用于提供參考單元的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于提供參考單元的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求共同擁有的于2013年9月9日提交的美國非臨時專利申請N0.14/021，674的優(yōu)先權(quán)，該非臨時專利申請的內(nèi)容通過援引全部明確納入于此。
[0003]領(lǐng)域
[0004]本公開一般涉及參考單元。
[0005]相關(guān)技術(shù)描述
[0006]技術(shù)進(jìn)步已產(chǎn)生越來越小且越來越強大的計算設(shè)備。例如，當(dāng)前存在各種各樣的便攜式個人計算設(shè)備，包括較小、輕量且易于由用戶攜帶的無線計算設(shè)備，諸如便攜式無線電話、個人數(shù)字助理(PDA)以及尋呼設(shè)備。更具體地，便攜式無線電話(諸如蜂窩電話和網(wǎng)際協(xié)議(IP)電話)可通過無線網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)語音和數(shù)據(jù)分組。此外，許多此類無線電話包括被納入于其中的其他類型的設(shè)備。例如，無線電話還可包括數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、數(shù)字記錄器以及音頻文件播放器。同樣，此類無線電話可處理可執(zhí)行指令，包括可被用于訪問因特網(wǎng)的軟件應(yīng)用，諸如web瀏覽器應(yīng)用。如此，這些無線電話可包括顯著的計算能力。
[0007]許多便攜式個人計算設(shè)備還包括實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的存儲器設(shè)備，諸如磁阻隨機存取存儲器(MRAM)設(shè)備。MRAM設(shè)備是使用多個磁性存儲元件來存儲數(shù)據(jù)的存儲器設(shè)備。磁性存儲元件的一示例是磁性隧道結(jié)(MTJ)元件。自旋轉(zhuǎn)移矩(STT)MTJ元件可以通過使用電流來將MTJ元件的自由磁性層的磁矩的取向相對于該MTJ元件的固定磁性層對齊來存儲數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)自由磁性層與固定磁性層具有相同取向時，MTJ元件可以處于平行狀態(tài)并且可具有第一電阻值(Rp)。第一電阻值可以表示特定邏輯狀態(tài)(例如，邏輯O)。當(dāng)自由磁性層具有不同于固定磁性層的取向時，MTJ元件可以處于反平行狀態(tài)并且具有第二電阻值(Rap)。第二電阻值可以表示另一特定邏輯狀態(tài)(例如，邏輯I)。當(dāng)MTJ元件被讀取時，第一電阻值可對應(yīng)于指示特定邏輯狀態(tài)的第一電壓值，并且第二電阻值可以對應(yīng)于指示另一邏輯狀態(tài)的第二電壓值。
[0008]為了讀取存儲在MRAM中的邏輯狀態(tài)，MRAM的特定MTJ元件可以經(jīng)由字線被選擇，并且電流可以被生成以通過該特定MTJ元件?？梢允褂酶袦y放大器電路來將通過該特定MTJ元件的電流與參考電流作比較以確定存儲著的邏輯狀態(tài)。替換地，該電流可以被轉(zhuǎn)換成電壓，并且可以將該電壓與參考電壓作比較以確定存儲著的邏輯狀態(tài)。
[0009 ] 參考電路可以提供電阻值。參考電流和/或參考電壓可以基于該電阻值來確定。例如，參考電路可以包括第一參考MT J元件和第二參考MT J元件。第一參考MTJ元件可以具有對應(yīng)于第一邏輯狀態(tài)(例如，邏輯O)的第一電阻值，并且第二參考MTJ元件可以具有對應(yīng)于第二邏輯狀態(tài)(例如，邏輯I)的第二電阻值。電阻值可以由參考電路使用第一參考MTJ元件和第二參考MTJ元件來生成。然而，MTJ元件的有效電阻值可能由于制造變化和缺陷而隨不同的MTJ元件變化。此類變化可能減小讀取感測余量，這可能導(dǎo)致總體管芯產(chǎn)出損失。
