[发明专利]具有掉电数据保持功能的触发器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种用于集成电路系统中基于相变存储单元的具有掉电数据保持功能的触发器。

背景技术

掉电数据保持技术广泛使用于集成电路的系统中，在掉电时把触发器输出的数据或触发器的状态保存起来，便于记录的查找，因而是控制系统或保密系统中保证数据安全的必备电路。

目前常用的掉电数据保持技术主要有两种：一种是在掉电时使用备用电源防止数据丢失，该种方法如果在集成电路内部实现掉电数据保护时，需要很大的电容，而且保存的时间很短(其保存的时间在毫秒量级)，否则就要用备用电池或用不间断电源，所付出的代价很大；另一种是在电源电压降低到一定程度之前，发出掉电信号，通知控制器把数据安全转移到非挥发存储器中，该种方法采用的非挥发存储器一般是EEPROM或flash存储器，虽然这两种非挥发存储器都可以在集成电路内部实现，但与CMOS工艺兼容的工艺比较复杂，而且在快速掉电的情况下，数据来不及保存，例如小于一个微秒的掉电速度。为了解决快速掉电数据保存的问题，目前在一些特殊的场合使用铁电存储器，但这些都未能解决降低高速掉电数据保护电路设计成本的问题。

本发明人在研究中发现，相变存储元件的制作工艺与传统的CMOS工艺可兼容，且成本比EEPROM、Flash存储器的成本都要低，而且速度比EEPROM、flash存储器要快几个数量级，所以相变器件是一种新兴的存储器。呈如图1所示，图1显示为一个使相变器件发生相变的等效电路图。相变单元PCM可以等效为一个可变电阻R，所述相变单元PCM的一端接地，另一端接位线BL，在字线WL选通后，驱动电流通过位线BL注入到相变单元PCM，使相变单元PCM发生相变。由此可知，用于集成电路系统的初始化，且基于相变存储单元的掉电数据保持触发器技术，以降低现行的高速掉电数据保护电路的成本，已成为本领域内的技术人员所亟待研究的课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于相变存储单元的具有掉电数据保持功能的触发器，以对该相变存储单元反复进行读写擦操作，并藉由相变存储单元的制造工艺简单以及可与CMOS工艺兼容的优点，实现数据保持所需的操作时间在纳秒量级以及可长时间保持的目的，进而实现一种低成本高速掉电数据保护电路的设计。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有掉电数据保持功能的触发器，应用于集成电路系统中，其特征在于，所述触发器至少包括：双置位端触发单元，至少具有一数据输出端及数据恢复置位端；电源监测单元，连接一电源输入端，用于监测到输入的电源电压低于一预设值时发出一掉电置位信号，以及用于监测到输入的电源电压高于一预设值时发出一上电置位信号；信号生成单元，连接于所述电源检测单元及双置位端触发单元，用于接收到所述掉电置位信号时，检测所述双置位端触发单元的数据输出端所输出的数据类型，并依据该数据类型生成set或reset信号并输出；相变存储单元，连接于所述电源监测单元、信号生成单元、以及双置位端触发单元，具有用以读数据的读电路、写数据的写电路、以及存储数据的存储器，其中，所述相变存储单元接收到所述set或reset信号时，启动所述写电路，写入与所述set或reset信号相对应的数据至所述存储器中，所述相变存储单元接收到所述上电置位信号时，启动所述读电路以自所述存储器中读出存储的数据并输出给所述双置位端触发单元的数据恢复置位端，以使所述双置位端触发单元恢复掉电数据。

本发明的具有掉电数据保持功能的触发器，还包括一锁存单元，连接于所述相变存储单元与所述双置位端触发单元的置位端之间，用于将所述读电路自所述存储器中读出存储的数据予以锁存，并输出至所述双置位端触发单元的数据恢复置位端。具体地，所述锁存单元还连接于电源监测单元，用以接收到上电置位信号时，将锁存的数据输出至所述双置位端触发单元的数据恢复置位端。

在本发明的具有掉电数据保持功能的触发器中，所述双置位端触发单元还包括一软复位信号端，连接于一外部控制电路，所述软复位信号端有效时，屏蔽所述数据恢复置位端。具体地，所述双置位端触发单元还包括有选择电路，分别连接所述软复位信号端与数据恢复置位端。

在本发明的具有掉电数据保持功能的触发器中，所述存储器是利用相变材料的晶态和非晶态的特性来实现数据的存储。