāng)電阻電路370連接到參比源極線REF0SL時，參比電壓VREF可以更加穩(wěn)定。例如，第三字線WLn-1可以啟用以讀取包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的數(shù)據(jù)。

在示例實施例中，用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115可以基于讀取信號READ而接通。例如，讀取信號READ可以在存儲器裝置10處于讀取操作時激活，而在存儲器裝置10處于寫入操作時禁用。當(dāng)用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，讀取電流IREAD可以通過第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113和第三數(shù)據(jù)單元晶體管118提供到第一源極線SL0。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113和第三數(shù)據(jù)單元晶體管118提供到第一源極線SL0時，讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。例如，第一位線BL0的 電壓可以是數(shù)據(jù)電壓DATA_V。

在示例實施例中，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到接地電壓VSS。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。

在某些實施例中，當(dāng)電阻電路370的電阻值是0時，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的參比電壓VREF。從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻的增大而增大。另外，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的減小而減小。因此，當(dāng)電阻電路370的電阻被控制時，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以用于確定來自數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個的數(shù)據(jù)電壓DATA_V是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的電壓還是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的電壓。

感測放大器500通過對數(shù)據(jù)電壓DATA_V與參比電壓VREF進行比較來提供輸出數(shù)據(jù)D_OUT。例如，存儲在包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中的數(shù)據(jù)可以是“1”。第三字線WLn-1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，參比區(qū)域300可以提供參比電壓VREF。另外，當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110可以提供對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。例如，感測放大器500可以通過將對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的數(shù)據(jù)電壓DATA_V與參比電壓VREF進行比較來提供輸出數(shù)據(jù)D_OUT。

根據(jù)示例實施例的存儲器裝置10可以通過基于結(jié)合在參比源極線REF0SL與接地電壓VSS之間的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF而提高性能。

圖2是示出根據(jù)示例實施例的存儲器裝置的框圖。

參照圖2，半導(dǎo)體存儲器裝置900可以包括指令解碼器210、地址緩沖器220、行解碼器230、列解碼器240、存儲器單元陣列250、感測放大器/寫入驅(qū)動器(S/A，W/D)單元260(如這里使用的，“單元”可以指“電路”)，輸入-輸出驅(qū)動器單元270、數(shù)據(jù)輸入-輸出單元280和模式寄存器配置(mode register set，MRS)290。

模式寄存器配置290可以設(shè)置半導(dǎo)體存儲器裝置900處于正常操作模式或者處于測試模式。測試模式可以是讀取調(diào)平測試模式、并行位測試模式和邊界掃描測試模式中的一種。

指令解碼器210從諸如存儲器控制器的外部裝置接收命令CMD并且對接收到的命令執(zhí)行解碼操作。指令解碼器210可以基于芯片選擇信號/CS、行地址選通信號/RAS、列地址選通信號CAS/、寫使能信號/WE和時鐘使能信號CKE來執(zhí)行解碼操作。在完成解碼操作之后，可以控制存儲器裝置900以執(zhí)行來自存儲器控制器的命令CMD。

來自存儲器控制器的地址信號ADD存儲在地址緩沖器220中。地址緩沖器220將行地址X-ADD提供給行解碼器，將列地址Y-ADD提供給列解碼器240。

行解碼器230和列解碼器240分別包括多個開關(guān)。行解碼器230響應(yīng)于行地址X-ADD執(zhí)行切換操作以選擇字線WL，列解碼器240響應(yīng)于列地址Y-ADD執(zhí)行切換操作以選擇位線BL。存儲器單元陣列(或單元陣列)250包括多個存儲器單元?？梢赃x擇設(shè)置在字線WL和位線BL的交叉區(qū)域中的存儲器單元251以寫入或讀取數(shù)據(jù)。

存儲器單元251可以是STT-MRAM單元。STT-MRAM單元251具有非易失性特點并且依據(jù)寫入的數(shù)據(jù)而具有相對小或大的電阻值。

在讀取操作中，將與存儲器單元251的電阻值對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓提供到感測放大器/寫入驅(qū)動器單元260。感測放大器/寫入驅(qū)動器單元260包括用于感測并放大數(shù)據(jù)電壓以輸出與數(shù)據(jù)電壓對應(yīng)的數(shù)字信號的多個感測放大器電路。來自感測放大器/寫入驅(qū)動器單元260的信號可以通過輸入-輸出驅(qū)動器單元270傳輸?shù)綌?shù)據(jù)輸入-輸出單元280。輸入-輸出驅(qū)動器單元270可以包括輸入-輸出驅(qū)動器IODRV、輸入-輸出感測放大器IOSA和門式電路GATEC。數(shù)據(jù)輸入-輸出單元280可以包括輸出緩沖器DOUT和輸入緩沖器DIN。數(shù)據(jù)輸 入-輸出單元280將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)DQ輸出到存儲器控制器。

圖3是示出根據(jù)示例實施例的圖2的存儲器裝置中的存儲器單元陣列的示例的電路圖。

參照圖3，存儲器單元陣列330包括多條字線WL0至WLN、多條位線BL0至BLM以及分別設(shè)置在字線WL0至WLN與位線BL0至BLM的交叉區(qū)域中的多個存儲器單元400。當(dāng)存儲器單元400用STT-MRAM單元來實現(xiàn)時，每個存儲器單元400可以包括磁性材料的磁隧道結(jié)(MTJ)元件。存儲器單元陣列330的存儲器單元400可以包括磁隧道結(jié)元件。

存儲器單元400可以包括單元晶體管和MTJ元件。單元晶體管響應(yīng)于由字線驅(qū)動器320驅(qū)動的信號而導(dǎo)通或截止。字線驅(qū)動器320輸出字線電壓以選擇字線WL0至WLN中的一條。字線驅(qū)動器320可以包括用于解碼行地址的工具，或者解碼的地址可以從圖2中的行解碼器230提供到字線驅(qū)動器320。每個存儲器單元400中的單元晶體管和MTJ元件結(jié)合在源極線SL與位線BL0至BLM中的一條位線之間。即使圖3中未示出，但是多個存儲器單元可以結(jié)合到共源極線。在一些實施例中，存儲器單元陣列330可以被劃分成至少兩個單元區(qū)域，單元區(qū)域可以結(jié)合到不同的源極線。

在一些示例實施例中，MTJ元件可以用，例如，利用相變材料的相變隨機存取存儲器(PRAM)、利用具有可變電阻的復(fù)合金屬氧化物的電阻隨機存取存儲器(RRAM)、利用鐵電材料的鐵電隨機存取存儲器(FRAM)以及利用鐵磁材料的磁阻隨機存取存儲器(MRAM)來替代。這種電阻式存儲器具有依據(jù)所施加的電流或電壓的大小和/或方向的電阻值并且具有即使電源關(guān)閉也保持電阻值的非易失性的特性。

位線BL0至BLM結(jié)合到寫入驅(qū)動器360。寫入驅(qū)動器360可以響應(yīng)于外界命令通過將電流或電壓施加到存儲器單元來執(zhí)行寫入操作。

列解碼器350產(chǎn)生列選擇信號CSL0至CSLM以選擇位線BL0至BLM中的一條。例如，可以應(yīng)用包括結(jié)合到位線BL0至BLM的開關(guān)的開關(guān)單元340并且可以將列選擇信號CSL0至CSLM提供到開關(guān)單元340。在讀取操作中，依據(jù)存儲器單元400的電阻值的數(shù)據(jù)電壓通過對應(yīng)的位線傳輸?shù)礁袦y放大器(S/A)370。感測放大器370感測并放大數(shù)據(jù)電壓與參比電壓之間的差異以輸出數(shù)字信號。源極電壓生成器380結(jié)合到源極線SL并為讀取操作或?qū)懭氩僮魈峁╇妷骸?/p>

圖4是示出圖3的存儲器單元陣列中的自旋轉(zhuǎn)移力矩磁阻隨機存取存儲器(STT-MRAM)單元的示例的圖。

參照圖4，STT-MRAM單元可以包括MTJ元件420和單元晶體管CT。單元晶體管CT的柵極結(jié)合到對應(yīng)的字線WL0，單元晶體管CT的第一電極通過MTJ元件420結(jié)合到對應(yīng)的位線BL0，單元晶體管CT的第二電極結(jié)合到源極線SL0。

MTJ元件可以包括被釘扎層13、自由層11以及在兩個層11和13之間的勢壘層12。被釘扎層13的磁化方向被固定，但是自由層11的磁化方向可以根據(jù)寫入數(shù)據(jù)在與被釘扎層13的磁化方向相同的方向或相反的方向之間變化。

例如，為執(zhí)行STT-MRAM單元的讀取操作，可以將高電平電壓施加到字線WL0以導(dǎo)通單元晶體管CT，讀取電流施加為從位線BL0流到源極線SL0，測量電阻值以確定存儲在MTJ元件420中的數(shù)據(jù)。

圖5和圖6是示出磁隧道結(jié)(MTJ)元件依據(jù)寫入的數(shù)據(jù)的磁化方向的圖。

圖5和圖6示出MTJ元件的磁化方向和示例讀取操作。MTJ元件的電阻值可以改變自由層11的磁化方向。當(dāng)讀取電流I(A)施加到MTJ元件時，輸出依據(jù)MTJ元件的電阻值的數(shù)據(jù)電壓。讀取電流I(A)的大小比寫入電流的大小小的多，因此，自由層的磁化方向沒有由于讀取電流I(A)而改變。

參照圖5，自由層11的磁化方向可以與被釘扎層13的磁化方向平行地布置。在這種情況下，MTJ元件具有相對較小的電阻值，可以通過施加讀取電流I(A)來讀出數(shù)據(jù)“0”。

參照圖6，自由層11的磁化方向可以與被釘扎層13的磁化方向相反地布置。在這種情況下，MTJ元件具有相對較大的電阻值，可以通過施加讀取電流I(A)來讀出數(shù)據(jù)“1”。

盡管圖5和圖6中示出了具有水平磁化的自由層11和被釘扎層13，但是可以實現(xiàn)MTJ元件使得自由層11和被釘扎層13具有垂直磁化。

圖7是用于描述STT-MRAM單元的寫入操作的圖。

自由層11的磁化方向可以依據(jù)寫入電流WC1和WC2來確定。例如，當(dāng)?shù)谝粚懭腚娏鱓C1施加到MTJ元件時，具有與被釘扎層13的自旋方向相同的自旋方向的自由電子向自由層11施加力矩，因此，自由層11在與被釘 扎層13的磁化方向相同的方向(即，與被釘扎層13的磁化方向平行的方向(P))上被磁化。當(dāng)?shù)诙懭腚娏鱓C2施加到MTJ元件時，具有與被釘扎層13的自旋方向相反的自旋方向的自由電子向自由層11施加力矩，因此，自由層11在與被釘扎層13的磁化方向相反的方向(即，與被釘扎層13的磁化方向反平行的方向(AP))上被磁化。如此，MTJ元件中的自由層11的磁化方向可以通過自旋轉(zhuǎn)移力矩(STT)來改變。

