本發(fā)明是關(guān)于一種記憶體系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種采用差動式架構(gòu)的非揮發(fā)性記憶體裝置及其運作方法。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展以及各種電子產(chǎn)品的推陳出新，針對記憶體元件于性能上的要求(如，高密度與快速儲存)變得愈加嚴格。依據(jù)目前的集成芯片系統(tǒng)的制程趨勢，記憶體通常須與集成芯片系統(tǒng)透過單芯片化技術(shù)整合為單一芯片以進行芯片系統(tǒng)的微縮。因此，記憶體元件相應地采用單一復晶硅柵極的方式以符合對于芯片系統(tǒng)微縮的需求。然而，隨著芯片系統(tǒng)的微縮，記憶體元件的柵極氧化層的厚度也隨之縮小，當柵極氧化層厚度過小時，記憶體元件將可能產(chǎn)生漏電(currentleakage)現(xiàn)象。

另外，傳統(tǒng)上為了判讀記憶體元件的存取狀態(tài)，通常會透過比較器進行記憶體元件的電位與參考電位的比較，從而判讀記憶體的存取狀態(tài)。然而，在芯片系統(tǒng)微縮而導致漏電增加的狀態(tài)下，上述方式很可能會導致對于記憶體元件的存取狀態(tài)錯誤地判讀。再者，為了制造一個精準的參考電位，通常會需要額外的周邊電路從而大幅地增加芯片系統(tǒng)的面積與制造成本。

因此，如何在兼顧記憶體元件的存取狀態(tài)的精準判讀與制造成本降低的前提下，進行記憶體元件的設(shè)計是一大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明揭示的一方面是關(guān)于一種非揮發(fā)性記憶體裝置包含第一浮動柵極元件、第二浮動柵極元件、選擇柵極元件以及比較器。第一浮動柵極元件用以依據(jù)第一位元信號與控制電位而產(chǎn)生第一電流。第二浮動柵極元件與第一浮動柵極元件并聯(lián)，并用以依據(jù)第二位元信號與控制電位而產(chǎn)生第二電流。選擇柵極元件連接至第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件，并用以依據(jù)源極信號與 字元信號而產(chǎn)生控制電位。比較器電性連接至第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件，用以比較第一電流與第二電流，據(jù)以產(chǎn)生數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號。

在一個或多個實施方式中，非揮發(fā)性記憶體裝置還包含抹除柵極元件，抹除柵極元件連接至第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件，并用以依據(jù)抹除信號而抹除第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件中的電性狀態(tài)。

在一個或多個實施方式中，比較器依據(jù)第一電流與第二電流之間的差值，從而判斷第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件中分別對應的電性狀態(tài)，據(jù)以產(chǎn)生數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號。

在一個或多個實施方式中，當?shù)谝浑娏餍∮诘诙娏鲿r，判定第一浮動柵極元件被觸發(fā)；當?shù)谝浑娏鞔笥诘诙娏鲿r，判定第二浮動柵極元件被觸發(fā)；當?shù)谝浑娏鞯扔诘诙娏鲿r，判定第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件均未被觸發(fā)。

在一個或多個實施方式中，選擇柵極元件的第一端用以接收源極信號，選擇柵極元件的第二端用以接收字元信號，選擇柵極元件的第三端電性連接至第一浮動柵極元件的一端與第二浮動柵極元件的一端并用以傳送控制電位。

在一個或多個實施方式中，第一浮動柵極元件的另一端用以接收第一位元信號并電性連接至比較器，第二浮動柵極元件的另一端用以接收第二位元信號并電性連接至比較器。

本發(fā)明揭示的另一方面是關(guān)于一種用于非揮發(fā)性記憶體裝置的運作方法，非揮發(fā)性記憶體裝置包含第一浮動柵極元件、第二浮動柵極元件、選擇柵極元件以及比較器。運作方法包含：由選擇柵極元件依據(jù)源極信號與字元信號，而產(chǎn)生控制電位；由第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件分別依據(jù)控制電位、第一位元信號以及第二位元信號，而產(chǎn)生第一電流與第二電流；由比較器比較第一電流與第二電流以產(chǎn)生數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號。

