[发明专利]依电性随机存取记忆体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种挥发性记忆体装置，特别是涉及一种使存取单元及更新单元可通过稳压单元持续地使用磁性电容单元中的电力对依电性随机存取记忆体单元进行更新，而可以确保依电性随机存取记忆体单元中储存资料的正确性与安全性的依电性随机存取记忆体装置。

背景技术

动态随机存取记忆体(DRAM，即动态随机存取内存，以下简称DRAM)是目前电脑系统中存放运算资料的地方，DRAM的发展有两个方向，其一是容量越来越大，其二是存取速度越来越快。因此，为了提高容量，请参阅图1所示，是绘示以往的动态随机存取记忆体的记忆单元的结构示意图，DRAM 100以一个电容11加上一个被一字元线12以及一位元线13控制，以对该电容11进行充放电及读取资料的电晶体开关14，构成存放一个位元的记忆单元10。每个记忆单元10可以储存一个位元的数位资料“0”或“1”，记忆单元10借由行(row)与列(column)方式的排列形成二次元阵列，假设由n行和m列的记忆单元10排列成二次元阵列时，可以构成n×m＝N位元的记忆空间。

这种DRAM 100的优点是晶片面积小，但缺点就是这种DRAM 100不能像SRAM一样的维持记忆力，而必须不断的以更新(refresh)的方式来维持电容的电位，以确保资料不会遗失。

请参阅图2所示，是绘示更新动态随机存取记忆体的以往电路的示意图，是以往DRAM更新方式示意图，一存取单元21控制DRAM 100的字元线及位元线以进行资料存取，一更新单元(更新电路)22适时地控制存取单元21存取DRAM 100，以对DRAM 100进行资料更新，且以往的更新单元22是内建在北桥晶片200中。

然而，当电脑系统因为外部因素，例如雷击而使得系统电源突然中断时，由于更新单元22的电源中断，导致DRAM 100无法被即时更新而遗失资料，因此电脑系统如果要有效的开机，就必须在关机之前将DRAM 100里的资料都先储存到第二级记忆体(例如硬盘)，但是硬盘的存取相较于DRAM100而言非常的缓慢，因此对于电脑因为突然断电而中断运作时的帮助并不大。

因此，若能将更新单元(更新电路)内建在DRAM晶片中，并在DRAM晶片中设置电能储存元件，使DRAM在不依赖系统电源及外部更新单元(更新电路)的情况下能够长时间做到自我更新，那么系统即使遭遇突然断电而关机时，就不用急着做资料转换储存的动作，使得系统有更快的反应，而且不用担心资料因为来不及储存而遭到遗失之虞。

而现今较普遍使用的电能储存元件不外乎是电池、电容或超级电容(super capacitor)等。电容虽然在制程上较为简单，但是因为其储存容量小，只能当做短暂储能使用。而传统的电池主要是利用化学能的方式来进行能量储存，因此其能量储存密度明显优于一般电容，而可应用于各种电力供应装置，但是其缺点是：其所能产生的瞬间电力输出会受限于化学反应速率，而无法快速的充放电或进行高功率输出，且充放电次数有限，过度充放时容易滋生各种问题；例如：目前所使用的蓄电池，虽然标榜着可重复使用，但还是有其寿命的限制。在多次充放电或长时间不使用的情况下，蓄电池的容量会下降，并且容易损坏，其原因在于蓄电池是利用化学能转换为电能，化学物质要常保其活性，才不至于失效变质，当原来的化合物活性都作用完或将近用完时，便无法再进行新的化学反应，进而导致蓄电池老化而宣告寿终。

至于超级电容则是一种介于电池与电容间的元件，又称双电层电容(Electrical Double-Layer Capacitor)，因同时通过部分物理储能、部分化学储能架构，故其具有比普通电容更大的容量，但其缺点是：因为有化学材料而具有化学特性，而容易有如电池的漏电缺点，又加上因为还有部分是物理特性的放电速度快的现象，如此一来就产生有很快就会没电的现象，无法达到有效蓄电的功能。甚至，超级电容的耐压度不高，内阻较大，因此不可以用于交流电路，并且如果使用不当会造成电解质泄漏等现象。而且，上述以往的储能元件并无法同时具备寿命长(高充放电次数)、高能量储存密度、瞬间高功率输出及快速充放电等优点。

所以，若能开发一种同时具备寿命长(高充放电次数)、高能量储存密度、瞬间高功率输出及快速充放电等优点的储能元件应用在DRAM的更新机制中，将可使DRAM中的资料不受到系统断电的影响。