圖8和圖9是示出STT-MRAM單元中的MTJ元件的示例的圖。具有水平磁化的MTJ元件與施加的電流的方向垂直于易磁化軸的情況對應(yīng)。

參照圖8，MTJ元件20可以包括自由層21、勢壘層22、被釘扎層23和釘扎層24。

自由層21可以包括具有可變磁化方向的材料。自由層21的磁化方向可以依據(jù)內(nèi)部和/或外部的電因素和/或磁因素而變化。自由層21可以用包括鈷(Co)、鐵(Te)和鎳(Ni)中的至少一種的鐵磁材料來實現(xiàn)。例如，自由層21可以包括FeB、Fe、Co、Ni、Gd、Dy、CoFe、NiFe、MnAs、MnBi、MnSb、CrO₂、MnOFe₂O₃、FeOFe₂O₃、NiOFe₂O₃、CuOFe₂O₃、MgOFe₂O₃、EuO和Y₃Fe₅O₁₂中的至少一種。

勢壘層22可以具有小于自旋擴散距離的寬度。勢壘層22可以用非磁性材料來實現(xiàn)。例如，勢壘層22可以包括Mg、Ti、Al、MgZn或MgB的氧化物以及Ti或V的氮化物中的至少一種。

被釘扎層23可以具有由釘扎層24固定的磁化方向。被釘扎層23可以用鐵磁材料來實現(xiàn)。例如，被釘扎層23可以包括FeB、Fe、Co、Ni、Gd、Dy、CoFe、NiFe、MnAs、MnBi、MnSb、CrO₂、MnOFe₂O₃、FeOFe₂O₃、NiOFe₂O₃、CuOFe₂O₃、MgOFe₂O₃、EuO和Y₃Fe₅O₁₂中的至少一種。

釘扎層24可以用反鐵磁材料來實現(xiàn)。例如，釘扎層24可以包括PtMn、IrMn、MnO、MnS、MnTe、MnF₂、FeCl₂、FeO、CoCl₂、CoO、NiCl₂、NiO和Cr中的至少一種。

參照圖9，MTJ元件30中的固定層33可以用合成的反鐵磁(SAF)材料來實現(xiàn)。固定層33可以包括被釘扎層33_1、勢壘層33_2和釘扎層33_3。被釘扎層33_1和釘扎層33_3中的每個可以包括CoFeB、Fe、Co、Ni、Gd、Dy、CoFe、NiFe、MnAs、MnBi、MnSb、CrO₂、MnOFe₂O₃、FeOFe₂O₃、NiOFe₂O₃、CuOFe₂O₃、MgOFe₂O₃、EuO和Y₃Fe₅O₁₂中的至少一種。被釘扎層33_1和釘 扎層33_3的磁化方向可以相互不同，被釘扎層33_1和釘扎層33_3的磁化方向可以分別固定。勢壘層33_2可以包括Ru。

圖10是示出STT-MRAM單元中的MTJ元件的示例的圖。具有垂直磁化的MTJ元件與施加的電流的方向平行于易磁化軸的情況對應(yīng)。

當(dāng)自由層41的磁化方向與被釘扎層43的磁化方向平行時，MTJ元件40具有相對較小的電阻，而當(dāng)自由層41的磁化方向與被釘扎層43的磁化方向相反時，MTJ元件40具有相對較大的電阻。數(shù)據(jù)可以存儲為電阻值。

例如，為了實現(xiàn)具有垂直磁化的MTJ元件40，自由層41和被釘扎層43可以用具有較高磁各向異性能的材料來實現(xiàn)，例如，非晶態(tài)稀土元素的合金、如(Co/Pt)_n和(Fe/Pt)_n的多層薄膜、L10晶體結(jié)構(gòu)的超晶格材料。自由層41可以是包括Fe、Co、Ni、Pa和Pt中的至少一種的有序合金。例如，自由層41可以包括Fe-Pt合金、Fe-Pd合金、Co-Pd合金、Co-Pt合金、Fe-Ni-Pt合金、Co-Fe-Pt合金和Co-Ni-Pt合金中的至少一種。這種合金可以是定量化學(xué)的，F(xiàn)e₅₀Pt₅₀、Fe₅₀Pd₅₀、Co₅₀Pd₅₀、Co₅₀Pt₅₀、Fe₃₀Ni₂₀Pt₅₀、Co₃₀Fe₂₀Pt₅₀或Co₃₀Ni₂₀Pt₅₀。

被釘扎層43可以是包括Fe、Co、Ni、Pa和Pt中的至少一種的有序合金。例如，被釘扎層43可以包括Fe-Pt合金、Fe-Pd合金、Co-Pd合金、Co-Pt合金、Fe-Ni-Pt合金、Co-Fe-Pt合金和Co-Ni-Pt合金中的至少一種。這種合金可以是定量化學(xué)的，F(xiàn)e₅₀Pt₅₀、Fe₅₀Pd₅₀、Co₅₀Pd₅₀、Co₅₀Pt₅₀、Fe₃₀Ni₂₀Pt₅₀、Co₃₀Fe₂₀Pt₅₀或Co₃₀Ni₂₀Pt₅₀。

圖11和圖12是示出STT-MRAM單元中的MTJ元件的示例的圖。雙MTJ元件具有以自由層為中心設(shè)置兩個被釘扎層和兩個勢壘層的結(jié)構(gòu)。

參照圖11，形成水平磁化的雙MTJ元件50可以包括第一被釘扎層51、第一勢壘層52、自由層53、第二勢壘層54和第二被釘扎層55。形成各個層的材料可以與圖8中的自由層21、勢壘層22和被釘扎層23的材料相同或相似。

在示例實施例中，當(dāng)?shù)谝槐会斣鷮?1的磁化方向固定在與第二被釘扎層55的磁化方向相反的方向上時，由于第一被釘扎層51和第二被釘扎層55造成的磁場可以被破壞性干擾。因此，可以利用比單MTJ元件小的寫入電流將數(shù)據(jù)寫入雙MTJ元件50中。此外，因為由于第二勢壘層54造成MTJ元件50提供較大的電阻值，所以可以從雙MTJ元件50讀取確切的數(shù)據(jù)。

參照圖12，形成垂直磁化的雙MTJ元件60可以包括第一被釘扎層61、 第一勢壘層62、自由層63、第二勢壘層64以及第二被釘扎層65。形成各個層的材料可以與圖10中的自由層41、勢壘層42和被釘扎層43的材料相同或相似。

在示例實施例中，當(dāng)?shù)谝槐会斣鷮?1的磁化方向固定在與第二被釘扎層65的磁化方向相反的方向上時，可以破壞性干擾由于第一被釘扎層61和第二被釘扎層65造成的磁場。因此，可以利用比單MTJ元件小的寫入電流將數(shù)據(jù)寫入雙MTJ元件60中。

圖13是示出根據(jù)示例實施例的存儲器系統(tǒng)的框圖。

參照圖13，存儲器系統(tǒng)1100包括存儲器模塊1110和存儲器控制器1120。存儲器模塊1110可以具有無緩沖的存儲器模塊的構(gòu)造。存儲器模塊1110包括多個存儲器芯片1111至1118，存儲器芯片1111至1118中的每個可以是這里公開的磁阻隨機存取存儲器(MRAM)。

在一些示例性實施例中，每個存儲器芯片和/或存儲器控制器1120可以以各種形式封裝，例如，層疊封裝(POP)、球柵陣列(BGA)、芯片級封裝(CSP)、塑料有引線芯片載體(PLCC)、塑料雙列直插式封裝(PDIP)、窩伏爾封裝中裸片、晶片形式的裸片、板上芯片(COB)、陶瓷雙列直插式封裝(CERDIP)、塑料公制四方扁平封裝(MQFP)、薄型四方扁平封裝(TQFP)、小外形IC(SOIC)、緊縮小型封裝(SSOP)、薄型小外形封裝(TSOP)、系統(tǒng)級封裝(SIP)、多芯片封裝(MCP)、晶圓級制備封裝(WFP)或晶圓級處理的堆疊封裝(WSP)。

存儲器控制器1120向存儲器芯片1111至1118發(fā)送命令CMD、地址信號ADDR、時鐘使能信號CKE、數(shù)據(jù)DQ和數(shù)據(jù)選通信號DQS。命令CMD、地址信號ADDR和時鐘使能信號CKE可以從第一個存儲器芯片111順序地傳輸?shù)阶詈笠粋€存儲器芯片1118。數(shù)據(jù)DQ和數(shù)據(jù)選通信號DQS可以一對一地傳輸?shù)礁鱾€存儲器芯片1111至1118。因此，存儲器系統(tǒng)1100需要用于調(diào)整由各個存儲器芯片接收的時鐘使能信號CKE與數(shù)據(jù)選通信號DQS之間的歪斜失真(skew)的讀取調(diào)平測試。

圖14是示出圖1的存儲器裝置的參比區(qū)域中包括的參比存儲器單元的示例的圖，圖15是用于描述根據(jù)示例實施例的圖1的存儲器裝置的參比區(qū)域的操作示例的圖，圖16是示出圖1的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域中包括的數(shù)據(jù)存儲器單元的示例的圖，圖17是用于描述根據(jù)示例實施例的圖1的存儲器裝置的 數(shù)據(jù)區(qū)域的操作示例的圖。

參照圖14至圖17，參比存儲器單元元件可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第一層361可以是自由層，第二層362可以是被釘扎層，第三層363可以是隧道層或勢壘層。在示例實施例中，參比存儲器單元元件的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)，其中，參比存儲器單元元件中包括的第一層361的自旋方向與參比存儲器單元元件中包括的第二層362的自旋方向相同。

例如，參比區(qū)域300中包括的第三參比存儲器單元元件303可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第三參比存儲器單元元件303中包括的第一層361的自旋方向可以是第一方向D1，第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第三參比存儲器單元元件303中包括的第一層361的自旋方向可以與第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向相同。當(dāng)?shù)谌齾⒈却鎯ζ鲉卧?03中包括的第一層361的自旋方向與第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向相同時，第三參比存儲器單元元件303的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)(例如，低電阻)。

例如，如在圖31中描述的，參比區(qū)域300中包括的第二參比存儲器單元元件302可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第二參比存儲器單元元件302中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第二參比存儲器單元元件302中包括的第一層361的自旋方向可以不同于第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向。當(dāng)?shù)诙⒈却鎯ζ鲉卧?02中包括的第一層361的自旋方向不同于第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向時，第二參比存儲器單元元件302的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)。例如，這里公開的第二狀態(tài)可以對應(yīng)于高電阻。

例如，數(shù)據(jù)存儲器單元可以包括數(shù)據(jù)存儲器單元元件。數(shù)據(jù)存儲器單元元件可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第一層361可以是自由層，第二層362可以是被釘扎層，第三層363可以是隧道層或勢壘層。在示例實施例中，數(shù)據(jù)存儲器單元元件的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)，其中，數(shù)據(jù)存儲器單元元件中包括的第一層361的自旋方向與數(shù)據(jù)存儲器單元元件中包括的第二層362的自旋方向相同。

例如，數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113可以包括第 一層361、第二層362和第三層363。第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向可以是第一方向D1，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向可以與第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向相同。當(dāng)?shù)谌龜?shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向與第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向相同時，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)(例如，低電阻)。

