一種磁性存儲(chǔ)裝置、磁性存儲(chǔ)陣列結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性存儲(chǔ)裝置、磁性存儲(chǔ)陣列結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的技術(shù)也得到了較大進(jìn)步。U型磁性存儲(chǔ)軌道的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的由磁頭的移動(dòng)來(lái)讀寫數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模式，而是使磁疇壁沿著納米級(jí)軌道來(lái)回移動(dòng)，TMR (Tunneling Magnetoresistance,隧道型巨磁電阻效應(yīng))讀寫磁頭固定的模式進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫的。U型磁性存儲(chǔ)軌道內(nèi)部的磁疇壁在電流脈沖作用下沿軌道移動(dòng)，讀寫電路設(shè)置在U型磁性存儲(chǔ)軌道的底部，當(dāng)磁疇壁沿著U型磁性存儲(chǔ)軌道移動(dòng)到軌道的底部時(shí)，TMR讀寫磁頭對(duì)磁疇進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫。但是，在U型磁性存儲(chǔ)軌道的兩條豎直軌道中，只有一條能夠用來(lái)存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，另一條豎直軌道只能起到緩存器的作用，因此U型磁性存儲(chǔ)軌道的存儲(chǔ)利用率僅為50%。
[0003]為了克服U型磁性存儲(chǔ)軌道的存儲(chǔ)利用率低的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中提出了直線型磁性存儲(chǔ)軌道，該直線型磁性存儲(chǔ)軌道的存儲(chǔ)利用率可以達(dá)到100%。但是，由于直線型磁性存儲(chǔ)軌道是平鋪排列在襯底上的，因此，在相同的襯底面積上制作直線型磁性存儲(chǔ)軌道時(shí)，直線型磁性存儲(chǔ)軌道的面積收益低，從而導(dǎo)致直線型磁性存儲(chǔ)軌道陣列的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種磁性存儲(chǔ)裝置、磁性存儲(chǔ)陣列結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中直線型磁性存儲(chǔ)軌道的面積收益低的問(wèn)題，從而提高了磁性存儲(chǔ)軌道的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0006]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁性存儲(chǔ)裝置，包括:
[0007]第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件和隧道型巨磁電阻效應(yīng)TMR讀寫磁頭，所述磁性存儲(chǔ)裝置，還包括:
[0008]沿第一方向設(shè)置的第一磁性存儲(chǔ)軌道和沿第二方向設(shè)置的第二磁性存儲(chǔ)軌道，所述第一磁性存儲(chǔ)軌道的一端和所述第二磁性存儲(chǔ)軌道的一端相連；
[0009]其中，所述TMR讀寫磁頭沿第一方向貫穿所述第二磁性存儲(chǔ)軌道設(shè)置，或者，所述TMR讀寫磁頭沿第三方向貫穿所述第二磁性存儲(chǔ)軌道設(shè)置，所述TMR讀寫磁頭的自由層為所述第二磁性存儲(chǔ)軌道，所述第一方向?yàn)榉堑诙判源鎯?chǔ)軌道所在平面的任一方向。
[0010]在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)第一方面，所述TMR讀寫磁頭為單TMR讀寫磁頭或者雙TMR讀寫磁頭。
[0011]在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)第一方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向兩兩正交。
[0012]在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第一方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，
[0013]所述TMR讀寫磁頭的第一電極和第一數(shù)據(jù)線相連；
[0014]所述第一開(kāi)關(guān)元件的柵極和列地址線相連，所述第一開(kāi)關(guān)元件的源極和第二數(shù)據(jù)線相連，所述第一開(kāi)關(guān)元件的漏極和所述第一磁性存儲(chǔ)軌道相連；
[0015]所述第二開(kāi)關(guān)元件的柵極和行地址線相連，所述第二開(kāi)關(guān)元件的源極和第三數(shù)據(jù)線相連，所述第二開(kāi)關(guān)元件的漏極和所述TMR讀寫磁頭的第二電極相連；
