[发明专利]用于存储器单元的自终止写入

说明书

关于联邦政府赞助研究或开发的声明

本发明是根据由美国政府授予的09-C-0070在政府支持下完成的。政府在本发明中具有一定权限。

技术领域

本公开涉及存储器设备并且更具体地涉及使用可编程阻抗元件的非易失性存储器设备。

背景技术

大多数现代电子设备包括功率源、用于存储数据的部件、用于处理数据的部件、用于接收用户输入的部件、以及用于递送用户输出的部件。期望的是此类电子设备具有长的电池寿命、强大的处理能力以及大量数据存储，但是同时，也期望电子设备保持小且轻质的外形因数。为了满足这些冲突的需求，期望这些设备的部件变得更小，具有更好的性能。

一般地期望存储器部件例如以更快的读取和写入操作在较小的空间中存储更多数据。非易失性存储器的当前类型包括机电硬盘驱动器（hard drive），其中读/写头从和向一系列旋转磁盘读取和写入数据。其它类型的非易失性存储器包括使用晶体管和其它设备（例如，电容器、浮栅MOSFET）以在没有任何移动部分且在具有更快的读取和写入访问的情况下存储数据的固态存储器。

发明内容

本公开一般地描述了用于向诸如碳纳米管（CNT）存储器设备之类的基于可编程阻抗元件存储器设备写入数据的技术。该技术在某些实例中可提供更快且更精确的读取和写入操作。

在一个示例中，在基于可编程阻抗元件存储器单元上执行写入操作的方法包括执行写入操作以改变可编程阻抗元件的电阻；在写入操作期间监视可编程阻抗元件的电阻；并且响应于检测到可编程阻抗元件的电阻已通过阈值值而终止写入操作。

在另一示例中，基于碳纳米管存储器设备包括碳纳米管（CNT）元件；读取电路，被配置成在写入操作期间确定CNT元件的电阻；以及写入电路，被配置成作为执行写入操作的一部分而改变CNT元件的电阻，其中，写入电路还被配置成基于读取电路检测到CNT元件的电阻已通过阈值值而终止写入操作。

在另一示例中，基于可编程阻抗元件存储器设备包括可编程阻抗元件；读取电路，被配置成在写入操作期间确定可编程阻抗元件的电阻；以及写入电路，被配置成作为执行写入操作的一部分而改变可编程阻抗元件的电阻，其中，写入电路还被配置成基于读取电路检测到可编程阻抗元件的电阻已通过阈值值而终止写入操作。

在附图和以下描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的细节。根据该描述和附图以及根据权利要求，本发明的其它特征、目的和优点将是显而易见的。

附图说明

图1示出了可用来实施本公开的技术的基于碳纳米管存储器单元的电路图。

图2示出了如根据当前公开限定的CNT元件的Rhigh和Rlow分布的概念表示。

图3示出了跨CNT元件施加恒定高电压时的CNT元件电阻振荡的概念图示。

图4示出了用并未与CNT元件的电阻振荡周期（Tres_period）的一半匹配的恒定写1和写0 Tpulse进行写入时的CNT元件电阻变化的概念图示。示出了写入操作（op）A—F。

图5示出了可用来实施本公开的技术的CNT存储器单元的阵列的图。

图6示出了对自终止参考电阻Rwrite1_ref和Rwrite0_ref进行写入时的CNT元件电阻变化的概念图。示出了写入操作（op）A—F。

图7示出了根据本公开的技术的对基于可编程阻抗元件存储器单元执行写入操作的方法的流程图。

具体实施方式

本公开描述了基于可编程阻抗元件的非易失性存储器设备，其包括将在写入操作期间监视设备的可编程阻抗元件的电阻的电路。当功率被去除时保持已编程阻抗状态的可编程阻抗元件的示例是碳纳米管（CNT）元件。有时将相对于CNT元件来描述本公开的技术，但应理解的是该技术一般地适用于利用可编程阻抗元件的任何存储器设备，该可编程阻抗元件的阻抗在功率被去除时被改变以定义“0”和“1”数据状态，无论该设备是否保持已编程状态。此类设备的示例可包括在磁阻RAM（MRAM）中使用的巨磁阻（GMR）电阻器和磁隧道结（MTJ）；在自旋转移矩RAM（SPRAM）中使用的自旋转移矩设备；在相变RAM（PCRAM）中使用的硫属化物电阻器；在电阻开关RAM（RRAM）中使用的金属氧化物（MOx）设备；在导电桥RAM（CBRAM）中使用的可编程银扩散金属化单元（PMC）；能够放置在电阻器RAM（ReRAM）中的任何忆阻器类型的设备。