[发明专利]一种相变存储器的写入电路及写入方法

说明书

技术领域

本发明涉及相变存储器，特别涉及一种相变存储器的写入电路及写入方法。

背景技术

由于相变存储器具有快速的读写速度，以及较长的数据维持时间，因此近年来得到了飞速的发展。

相变存储器的读和写是可通过施加不同的电压或电流脉冲来实现。写入操作分为置位(SET)操作和重置(RESET)操作两种操作来完成低阻和高阻两种状态的转化。

进行RESET操作时，需要施加一个较高的电压或电流脉冲，将通过产生一定的热量将相变材料的温度提升到熔化温度以上，然后迅速冷却结晶形成高阻状态。当进行SET操作时，则需要施加一个中等强度的电压或电流脉冲，通过产生持续的热量将相变材料的温度提升到结晶温度以上，熔化温度以下，然后缓慢的将温度降下来形成低阻状态。因此相变材料状态的转变主要依赖的是不同的温度和时间。

如图1所示，为了实现SET和RESET两种写入操作，传统的方法是利用电流镜产生电流来实现上述两种功能。该电路是对GST相变电阻16执行SET和RESET两种写入操作的电路，包括：一个基准电流源10、PMOS管电流镜对11，12和NMOS管电流镜对13，14、传输门15、GST相变电阻16、选通管17和开关电路18，19。

选通管17通常由MOS管实现，选通管17的漏极连接到相变电阻16，源极接地。当给定选通管17一定的电压使得选通管打开，就可以通过控制开关电路18，19分别打开电流镜电路11，12，13，14进而产生不同的电流强度，进而电流可以加载到相变电阻，实现写入操作。

由图1可见，现有的写入电路比较复杂，然而对于大规模容量存储器来说，为了使写入的速度很快，每次写入的比特数较多，一个比特对应一个GST相变电阻16，因此所需要的写入电路也会相应的增多，所需要的电流镜的数目也会越多，电流镜所产生的功耗也就越大，电流镜所占用的版图面积也会很大。

除此之外，考虑到不同的工艺情况，在生产芯片时，电流镜的匹配好坏也会对产生电流的大小有偏差，实际生产过程中若要实现精确的电流复制，尤其是当所需要的电流镜很多的时候，精准电流的产生会比较困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种相变存储器的写入电路及写入方法，降低写入电路的复杂度。

本发明提供的相变存储器的写入电路，包括：可调方波电压脉冲电路、第一开关电路、第二开关电路、相变电阻和选通管；所述可调方波电压脉冲电路的输出端连接到第一开关电路输入端；第一开关电路的第二端与相变电阻的第一端和第二开关电路的第一端相连；相变电阻的第二端与选通管的漏极相连；选通管的源极和第二开关电路的第二端分别接地。

所述可调方波电压脉冲电路在执行置位(SET)操作时，输出满足SET操作所需温度要求的第一电压脉冲，在执行重置(RESET)操作时，输出满足RESET操作所需温度要求的第二电压脉冲；所述第一开关电路在执行SET和RESET操作时闭合；所述第二开关电路在执行SET操作和RESET操作时断开，在RESET操作结束时闭合；所述选通管在执行SET和RESET操作时均导通。

较佳地，所述第一开关电路和第二开关电路为带控制端的开关器件。

较佳地，所述第一开关电路包括：第一PMOS管、第一开关器件、第二PMOS管和第二开关器件；所述第二开关电路包括NMOS管和第三开关器件。

所述第一PMOS管、第二PMOS管和NMOS管的栅极与可调方波电压脉冲电路的输出端相连；第一PMOS管的源极连接SET操作所需的第一电压源，第二PMOS管的源极连接RESET操作所需的第二电压源，NMOS管的漏极连接第三开关器件的第一端；第一PMOS管的漏极连接第一开关器件的第一端，第二PMOS管的漏极连接第二开关器件的第一端，NMOS管的源极接地。

所述第一开关器件的第二端、第二开关器件的第二端和第三开关器件的第二端连接到相变电阻的第一端。

较佳地，所述第一开关器件、第二开关器件和第三开关器件为带控制端的开关器件。

较佳地，该写入电路在所述相位电阻的第一端与接地端存在寄生电容。

本发明提供的相变存储器的写入方法，对于每个相变电阻采用上述的写入电路；执行SET操作包括如下步骤：

A、控制选通管导通；

B、控制第一开关电路闭合，第二开关电路保持断开，将可调方波电压脉冲电路输出的第一电压脉冲通过第一开关电路输入给相变电阻；

C、控制第一开关电路断开，第二开关电路保持断开，所述相变电阻缓慢放电完成SET操作；