[0016]所述第三開(kāi)關(guān)元件的柵極和所述行地址線相連，所述第三開(kāi)關(guān)元件的源極和第四數(shù)據(jù)線相連，所述第三開(kāi)關(guān)元件的漏極和所述第二磁性存儲(chǔ)軌道相連。
[0017]在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第一方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式至第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述第二磁性存儲(chǔ)軌道的長(zhǎng)度大于或者等于TMR讀寫磁頭的長(zhǎng)度。
[0018]在第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第一方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式至第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述第二磁性存儲(chǔ)軌道的長(zhǎng)度等于TMR讀寫磁頭的長(zhǎng)度。
[0019]在第六種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第一方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述第一磁性存儲(chǔ)軌道的縱橫比在10: 1到100: 1的范圍內(nèi)。
[0020]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁性存儲(chǔ)陣列結(jié)構(gòu)，包括:
[0021]陣列排布的Μ行N列如第一方面中任意一項(xiàng)所述磁性存儲(chǔ)裝置、Μ條行地址線和Ν條列地址線，其中，任意一行的所有所述磁性存儲(chǔ)裝置的第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件的柵極和同一行地址線相連，任意一列的所有所述磁性存儲(chǔ)裝置的第一開(kāi)關(guān)元件的柵極和同一列地址線相連，Μ和Ν為正整數(shù)。
[0022]第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁性存儲(chǔ)陣列的驅(qū)動(dòng)方法，應(yīng)用于第二方面所述的磁性存儲(chǔ)陣列中，所述磁性存儲(chǔ)陣列的驅(qū)動(dòng)方法包括:
[0023]若第Α條行地址線輸入第一預(yù)設(shè)電壓，第B條列地址線輸入所述第一預(yù)設(shè)電壓，則第A行第B列的磁性存儲(chǔ)裝置的第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件開(kāi)啟，其中，A為小于或者等于Μ的正整數(shù)，Β為小于或者等于Ν的正整數(shù)；
[0024]第二數(shù)據(jù)線輸入預(yù)設(shè)電流脈沖且第四數(shù)據(jù)線接地，所述磁性存儲(chǔ)裝置的第一磁性存儲(chǔ)軌道和第二磁性存儲(chǔ)軌道內(nèi)的磁疇壁由第二磁性存儲(chǔ)軌道向第一磁性存儲(chǔ)軌道移動(dòng)；
[0025]若第三數(shù)據(jù)線接地且第一數(shù)據(jù)線第二預(yù)設(shè)電壓，或者，若所述第三數(shù)據(jù)線接入所述第二預(yù)設(shè)電壓且所述第一數(shù)據(jù)線接地，則TMR讀寫磁頭寫入數(shù)據(jù)；
[0026]若所述第三數(shù)據(jù)線接入第三預(yù)設(shè)電壓且所述第一數(shù)據(jù)線接地，則所述TMR讀寫磁頭讀取數(shù)據(jù)。
[0027]在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)第三方面，所述TMR讀寫磁頭寫入數(shù)據(jù)的方法，具體包括:
[0028]若所述第三數(shù)據(jù)線接地且所述第一數(shù)據(jù)線接入所述第二預(yù)設(shè)電壓，則所述TMR讀寫磁頭處于低阻狀態(tài)，所述TMR讀寫磁頭寫入數(shù)據(jù)0 ;
[0029]若所述第三數(shù)據(jù)線接入所述第二預(yù)設(shè)電壓且所述第一數(shù)據(jù)線接地，則所述TMR讀寫磁頭處于高阻狀態(tài)，所述TMR讀寫磁頭寫入數(shù)據(jù)1。
[0030]在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)第三方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述TMR讀寫磁頭寫入數(shù)據(jù)的方法，具體包括:
[0031]若所述第三數(shù)據(jù)線接地且所述第一數(shù)據(jù)線接入所述第二預(yù)設(shè)電壓，則所述TMR讀寫磁頭處于低阻狀態(tài)，所述TMR讀寫磁頭寫入數(shù)據(jù)1 ;