例如，如在圖33中描述的，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第一層361的自旋方向可以不同于第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向。當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第一層361的自旋方向不同于第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向時，第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)(例如，高電阻)。

例如，數(shù)據(jù)“0”可以存儲在包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中。第三字線WLn-1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的數(shù)據(jù)。例如，用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，讀取電流IREAD可以通過第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113和第三數(shù)據(jù)單元晶體管118提供到第一源極線SL0。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113和第三數(shù)據(jù)單元晶體管118提供到第一源極線SL0時，讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。例如，第一位線BL0的電壓可以是數(shù)據(jù)電壓DATA_V。數(shù)據(jù)電壓DATA_V可以是與數(shù)據(jù)“0”對應(yīng)的電壓。

在示例實施例中，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號 READ而接通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到接地電壓VSS。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。

當(dāng)電阻電路370的電阻值是0時，參比電壓VREF可以大于與數(shù)據(jù)“0”對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。例如，數(shù)據(jù)電壓DATA_V可以是第一位線BL0的電壓，參比電壓VREF可以是參比位線REF0BL的電壓。參比區(qū)域300可以包括電阻電路370。當(dāng)電阻電路370的電阻值大于0時，電壓降可以通過傳輸?shù)诫娮桦娐?70的讀取電流IREAD而產(chǎn)生。當(dāng)電壓降通過傳輸?shù)诫娮桦娐?70的讀取電流IREAD而產(chǎn)生時，作為參比位線REF0BL的電壓的參比電壓VREF可以大于作為第一位線BL0的電壓的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。例如，感測放大器500可以將數(shù)據(jù)電壓DATA_V與參比電壓VREF進行比較。當(dāng)參比電壓VREF大于數(shù)據(jù)電壓DATA_V時，感測放大器500可以提供與數(shù)據(jù)“0”對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)D_OUT。

根據(jù)示例實施例的存儲器裝置10可以通過基于連接到參比源極線REF0SL的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF而提高性能。

在示例實施例中，參比區(qū)域300可以包括連接在參比源極線REF0SL與電阻電路370之間的參比晶體管351。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個可以包括連接在對應(yīng)的源極線與接地電壓VSS之間的數(shù)據(jù)晶體管。參比晶體管351和各個數(shù)據(jù)晶體管可以基于讀取信號READ而導(dǎo)通。在示例實施例中，讀取信號READ可以在存儲器裝置10處于讀取操作時而激活，并且在存儲器裝置10處于寫入操作時而去激活。

例如，當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，參比晶體管351可以截止。當(dāng)參比晶體管351截止時，會阻擋參比源極線REF0SL的信號通過參比晶體管351提供到電阻電路370。例如，當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，參比晶體管351可以導(dǎo)通。當(dāng)參比晶體管351導(dǎo)通時，參比源極線REF0SL的信號可以通過參比晶體管351傳輸?shù)诫娮桦娐?70。例如，參比晶體管351 可以在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通。在參比晶體管351在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通的情況下，提供到參比源極線REF0SL的讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351傳輸?shù)诫娮桦娐?70。

在示例實施例中，數(shù)據(jù)晶體管可以包括第一數(shù)據(jù)晶體管151、第二數(shù)據(jù)晶體管152、第三數(shù)據(jù)晶體管153和第四數(shù)據(jù)晶體管154。第一數(shù)據(jù)晶體管151可以包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中，第二數(shù)據(jù)晶體管152可以包括在第二數(shù)據(jù)區(qū)域120中，第三數(shù)據(jù)晶體管153可以包括在第三數(shù)據(jù)區(qū)域130中，第四數(shù)據(jù)晶體管154可以包括在第四數(shù)據(jù)區(qū)域140中。例如，當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，第一數(shù)據(jù)晶體管151可以截止。當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)晶體管151截止時，會阻擋第一源極線SL0的信號通過第一數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。例如，當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，第一數(shù)據(jù)晶體管151可以導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)晶體管151導(dǎo)通時，第一源極線SL0的信號可以通過第一數(shù)據(jù)晶體管151傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。例如，第一數(shù)據(jù)晶體管151可以在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)晶體管151在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通時，提供到第一源極線SL0的讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)晶體管151傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。

在某些實施例中，當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，第二數(shù)據(jù)晶體管152可以截止。當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)晶體管152截止時，會阻擋第二源極線SL1的信號通過第二數(shù)據(jù)晶體管152提供到接地電壓VSS。例如，當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，第二數(shù)據(jù)晶體管152可以導(dǎo)通。當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)晶體管152導(dǎo)通時，第二源極線SL1的信號可以通過第二數(shù)據(jù)晶體管152傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。例如，第二數(shù)據(jù)晶體管152可以在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通。當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)晶體管152在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通時，提供到第二源極線SL1的讀取電流IREAD可以通過第二數(shù)據(jù)晶體管152傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。在某些實施例中，當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，第三數(shù)據(jù)晶體管153可以截止。在第三數(shù)據(jù)晶體管153截止的情況下，會阻擋第三源極線SL2的信號通過第三數(shù)據(jù)晶體管153提供到接地電壓VSS。例如，當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，第三數(shù)據(jù)晶體管153可以導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谌龜?shù)據(jù)晶體管153導(dǎo)通時，第三源極線SL2的信號可以通過第三數(shù)據(jù)晶體管153傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。例如，第三數(shù)據(jù)晶體管153可以在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谌龜?shù)據(jù)晶體管153在存儲器裝置10的讀取操作期 間導(dǎo)通時，提供到第三源極線SL2的讀取電流IREAD可以通過第三數(shù)據(jù)晶體管153傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。

在某些實施例中，當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，第四數(shù)據(jù)晶體管154可以截止。在第四數(shù)據(jù)晶體管154截止的情況下，會阻擋第四源極線SLn的信號通過第四數(shù)據(jù)晶體管154提供到接地電壓VSS。例如，當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，第四數(shù)據(jù)晶體管154可以導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谒臄?shù)據(jù)晶體管154導(dǎo)通時，第四源極線SLn的信號可以通過第四數(shù)據(jù)晶體管154傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。例如，第四數(shù)據(jù)晶體管154可以在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谒臄?shù)據(jù)晶體管154在存儲器裝置10的讀取操作期間導(dǎo)通時，提供到第四源極線SLn的讀取電流IREAD可以通過第四數(shù)據(jù)晶體管154傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。

圖18是示出包括數(shù)據(jù)區(qū)域和參比區(qū)域的傳統(tǒng)存儲器裝置的圖。

參照圖18，傳統(tǒng)存儲器裝置10a包括存儲器單元陣列100和感測放大器500。存儲器單元陣列100包括數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140以及參比區(qū)域300。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140提供與存儲在數(shù)據(jù)存儲器單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140包括設(shè)置在位線與源極線之間的多個數(shù)據(jù)存儲器單元。例如，數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140可以包括第一數(shù)據(jù)區(qū)域110、第二數(shù)據(jù)區(qū)域120、第三數(shù)據(jù)區(qū)域130和第四數(shù)據(jù)區(qū)域140。第一數(shù)據(jù)區(qū)域110可以包括設(shè)置在第一位線BL0與第一源極線SL0之間的第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114。第二數(shù)據(jù)區(qū)域120可以包括設(shè)置在第二位線BL1與第二源極線SL1之間的第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124。第三數(shù)據(jù)區(qū)域130可以包括設(shè)置在第三位線BL2與第三源極線SL2之間的第九數(shù)據(jù)存儲器單元元件131至第十二數(shù)據(jù)存儲器單元元件134。第四數(shù)據(jù)區(qū)域140可以包括設(shè)置在第四位線BLn與第四源極線SLn之間的第十三數(shù)據(jù)存儲器單元元件141至第十六數(shù)據(jù)存儲器單元元件144。

圖19是示出圖18的存儲器裝置的第一參比區(qū)域中包括的參比存儲器單元的示例的圖，圖20是用于描述圖18的存儲器裝置的第一參比區(qū)域的操作示例的圖，圖21是示出圖18的存儲器裝置的第二參比區(qū)域中包括的參比存儲器單元的示例的圖，圖22是用于描述圖18的存儲器裝置的第二參比區(qū)域的操作示例的圖。

參照圖18至圖22，參比區(qū)域300可以包括第一參比區(qū)域310和第二參比區(qū)域320。第一參比區(qū)域310包括設(shè)置在第一參比位線REF 1BL與第一參比源極線REF 1SL之間的多個參比存儲器單元。例如，第一參比區(qū)域310可以包括多個第一參比存儲器單元。第一參比存儲器單元可以包括設(shè)置在第一參比位線REF1BL與第一參比源極線REF 1SL之間的第一參比存儲器單元元件311至第四參比存儲器單元元件314以及第一參比單元晶體管316至第四參比單元晶體管319。第一參比存儲器單元元件311至第四參比存儲器單元元件314的每個狀態(tài)可以彼此相同。例如，第一參比存儲器單元元件311至第四參比存儲器單元元件314中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第一參比存儲器單元元件311至第四參比存儲器單元元件314中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。在這種情況下，第一參比存儲器單元元件311至第四參比存儲器單元元件314的每個狀態(tài)可以是第二狀態(tài)。

第二參比區(qū)域320包括設(shè)置在第二參比位線REF0BL與第二參比源極線REF0SL之間的多個參比存儲器單元。例如，第二參比區(qū)域320可以包括多個第二參比存儲器單元。第二參比存儲器單元可以包括設(shè)置在第二參比位線REF0BL與第二參比源極線REF0SL之間的第五參比存儲器單元元件321至第八參比存儲器單元元件324以及第五參比單元晶體管326至第八參比單元晶體管329。第五參比存儲器單元元件321至第八參比存儲器單元元件324的每個狀態(tài)可以彼此相同。例如，第五參比存儲器單元元件321至第八參比存儲器單元元件324中包括的第一層361的自旋方向可以是第一方向D1，第五參比存儲器單元元件321至第八參比存儲器單元元件324中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。在這種情況下，第五參比存儲器單元元件321至第八參比存儲器單元元件324的每個狀態(tài)可以是第一狀態(tài)。

圖23是示出圖18的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域中包括的數(shù)據(jù)存儲器單元的示例的圖。圖24是用于描述圖18的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域的操作示例的圖。

參照圖23和圖24，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第一層361可以是自由層，第二層362可以是被釘扎層，第三層363可以是隧道層或勢壘層。第二字線WL1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的數(shù)據(jù)。

在這種情況下，在數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110 的數(shù)據(jù)開關(guān)115可以基于讀取信號READ而接通。在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115基于讀取信號READ而接通的情況下，讀取電流IREAD可以沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110。在第二字線WL1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的情況下，讀取電流IREAD可以通過第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112和第二數(shù)據(jù)單元晶體管117提供到第一源極線SL0。在讀取電流IREAD通過第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112和第二數(shù)據(jù)單元晶體管117提供到第一源極線SL0的情況下，讀取電流IREAD可以提供到接地電壓VSS。在這種情況下，第一位線BL0的電壓可以是數(shù)據(jù)電壓DATA_V。

