[发明专利]概率随机数发生器和生成含概率随机位的数据位流的方法

说明书

一些实施例涉及概率随机数发生器。概率随机数发生器包括：存储器单元，包括磁隧道结(MTJ)；以及存取晶体管，耦合至该存储器单元的MTJ。可变电流源耦合至存取晶体管，并且配置为分别向MTJ提供多个预定电流脉冲波形，以从MTJ分别生成包括多个概率随机位的位流。预定电流脉冲波形具有与MTJ的不同切换概率对应的不同电流幅度和/或脉冲宽度。本发明的实施例还涉及生成含概率随机位的数据位流的方法。

技术领域

本发明的实施例涉及概率随机数发生器和生成含概率随机位的数据位流的方法。

背景技术

本发明总体上涉及用于独立存储器芯片中以及集成到逻辑芯片上的存储器阵列的易失性和非易失性存储器。更具体地，本发明涉及用于集成电路的磁存储器器件，该磁存储器器件根据磁隧道结(MTJ)器件内的磁性膜层中的磁矩的方向存储信息。这种存储器最通常称为磁阻随机存取存储器或MRAM。

发明内容

本发明的实施例提供了一种概率随机数发生器，包括：存储器单元，包括磁隧道结(MTJ)；以及可变电流源，耦合至所述磁隧道结，所述可变电流源配置为分别在多个时隙中分别向所述磁隧道结提供多个预定电流脉冲波形，以分别生成包括多个概率随机位的位流，其中，预定电流脉冲波形具有与所述磁隧道结的不同切换概率对应的不同电流幅度和/或脉冲宽度。

本发明的另一实施例提供了一种生成包括概率随机位的数据的位流的方法，包括：提供处于第一数据状态的磁隧道结(MTJ)；以及从多个预定电流脉冲波形中选择第一预定电流脉冲波形，并且当所述磁隧道结处于所述第一数据状态时将所述第一预定电流脉冲波形施加至所述磁隧道结；其中，所述预定电流脉冲波形具有与所述磁隧道结从所述第一数据状态切换至第二数据状态的不同切换概率对应的不同电流幅度和/或脉冲宽度。

本发明的又一实施例提供了一种概率随机数发生器，包括：存储器单元，包括可变电阻器，所述可变电阻器配置为在与第一电阻对应的第一稳定数据状态和与第二电阻对应的第二稳定数据状态之间切换，所述第二电阻不同于所述第一电阻；可变电流源，其耦合至所述可变电阻器并且配置为提供多个预定电流脉冲波形；以及控制器，配置为通过在第一时隙期间向所述可变电阻器施加所述多个预定电流脉冲波形中的第一预定电流脉冲波形来将所述第一稳定数据状态写入至所述存储器单元，通过在第二时隙期间向所述存储器单元施加所述多个预定电流脉冲波形中的第二预定电流脉冲波形来将所述第二稳定数据状态写入至所述可变电阻器，以及通过在第三时隙期间将所述多个预定电流脉冲波形中的第三预定电流脉冲波形施加至所述可变电阻器来将概率随机数据状态写入至所述可变电阻器。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1A示出了磁隧道结(MTJ)的一些实施例。

图1B示出了用于磁隧道结(MTJ)的平行和反平行状态之间的能量跃迁的一些实施例。

图2示出了包括MTJ存储器单元的概率随机数发生器的一些实施例。

图3示出了根据一些实施例的示出电流对概率切换百分比的图。

图4示出了多个预定电流脉冲波形和MTJ切换概率的图表。

图5示出了包括MTJ存储器单元的概率随机数发生器的一些实施例。

图6示出了MRAM器件的截面图的一些实施例。

图7示出了与图6一致的MRAM器件的顶视图的一些实施例。

图8示出了根据一些实施例的生成位流的方法。

具体实施方式