[发明专利]抵消阻抗漂移效应的存储器读取方法

说明书

技术领域

本发明涉及读取计算机存储器，更具体地说，涉及读取在一段时间内呈现阻抗漂移的相变存储器。

背景技术

计算机存储器分为两大组：非易失性存储器和易失性存储器。在非易失性存储器中不需要持续输入能量以保留信息，但在易失性存储器中则需要。非易失性存储器件的实例是只读存储器(ROM)、闪速电可擦除只读存储器、铁电随机存取存储器、磁随机存取存储器(MRAM)以及相变存储器(PCM)；非易失性存储器件是其中存储元件的状态可以在不消耗电力的情况下保留数天到数十年的存储器。易失性存储器件的实例包括动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)；其中DRAM需要不断刷新存储元件，而SRAM需要不断供应能量以维持存储元件的状态。本发明涉及相变存储器。在相变存储器中，信息存储在可被操纵成不同相的物质中。这些相中的每个相都呈现可用于存储信息的不同电气属性。典型地，非晶相和结晶相是用于位存储(1和0)的两个相，因为它们具有可检测的电阻抗差异。具体地说，非晶相的阻抗高于结晶相的阻抗。

硫族化物是一组经常用作相变物质的物质。该组物质包含硫族元素(周期表组16/VIA)和其他元素。硒(Se)和碲(Te)是此组中两个最常见的元素，它们在产生相变存储单元时用于生成硫族化物半导体。此硫族化物半导体的实例是Ge₂Sb₂Te₅、SbTe和In₂Se₃。

改变相变物质的状态需要将物质加热到熔点，然后将物质冷却到可能状态之一。通过相变物质的电流产生欧姆加热并导致相变物质熔化。熔化并逐渐冷却相变物质使相变物质有时间形成结晶状态。熔化并骤然冷却相变物质会将相变物质淬火成非晶状态。

在多位存储中，个体相变存储单元必须能够被编程为多个状态。这些多个状态是非晶相和结晶相的相变物质的不同比率。非晶相变物质与结晶相变物质的比率直接影响存储单元的电阻抗。

相变存储器的一个问题是存储单元的阻抗漂移。如在此使用的，阻抗漂移是相变物质的一个相的阻抗随时间变化的过程。相变物质的非晶相的阻抗属性在一段时间内呈现随机漂移，并且可使存储单元中存储的数据难以恢复。因此，需要一种与存储单元的特有阻抗漂移无关的、用于读取相变存储单元中的数据并在相变存储单元中存储数据的方法。

发明内容

从第一方面看，本发明提供了一种用于操作存储单元的方法。由所述存储单元中的非晶物质的组态表示所述存储单元的存储状态。所述存储单元的阻抗在一段时间内漂移。所述方法包括将多个电输入信号施加于所述存储单元。所述方法包括测量来自所述存储单元的多个电输出信号。从所述多个电输入信号产生所述电输出信号。所述方法包括计算所述多个电输出信号的取决于所述存储单元中的非晶物质的组态的不变成分。所述不变成分基本上与所述存储单元在所述一段时间内的阻抗漂移特性无关。所述方法还包括根据所述不变成分确定所述存储单元的存储状态。

从另一方面看，本发明提供了一种用于操作存储单元的方法。由所述存储单元中的非晶物质的组态表示存储单元状态。所述存储单元的阻抗在一段时间内漂移。所述方法包括将至少一个周期性输入信号施加于所述存储单元。所述方法包括测量从施加周期性输入信号产生的至少一个谐波频率的振幅。从所述至少一个周期性输入信号产生所测量的谐波频率振幅。所述方法包括根据从所述至少一个周期性输入信号产生的所述至少一个谐波频率的振幅计算不变成分。所述不变成分取决于所述存储单元中的非晶物质的组态并且基本上与所述存储单元在所述一段时间内的阻抗漂移特性无关。所述方法还包括根据所述不变成分确定所述存储单元的存储状态。

从另一方面看，本发明提供了一种用于操作存储单元的存储控制器。由所述存储单元中的物质的组成表示存储单元状态。所述存储单元的阻抗在一段时间内漂移。所述存储控制器包括被配置为通过多个电输入信号偏置存储单元的偏置单元。所述存储控制器包括被配置为测量来自所述存储单元的多个电输出信号的测量单元。从所述多个电输入信号产生所述电输出信号。所述存储控制器包括被配置为计算所述多个电输出信号的不变成分的计算单元，所述不变成分取决于所述存储单元中的非晶物质的组态并且基本上与所述存储单元在所述一段时间内的阻抗漂移特性无关。所述存储控制器还包括被配置为根据所述多个输出电信号的不变成分确定所述存储单元的存储状态的确定单元。