在這種情況下，在第一參比區(qū)域310中，第一參比開關(guān)315可以基于讀取信號READ而接通。在第一參比開關(guān)315基于讀取信號READ而接通的情況下，讀取電流IREAD可以沿第一參比位線REF1BL提供到第一參比區(qū)域300。在第二字線WL1啟用且讀取電流IREAD沿第一參比位線REF1BL提供到第一參比區(qū)域310的情況下，讀取電流IREAD可以通過第二參比存儲器單元元件312和第二參比單元晶體管317提供到第一參比源極線REF1SL。在讀取電流IREAD通過第二參比存儲器單元元件312和第二參比單元晶體管317提供到第一參比源極線REF1SL的情況下，讀取電流IREAD可以提供到接地電壓VSS。在這種情況下，第一參比位線REF1BL的電壓可以是第一參比電壓VREF1。

另外，在第二參比區(qū)域320中，第二參比開關(guān)325可以基于讀取信號READ而接通。在第二參比開關(guān)325基于讀取信號READ而接通的情況下，讀取電流IREAD可以沿第二參比位線REF0BL提供到第二參比區(qū)域320。在第二字線WL1啟用且讀取電流IREAD沿第二參比位線REF0BL提供到第二參比區(qū)域320時，讀取電流IREAD可以通過第六參比存儲器單元元件322和第六參比單元晶體管327提供到第二參比源極線REF0SL。在讀取電流IREAD通過第六參比存儲器單元元件322和第六參比單元晶體管327提供到第二參比源極線REF0SL的情況下，讀取電流IREAD可以提供到接地電壓VSS。在這種情況下，第二參比位線REF0BL的電壓可以是與第一參比電壓VREF1不同的第二參比電壓VREF0。

感測放大器500可以基于與數(shù)據(jù)存儲器單元中存儲的數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓DATA_V、第一參比電壓VREF1和第二參比電壓VREF0來提供輸出數(shù)據(jù) D_OUT。例如，感測放大器500可以將第一參比電壓VREF1和第二參比電壓VREF0的中間值與數(shù)據(jù)電壓DATA_V進行比較。與數(shù)據(jù)“0”對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓DATA_V可以小于第一參比電壓VREF1和第二參比電壓VREF0的中間值。在這種情況下，感測放大器500可以提供與數(shù)據(jù)“0”對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)D_OUT。

對于傳統(tǒng)存儲器裝置10a，第一參比電壓VREF1和第二參比電壓VREF0可以利用第一參比區(qū)域310和第二參比區(qū)域320來產(chǎn)生。然而，根據(jù)示例實施例的存儲器裝置10可以基于連接在參比區(qū)域300中包括的參比源極線REF0SL與接地電壓VSS之間的電阻電路370的電阻值來產(chǎn)生參比電壓VREF。當(dāng)參比電壓VREF基于電阻電路370的電阻值而產(chǎn)生時，可以減小參比區(qū)域300的尺寸。

圖25和圖26是描述圖18的存儲器裝置的讀取干擾錯誤的圖。

參照圖25，第一參比區(qū)域310可以包括第二參比存儲器單元元件312和第二參比單元晶體管317。第二參比存儲器單元元件312可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第二參比存儲器單元元件312中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第二參比存儲器單元元件312中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。在這種情況下，第二參比存儲器單元元件312的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)。讀取電流IREAD可以在存儲器裝置10a的讀取操作中從第一參比位線REF1BL傳輸?shù)降谝粎⒈仍礃O線REF1SL。在存儲器裝置10a的讀取操作中，讀取電流IREAD的方向可以是第三方向D3。

在存儲器裝置10a的寫入操作中，第二參比存儲器單元元件312的狀態(tài)可以從第二狀態(tài)改變成第一狀態(tài)。寫入電流IWRITE可以在存儲器裝置10a的寫入操作中提供到第二參比存儲器單元元件312。在存儲器裝置10a的寫入操作中，寫入電流IWRITE的方向可以是第三方向D3。在這種情況下，存儲器裝置10a的寫入操作中的寫入電流IWRITE的方向可以與存儲器裝置10a的讀取操作中的讀取電流IREAD的方向相同。在存儲器裝置10a的寫入操作中的寫入電流IWRITE的方向與存儲器裝置10a的讀取操作中的讀取電流IREAD的方向相同的情況下，第二參比存儲器單元元件312的狀態(tài)可以在存儲器裝置10a的特定讀取操作期間從第二狀態(tài)改變成第一狀態(tài)。如果第二參比存儲器單元元件312的狀態(tài)在存儲器裝置10a的特定讀取操作期間從第二狀態(tài)改變成第一狀態(tài)，則在存儲器裝置10a的讀取操作中會產(chǎn)生錯誤。錯誤 可以被稱為讀取干擾錯誤。

參照圖26，第二參比區(qū)域320可以包括第六參比存儲器單元元件322和第六參比單元晶體管327。第六參比存儲器單元元件322可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第六參比存儲器單元元件322中包括的第一層361的自旋方向可以是第一方向D1，第六參比存儲器單元元件322中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。在這種情況下，第六參比存儲器單元元件322的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)。讀取電流IREAD可以在存儲器裝置10a的讀取操作中從第二參比位線REF0BL傳輸?shù)降诙⒈仍礃O線REF0SL。在存儲器裝置10a的讀取操作中，讀取電流IREAD的方向可以是第三方向D3。

在存儲器裝置10a的寫入操作中，第六參比存儲器單元元件322的狀態(tài)可以從第一狀態(tài)改變成第二狀態(tài)。寫入電流IWRITE可以在存儲器裝置10a的寫入操作中提供到第六參比存儲器單元元件322。在存儲器裝置10a的寫入操作中，寫入電流IWRITE的方向可以是第四方向D4。在這種情況下，存儲器裝置10a的寫入操作中的寫入電流IWRITE的方向可以與存儲器裝置10a的讀取操作中的讀取電流IREAD的方向不同。在存儲器裝置10a的寫入操作中的寫入電流IWRITE的方向與存儲器裝置10a的讀取操作中的讀取電流IREAD的方向不同的情況下，在存儲器裝置10a的讀取操作期間第六參比存儲器單元元件322的狀態(tài)可以不從第一狀態(tài)改變成第二狀態(tài)。如果在存儲器裝置10a的讀取操作期間第六參比存儲器單元元件322的狀態(tài)不從第一狀態(tài)改變成第二狀態(tài)，則在存儲器裝置10a的讀取操作中不會產(chǎn)生錯誤。

圖27是示出根據(jù)示例實施例的圖1的存儲器裝置中包括的電阻電路的示例的圖。

參照圖1和圖27，電阻電路370可以包括第一電阻器371、第二電阻器372、第三電阻器373、第一電阻器晶體管374和第二電阻器晶體管375。在示例實施例中，電阻電路370可以連接在參比晶體管351與接地電壓VSS之間。例如，電阻電路370可以包括串聯(lián)連接的第一電阻器371、第二電阻器372和第三電阻器373，以及分別與第二電阻器372和第三電阻器373并聯(lián)連接的第一電阻器晶體管374和第二電阻器晶體管375。第一電阻器控制信號RCS1和第二電阻器控制信號RCS2可以分別控制第一電阻器晶體管374和第二電阻器晶體管375。

參比位線REF0BL的電壓可以基于電阻電路370的電阻值而改變。例如， 第一電阻器控制信號RCS 1可以傳輸?shù)降谝浑娮杵骶w管374的柵極，第二電阻器控制信號RCS2可以傳輸?shù)降诙娮杵骶w管375的柵極。當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS1是第一邏輯電平時，第一電阻器晶體管374可以截止。另外，當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS1是第二邏輯電平時，第一電阻器晶體管374可以導(dǎo)通。第一邏輯電平可以是邏輯低電平，第二邏輯電平可以是邏輯高電平。當(dāng)?shù)诙娮杵骺刂菩盘朢CS2是第一邏輯電平時，第二電阻器晶體管375可以截止，當(dāng)?shù)诙娮杵骺刂菩盘朢CS2是第二邏輯電平時，第二電阻器晶體管375可以導(dǎo)通。

例如，在一個實施例中，當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS 1和第二電阻器控制信號RCS2是第一邏輯電平時，電阻電路370的電阻值是R1+R2+R3。另外，當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS1是第二邏輯電平并且第二電阻器控制信號RCS2是第一邏輯電平時，電阻電路370的電阻值是R1+R3。當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS 1是第二邏輯電平并且第二電阻器控制信號RCS2是第二邏輯電平時，電阻電路370的電阻值是R1。因此，電阻電路370的電阻值可以根據(jù)第一電阻器控制信號RCS1和第二電阻器控制信號RCS2而改變。第一電阻器控制信號RCS1和第二電阻器控制信號RCS2可以由控制邏輯電路來提供。

在示例實施例中，第三電阻器晶體管376(未示出)可以并聯(lián)連接到第一電阻器371，第三電阻器控制信號RCS3(未示出)可以控制第三電阻器晶體管376。例如，當(dāng)電阻器晶體管374、375和376導(dǎo)通時，電阻電路370的電阻值是“0”。

在示例實施例中，參比位線REF0BL的電壓可以隨著電阻電路370的電阻值的增大而增大。參比位線REF0BL的電壓可以隨著電阻電路370的電阻值的減小而減小。例如，第三字線WLn-1可以啟用以讀取包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的數(shù)據(jù)。例如，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而導(dǎo)通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而導(dǎo)通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到 參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到接地電壓VSS。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。參比晶體管351可以是NMOS晶體管。

當(dāng)電阻電路370的電阻值是0時，由參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的參比電壓VREF。由參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的增大而增大。另外，由參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的減小而減小。因此，當(dāng)控制了電阻電路370的電阻值時，由參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以用于確定來自數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140的數(shù)據(jù)電壓DATA_V是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的電壓還是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的電壓。

在示例實施例中，存儲器裝置10可以基于一個或更多個電阻器控制信號來控制電阻電路370的電阻值。例如，當(dāng)電阻器控制信號是第一邏輯電平時，電阻電路370的電阻值可以增大。另外，當(dāng)電阻器控制信號是第二邏輯電平時，電阻電路370的電阻值可以減小。

圖28是示出當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)存儲在根據(jù)示例實施例的第一組數(shù)據(jù)存儲器單元中時，參比存儲器單元的電壓分布和第一組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布的圖。

參照圖1和圖28，例如，參比存儲器單元可以包括第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304。例如，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個可以具有參比數(shù)據(jù)REF。第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304的電壓分布中的最小值可以是參比最小電壓MINRV。數(shù)據(jù)存儲器單元之中的具有第一數(shù)據(jù)DATA1的第一組數(shù)據(jù)存儲器單元可以包括第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114。例如，第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114中的每個可以具有第一數(shù)據(jù)DATA1。第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114的電壓分布中的最大值可以是第一數(shù)據(jù)最大電壓MAXV1。在示例實施例中，參比最小電壓MINRV可以大于第一最大電壓MAXV1。參比最小電壓MINRV可以是參比存儲器單元的電壓分布中的最小值。第一數(shù)據(jù)最大電壓MAXV1可以是數(shù)據(jù)存儲器單元之中具有第一數(shù)據(jù)DATA1的第一組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布中的最大值。第一數(shù)據(jù)DATA1可以是數(shù)據(jù)“0”。然而，第一數(shù)據(jù)DATA1可以是數(shù)據(jù)“1”。

