[发明专利]存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法

说明书

本发明提供一种存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法，阵列结构包括：至少一个存储单元，包括叠置串联的超导器件及磁性存储器件；至少一个超导上电极，设置于存储单元上方，至少一个超导下电极，设置于存储单元下方，至少一个超导字线，设置于存储单元上方，或者设置于存储单元下方，超导字线靠近存储单元中的超导器件设置。本发明将磁性存储器件与超导集成电路有机结合，利用超导器件实现电路的开关效果，从而替代CMOS逻辑电路，可以实现存储器在低温下的工作，保证MRAM在低的工作电压下实现高速、高密度存储，基于不同的写入方式实现上述工作，形成适用于超导逻辑制程的信息读取方式，结构设计简单，有利于减少刻蚀次数。

技术领域

本发明属于存储器技术领域，特别是涉及一种存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法。

背景技术

磁性随机存取存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)作为一种新型非易失性存储技术，具有高速的随机读写、较高的集成度、较低的写入功率、良好的耐疲劳性能、可观的经济性等优点。因而，MRAM被广泛应用于消费电子、人工智能、机械自动化、物联网和大数据、航天航空等先进科技领域。

目前，已发展相对完善的MRAM大多与CMOS逻辑电路相结合，且工作温区一般不低于室温。然而，关于MRAM在低温下的应用却寥寥无几，如何寻找到在极限低温下仍保持优良电学性能的磁存储单元以及与极限低温相符的读写电路，有利于解决电流在位线或字线传输过程中的能量耗散、CMOS逻辑电路工作所需较高的驱动电压等问题，使其在超导计算机主存和缓存等方面具有重要的应用价值成为上述基于MRAM的低温存储器研发的重点。

因此，如何提供一种存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法，以解决现有技术中的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法，用于解决现有技术中存储器难以在极限低温条件下工作以及存储器能耗高、工作电压高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种存储阵列结构，包括：

至少一个存储单元，所述存储单元包括叠置的超导器件及磁性存储器件，且所述超导器件与所述磁性存储器件串联设置；

至少一个超导上电极，所述超导上电极设置于所述存储单元上方，并与对应的所述存储单元电连接，当存在至少两个所述超导上电极时，各所述超导上电极之间不接触；

至少一个超导下电极，所述超导下电极设置于所述存储单元下方，并与对应的所述存储单元电连接，当存在至少两个所述超导下电极时，各所述超导下电极之间不接触；以及

至少一个超导字线，所述超导字线设置于所述存储单元上方，并设置于对应的所述超导上电极远离所述存储单元的一侧，且所述超导字线与所述超导上电极之间具有间距；或者，所述超导字线设置于所述存储单元下方，并设置于对应的所述超导下电极远离所述存储单元的一侧，且所述超导字线与所述超导下电极之间具有间距；当存在至少两个所述超导字线时，各所述超导字线之间不接触，其中，所述超导字线靠近对应的所述存储单元中的所述超导器件设置。

作为本发明的一种可选方案，每个所述超导上电极对应至少两个所述存储单元，每个所述超导下电极对应至少两个所述存储单元，每个所述超导字线对应至少两个所述存储单元，其中，所述超导上电极与对应的所述超导下电极之间平行设置，所述超导字线与对应的所述超导上电极之间垂直设置；当存在至少两个所述超导上电极时，各所述超导上电极之间平行排布，当存在至少两个所述超导下电极时，各所述超导下电极之间平行排布，当存在至少两个所述超导字线时，各所述超导字线之间平行排布。