在一個或多個實施方式中，非揮發(fā)性記憶體裝置還包含抹除柵極元件，且運作方法還包含透過抹除柵極元件依據(jù)抹除信號以抹除第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件中的電性狀態(tài)。

在一個或多個實施方式中，由比較器比較第一電流與第二電流以產(chǎn)生數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號的步驟包含依據(jù)第一電流與第二電流之間的差值，從而判定第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件中分別對應的電性狀態(tài)，據(jù)以產(chǎn)生數(shù)據(jù)存取 狀態(tài)信號。

在一個或多個實施方式中，依據(jù)第一電流與第二電流之間的差值，從而判定第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件中分別對應的電性狀態(tài)的步驟包含：當?shù)谝浑娏餍∮诘诙娏鲿r，判定第一浮動柵極元件被觸發(fā)；當?shù)谝浑娏鞔笥诘诙娏鲿r，判定第二浮動柵極元件被觸發(fā)；當?shù)谝浑娏鞯扔诘诙娏鲿r，判定第一浮動柵極元件與第二浮動柵極元件均未被觸發(fā)。

綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。通過上述技術(shù)方案，可達到相當?shù)募夹g(shù)進步，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價值，本發(fā)明以差動式架構(gòu)實施非揮發(fā)性記憶體裝置，如此，非揮發(fā)性記憶體裝置即可僅依據(jù)自身所產(chǎn)生的電流進行比較，據(jù)以判斷數(shù)據(jù)存取狀態(tài)。因此，傳統(tǒng)上用以制造參考電位供非揮發(fā)性記憶體裝置判斷數(shù)據(jù)存取狀態(tài)所需要的周邊電路即可省略，從而大幅地減小非揮發(fā)性記憶體裝置的面積與降低制造成本。另一方面，透過減少浮動柵極元件的邊緣覆蓋于抹除柵極元件的耦合比例(couplingratio)，浮動柵極元件與抹除柵極元件之間的電壓差得以加大，從而提升抹除柵極元件的抹除效果。

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明揭示的實施例所繪制的非揮發(fā)性記憶體裝置的電路示意圖；

圖2為依據(jù)本發(fā)明揭示的實施例所繪制的非揮發(fā)性記憶體裝置的示意圖；以及

圖3為依據(jù)本發(fā)明揭示的實施例所繪制用于非揮發(fā)性記憶體裝置的運作方法的流程圖。

具體實施方式

下文是舉實施例配合所附附圖作詳細說明，以更好地理解本發(fā)明的態(tài)樣，但所提供的實施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，而結(jié)構(gòu)操作的描述非用以限制其執(zhí)行的順序，任何由元件重新組合的結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生具有均等功效的裝置，皆為本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，根據(jù)業(yè)界的標準及慣常做法，附圖僅以輔助說明為目的，并未依照原尺寸作圖，實際上各種特征的尺寸可任意地增加 或減少以便于說明。下述說明中相同元件將以相同的符號標示來進行說明以便于理解。

圖1為依據(jù)本發(fā)明揭示的實施例所繪制的非揮發(fā)性記憶體裝置100的電路示意圖。如圖1所示，非揮發(fā)性記憶體裝置100包含第一浮動柵極元件102、第二浮動柵極元件104、選擇柵極元件106以及比較器108。選擇柵極元件106連接至第一浮動柵極元件102的一端與第二浮動柵極元件104的一端，且第一浮動柵極元件102并聯(lián)于第二浮動柵極元件104。比較器108電性連接至第一浮動柵極元件102的另一端與第二浮動柵極元件104的另一端。

選擇柵極元件106用以接收并依據(jù)源極信號sl與字元信號wl的電壓值而產(chǎn)生控制電位。第一浮動柵極元件102用以接收并依據(jù)第一位元信號bl1與選擇柵極元件106所產(chǎn)生的控制電位的電壓值而產(chǎn)生第一電流i1。第二浮動柵極元件104用以接收并依據(jù)第二位元信號bl2與選擇柵極元件106所產(chǎn)生的控制電位的電壓值而產(chǎn)生第二電流i2。當?shù)谝桓訓艠O元件102與第二浮動柵極元件104分別產(chǎn)生第一電流i1與第二電流i2后，比較器108用以比較第一電流i1與第二電流i2，再依據(jù)比較結(jié)果而產(chǎn)生數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號s1。

