[发明专利]可程式化电阻式装置存储器及用于该存储器的方法

说明书

本发明公开了一种可程式化电阻式装置存储器及用于该存储器的方法，为基于时间的感测电路，将一个一次性可程式化(OTP)元件的电阻转换为逻辑状态。一个一次性可程式化(OTP)存储器具有多个OTP装置。该些OTP装置的至少一个可以具有至少一OTP元件，该OTP元件为通过一字元线和一位元线可选择地存取的。该位元线可以耦合到一电容，并且该电容可以被预充电和放电。通过比较该电容的放电率与在一参考单元(例如，参考胞、参考电阻、参考选择器等等)中的一参考电容的放电率，可以判断OTP电阻是大于或小于参考电阻，然后将该OTP元件电阻转换为逻辑状态。

技术领域

本发明是有关于一种用于将可程式化电阻式装置中的电阻转换为逻辑状态的感测电路；可程式化电阻式装置(Programmable Resistive Device，或PRD)存储器为一次性可程式化(One-Time Programmable，或OTP)存储器、多次可程式化(MTP)存储器、相变随机存取存储器(PCRAM)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、电阻式随机存取存储器(RRAM)及磁性随机存取存储器(MRAM)等等。

背景技术

可程式化电阻式装置(PRD)通常是指其电阻可以通过程式化的手段来改变的装置。电阻状态也可以由电阻值确定；例如，可程式化电阻式装置可以是一次性可程式化(OTP)装置，例如电熔丝(或反熔丝)，并且程式化的手段可以施加高电压以感应大电流流过OTP元件；当大电流流过OTP元件时(例如，通过导通选择器)，可对OTP元件进行程式化，或者烧录成高电阻状态或低电阻状态(取决于熔丝或反熔丝)。

图1示出了具有可程式化电阻式元件(Programmable Resistive Element，或PRE)11和选择器12的一般的可程式化电阻式装置(PRD)10的示意图。PRE 11可以是电熔丝、反熔丝、悬浮闸极装置、相变材料、电阻式RAM元件或磁性穿隧接面(MTJ)等等。选择器12可以是MOS、二极管、MOS/二极管合并，或甚至是通过施加一信号Sel而导通或断开的双极性装置。

在读取PRD胞(cell)之后，需要将PRD装置中的PRE的电阻转换为逻辑准位；这可以通过使用一感测电路或感测放大器(Sense Amplifier，或SA)来实现。感测PRE电阻的一般的方法是通过施加流经PRE的电流将电阻值转换为电压，然后使用一电压放大器以放大电压信号；这种方式取决于MOS装置的放大，而此MOS装置通常需要使用消耗大量电流才能获得高增益的高电压以完全地偏压。

图2是一般的感测放大器20的示意图。SA 20具有PMOS 21，PMOS 21的闸极耦合至汲极；PMOS 21的闸极也耦合到PMOS 22的闸极；PMOS 21的源极和PMOS 22的源极耦合到电源电压VDD；PMOS 21的汲极和PMOS 22的汲极分别耦合到NMOS 23的汲极和NMOS 24的汲极；NMOS 23的闸极和NMOS 24的闸极分别耦合到差动输入信号Vp和差动输入信号Vn；NMOS 23的源极和NMOS 24的源极耦合到NMOS 26的汲极，NMOS 26的闸极耦合到致能信号ψ，并且NMOS 26的源极耦合到地。介于Vp和Vn之间的输入差动电压可以被放大到输出端Vout(在PMOS 22的汲极)。当断开NMOS 26以禁用SA时，藉由NMOS 27将Vout保持为高准位。