[发明专利]磁存储元件的场辅助切换

说明书

发明内容

本发明的各种实施例一般涉及用于将数据写入诸如自旋转移矩随机存取存储器(STRAM)存储单元之类的磁存储元件的方法和装置。

根据各种实施例，施加通过磁存储元件的写入电流以发起该元件至期望磁状态的磁旋进。随后，在写入电流的继续施加期间毗邻该磁存储元件发起场辅助电流的流动以在该元件上感生磁场。该场辅助电流在写入电流被终止之后仍持续以提供至该期望磁状态的场辅助旋进。

表征本发明各种实施例的这些以及各种其它特征与优点可考虑以下具体讨论与所附附图来理解。

附图说明

图1提供了数据存储设备的功能块表示。

图2描绘了图1的存储器模块的一部分。

图3示出了图2的磁存储元件的示例性构造。

图4是对如图2-3中那样配置的存储单元的结构描绘。

图5是根据各种实施例可施加的交叠的写入电流和场辅助电流的图形表示。

图6是其他实施例中可施加的交叠的写入电流和辅助电流的图形表示。

图7示出了毗邻存储单元的辅助层的一种配置。

图8示出了一般性地解说根据各种实施例执行的步骤的“用场辅助电流的数据写入”例程。

具体实施方式

本公开以数据可被写入诸如但不限于自旋转移矩随机存取存储器(STRAM)单元之类的磁存储元件的方式来阐述各种改进。

固态磁存储单元阵列可被用于提供数据比特的非易失性存储。一些磁存储单元配置包括诸如磁性隧穿结(MTJ)之类的可编程电阻性元件。MTJ包括具有选定方向上的固定磁取向的钉扎基准层。自由层通过隧穿势垒与该基准层分开，其中该自由层具有可选择性变化的磁取向。自由层相对于固定层的取向建立了该单元的总电阻，该总电阻可在读取感测操作期间检测。

虽然已发现磁存储元件能在紧凑的半导体阵列环境中高效率地存储数据，但是与此类元件有关的一个问题是产生不同的编程状态所需要的功率。已发现，相对较大幅度的、长持续时间的电流脉冲对于可靠地将存储元件编程到选定的编程状态而言可能是必需的。

相应地，本公开一般涉及数据至磁存储元件的场辅助写入。在编程(数据写入)操作期间，毗邻存储单元施加辅助电流。该辅助电流生成在向存储元件施加写入电流期间和之后对该存储元件起作用的安培(辅助)场。该辅助场可减少写入努力和持续时间，并可增大磁旋进至期望状态的概率。

图1提供根据本发明的各种实施例来构造和操作的数据存储设备100的简化框图表示。可以构想，该设备构成可与便携式电子设备配对以便为该设备提供数据存储的存储卡。然而，应当领会，所要求保护的主题内容并不如此限定。

设备100被示为包括控制器102和存储器模块104。控制器102提供对该设备的顶层控制，包括与主机(未单独示出)的接口操作。控制器功能性可在硬件中或经由可编程处理器来实现，或可被直接纳入存储器模块104。其他特征也可被纳入设备100，包括但不限于I/O缓冲器、ECC电路系统和本地控制器高速缓存。

存储器模块104包括如图2中解说的非易失性存储单元106的固态阵列。每个单元106包括电阻性感测存储元件108和切换器件110。存储元件108在图2中被表示为可变电阻器，因为这些元件将响应于对这些单元的编程输入而建立不同的电阻。切换器件110在读取操作和写入操作期间促成对个体单元的选择性访问。

在一些实施例中，存储单元106被表征为自旋转移矩随机存取存储器(STRAM)单元。存储元件108被表征为磁性隧穿结(MTJ)，并且切换器件被表征为nMOSFET(n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)。应当领会，其他单元配置也可被容易地使用。

通过使用包括位线(BL)112、源线(SL)114和字线(WL)116在内的各种控制线来执行对单元106的访问。沿选定的字线116的所有单元106可形成在读取和写入操作期间当前被访问的存储页。该阵列可包括以行和列安排的任何数目个MxN存储单元。可使用其中仅两条控制线直接耦合至每个单元的交叉点阵列。

图2中表示的各种位线、源线和控制线112、114和116正交地跨阵列延伸，并可根据需要彼此平行或彼此垂直。合适的驱动器电路系统(未示出)耦合至各种控制线以使选定的读取和写入电流通过个体单元106。