圖29是示出當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)存儲在根據(jù)示例實施例的第二組數(shù)據(jù)存儲器單元中時，參比存儲器單元的電壓分布和第二組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布的圖。

參照圖1和圖29，例如，參比存儲器單元可以包括第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304。例如，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個可以具有參比數(shù)據(jù)REF。第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304的電壓分布中的最大值可以是參比最大電壓MAXRV。數(shù)據(jù)存儲器單元之中的具有第二數(shù)據(jù)DATA2的第二組數(shù)據(jù)存儲器單元可以包括第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124。第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124中的每個可以具有第二數(shù)據(jù)DATA2。第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124的電壓分布中的最小值可以是第二數(shù)據(jù)最小電壓MINV2。在示例實施例中，參比最大電壓MAXRV可以小于第二最小電壓MINV2。參比最大電壓MAXRV可以是參比存儲器單元的電壓分布中的最大值。第二數(shù)據(jù)最小電壓MINV2可以是數(shù)據(jù)存儲器單元之中具有第二數(shù)據(jù)DATA2的第二組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布中的最小值。第二數(shù)據(jù)DATA2可以是數(shù)據(jù)“1”。然而，第二數(shù)據(jù)DATA2可以是數(shù)據(jù)“0”。

參照圖30至圖32，存儲器裝置10b包括存儲器單元陣列100和感測放大器500。存儲器單元陣列100包括數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140以及參比區(qū)域300。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個可以提供與存儲在數(shù)據(jù)存儲器單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140可以包括多個數(shù)據(jù)存儲器單元。多個數(shù)據(jù)存儲器單元設(shè)置在位線與源極線之間。多個數(shù)據(jù)存儲器單元可以包括數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至114、121至124、131至134與141至144(例如，磁隧道結(jié)(MTJ)元件)，以及分別設(shè)置在位線BL0與源極線SL0之間、位線BL1與源極線SL1之間、位線BL2與源極線SL2之間和位線BLn與源極線SLn之間的數(shù)據(jù)單元晶體管116至119、126至129、136至139與146至149。例如，根據(jù)某些實施例，數(shù)據(jù)存儲器單元包括彼此連接的數(shù)據(jù)存儲器單元元件(例如，磁隧道結(jié)(MTJ)元件)和數(shù)據(jù)單元晶體管。例如，數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140可以包括第一數(shù)據(jù)區(qū)域110、第二數(shù)據(jù)區(qū)域120、第三數(shù)據(jù)區(qū)域130和第四數(shù)據(jù)區(qū)域140。第一數(shù)據(jù)區(qū)域110可以包括設(shè)置在第一位線BL0與第一源極線SL0之間的第 一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114以及數(shù)據(jù)單元晶體管116至119。另外，第二數(shù)據(jù)區(qū)域120可以包括位于第二位線BL1與第二源極線SL1之間的第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124以及數(shù)據(jù)單元晶體管126至129。第三數(shù)據(jù)區(qū)域130可以包括位于第三位線BL2與第三源極線SL2之間的第九數(shù)據(jù)存儲器單元元件131至第十二數(shù)據(jù)存儲器單元元件134以及數(shù)據(jù)單元晶體管136至139。第四數(shù)據(jù)區(qū)域140可以包括位于第四位線BLn與第四源極線SLn之間的第十三數(shù)據(jù)存儲器單元元件141至第十六數(shù)據(jù)存儲器單元元件144以及數(shù)據(jù)單元晶體管146至149。

參比區(qū)域300可以包括在參比位線REF0BL與參比源極線REF0SL之間的多個參比存儲器單元。例如，多個參比存儲器單元可以包括設(shè)置在參比位線REF0BL與參比源極線REF0SL之間的第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304以及參比單元晶體管306至309。第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304的每個狀態(tài)可以相同。例如，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。在這種情況下，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304的每個狀態(tài)可以是第二狀態(tài)。

圖33是示出圖30的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域中包括的數(shù)據(jù)存儲器單元的示例的圖，圖34是用于描述根據(jù)示例實施例的圖30的存儲器裝置的數(shù)據(jù)區(qū)域的操作示例的圖。

參照圖30至圖34，參比區(qū)域300基于連接在參比源極線REF0SL與反向偏置電壓線RV(在下文中，可以被稱作反向偏置電壓RV、負電壓線或負電壓)之間的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF。在示例實施例中，反向偏置電壓RV可以產(chǎn)生自存儲器裝置10b中包括的電壓生成器(未示出)。第二字線WL1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的數(shù)據(jù)。

在示例實施例中，用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115可以基于讀取信號READ而接通。例如，讀取信號READ可以在存儲器裝置10b處于讀取操作時激活并且在存儲器裝置10b處于寫入操作時去激活。當(dāng)用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD 可以沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，讀取電流IREAD可以通過第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112和第二數(shù)據(jù)單元晶體管117提供到第一源極線SL0。當(dāng)讀取電流IREAD通過第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112和第二數(shù)據(jù)單元晶體管117提供到第一源極線SL0時，讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。例如，第一位線BL0的電壓可以是數(shù)據(jù)電壓DATA_V。

例如，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到反向偏置電壓RV。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。反向偏置電壓RV可以是負電壓。可以利用反向偏置電壓RV使得參比電壓VREF小于與數(shù)據(jù)“1”對應(yīng)的第一參比電壓VREF1。另外，可以控制讀取電流IREAD使得參比電壓VREF小于與數(shù)據(jù)“1”對應(yīng)的第一參比電壓VREF1。

例如，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的增大而增大。例如，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的減小而減小。因此，當(dāng)控制了電阻電路370的電阻值時，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以用于確定來自數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個的數(shù)據(jù)電壓DATA_V是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的電壓還是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的電壓。

感測放大器500通過將數(shù)據(jù)電壓DATA_V與參比電壓VREF進行比較來提供輸出數(shù)據(jù)D_OUT。例如，存儲在包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中的數(shù)據(jù)可以是“1”。第二字線WL1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，參比區(qū)域300可以提供參比電壓VREF。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流 IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110可以提供對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。例如，感測放大器500可以通過將對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的數(shù)據(jù)電壓DATA_V與參比電壓VREF進行比較來提供輸出數(shù)據(jù)D_OUT。

根據(jù)示例實施例的存儲器裝置10b可以通過基于結(jié)合在參比源極線REF0SL與反向偏置電壓RV(例如，負電壓)之間的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF而提高性能。

參比存儲器單元元件可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第一層361可以是自由層，第二層362可以是被釘扎層，第三層363可以是隧道層或勢壘層。在示例實施例中，參比存儲器單元元件的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)，其中，參比存儲器單元元件中包括的第一層361的自旋方向與參比存儲器單元元件中包括的第二層362的自旋方向不同。

例如，圖30的參比區(qū)域300中包括的第二參比存儲器單元元件302可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第二參比存儲器單元元件302中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第二參比存儲器單元元件302中包括的第一層361的自旋方向可以不同于第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向。當(dāng)?shù)诙⒈却鎯ζ鲉卧?02中包括的第一層361的自旋方向與第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向不同時，第二參比存儲器單元元件302的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)。

例如，如圖14中描述的，參比區(qū)域300中包括的第三參比存儲器單元元件303可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第三參比存儲器單元元件303中包括的第一層361的自旋方向可以是第一方向D1，第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。在這種情況下，第三參比存儲器單元元件303中包括的第一層361的自旋方向可以與第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向相同。當(dāng)?shù)谌齾⒈却鎯ζ鲉卧?03中包括的第一層361的自旋方向與第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向相同時，第三參比存儲器單元元件303的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)。

例如，數(shù)據(jù)存儲器單元元件可以包括第一層361、第二層362和第三層 363。第一層361可以是自由層，第二層362可以是被釘扎層，第三層363可以是隧道層或勢壘層。在示例實施例中，數(shù)據(jù)存儲器單元元件的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)，其中，數(shù)據(jù)存儲器單元元件中包括的第一層361的自旋方向與數(shù)據(jù)存儲器單元元件中包括的第二層362的自旋方向不同。

例如，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。在這種情況下，第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第一層361的自旋方向可以與第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向不同。在第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第一層361的自旋方向與第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向不同的情況下，第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)。

例如，如圖16中描述的，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向可以是第一方向D1，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向可以與第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向相同。當(dāng)?shù)谌龜?shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向與第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向相同時，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)。

例如，數(shù)據(jù)“1”可以存儲在包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中。第二字線WL1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的數(shù)據(jù)。例如，用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，讀取電流IREAD可以通過第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112和第二數(shù)據(jù)單元晶體管117提供到第一源極線SL0。當(dāng)讀取電流IREAD通過第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112和第二數(shù)據(jù)單元 晶體管117提供到第一源極線SL0時，讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。例如，第一位線BL0的電壓可以是數(shù)據(jù)電壓DATA_V。數(shù)據(jù)電壓DATA_V可以是與數(shù)據(jù)“1”對應(yīng)的電壓。

在圖30的參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到反向偏置電壓RV。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。當(dāng)負電壓提供到電阻電路370的一端時的參比電壓VREF可以小于當(dāng)接地電壓提供到電阻電路370的所述一端時的參比電壓VREF。

例如，數(shù)據(jù)電壓DATA_V可以是第一位線BL0的電壓。參比電壓VREF可以是參比位線REF0BL的電壓。參比區(qū)域300可以包括電阻電路370。當(dāng)電阻電路370的電阻值大于0時，電壓降可以通過傳輸?shù)诫娮桦娐?70的讀取電流IREAD來產(chǎn)生。當(dāng)電壓降通過傳輸?shù)诫娮桦娐?70的讀取電流IREAD來產(chǎn)生時，作為參比位線REF0BL的電壓的參比電壓VREF可以大于作為第一位線BL0的電壓的數(shù)據(jù)電壓DATA_V(例如，數(shù)據(jù)“0”)。例如，感測放大器500可以比較數(shù)據(jù)電壓DATA_V與參比電壓VREF。當(dāng)參比電壓VREF大于數(shù)據(jù)電壓DATA_V(例如，數(shù)據(jù)“0”)時，感測放大器500可以提供與數(shù)據(jù)“0”對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)D_OUT。另外，當(dāng)參比電壓VREF小于數(shù)據(jù)電壓DATA_V(例如，數(shù)據(jù)“1”)時，感測放大器500可以提供與數(shù)據(jù)“1”對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)D_OUT。

根據(jù)示例實施例的存儲器裝置10b可以通過基于連接在參比源極線REF0SL與負電壓之間的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF而提高性能。

參比存儲器單元元件301至304中的每個可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第一層361可以是自由層，第二層362可以是被釘扎層， 第三層363可以是隧道層或勢壘層。在示例實施例中，每個參比存儲器單元元件的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)，其中，每個參比存儲器單元元件中包括的第一層361的自旋方向與每個參比存儲器單元元件中包括的第二層362的自旋方向不同。

