[发明专利]一种应用于STT-MRAM的写验证电路

说明书

本发明公开了一种应用于STT‑MRAM的写验证电路，属于计算机存储技术领域。所述电路包括：写操作完成检测电路和写自终止电路；所述写操作完成检测电路用于判断写操作是否完成，并产生检测反馈信号COP；所述写自终止电路根据所述检测反馈信号COP产生写操作信号和终止写操作信号。本发明的写操作完成检测电路，根据写操作过程中STT‑MRAM状态的变化，实时监控写操作的状态，并产生检测反馈信号作用于写自终止电路，一旦检测到写操作完成，写自终止电路及时产生写驱动电路终止信号，关闭写驱动，结束写操作；本发明的写验证电路简化了写操作过程，并且可以在写操作完成后及时关闭写驱动，与传统写操作相比，可降低50％的功耗。

技术领域

本发明涉及一种应用于STT-MRAM的写验证电路，属于计算机存储技术领域。

背景技术

自旋转移力矩随机磁存储器(STT-MRAM)是一种新型的非易失性存储器，被认为是最具有潜力替代Flash的新型存储器之一。在对STT-MRAM存储器进行写入数据时，需要根据写入数据是“0”还是“1”，来决定写电流的方向。然后对指定的存储单元注入写电流，使得MRAM存储单元中的自由层发生偏转，从而引起存储状态的改变。由于STT-MRAM的写操作机制在本质上是随机的，在具有恒定物理特性的情况下，其重要器件STT-MTJ单元的翻转延迟在每次写尝试时是不同的。且对于恒定的电流密度，写入过程每次都需要不确定的延迟。因此，需要一个额外的时间裕度来保证可以顺利完成写操作，这个额外的写时间裕度造成了大量的额外功耗。此外，在传统的写操作过程中，需要在写入数据后进行读操作来验证写入是否成功，这一过程要求更大的写时间裕度，进一步增大了写操作的功耗。

如图3所示是STT-MRAM常用的写操作流程图，其中写验证功能是由读操作完成的。比如，当STT-MRAM写入信息“0”时，首先使写驱动信号有效(BL接V_DD，SL接GND)，开始写入信息，然后在规定的写入电流持续时间结束后进行读验证，如果读取的存储信息与写入的信息“0”相同，则写操作完成，反之，若与写入信息不同，则写入不成功，重新返回初始阶段调整写入电流的大小与持续时间，再进行新一轮的写入，直到读验证的信息与写入信息相同，写操作才完成。

传统的写操作需要进行读操作去验证写操作是否成功，过程复杂且增加功耗；且在写操作完成后不能及时停止写操作，需要一个额外的时间裕度来保证可以顺利完成写操作，进一步增加了功耗。

发明内容

为了解决目前存在的写操作过程中需要读操作验证且写操作时间裕度过大，导致写操作功耗增加的问题，本发明提供了一种应用于STT-MRAM的写验证电路。

本发明的第一个目的在于提供一种应用于STT-MRAM的写验证电路，所述电路包括：

写操作完成检测电路和写自终止电路；所述写操作完成检测电路用于判断写操作是否完成，并产生检测反馈信号COP；所述写自终止电路根据所述检测反馈信号COP产生写操作信号和终止写操作信号。

可选的，所述写操作完成检测电路包括：电流镜、参考电阻、比较器和缓冲器；

所述电流镜用于将流过STT-MRAM的写电流进行复制，并产生复制写电流；所述复制写电流通过参考电阻转换成复制写电压；所述复制写电压与参考电压通过所述比较器和所述缓冲器产生所述检测反馈信号COP。

可选的，所述写自终止电路通过对使能信号和所述检测反馈信号COP的计算产生驱动使能信号，所述驱动使能信号控制写驱动电路对STT-MRAM进行不同的写操作。

可选的，所述写验证电路的写操作验证过程包括：

写操作完成时，STT-MTJ状态发生翻转，阻值发生变化，流经STT-MRAM的写电流改变；

通过电流镜产生的复制写电流发生变化，从而输入比较器的复制写电压发生变化；