[0010]概述
[0011]公開了提供參考單元的系統(tǒng)和方法。參考單元可以使用多個磁性隧道結(jié)(MTJ)元件來提供電阻值。使用較大數(shù)目的參考MTJ元件來生成電阻值可以減小個體參考MTJ元件的電阻值變化對電阻值的影響。
[0012]例如，存儲器陣列可包括多個MTJ單元列。每個MTJ單元可以使用單個MTJ元件和單個晶體管來實現(xiàn)。特定的MTJ單元列可以親合至特定的位線。特定的MTJ單元行可以連接至特定的字線。該特定的位線和該特定的字線可被用于選擇特定M T J單元列的特定行處的特定MTJ單元。MTJ單元可以對應(yīng)于數(shù)據(jù)單元。該數(shù)據(jù)單元可被用于存儲邏輯狀態(tài)(例如，邏輯O或邏輯I)。
[0013]多個MTJ單元可被用作參考單元(例如，提供電阻值的參考電路)。例如，參考單元可包括四個MTJ單元。參考單元的特定MTJ單元的單個晶體管可被配置成實現(xiàn)對該特定MTJ單元的單個MTJ元件的讀取訪問。這四個MTJ單元可以被互連，從而參考單元被耦合至共同的位線。這四個MTJ單元中的每一個MTJ單元可以耦合至不同的字線。
[0014]參考單元可以被激活以生成電阻值。在一特定實施例中，參考電壓可以根據(jù)電阻平均參考方案、基于電阻值來確定。在另一實施例中，參考電壓可以根據(jù)電流平均參考方案、基于電阻值來確定。
[0015]在一特定實施例中，一種裝置包括一組數(shù)據(jù)單元和耦合到該組數(shù)據(jù)單元的參考單元。該參考單元包括四個磁性隧道結(jié)(MTJ)單元。這四個MTJ單元中的每一個MTJ單元親合至不同的字線。這四個MTJ單元中的每一個MTJ單元包括MTJ元件和單個晶體管。每個特定MTJ單元的單個晶體管被配置成實現(xiàn)對該特定MTJ單元的MTJ元件的讀取訪問。
[0016]在另一特定實施例中，一種方法包括經(jīng)由四條字線激活第一存儲器陣列的參考單元。該參考單元可以包括四個磁性隧道結(jié)(MTJ)單元。該方法還包括生成通過親合至參考單元的第一位線的參考電流，其中這四個MTJ單元耦合至第一位線。
[0017]由所公開的至少一個實施例提供的一個特定優(yōu)點為從減小個體參考MTJ元件的電阻值變化對電阻值的影響的參考單元提供電阻值的能力。
[0018]本公開的其他方面、優(yōu)點和特征將在閱讀了整個申請后變得明了，整個申請包括下述章節(jié):附圖簡述、詳細(xì)描述以及權(quán)利要求書。
[0019]附圖簡述
[0020]圖1是包括參考單元的磁阻隨機存取存儲器(MRAM)設(shè)備的特定解說性實施例的示圖；
[0021]圖2解說了圖1的參考單元的操作；
[0022]圖3解說了可由圖1的MRAM設(shè)備使用的感測放大器的操作；
[0023]圖4是包括參考單元的MRAM設(shè)備的另一解說性實施例的示圖；
[0024]圖5是包括參考單元的MRAM設(shè)備的另一解說性實施例的示圖；
[0025]圖6是包括參考單元的MRAM設(shè)備的另一解說性實施例的示圖；
[0026]圖7是用于提供參考電壓的方法的特定解說性實施例的流程圖；以及
[0027]圖8是包括參考單元的便攜式設(shè)備的框圖；以及
[0028]圖9是用于制造包括參考單元的電子設(shè)備的制造過程的特定解說性實施例的數(shù)據(jù)流圖。
[0029]詳細(xì)描述