在此實施例中，于同一時間內(nèi)，第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104之間其中的一者可以被觸發(fā)。于一實施例中，若第一浮動柵極元件102被觸發(fā)，則判斷數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號s1為非揮發(fā)性記憶體裝置100用以存取二進制位元1；若第二浮動柵極元件104被觸發(fā)，則判斷數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號s1為非揮發(fā)性記憶體裝置100用以存取二進制位元0；若第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104均未被觸發(fā)，則判斷數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號s1為非揮發(fā)性記憶體裝置100未用以存取數(shù)據(jù)。應了解到，上述關(guān)于數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號s1與第一浮動柵極元件102、第二浮動柵極元件104的關(guān)系僅用以示范，并非用以限制本發(fā)明的實施方式。

于一實施例中，非揮發(fā)性記憶體裝置100還包含抹除柵極元件112。抹除柵極元件112連接至第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104。抹除柵極元件112接收并依據(jù)抹除信號eg的電壓值而抹除第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104中的電性狀態(tài)。舉例而言，當非揮發(fā)性記憶體裝置100進行數(shù)據(jù)存取時，會先以抹除信號eg啟動抹除柵極元件112，從而對第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104中的電性狀態(tài)進行抹除，以確保第一 浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104均未被觸發(fā)。于另一實施例中，抹除柵極元件112可作為寫入柵極使用，從而用以觸發(fā)第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104而產(chǎn)生第一電流i1與第二電流i2。

舉例而言，非揮發(fā)性記憶體裝置100可以依據(jù)下表一所記述的電壓值進行運作，其中float表示浮動電壓。

表一、信號的電壓值與對應的非揮發(fā)性記憶體裝置的操作模式

如表一所述，當非揮發(fā)性記憶體裝置100未被選定用以存取數(shù)據(jù)時，字元信號wl的電壓值為0v；當非揮發(fā)性記憶體裝置100被選定用以存取數(shù)據(jù)時，依據(jù)非揮發(fā)性記憶體裝置100的操作模式，字元信號wl、源極信號sl、第一位元信號bl1、第二位元信號bl2以及抹除信號eg分別具有對應的電壓值。舉例而言，當非揮發(fā)性記憶體裝置100選擇觸發(fā)第一浮動柵極元件102時，字元信號wl的電壓值為3.3v，源極信號sl的電壓值為0v，第一位元信號bl1的電壓值為7v，第二位元信號bl2的電壓值為0v，以及抹除信號eg的電壓值為浮動電壓。當非揮發(fā)性記憶體裝置100選擇抹除第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104的電性狀態(tài)時，字元信號wl、源極信號sl、第一位元信號bl1、第二位元信號bl2的電壓值均為0v，而抹除信號eg的電壓值為9.5v。當非揮發(fā)性記憶體裝置100選擇觸發(fā)第二浮動柵極元件104時，其對應的信號電壓值分析是相似于上述所示范，故于此不重復贅述。

于一實施例中，比較器108依據(jù)第一電流i1與第二電流i2之間的差值，從而判斷第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104中的電性狀態(tài)。舉例 而言，當?shù)谝浑娏鱥1小于該第二電流i2時，判定第一浮動柵極元件102被觸發(fā)；當?shù)谝浑娏鱥1大于第二電流i2時，判定第二浮動柵極元件104被觸發(fā)；當?shù)谝浑娏鱥1等于第二電流i2時，判定第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104均未被觸發(fā)。應了解到，上述關(guān)于第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104的觸發(fā)判定僅用以示范，并非用以限制本發(fā)明的實施方式。

