[发明专利]通量编程的多位磁存储器

说明书

发明内容

本发明的各实施例一般涉及一种配置成通过磁通量编程的多位非易失性存储器单元。

根据各实施例，第一磁隧道结(MTJ)毗邻于具有磁性过滤器的第二MTJ。第一MTJ通过第一磁通量编程为第一逻辑状态，而磁性过滤器吸收第一磁通量以防止第二MTJ被编程。

以本发明的各个实施例为表征的这些和其他特征和优点可考虑以下具体讨论和所附附图来理解。

附图说明

图1是根据本发明的各个实施例所构成和操作的示例性数据存储设备的概括功能表示。

图2示出用于从图1中设备的存储器阵列读取数据和写入数据的电路。

图3概括地示出一种可将数据写入存储器阵列的存储器单元的方式。

图4概括地示出一种可从图3的存储器单元读取数据的方式。

图5示出根据本发明的各个实施例所构成和操作的示例性存储器单元。

图6示出图5的存储器单元的示例性操作配置。

图7示出根据本发明的各个实施例所构成和操作的示例性存储器单元的等距表示。

图8显示根据本发明各种实施例进行的示例性单元编程例程的一种流程图和相应说明的磁性层叠。

具体实施方式

本公开一般涉及多位非易失性磁性存储器单元。固态非易失性存储器是在形状因数不断减少的情况下为了提供可靠的数据存储和更快的数据传输速率而正在研发的技术。但是，这种固态存储器由于低单元密度和大的编程要求而具有有限的实际应用。随着数据存储设备尺寸减小，大的编程要求能导致相邻单元的高易失性，这对应于降低的存储器单元可读性和可写性。

因此，包括与具有磁性过滤器的第二MTJ毗邻的第一磁隧道结(MTJ)的存储器单元提供增加的单元密度加上减小的编程需求。通过使低于一阈值的磁通量通过，第一MTJ可被编程至一逻辑状态，而第二MTJ的磁性过滤器吸收第一磁通量以防止第二MTJ被编程。相比而言，由于磁性过滤器在存在充足磁通量时变得磁饱和，因此高于阈值的磁通量的通过将两MTJ均编程至一逻辑状态。如此，由于有选择地编程MTJ中的一个或两者的能力，因此能获得多位和增加的存储器容量。

图1提供根据本发明的各种实施例来构造和运作的数据存储设备100的功能框图。该数据存储设备被构想成包括诸如PCMCIA卡或USB型外部存储器件之类的便携式非易失性存储器存储设备。然而，应当理解，设备100的这些特性仅仅是出于说明具体实施例的目的，而非限于所要求保护的主题。

器件100的顶层控制由适当的控制器102实现，控制器102可以是可编程的或基于硬件的微控制器。控制器102经由控制器接口(I/F)电路104和主机I/F电路106与主机设备通信。必要的命令、编程、操作数据等的局部存储经由随机存取存储器(RAM)108和只读存储器(ROM)110提供。缓冲器112用来暂存来自主机设备的输入写数据并将待传输的数据读回给主机设备。

在114示出包括大量存储器阵列116(标示为阵列0-N)的存储器空间，尽管应当理解可根据需要使用单个阵列。每个阵列116包含经选择的存储容量的磁性(MRAM)半导体存储器的一个块。控制器102和存储器空间114之间的通信是经由存储器(MEM)接口118来协调的。根据需要，实时检错和纠错(EDC)编码和解码操作是藉由EDC块120在数据传输过程中执行的。

尽管并非限制，但在一些实施例中，图1所示的各个电路被排列成单个芯片集，该单个芯片集在具有适当的封装、外壳和互连特征(出于清楚的的目而未单独示出)的一个或多个半导体管芯上形成。运作该设备的输入功率由合适的功率管理电路122处理并从例如电池、AC电源输入等适当源提供。功率也能例如通过使用USB型接口等从主机直接被提供给设备100。

可利用任何数量的数据存储和传输协议，诸如逻辑块寻址(LBA)，由此数据被排列并存储在固定尺寸的块(诸如ECC、备用、头部信息等的512字节的用户数据加上开销字节)中。根据LBA发布主机命令，并且设备100可进行相应LBA-PBA(物理块地址)转换来标识并服务拟存储或检索数据的关联位置。

图2提供图1的存储器空间114的选定方面的一般表示。数据被存储为存储器单元124的行列布局，它们可由各行(字)和列(位)线访问。单元及其访问线的实际配置将取决于给定应用的需求。然而，总体上应当理解，各种控制线将一般包括选择地启用和禁用对各个单元的值分别写和读的使能线。