例如，參比區(qū)域300中包括的第二參比存儲器單元元件302可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第二參比存儲器單元元件302中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第二參比存儲器單元元件302中包括的第一層361的自旋方向可以不同于第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向。當(dāng)?shù)诙⒈却鎯ζ鲉卧?02中包括的第一層361的自旋方向與第二參比存儲器單元元件302中包括的第二層362的自旋方向不同時，第二參比存儲器單元元件302的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)。

例如，如圖14中描述的，參比區(qū)域300中包括的第三參比存儲器單元元件303可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第三參比存儲器單元元件303中包括的第一層361的自旋方向可以是第一方向D1，第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。在這種情況下，第三參比存儲器單元元件303中包括的第一層361的自旋方向可以與第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向相同。當(dāng)?shù)谌齾⒈却鎯ζ鲉卧?03中包括的第一層361的自旋方向與第三參比存儲器單元元件303中包括的第二層362的自旋方向相同時，第三參比存儲器單元元件303的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)。

例如，數(shù)據(jù)存儲器單元元件可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第一層361可以是自由層，第二層362可以是被釘扎層，第三層363可以是隧道層或勢壘層。在示例實施例中，數(shù)據(jù)存儲器單元元件的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)，其中，數(shù)據(jù)存儲器單元元件中包括的第一層361的自旋方向與數(shù)據(jù)存儲器單元元件中包括的第二層362的自旋方向不同。

例如，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第一層361的自旋方向可以是第二方向D2，第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第二數(shù)據(jù)存儲器 單元元件112中包括的第一層361的自旋方向可以與第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向不同。當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第一層361的自旋方向與第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中包括的第二層362的自旋方向不同時，第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的狀態(tài)可以是第二狀態(tài)。

例如，如圖16中描述的，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113可以包括第一層361、第二層362和第三層363。第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向可以是第一方向D1，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。例如，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向可以與第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向相同。當(dāng)?shù)谌龜?shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第一層361的自旋方向與第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中包括的第二層362的自旋方向相同時，第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)。

在示例實施例中，數(shù)據(jù)“1”可以存儲在包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112中。第二字線WL1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的數(shù)據(jù)。例如，用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，讀取電流IREAD可以通過第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112和第二數(shù)據(jù)單元晶體管117提供到第一源極線SL0。當(dāng)讀取電流IREAD通過第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112和第二數(shù)據(jù)單元晶體管117提供到第一源極線SL0時，讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。例如，第一位線BL0的電壓可以是數(shù)據(jù)電壓DATA_V。數(shù)據(jù)電壓DATA_V可以是與數(shù)據(jù)“1”對應(yīng)的電壓。

例如，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以 通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到反向偏置電壓RV。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。

例如，數(shù)據(jù)電壓DATA_V可以是第一位線BL0的電壓。參比電壓VREF可以是參比位線REF0BL的電壓。參比區(qū)域300可以包括電阻電路370。當(dāng)電阻電路370的電阻值大于0時，電壓降可以通過傳輸?shù)诫娮桦娐?70的讀取電流IREAD來產(chǎn)生。當(dāng)電壓降通過傳輸?shù)诫娮桦娐?70的讀取電流IREAD來產(chǎn)生時，作為參比位線REF0BL的電壓的參比電壓VREF可以大于作為第一位線BL0的電壓的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。例如，感測放大器500可以比較數(shù)據(jù)電壓DATA_V(例如，數(shù)據(jù)“0”)與參比電壓VREF。當(dāng)參比電壓VREF大于數(shù)據(jù)電壓DATA_V時，感測放大器500可以提供與數(shù)據(jù)“0”對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)D_OUT。另外，當(dāng)參比電壓VREF小于數(shù)據(jù)電壓DATA_V(例如，數(shù)據(jù)“1”)時，感測放大器500可以提供與數(shù)據(jù)“1”對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)D_OUT。

根據(jù)示例實施例的存儲器裝置10b可以通過基于連接在參比源極線REF0SL與負電壓之間的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF而提高性能。

在示例實施例中，參比區(qū)域300可以包括連接在參比源極線REF0SL與電阻電路370之間的參比晶體管351。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個可以包括連接在源極線與接地電壓VSS之間的數(shù)據(jù)晶體管。參比晶體管351和各個數(shù)據(jù)晶體管可以基于讀取信號READ而導(dǎo)通。

在示例實施例中，當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，參比晶體管351可以截止。當(dāng)參比晶體管351截止時，會阻擋參比源極線REF0SL的信號通過參比晶體管351提供到電阻電路370。當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，參比晶體管351可以導(dǎo)通。當(dāng)參比晶體管351導(dǎo)通時，參比源極線REF0SL的信號可以通過參比晶體管351傳輸?shù)诫娮桦娐?70。例如，參比晶體管351可以在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通。當(dāng)參比晶體管351在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通時，提供到參比源極線REF0SL的讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351傳輸?shù)诫娮桦娐?70。

例如，數(shù)據(jù)晶體管可以包括第一數(shù)據(jù)晶體管151、第二數(shù)據(jù)晶體管152、 第三數(shù)據(jù)晶體管153和第四數(shù)據(jù)晶體管154。第一數(shù)據(jù)晶體管151可以包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中，第二數(shù)據(jù)晶體管152可以包括在第二數(shù)據(jù)區(qū)域120中，第三數(shù)據(jù)晶體管153可以包括在第三數(shù)據(jù)區(qū)域130中，第四數(shù)據(jù)晶體管154可以包括在第四數(shù)據(jù)區(qū)域140中。例如，在讀取信號READ是第一邏輯電平的情況下，第一數(shù)據(jù)晶體管151會截止。當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)晶體管151截止時，會阻擋第一源極線SL0的信號通過第一數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，第一數(shù)據(jù)晶體管151可以導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)晶體管151導(dǎo)通時，第一源極線SL0的信號可以通過第一數(shù)據(jù)晶體管151傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。例如，第一數(shù)據(jù)晶體管151可以在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)晶體管151在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通時，提供到第一源極線SL0的讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)晶體管151傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。

當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，第二數(shù)據(jù)晶體管152可以截止。當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)晶體管152截止時，會阻擋第二源極線SL1的信號通過第二數(shù)據(jù)晶體管152提供到接地電壓VSS。當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，第二數(shù)據(jù)晶體管152可以導(dǎo)通。當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)晶體管152導(dǎo)通時，第二源極線SL1的信號可以通過第二數(shù)據(jù)晶體管152傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。例如，第二數(shù)據(jù)晶體管152可以在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通。當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)晶體管152在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通時，提供到第二源極線SL1的讀取電流IREAD可以通過第二數(shù)據(jù)晶體管152傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，第三數(shù)據(jù)晶體管153可以截止。當(dāng)?shù)谌龜?shù)據(jù)晶體管153截止時，會阻擋第三源極線SL2的信號通過第三數(shù)據(jù)晶體管153提供到接地電壓VSS。當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平時，第三數(shù)據(jù)晶體管153可以導(dǎo)通。在第三數(shù)據(jù)晶體管153導(dǎo)通的情況下，第三源極線SL2的信號可以通過第三數(shù)據(jù)晶體管153傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。例如，第三數(shù)據(jù)晶體管153可以在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通。在第三數(shù)據(jù)晶體管153在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通的情況下，提供到第三源極線SL2的讀取電流IREAD可以通過第三數(shù)據(jù)晶體管153傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。

當(dāng)讀取信號READ是第一邏輯電平時，第四數(shù)據(jù)晶體管154可以截止。當(dāng)?shù)谒臄?shù)據(jù)晶體管154截止時，會阻擋第四源極線SLn的信號通過第四數(shù)據(jù)晶體管154提供到接地電壓VSS。例如，當(dāng)讀取信號READ是第二邏輯電平 時，第四數(shù)據(jù)晶體管154可以導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谒臄?shù)據(jù)晶體管154導(dǎo)通時，第四源極線SLn的信號可以通過第四數(shù)據(jù)晶體管154傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。例如，第四數(shù)據(jù)晶體管154可以在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谒臄?shù)據(jù)晶體管154在存儲器裝置10b的讀取操作期間導(dǎo)通時，提供到第四源極線SLn的讀取電流IREAD可以通過第四數(shù)據(jù)晶體管154傳輸?shù)浇拥仉妷篤SS。

在示例實施例中，電阻電路370可以連接在參比晶體管351與反向偏置電壓RV之間。例如，參比位線REF0BL的電壓可以根據(jù)反向偏置電壓RV與電阻電路370的電阻值來控制。

第二字線WL1可以啟用以讀取包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的數(shù)據(jù)。例如，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到反向偏置電壓RV。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。參比晶體管351可以是NMOS晶體管。例如，參比位線REF0BL的電壓可以隨著反向偏置電壓RV的減小而減小(例如，負電壓的絕對值是增加的)。另外，參比位線REF0BL的電壓可以隨著反向偏置電壓RV的增大而增大(例如，負電壓的絕對值是減小的)。反向偏置電壓RV可以是負電壓。

在示例實施例中，可以根據(jù)讀取電流IREAD來控制參比位線REF0BL的電壓。例如，參比位線REF0BL的電壓可以隨著讀取電流IREAD的減小而減小，參比位線REF0BL的電壓可以隨著讀取電流IREAD的增大而增大。

圖35是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖30的存儲器裝置中的電阻電路的示例的圖。

參照圖30和圖35，電阻電路370可以包括第一電阻器371、第二電阻器372、第三電阻器373、第一電阻器晶體管374和第二電阻器晶體管375。在示例實施例中，電阻電路370可以連接在參比晶體管351與反向偏置電壓RV之間。例如，電阻電路370可以包括串聯(lián)連接的第一電阻器371、第二電阻 器372和第三電阻器373，以及分別與第二電阻器372和第三電阻器373并聯(lián)連接的第一電阻器晶體管374和第二電阻器晶體管375。第一電阻器控制信號RCS1和第二電阻器控制信號RCS2可以分別控制第一電阻器晶體管374和第二電阻器晶體管375。

參比位線REF0BL的電壓可以基于電阻電路370的電阻值而改變。例如，第一電阻器控制信號RCS 1可以傳輸?shù)降谝浑娮杵骶w管374的柵極，第二電阻器控制信號RCS2可以傳輸?shù)降诙娮杵骶w管375的柵極。當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS1是第一邏輯電平時，第一電阻器晶體管374可以截止。另外，在第一電阻器控制信號RCS1是第二邏輯電平的情況下，第一電阻器晶體管374可以導(dǎo)通。第一邏輯電平可以是邏輯低電平，第二邏輯電平可以是邏輯高電平。當(dāng)?shù)诙娮杵骺刂菩盘朢CS2是第一邏輯電平時，第二電阻器晶體管375可以截止，當(dāng)?shù)诙娮杵骺刂菩盘朢CS2是第二邏輯電平時，第二電阻器晶體管375可以導(dǎo)通。

