[发明专利]一种基于动态参考的非挥发存储器读取电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于动态参考的非挥发存储器读取电路，用于提高非挥发存储器的读取可靠性，属于非挥发存储器技术领域。

背景技术

近年来新型非挥发存储器技术，如自旋转移矩磁性随机存储器(Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory，STT-MRAM)，阻变式随机存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)，与相变随机存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)等不断发展，已逐步开始进入实际生产与应用阶段。这些非挥发存储器技术的基本存储原理是通过改变其存储单元的电阻状态，使其可以在高电阻态R_H和低电阻态R_L之间进行切换，从而利用这种性质储存数据信息，如R_H对应数据比特“1”，R_L对应数据比特“0”，或者反之亦可。典型的存储单元由数据存储部分(具有R_L与R_H两种电阻态，可表示为一个可变电阻R_X)与访问控制部分(NMOS字线选择晶体管)组成，称为1R1T结构，如附图1所示。一般而言，一个存储器包含两种存储单元，一种是数据单元，其电阻状态可变，记为R_data，用于存储二进制数据；另一种是参考单元，其电阻状态已知，记为R_ref，用于读取数据时，给数据单元提供判决参考。读取数据时，通过给数据单元和参考单元同时施加相同的电流(或电压)来检测它们相应的电压(或电流)，然后进行对比，即可判断出数据单元中存储的信息，如附图2所示。更具体地，如果数据单元为低电阻态R_L，则可检测到数据单元的电压V_data＝V_L，其小于参考单元的电压V_ref，则判决数据比特为“0”；如果数据单元为高电阻态R_H，则可检测到数据单元的电压V_data＝V_H，其大于参考单元的电压V_ref，则判决数据比特为“1”，或者反之亦可。

理想情况下，同一个存储器中的所有存储单元在高电阻态时都具有相同的电阻值R_{H_ideal}，而在低电阻态时都具有相同的电阻值R_{L_ideal}，此时为了得到最佳的读取判决裕量(Sensing Margin(SM)，定义为参考单元电压(或电流)与数据单元电压(或电流)的差值的绝对值的最小值)，参考单元的电阻值R_{ref_ideal}必须满足R_{ref_ideal}＝(R_{H_ideal}+R_{L_ideal})/2。但是，在实际情况中，由于工艺参数偏差的存在，尤其是在深亚微米工艺下，R_H，R_L以及R_ref的实际值可能会偏离目标设计值，从而导致读取判决裕量降低。当读取判决裕量不能克服读取电路本身的输入失配时，则可能产生读取错误，影响存储器的数据读取可靠性。

发明内容

一、发明目的：

针对上述背景中提到的非挥发存储器因参数偏差导致读取判决裕量降低的问题，本发明提出了一种基于动态参考的非挥发存储器读取电路，它克服了现有技术的不足，解决非挥发存储器存在的参数偏差问题，来提高非挥发存储器的读取判决裕量，从而提高其可靠性。

二、技术方案：