[发明专利]具有堆叠驱动器和差分变压器的超导存储器系统

说明书

一种包括存储器单元阵列的存储器系统可以包括字线的集合和耦合到存储器单元阵列中的存储器单元的返回字线的集合。存储器系统还可以包括耦合到存储器单元的位线的集合。每个存储器单元可以包括存储器存储元件，存储器存储元件包括读出超导量子干涉器件(SQUID)和磁性约瑟夫森结(MJJ)，并且其中存储器存储元件还可以包括差分变压器，差分变压器与MJJ串联耦合，使得响应于施加到该位线的集合中的至少一个位线的位线电流和施加到该字线的集合中的至少一个字线的字线电流，差分变压器被配置为在至少一个读出SQUID中感应出通量。

背景技术

在诸如随机存取存储器等电子设备中使用的基于半导体的集成电路包括基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的数字电路。但是，CMOS技术在器件尺寸方面已经达到其极限。另外，即使这些存储器不被访问，基于CMOS的存储器中的泄漏电流也会导致高功耗。

例如，数据中心中的服务器消耗越来越多的功率。功耗部分地是由于即使在CMOS电路不活动时仍然存在能量耗散而造成的功率损耗而导致的。这是因为，即使当这样的电路(诸如随机存取存储器)是不活动的并且不消耗任何动态功率时，但是由于需要保持CMOS晶体管的状态，这样的电路仍然消耗功率。另外，由于CMOS电路是使用DC电压供电的，因此即使在CMOS电路不活动时也会存在一定量的电流泄漏。因此，即使当这样的电路不执行诸如读取/写入等操作时，不仅由于需要保持CMOS晶体管的状态而且由于电流泄漏，也会浪费功率。

基于CMOS技术的存储器的一种替代方法是基于超导逻辑的存储器。

发明内容

在一个示例中，本公开涉及一种包括以行和列布置的存储器单元阵列的存储器系统。存储器系统还可以包括字线的集合，其中该字线的集合中的每个字线耦合到存储器单元阵列的至少一行中的第一多个存储器单元。存储器系统还可以包括返回字线的集合，其中该返回字线的集合中的每个返回字线耦合到存储器单元阵列的至少一行中的第一多个存储器单元。存储器系统还可以包括位线的集合，其中该位线的集合中的每个位线耦合到存储器单元阵列的至少一列中的第二多个存储器单元。每个存储器单元还可以包括至少一个存储器存储元件，包括至少一个读出超导量子干涉器件(SQUID)和磁性约瑟夫森结(MJJ)，并且其中至少一个存储器存储元件还包括差分变压器，差分变压器与MJJ串联耦合，使得响应于施加到该位线的集合中的至少一个位线的位线电流和施加到该字线的集合中的至少一个字线的字线电流，差分变压器被配置为在至少一个读出SQUID中感应出通量，该字线的集合中的至少一个字线耦合到该返回字线的集合中的至少一个返回字线。

在另一方面，提供了一种存储器系统中的方法，存储器系统包括：以行和列布置的存储器单元阵列；字线的集合，其中该字线的集合中的每个字线耦合到存储器单元阵列的至少一行中的第一多个存储器单元；返回字线的集合，其中该返回字线的集合中的每个返回字线耦合到存储器单元阵列的至少一行中的第一多个存储器单元；位线的集合，其中该位线的集合中的每个位线耦合到存储器单元阵列的至少一列中的第二多个存储器单元，其中第一多个存储器单元中的每个存储器单元和第二多个存储器单元中的每个存储器单元包括至少一个存储器存储元件，至少一个存储器存储元件包括至少一个读出超导量子干涉器件(SQUID)和磁性约瑟夫森结(MJJ)，并且其中至少一个存储器存储元件还包括与MJJ串联耦合的差分变压器。该方法可以包括：响应于施加到该位线的集合中的至少一个位线的位线电流和施加到该字线的集合中的至少一个字线的字线电流，执行读取操作，其中差分变压器被配置为在至少一个读出SQUID中感应出通量，该字线的集合中的至少一个字线耦合到该返回字线的集合中的至少一个返回字线。