例如，當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS1和第二電阻器控制信號RCS2是第一邏輯電平時，電阻電路370的電阻值是R1+R2+R3。當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS1是第二邏輯電平并且第二電阻器控制信號RCS2是第一邏輯電平時，電阻電路370的電阻值是R1+R3。當(dāng)?shù)谝浑娮杵骺刂菩盘朢CS1是第二邏輯電平并且第二電阻器控制信號RCS2是第二邏輯電平時，電阻電路370的電阻值是R1。因此，電阻電路370的電阻值可以根據(jù)第一電阻器控制信號RCS1和第二電阻器控制信號RCS2而改變。第一電阻器控制信號RCS1和第二電阻器控制信號RCS2可以由控制邏輯電路來提供。

在示例實施例中，第三電阻器晶體管376(未示出)可以并聯(lián)連接到第一電阻器371，第三電阻器控制信號RCS3(未示出)可以控制第三電阻器晶體管376。例如，當(dāng)電阻器晶體管374、375和376導(dǎo)通時，電阻電路370的電阻值是“0”。

在示例實施例中，參比位線REF0BL的電壓可以隨著電阻電路370的電阻值的增大而增大，參比位線REF0BL的電壓可以隨著電阻電路370的電阻值的減小而減小。例如，第二字線WL1可以啟用以讀取包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第二數(shù)據(jù)存儲器單元元件112的數(shù)據(jù)。例如，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而導(dǎo)通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而導(dǎo)通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域 300。當(dāng)?shù)诙志€WL1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第二參比存儲器單元元件302和第二參比單元晶體管307提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到反向偏置電壓RV。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。參比晶體管351可以是NMOS晶體管。

由參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的增大而增大。另外，由參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的減小而減小。因此，當(dāng)控制了電阻電路370的電阻值時，由參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以用于確定來自數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個的數(shù)據(jù)電壓DATA_V是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的電壓還是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的電壓。

在示例實施例中，存儲器裝置10b可以基于一個或更多個電阻器控制信號來控制電阻電路370的電阻值。例如，當(dāng)電阻器控制信號是第一邏輯電平時，電阻電路370的電阻值可以增大。另外，當(dāng)電阻器控制信號是第二邏輯電平時，電阻電路370的電阻值可以減小。

圖36是示出當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)存儲在根據(jù)示例實施例的第一組數(shù)據(jù)存儲器單元中時，參比存儲器單元的電壓分布和第一組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布的圖。

參照圖30和圖36，參比存儲器單元可以包括第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304。例如，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個可以具有參比數(shù)據(jù)REF。第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304的電壓分布中的最小值可以是參比最小電壓MINRV。數(shù)據(jù)存儲器單元之中的具有第一數(shù)據(jù)DATA1的第一組數(shù)據(jù)存儲器單元可以包括第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114。例如，第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114中的每個可以具有第一數(shù)據(jù)DATA1。第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114的電壓分布中的最大值可以是第一數(shù)據(jù)最大電壓MAXV1。在示例實施例中，參比最小電壓MINRV可以大于第一數(shù)據(jù)最大電壓MAXV1。參比最小電壓MINRV可以是參比存儲器單元的電壓分布中 的最小值。第一數(shù)據(jù)最大電壓MAXV1可以是數(shù)據(jù)存儲器單元之中具有第一數(shù)據(jù)DATA1的第一組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布中的最大值。第一數(shù)據(jù)DATA1可以是數(shù)據(jù)“0”。然而，第一數(shù)據(jù)DATA1可以是數(shù)據(jù)“1”。

圖37是示出當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)存儲在根據(jù)示例實施例的第二組數(shù)據(jù)存儲器單元中時，參比存儲器單元的電壓分布和第二組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布的圖。

參照圖30和圖37，參比存儲器單元可以包括第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304。例如，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個可以具有參比數(shù)據(jù)REF。第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304的電壓分布中的最大值可以是參比最大電壓MAXRV。數(shù)據(jù)存儲器單元之中的具有第二數(shù)據(jù)DATA2的第二組數(shù)據(jù)存儲器單元可以包括第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124。例如，第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124中的每個可以具有第二數(shù)據(jù)DATA2。第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124的電壓分布中的最小值可以是第二數(shù)據(jù)最小電壓MINV2。在示例實施例中，參比最大電壓MAXRV可以小于第二最小電壓MINV2。參比最大電壓MAXRV可以是參比存儲器單元的電壓分布中的最大值。第二數(shù)據(jù)最小電壓MINV2可以是數(shù)據(jù)存儲器單元之中具有第二數(shù)據(jù)DATA2的第二組數(shù)據(jù)存儲器單元的電壓分布中的最小值。第二數(shù)據(jù)DATA2可以是數(shù)據(jù)“1”。然而，第二數(shù)據(jù)DATA2可以是數(shù)據(jù)“0”。

圖38是示出根據(jù)示例實施例的存儲器單元陣列的圖。

參照圖38，存儲器單元陣列100包括數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140以及參比區(qū)域300。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個提供與存儲在數(shù)據(jù)存儲器單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個可以包括設(shè)置在位線與源極線之間的多個數(shù)據(jù)存儲器單元。例如，數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140可以包括第一數(shù)據(jù)區(qū)域110、第二數(shù)據(jù)區(qū)域120、第三數(shù)據(jù)區(qū)域130和第四數(shù)據(jù)區(qū)域140。第一數(shù)據(jù)區(qū)域110可以包括設(shè)置在第一位線BL0與第一源極線SL0之間的第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114以及數(shù)據(jù)單元晶體管116至119。第二數(shù)據(jù)區(qū)域120可以包括設(shè)置在第二位線BL1與第二源極線SL1之間的第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124以及數(shù)據(jù)單元晶體管126 至129。第三數(shù)據(jù)區(qū)域130可以包括設(shè)置在第三位線BL2與第三源極線SL2之間的第九數(shù)據(jù)存儲器單元元件131至第十二數(shù)據(jù)存儲器單元元件134以及數(shù)據(jù)單元晶體管136至139。第四數(shù)據(jù)區(qū)域140可以包括設(shè)置在第四位線BLn與第四源極線SLn之間的第十三數(shù)據(jù)存儲器單元元件141至第十六數(shù)據(jù)存儲器單元元件144以及數(shù)據(jù)單元晶體管146至149。

參比區(qū)域300可以包括設(shè)置在參比位線REF0BL與參比源極線REF0SL之間的多個參比存儲器單元。例如，多個參比存儲器單元可以包括位于參比位線REF0BL與參比源極線REF0SL之間的第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304以及參比單元晶體管306至309。如在圖14中描述的，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)，其中，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第一層361的自旋方向與第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第二層362的自旋方向相同。例如，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第一層361和第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。

參比區(qū)域300基于連接在參比源極線REF0SL與反向偏置電壓RV(例如，負電壓)之間的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF。例如，第三字線WLn-1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的數(shù)據(jù)。

在示例實施例中，用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，讀取電流IREAD可以通過第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113和第三數(shù)據(jù)單元晶體管118提供到第一源極線SL0。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113和第三數(shù)據(jù)單元晶體管118提供到第一源極線SL0時，讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。例如，第一位線BL0的電壓可以是數(shù)據(jù)電壓DATA_V。

在示例實施例中，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而接通時，讀取電流 IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。在第三字線WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300的情況下，讀取電流IREAD可以通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到反向偏置電壓RV。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。

在示例實施例中，當(dāng)電阻電路370的電阻值是0時，由參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的參比電壓VREF。從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的增大而增大。另外，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的減小而減小。因此，當(dāng)控制了電阻電路370的電阻值時，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以用于確定來自數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個的數(shù)據(jù)電壓DATA_V是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的電壓還是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的電壓。

在示例實施例中，存儲器單元陣列100可以是三維(3D)存儲器單元陣列100。3D存儲器單元陣列以設(shè)置在硅基底上方的具有有源區(qū)域的存儲器單元的一個或更多個物理水平面的陣列和與這些存儲器單元的操作有關(guān)的電路整體地形成，所述相關(guān)電路在所述基底上方或者在所述基底內(nèi)。術(shù)語“整體的”指陣列的每個水平面的層直接設(shè)置在陣列的每個底水平面的層上。通過引用全部包含于此的下面的專利文件描述了用于3D存儲器陣列的合適的構(gòu)造，其中，三維存儲器陣列被構(gòu)造為多個水平面并且具有在多個水平面之間共用的字線WL和/或位線BL(第7,679,133號、第8,553,466號、第8,654,587號和第8,559,235號美國專利以及第2011/0233648號美國專利公開)。

圖39是示出根據(jù)示例實施例的存儲器系統(tǒng)的圖。

參照圖1和圖39，存儲器系統(tǒng)20包括存儲器控制器15和在此公開的存儲器裝置10。存儲器控制器15提供存取地址信號ADDR和命令信號CMD(例如，讀取信號READ)。存儲器裝置10基于存取地址信號ADDR和讀取信號READ提供輸出數(shù)據(jù)D_OUT。

存儲器裝置10包括存儲器單元陣列100和感測放大器500。存儲器單元陣列100可以包括數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140以及參比區(qū)域300。數(shù)據(jù) 區(qū)域110、120、130和140中的每個提供與存儲在數(shù)據(jù)存儲器單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個包括設(shè)置在位線與源極線之間的多個數(shù)據(jù)存儲器單元。例如，數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140可以包括第一數(shù)據(jù)區(qū)域110、第二數(shù)據(jù)區(qū)域120、第三數(shù)據(jù)區(qū)域130和第四數(shù)據(jù)區(qū)域140。第一數(shù)據(jù)區(qū)域110可以包括設(shè)置在第一位線BL0與第一源極線SL0之間的第一數(shù)據(jù)存儲器單元元件111至第四數(shù)據(jù)存儲器單元元件114與數(shù)據(jù)單元晶體管116至119。第二數(shù)據(jù)區(qū)域120可以包括設(shè)置在第二位線BL1與第二源極線SL1之間的第五數(shù)據(jù)存儲器單元元件121至第八數(shù)據(jù)存儲器單元元件124與數(shù)據(jù)單元晶體管126至129。第三數(shù)據(jù)區(qū)域130可以包括設(shè)置在第三位線BL2與第三源極線SL2之間的第九數(shù)據(jù)存儲器單元元件131至第十二數(shù)據(jù)存儲器單元元件134與數(shù)據(jù)單元晶體管136至139。第四數(shù)據(jù)區(qū)域140可以包括設(shè)置在第四位線BLn與第四源極線SLn之間的第十三數(shù)據(jù)存儲器單元元件141至第十六數(shù)據(jù)存儲器單元元件144與數(shù)據(jù)單元晶體管146至149。

參比區(qū)域300包括設(shè)置在參比位線REF0BL與參比源極線REF0SL之間的多個參比存儲器單元。例如，多個參比存儲器單元可以包括設(shè)置在參比位線REF0BL與參比源極線REF0SL之間的第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304與參比單元晶體管306至309。如將在圖14中描述的，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個的狀態(tài)可以是第一狀態(tài)，其中，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中包括的第一層361的自旋方向與第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中包括的第二層362的自旋方向相同。例如，第一參比存儲器單元元件301至第四參比存儲器單元元件304中的每個中包括的第一層361和第二層362的自旋方向可以是第一方向D1。

參比區(qū)域300基于連接在參比源極線REF0SL與反向偏置電壓RV(例如，負電壓)之間的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF。例如，第三字線WLn-1可以啟用以讀取包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的數(shù)據(jù)。