[0030]圖1解說了磁阻隨機存取存儲器(MRAM)設(shè)備100，其包括耦合至感測放大器102的存儲器陣列或存儲器組(例如，存儲器陣列128)。存儲器陣列128可包括多個MTJ單元列。每個MTJ單元可被配置成存儲邏輯狀態(tài)(例如，邏輯O或邏輯I)。每個MTJ單元可以使用相同類型的組件或電路系統(tǒng)來實現(xiàn)。在一特定實施例中，每個MTJ單元可以使用耦合到單個晶體管的單個MTJ元件來實現(xiàn)。例如，(解說為參考單元132的一部分的)MTJ單元122可以包括耦合至晶體管126的MTJ元件124。每個特定MTJ單元的單個晶體管可被配置成實現(xiàn)對該特定MTJ單元的MTJ元件的讀取訪問、寫入訪問、或兩者。
[0031]存儲器陣列128可以包括耦合至相應(yīng)位線和字線的一組數(shù)據(jù)單元。該組數(shù)據(jù)單元可以包括多個數(shù)據(jù)單元列(例如，第一數(shù)據(jù)單元列140、第二數(shù)據(jù)單元列142)。例如，第一數(shù)據(jù)單元列140包括數(shù)據(jù)單元116和數(shù)據(jù)單元134。每個數(shù)據(jù)單元可以是包括耦合至單個晶體管的單個MTJ元件的MTJ單元。例如，數(shù)據(jù)單元116包括親合至晶體管120的MTJ元件174。每一數(shù)據(jù)單元列可以對應(yīng)于特定的位線。例如，第一數(shù)據(jù)單元列140對應(yīng)于位線114，并且第二數(shù)據(jù)單元列142對應(yīng)于位線152。一列中的每個數(shù)據(jù)單元可以連接至其對應(yīng)的位線和不同的字線。例如，數(shù)據(jù)單元116可以連接至位線114和字線104。
[0032]存儲器陣列128包括參考單元130和參考單元132。每個參考單元130、132包括多個(例如，四個)MTJ單元。例如，參考單元132包括MTJ單元122、146、148和150。參考單元(例如，參考單元130、參考單元132)的每個MTJ單元可以連接至不同的字線。例如，MTJ單元122連接至字線106，MTJ單元146連接至字線108，MTJ單元148連接至字線110，并且MTJ單元150連接至字線112。參考單元(例如，參考單元130、參考單元132)的每個MTJ單元可以連接至共同的位線。例如，參考單元132的MTJ單元122、146、148和150各自連接至位線118。作為另一示例，參考單元130具有連接至位線136并且各自連接至字線106、108、110和112之一的四個MTJ單
J L ο
[0033]參考單元(例如，參考單元130、參考單元132)的這些MTJ單元可以與一個MTJ單元列對齊。例如，參考單元132的MTJ單元122、146、148和150可以與MTJ單元列144對齊。與數(shù)據(jù)單元列140和142形成對比，MTJ單元列144中的MTJ單元與其相關(guān)聯(lián)的位線(例如，與MTJ單元列144相關(guān)聯(lián)的位線118)斷開連接。
[0034]參考單元(例如，參考單元130、參考單元132)的每個MTJ單元還可以與多個MTJ單元行中的不同行對齊。例如，MTJ單元122可以與第一 MTJ單元行對齊，MTJ單元146可以與第二 MTJ單元行對齊，MTJ單元148可以與第三MTJ單元行對齊，并且MTJ單元150可以與第四MTJ單元行對齊。第一 MTJ單元行可以包括MTJ單元154和162。第二 MTJ單元行可以包括MTJ單元156和164。第三MT J單元行可以包括MTJ單元158和166。第四MT J單元行可以包括MT J單元160和168。該多個MTJ單元行中的每一個MTJ單元可以與對應(yīng)的位線斷開連接。例如，MTJ單元154、156、158和160與位線114斷開連接，并且MTJ單元162、164、166和168與位線152斷開連接。
[0035]數(shù)據(jù)單元(例如，