[发明专利]相变存储器的猝发写方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳电子技术领域，涉及一种相变存储器，尤其涉及一种相变存 储器的猝发写方法。

背景技术

相变存储器技术是基于Ovshinsky在20世纪60年代末(Phys.Rev.Lett.， 21，1450～1453，1968)70年代初(Appl.Phys.Lett.，18，254～257，1971)提 出的相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的，是一种价格便宜、性 能稳定的存储器件。相变存储器可以做在硅晶片衬底上，其关键材料是可记录的 相变薄膜、加热电极材料、绝热材料和引出电极材的研究热点也就围绕其器件工 艺展开：器件的物理机制研究，包括如何减小器件料等。相变存储器的基本原理 是利用电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态与多晶态之间发生可 逆相变，通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻，可以实现信息的写入、擦 除和读出操作。

相变存储器由于具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功 耗低、抗强震动和抗辐射等优点，被国际半导体工业协会认为最有可能取代目前 的闪存存储器而成为未来存储器主流产品和最先成为商用产品的器件。

相变存储器的读、写、擦操作就是在器件单元上施加不同宽度和高度的电压 或电流脉冲信号：擦操作(RESET)，当加一个短且强的脉冲信号使器件单元中的 相变材料温度升高到熔化温度以上后，再经过快速冷却从而实现相变材料多晶态 到非晶态的转换，即“1”态到“0”态的转换；写操作(SET)，当施加一个长且 中等强度的脉冲信号使相变材料温度升到熔化温度之下、结晶温度之上后，并保 持一段时间促使晶核生长，从而实现非晶态到多晶态的转换，即“0”态到“1” 态的转换；读操作，当加一个对相变材料的状态不会产生影响的很弱的脉冲信号 后，通过测量器件单元的电阻值来读取它的状态。

尽管相变存储器巨大的应用前景，并且吸引了业界广泛的关注，但是依然有 几个关键技术点没有得到很好的解决。其中，相变存储器的写入速度是业界最关 心的问题。由于相变存储器SET与RESET速度不同，通常而言，SET速度要小于 RESET速度。那么针对传统的并行写入方式，在相变存储器进行写入过程中，真 正决定相变存储器速度的是SET速度而非RESET速度。业界提出过一些方法来优 化相变存储器写入方式，如专利02826572.6，预先SET一整块相变存储器，从 而在写入数据时是需要进行RESET操作。这种方式较好的解决了速度问题，却引 来了功耗和芯片面积问题。预先SET一整块相变存储器需要耗费大量功耗，而上 述方式必须要留有一块空白相变存储块作为冗余，则浪费了芯片面积。又如专利 200810041415.8，提出以流水线方式在SET同时进行RESET下一位的RESET操作。 但此方法需要对前后两次数据写入的地址有严格的要求，从而限制了其使用范 围。

由于RESET与SET所需时间不同，SET时间较RESET时间长，所以在相变存 储器并行写入过程中，每一个字节的写入所需时间由SET时间决定，而进行RESET 操作的位却处于等待状态，从而浪费了相变存储器的写入速度。

由此，有必要对相变存储器写入速度进行优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种相变存储器的猝发写方法，可提高 相变存储器写入速度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种相变存储器的猝发写方法，所述方法给并行写入的每一位配备一个独立 的先入先出堆栈FIFO；利用FIFO作为相变存储器SET/RESET操作时间差的缓存。 具体地，所述方法包括如下步骤：

A、相变存储器采用并行写入方式；

B、并行写的每一位配备有一个独立的先入先出堆栈FIFO；

C、相变存储器外部总线以设定的频率将写入数据输入到并行写每一位对应 的FIFO中；

D、并行写的每一位从对应的FIFO中读出要写入的数据，并进行写入操作；

E、并行写的每一位完成当前写操作以后立刻从对应的FIFO中读出下一个要 进行的写入数据，并执行下一步写入操作；