在示例實施例中，用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)用于第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)開關(guān)115基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū) 域110。在第三字線WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的情況下，讀取電流IREAD可以通過第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113和第三數(shù)據(jù)單元晶體管118提供到第一源極線SL0。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113和第三數(shù)據(jù)單元晶體管118提供到第一源極線SL0時，讀取電流IREAD可以通過第一數(shù)據(jù)區(qū)域110的數(shù)據(jù)晶體管151提供到接地電壓VSS。例如，第一位線BL0的電壓可以是數(shù)據(jù)電壓DATA_V。

在示例實施例中，在參比區(qū)域300中，參比開關(guān)305可以基于讀取信號READ而接通。當(dāng)參比開關(guān)305基于讀取信號READ而接通時，讀取電流IREAD可以沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，讀取電流IREAD可以通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL。當(dāng)讀取電流IREAD通過第三參比存儲器單元元件303和第三參比單元晶體管308提供到參比源極線REF0SL時，讀取電流IREAD可以通過參比晶體管351和電阻電路370提供到接地電壓VSS。例如，參比位線REF0BL的電壓可以是參比電壓VREF。

在某些實施例中，當(dāng)電阻電路370的電阻值是0時，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的參比電壓VREF。從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻值的增大而增大。另外，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以隨著電阻電路370的電阻的減小而減小。因此，當(dāng)控制了電阻電路370的電阻時，從參比區(qū)域300提供的參比電壓VREF可以用于確定來自數(shù)據(jù)區(qū)域110、120、130和140中的每個的數(shù)據(jù)電壓DATA_V是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”的電壓還是對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的電壓。

感測放大器500通過比較數(shù)據(jù)電壓DATA_V與參比電壓VREF來提供輸出數(shù)據(jù)D_OUT。例如，存儲在包括在第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113中的數(shù)據(jù)可以是“1”。第三字線WLn-1可以啟用以讀取第一數(shù)據(jù)區(qū)域110中包括的第三數(shù)據(jù)存儲器單元元件113的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿參比位線REF0BL提供到參比區(qū)域300時，參比區(qū)域300可以提供參比電壓VREF。另外，當(dāng)?shù)谌志€WLn-1啟用且讀取電流IREAD沿第一位線BL0提供到第一數(shù)據(jù)區(qū)域110時，第一數(shù)據(jù)區(qū)域110可以 提供對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的數(shù)據(jù)電壓DATA_V。例如，感測放大器500可以通過比較對應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”的數(shù)據(jù)電壓DATA_V與參比電壓VREF來提供輸出數(shù)據(jù)D_OUT。

根據(jù)示例實施例的存儲器裝置10b可以通過基于連接到參比源極線REF0SL與反向偏置電壓RV的電阻電路370的電阻值來提供參比電壓VREF而提高性能。

圖40是示出包括根據(jù)示例實施例的存儲器裝置的移動裝置的計算系統(tǒng)的框圖。

參照圖40，計算系統(tǒng)700可以包括處理器710、在此公開的存儲器裝置720、存儲裝置730、顯示裝置740、電源750和圖像傳感器760。計算系統(tǒng)700還可以包括與視頻卡、聲卡、存儲卡、USB裝置、其它電子裝置等通信的端口。

處理器710可以執(zhí)行各種計算或任務(wù)。根據(jù)實施例，處理器710可以是微處理器或CPU。處理器710可以通過地址總線、控制總線和/或數(shù)據(jù)總線與存儲器裝置720、存儲裝置730和顯示裝置740進行通信。在一些實施例中，處理器710可以結(jié)合到諸如外圍組件互連(PCI)總線的延伸總線。存儲器裝置720可以存儲用于操作計算系統(tǒng)700的數(shù)據(jù)。例如，存儲器裝置720可以用動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)裝置、移動DRAM裝置、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)裝置、相變隨機存取存儲器(PRAM)裝置、鐵電隨機存取存儲器(FRAM)裝置、電阻隨機存取存儲器(RRAM)裝置和/或磁性隨機存取存儲器(MRAM)裝置來實現(xiàn)。存儲器裝置720包括根據(jù)示例實施例的數(shù)據(jù)加載電路。存儲裝置730可以包括固態(tài)硬盤(SSD)、硬盤驅(qū)動器(HDD)、CD-ROM等。計算系統(tǒng)700還可以包括諸如觸摸屏、鍵盤、小鍵盤、鼠標(biāo)等的輸入裝置以及諸如打印機、顯示裝置等的輸出裝置。電源750向計算系統(tǒng)700供應(yīng)操作電壓。

圖像傳感器760可以通過總線或其它通信鏈路與處理器710通信。圖像傳感器760可以與處理器710集成在一個芯片中，或者圖像傳感器760和處理器710可以實現(xiàn)為獨立的芯片。

計算系統(tǒng)700的至少一部分可以以各種形式封裝，例如，層疊封裝(POP)、球柵陣列(BGA)、芯片級封裝(CSP)、塑料有引線芯片載體(PLCC)、塑料雙列直插式封裝(PDIP)、窩伏爾封裝中裸片、晶圓形式的裸片、板上芯 片(COB)、陶瓷雙列直插式封裝(CERDIP)、塑料公制四方扁平封裝(MQFP)、薄型四方扁平封裝(TQFP)、小外形IC(SOIC)、緊縮小外形封裝(SSOP)、薄型小外形封裝(TSOP)、系統(tǒng)級封裝(SIP)、多芯片封裝(MCP)、晶圓級制備封裝(WFP)或晶圓級處理的堆疊封裝(WSP)。計算系統(tǒng)700可以是數(shù)字相機、移動電話、智能電話、便攜式多媒體播放器(PMP)、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、計算機等。

圖41是示出根據(jù)示例實施例的圖40的計算系統(tǒng)中使用的接口的示例的框圖。

參照圖41，計算系統(tǒng)800包括處理器810、輸入/輸出集線器(IOH)820、輸入/輸出控制器集線器(ICH)830、至少一個存儲器模塊840和顯卡850。在一些實施例中，計算系統(tǒng)800可以是個人計算機(PC)、服務(wù)器計算機、工作站、膝上型電腦、移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式多媒體播放器(PMP)、數(shù)字相機、數(shù)字電視、機頂盒、音樂播放器、便攜式游戲機、導(dǎo)航系統(tǒng)等。

處理器810可以執(zhí)行諸如實現(xiàn)用于執(zhí)行特定的計算或任務(wù)的特定軟件的各種計算功能。例如，處理器810可以是微處理器、中央處理單元(CPU)、或數(shù)字信號處理器等。在一些實施例中，處理器810可以包括單核或多核。例如，處理器810可以是諸如雙核處理器、四核處理器、六核處理器等的多核處理器。雖然圖41示出包括一個處理器810的計算系統(tǒng)800，但是在一些實施例中，計算系統(tǒng)800可以包括多個處理器。處理器810可以包括內(nèi)部高速緩沖存儲器或外部高速緩沖存儲器。

處理器810可以包括用于控制存儲器模塊840的操作的存儲器控制器811。處理器810中包括的存儲器控制器811可以被稱作集成存儲器控制器(IMC)。存儲器控制器811與存儲器模塊840之間的存儲器接口可以用包括多條信號線的單通道來實現(xiàn)，或者可以用多通道來實現(xiàn)，至少一個存儲器模塊840可以結(jié)合到所述多通道中的每個。在一些實施例中，存儲器控制器811可以位于可被稱作存儲器控制器集線器(MCH)的輸入/輸出集線器820內(nèi)部。

存儲器模塊840可以包括在此公開的存儲從存儲器控制器811提供的數(shù)據(jù)的多個存儲器裝置和管理存儲器裝置的全部操作的緩沖芯片。每個存儲器裝置可以存儲由CPU 710處理的數(shù)據(jù)，或者可以作為工作存儲器來操作。每個存儲器裝置可以是諸如DDR SDRAM、LPDDR SDRAM、GDDR SDRAM、 RDRAM等的動態(tài)隨機存取存儲器。緩沖器芯片管理存儲器裝置的操作。

輸入/輸出集線器820可以管理在處理器810與諸如顯卡850的裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸。輸入/輸出集線器820可以通過各種接口結(jié)合到處理器810。例如，處理器810與輸入/輸出集線器820之間的接口可以是前端總線(FSB)、系統(tǒng)總線、超傳輸、閃電數(shù)據(jù)傳輸(LDT)、快速通道互連(QPI)、公共系統(tǒng)接口(CSI)等。在一些實施例中，計算系統(tǒng)800可以包括多個輸入/輸出集線器。輸入/輸出集線器820可以提供裝置的各種接口。例如，輸入/輸出集線器820可以提供加速圖形端口(AGP)接口、外圍組件接口快速(PCIe)、通信流架構(gòu)(CSA)接口等。

顯卡850可以通過AGP或PCIe結(jié)合到輸入/輸出集線器820。顯卡850可以控制用于顯示圖像的顯示裝置(未示出)。顯卡850可以包括用于處理圖像數(shù)據(jù)的內(nèi)部處理器與外部存儲器裝置。在一些實施例中，輸入/輸出集線器820可以包括在顯卡850外部與顯卡850一起或替代顯卡850的內(nèi)部圖形裝置。輸入/輸出集線器820中包括的圖形裝置可以被稱作集成顯卡。此外，包括內(nèi)部存儲器控制器和內(nèi)部圖形裝置的輸入/輸出集線器820可以被稱作顯卡和存儲器控制器集線器(GMCH)。

輸入/輸出控制器集線器830可以執(zhí)行數(shù)據(jù)緩沖和接口仲裁以有效地操作各種系統(tǒng)接口。輸入/輸出控制器集線器830可以通過諸如直接媒體接口(DMI)、集線器接口、企業(yè)南橋接口(ESI)、PCIe等的內(nèi)部總線結(jié)合到輸入/輸出集線器820。輸入/輸出控制器集線器830可以提供外圍裝置的各種接口。例如，輸入/輸出控制器集線器830可以提供通用串行總線(USB)端口、串行高級技術(shù)附件(SATA)端口、通用輸入/輸出(GPIO)、低引腳數(shù)(LPC)總線、串行外圍接口(SPI)、PCI、PCIe等。

在一些實施例中，處理器810、輸入/輸出集線器820和輸入/輸出控制器集線器830可以實現(xiàn)為獨立的芯片組或獨立的集成電路。在其它實施例中，處理器810、輸入/輸出集線器820和輸入/輸出控制器集線器830中的至少兩個可以實現(xiàn)為獨立的芯片組。

前述是對示例實施例的舉例說明，并且不應(yīng)被解釋為對示例實施例的限制。雖然已經(jīng)描述了一些示例性實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易領(lǐng)會的是，在實質(zhì)上不脫離發(fā)明構(gòu)思的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點的情況下，示例性實施例中的許多修改是可能的。因此，所有這樣的修改意圖被包括在如權(quán)利要求 中所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此，將理解的是，前述是對各種示例性實施例的舉例說明，而不應(yīng)被解釋為受限于所公開的特定的示例性實施例，并且對所公開的示例性實施例及其它示例性實施例的修改意圖包括在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。