圖2為依據(jù)本發(fā)明揭示的實施例所繪制的非揮發(fā)性記憶體裝置100的示意圖。如圖2所示，第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104的邊緣于布局(layout)時覆蓋于抹除柵極元件212之上。于一實施例中，透過減少第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104的邊緣與抹除柵極元件212之間的覆蓋比例，即可加大第一浮動柵極元件102、第二浮動柵極元件104與抹除柵極元件212之間的電壓差，讓抹除柵極元件212可以更有效率地抹除第一浮動柵極元件102、第二浮動柵極元件104的電性狀態(tài)。

于另一實施例中，透過縮小第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104的尺寸而增加其所對應的通道電阻，再透過加大選擇柵極元件106的尺寸而減少其所對應的通道電阻，如此，可以有效地提升非揮發(fā)性記憶體裝置100的運作效率。于又一實施例中，不同的非揮發(fā)性記憶體裝置100之間具有隔離部214。隔離部214用以阻隔不同的非揮發(fā)性記憶體裝置100之間的電流影響，從而維持非揮發(fā)性記憶體裝置100的正常運作。

圖3為依據(jù)本發(fā)明揭示的實施例所繪制用于非揮發(fā)性記憶體裝置的運作方法的流程圖300。于一實施例中，此運作方法可由上述非揮發(fā)性記憶體裝置100執(zhí)行，但本發(fā)明并不以此為限。為了易于理解流程圖300，下述將以非揮發(fā)性記憶體裝置100作為實施流程圖300的示范標的。如圖3所示，于步驟s301中，首先，由選擇柵極元件106接收并依據(jù)源極信號sl與字元信號wl的電壓值而產(chǎn)生控制電位。于步驟s302中，由第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104分別接收并依據(jù)控制電位、第一位元信號bl1以及第二位元信號bl2的電壓值，而產(chǎn)生第一電流i1與第二電流i2。最后，于步驟s303中，當?shù)谝桓訓艠O元件102與第二浮動柵極元件104產(chǎn)生第一電流i1與第二電流i2后，由比較器108比較第一電流i1與第二電流i2以產(chǎn)生數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號s1。

于一實施例中，于執(zhí)行步驟s301前，會以抹除信號eg啟動抹除柵極元 件112，從而對第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104中的電性狀態(tài)進行抹除，以確保第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104均未被觸發(fā)。

于一實施例中，于步驟s303中，依據(jù)第一電流i1與第二電流i2之間的差值以判斷第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104中的電性狀態(tài)，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)存取狀態(tài)信號s1。舉例而言，當?shù)谝浑娏鱥1小于第二電流i2時，判定第一浮動柵極元件102被觸發(fā)；當?shù)谝浑娏鱥1大于第二電流i2時，判定第二浮動柵極元件104被觸發(fā)；當?shù)谝浑娏鱥1等于第二電流i2時，判定第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104均未被觸發(fā)。應了解到，上述關(guān)于第一浮動柵極元件102與第二浮動柵極元件104的觸發(fā)判定僅用以示范，并非用以限制本發(fā)明的實施方式。

于上述實施例中，本發(fā)明以差動式架構(gòu)實施非揮發(fā)性記憶體裝置，如此，非揮發(fā)性記憶體裝置即可僅依據(jù)自身所產(chǎn)生的電流進行比較，據(jù)以判斷數(shù)據(jù)存取狀態(tài)。因此，傳統(tǒng)上用以制造參考電位供非揮發(fā)性記憶體裝置判斷數(shù)據(jù)存取狀態(tài)所需要的周邊電路即可省略，從而大幅地減小非揮發(fā)性記憶體裝置的面積與降低制造成本。另一方面，透過減少浮動柵極元件的邊緣覆蓋于抹除柵極元件的耦合比例，浮動柵極元件與抹除柵極元件之間的電壓差得以加大，從而提升抹除柵極元件的抹除效果。

技術(shù)領(lǐng)域通常知識者可以容易理解到揭示的實施例實現(xiàn)一或多個前述舉例的優(yōu)點。閱讀前述說明書之后，技術(shù)領(lǐng)域通常知識者將有能力對如同此處揭示內(nèi)容作多種類的更動、置換、等效物以及多種其他實施例。因此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求書所界定的范圍與其均等范圍為主。