[实用新型]铁电存储器

说明书

本实用新型涉及一种铁电存储器，包括：多个铁电存储单元，其包括铁电电容，所述铁电电容包括上极板和下极板以及位于上极板和下极板之间的铁电材料；写入电路，其被配置为能够给铁电存储单元的铁电电容两个极板分别正向和反向施加第一电压和第二电压，使得所述铁电材料分别具有对应的第一、第二、第三和第四剩余极化强度值，以写入不同的存储数据；以及读取电路，其包括参考电压产生电路和电压比较电路，电压比较电路能够将采集的铁电存储单元的铁电电容一端的电压与参考电压产生电路产生的参考电压比较以输出不同的比较结果以读取不同的存储数据。通过本实用新型，可以实现每存储单元2比特数据的存储，由此极大地提高了存储密度并提高了存储容量。

技术领域

本实用新型总的来说涉及半导体领域，更具体而言，涉及一种铁电存储器。

背景技术

近年来，铁电存储器作为一种高写入速度和高读写次数的新型存储器，日益受到铁电存储器是一种特殊工艺的非易失性的存储器。当电场被施加到铁晶体管时，中心原子顺着电场停在第一低能量状态位置，而当电场反转被施加到同一铁晶体管时，中心原子顺着电场的方向在晶体里移动并停在第二低能量状态。大量中心原子在晶体单胞中移动耦合形成铁电畴，铁电畴在电场作用下形成极化电荷。铁电畴在电场下反转所形成的极化电荷较高，铁电畴在电场下无反转所形成的极化电荷较低，这种铁电材料的二元稳定状态使得铁电可以作为存储器。

当移去电场后，中心原子处于低能量状态保持不动，存储器的状态也得以保存不会消失，因此可利用铁电畴在电场下反转形成高极化电荷，或无反转形成低极化电荷来判别存储单元是在“1”或“0”状态。铁电畴的反转不需要高电场，仅用一般的工作电压就可以改变存储单元是在“1”或“0”的状态；也不需要电荷泵来产生高电压以进行数据擦除，因而没有擦写延迟的现象。这种特性使铁电存储器在掉电后仍能够继续保存数据，写入速度快且具有无限次写入寿命，不容易写坏。并且，与现有的非易失性内存技术比较，铁电存储器具有更高的写入速度和更长的读写寿命。

在目前的铁电存储器中，每个存储单元存储1比特数据、即0或1。如果能够实现每存储单元更多比特位，则能极大地提升铁电存储器的存储密度或存储容量。

实用新型内容

本实用新型的任务是，提供一种铁电存储器，通过该铁电存储器，可以实现每个铁电存储单元2比特数据的存储，由此极大地提高了存储密度并提高了存储容量。

在本实用新型的第一方面，该任务通过一种铁电存储器来解决，该铁电存储器包括：

多个铁电存储单元，每个铁电存储单元包括铁电电容，所述铁电电容包括上极板和下极板以及位于上极板和下极板之间的铁电材料；

写入电路，其被配置为能够给铁电存储单元的铁电电容两个极板分别正向和反向施加第一电压和第二电压，使得所述铁电材料分别具有对应的第一、第二、第三和第四剩余极化强度值，以写入不同的存储数据，其中不同的剩余极化强度值对应不同的存储数据；以及

读取电路，其包括参考电压产生电路和电压比较电路，电压比较电路能够将采集的铁电存储单元的铁电电容一端的电压与参考电压产生电路产生的参考电压比较以输出不同的比较结果以读取不同的存储数据。

在本实用新型的一个优选方案中规定，所述写入电路施加于所述铁电电容的第二电压对应的第三剩余极化强度和第四剩余极化强度的值为写入电路施加于所述铁电电容的第一电压对应的第一剩余极化强度和第二剩余极化强度的值的1/3。