[0032]若所述第三數(shù)據(jù)線接入所述第二預(yù)設(shè)電壓且所述第一數(shù)據(jù)線接地，則所述TMR讀寫磁頭處于高阻狀態(tài)，所述TMR讀寫磁頭寫入數(shù)據(jù)0。
[0033]在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)第三方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述TMR讀寫磁頭讀取數(shù)據(jù)的方法，具體包括:
[0034]若所述第三數(shù)據(jù)線接入所述第三預(yù)設(shè)電壓、所述第一數(shù)據(jù)線接地，且所述TMR讀寫磁頭處于低阻狀態(tài)，則所述TMR讀寫磁頭讀取數(shù)據(jù)0 ;
[0035]若所述第三數(shù)據(jù)線接入所述第三預(yù)設(shè)電壓、所述第一數(shù)據(jù)線接地，且所述TMR讀寫磁頭處于高阻狀態(tài)，則所述TMR讀寫磁頭讀取數(shù)據(jù)1。
[0036]在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)第三方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式至第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述TMR讀寫磁頭讀取數(shù)據(jù)的方法，具體包括:
[0037]若所述第三數(shù)據(jù)線接入所述第三預(yù)設(shè)電壓、所述第一數(shù)據(jù)線接地，且所述TMR讀寫磁頭處于低阻狀態(tài)，則所述TMR讀寫磁頭讀取數(shù)據(jù)1 ;
[0038]若所述第三數(shù)據(jù)線接入所述第三預(yù)設(shè)電壓、所述第一數(shù)據(jù)線接地，且所述TMR讀寫磁頭處于高阻狀態(tài)，則所述TMR讀寫磁頭讀取數(shù)據(jù)0。
[0039]在第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第三方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式至第四可能的實(shí)現(xiàn)方式，
[0040]所述第一預(yù)設(shè)電壓和所述第二預(yù)設(shè)電壓在0.9伏特到5伏特的范圍內(nèi)；所述第三預(yù)設(shè)電壓小于或者等于0.6伏特。
[0041]在第六種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第三方面或第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式，
[0042]所述第一預(yù)設(shè)電壓和所述第二預(yù)設(shè)電壓為1.2伏特；所述第三預(yù)設(shè)電壓為0.6伏特。
[0043]本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種磁性存儲(chǔ)裝置、磁性存儲(chǔ)陣列結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，磁性存儲(chǔ)裝置包括第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件和隧道型巨磁電阻效應(yīng)TMR讀寫磁頭；以及沿第一方向設(shè)置的第一磁性存儲(chǔ)軌道和沿第二方向設(shè)置的第二磁性存儲(chǔ)軌道，所述第一磁性存儲(chǔ)軌道的一端和所述第二磁性存儲(chǔ)軌道的一端相連；其中，所述TMR讀寫磁頭沿第一方向貫穿所述第二磁性存儲(chǔ)軌道設(shè)置，或者，所述TMR讀寫磁頭沿第三方向貫穿所述第二磁性存儲(chǔ)軌道設(shè)置，所述TMR讀寫磁頭的自由層為所述第二磁性存儲(chǔ)軌道，所述第一方向?yàn)榉堑诙判源鎯?chǔ)軌道所在平面的任一方向。
[0044]基于上述實(shí)施例的描述，通過(guò)沿第一方向設(shè)置的第一磁性存儲(chǔ)軌道和沿第二方向設(shè)置的第二磁性存儲(chǔ)軌道，所述第一磁性存儲(chǔ)軌道的一端和所述第二磁性存儲(chǔ)軌道的一端相連，在空間上形成了 L型的磁性存儲(chǔ)軌道，解決了現(xiàn)有技術(shù)中直線型磁性存儲(chǔ)軌道只能設(shè)置于同一平面上，從而導(dǎo)致直線型磁性存儲(chǔ)軌道面積收益低的問(wèn)題，提高了磁性存儲(chǔ)軌道的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。同時(shí)，第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件作為選通元件選通磁性存儲(chǔ)裝置，以使得TMR讀寫磁頭根據(jù)巨磁阻效應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)