[发明专利]一种用于相变存储器的直接数据读取电路

说明书

技术领域

本发明涉及存储器数据读取技术领域，特别地涉及一种用于相变存储器的直接数据读取电路，尤其适用于高性能嵌入式存储器。

背景技术

相变存储器件具有存储单元尺寸小，非挥发性，循环寿命长，稳定性好，功耗低和可嵌入功能强等优点，特别是在器件特征尺寸的微缩方面的优势尤为突出，业界认为在不久的将来会有越来越大的技术优势。因此它被认为是下一代非挥发存储技术的最佳解决方案之一，在低压，低功耗，高速，高密度和嵌入式存储方面有广阔的前景。

相变存储器件的工作原理主要是通过施加不同大小的特殊脉冲，导致相变材料局部区域因不同温度而产生非晶态与晶态，也即高阻态与低阻态，非晶态表示逻辑“1”，晶态表示逻辑“0”。

目前，相变存储器数据读取方法的主要原则是在不影响相变材料状态的前提下，给相变材料加一个小的电压或者电流，从而产生一个电流或者电压，将这个电压或电流值与一个参考的值比较得到存储结果。单个存储单元的读取原理如图1所示，数据读取电路包括晶体管14、相变材料12、灵敏放大器13、小的电流源11以及开关S11与S12。数据读取的过程分为两个步骤：(1)开关S12合上，一个小的电流注入到相变材料中，产生电压。(2)开关S11合上，产生的电压与参考电压作为灵敏放大器的输入进而通过比较得到存储结果。

图2是一个m行n列的存储阵列，WL<0>到WL<m-1>是m位字线，与开关sw<0>到sw<h-1>共同来选通存储单元，每h列共用一个灵敏放大器(h<n)，所以每个存储阵列共有个灵敏放大器(一般是8的整数倍)即位输出数据，n越大，即储存器的容量越大，需要的灵敏放大器的个数就越多，结果是既消耗了功耗又浪费了面积与时间，而且参考产生电路也将消耗掉一部分电流，这在大规模集成电路中是很不可取的。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种用于相变存储器的直接数据读取电路。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种用于相变存储器的直接数据读取电路，其包括存储阵列，所述存储阵列具有m行n列相变存储单元，所述相变存储单元包括晶体管和与所述晶体管串联的相变材料，所述m、n为正整数；电流源，所述电流源的数量为p，所述每一个电流源通过一个第一开关与h列相变存储单元相连；缓冲器，所述缓冲器的数量为p，所述每一个缓冲器通过一个第二开关与h列相变存储单元相连，所述p、h为正整数且p×h＝n。

本发明的直接数据读取电路用简单的缓冲器取代灵敏放大器，并用注入到相变材料中的电流产生的电压直接驱动缓冲器，缓冲器的输出结果即是数据读取结果。这种设计减少了芯片面积，使电路结构更加简单，降低了功耗，提高了数据读取速度。

在本发明的优选实施例中，直接数据读取电路还包括电阻检测电路，该电阻检测电路用于检测标准相变材料电阻并得到控制电流I₁的k比特数字位C<k:1>，所述电阻检测电路包括：第一可变电阻阵列R_FH和第二可变电阻阵列R_FL所述第一可变电阻阵列R_FH的电阻由k比特数字位C₁<k:1>控制，所述第二可变电阻阵列R_FL的电阻由k比特数字位C₂<k:1>控制；第一电流源，所述第一电流源通过第一开关与标准相变材料连接；第二电流源，所述第二电流源通过第二开关与标准相变材料连接，连接点为A；第三电流源，所述第三电流源通过第三开关与第一可变电阻阵列R_FH通过第五开关连接，连接点为B，所述第二可变电阻阵列R_FL通过第四开关连接到B点；比较器，所述比较器的两个输入端口分别与A和B点连接。

本发明的电阻检测电路能够调整读取数据时相变材料所需注入电流的大小，使电路的输出结果更加准确，提高了数据读取准确性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中相变存储器单个存储单元的数据读取电路图；

图2是m行n列的相变存储阵列的数据读取电路图；

图3是本发明相变存储器单个存储单元的直接数据读取电路图；