[发明专利]一种RRAM的读取电路及读取方法

说明书

本发明涉及一种RRAM的读取电路及读取方法，属于半导体存储器技术领域，解决了现有技术中参考单元使RRAM芯片面积变大，成本变高，功耗较大，RRAM可靠性差的问题。一种RRAM读取电路包括：RRAM单元、放大器、反相器；RRAM单元的源线一端和放大器正输入端连接，另一端用于输入读取电压，RRAM阵列的位线和放大器负输入端连接；放大器，用于检测并放大同时刻位线和源线上的电压差异，并将放大后的信号输出至反相器的输入端；反相器，用于将输入端的高电平信号/低电平信号转变为0/1输出，所述反相器的输出端作为读取电路的输出端，输出RRAM存储的数据。实现了无需参考单元，节省芯片面积，降低功耗，缩减成本的功能。

技术领域

本发明涉及半导体存储器技术领域，尤其涉及一种RRAM的读取电路及读取方法。

背景技术

阻变存储器(RRAM)，又称为忆阻器，是一种新型的非易失性随机存储器。它的结构非常简单，兼容标准CMOS工艺，具有工作电压低，读写速度快，功耗低等特点。其存储信息单元是由一种或多种金属氧化物来实现的可变电阻。在不同的写入电压下，RRAM表现出两种阻态：高阻态和低阻态，例如100KΩ和10KΩ。

当我们通过施加写入电压，可以将RRAM的阻态变为高阻态或低阻态，存储信息“0”或“1”。存储信息读取是将RRAM的阻值状态(高阻态和低阻态)转化为外部电路可以识别的电流信号或者电压信号。通常，一个存储单元的信号读取较为麻烦，需要有专门的读取电路。

现有的一种RRAM的读取电路原理图如图4所示，由一些电流灵敏放大器或者电压灵敏放大器来进行读取。原理就是存储单元的SL线上加一个较小的读取电压Vr，这个读取电压Vr需要小于写入电压，防止读取电压改变RRAM的阻值状态，从而破环了存储在里面的信息。此时根据RRAM存储单元的阻值状态，位线上会产生不同大小的电流信号。这种现有的RRAM读取方法需要有一个参考单元，参考单元的RRAM阻态可以设定为一个固定的阻态，例如设定为高阻态或者低阻态。当对存储单元施加读取电压Vr的同时，对参考单元施加同样的读取电压Vr。灵敏放大器的输入阻抗较大，它感测到两者BL上的电压信号，通过比较放大等一系列电路，原本存储单元中的信息被读取出来。

虽然上述现有的读取方法能成功实现对RRAM存储单元的读取功能，但是存在着一些缺点：首先是必须要有一个参考单元用于帮助实现感测放大的功能，这个参考单元使得RRAM的版图面积变大，会导致芯片面积变大，成本变高，其他的外围电路和阵列使用面积变得紧张。同样地，这个参考单元的存在，每次读取时都需要进行使用，会造成功耗较大。RRAM的可靠性较差，参考单元使用次数较大，可能会导致该参考单元的RRAM失效，造成信息的错误读取。且参考单元的存在，会使得噪声更容易影响到信息的读取，因此这个参考单元需要尽量靠近读取单元。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种RRAM的读取电路及读取方法，用以解决现有技术中参考单元使RRAM芯片面积变大，成本变高，功耗较大，RRAM可靠性差的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种RRAM的读取电路，所述RRAM读取电路包括：RRAM单元、放大器、反相器；

RRAM单元的源线一端和放大器正输入端连接，另一端用于输入读取电压，RRAM单元的位线和放大器负输入端连接；

放大器，用于检测并放大同时刻位线和源线上的电压差异，并将放大后的信号输出至反相器的输入端；

反相器，用于将输入端的高电平信号/低电平信号转变为0/1输出，所述反相器的输出端作为读取电路的输出端，输出RRAM存储的数据。

进一步的，RRAM单元包括一个晶体管T和一个RRAM，所述晶体管T的源极连接源线，栅极连接字线，漏极连接RRAM的一端，RRAM的另一端连接位线。