一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路和寫入方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相變存儲(chǔ)器相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路和寫入方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相變存儲(chǔ)器，具體為相變電阻(PCM)具有存儲(chǔ)單元尺寸小，非揮發(fā)性，循環(huán)壽命長，穩(wěn)定性好，功耗低和可嵌入功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別是在器件特征尺寸的微縮方面的優(yōu)勢尤為突出，業(yè)界認(rèn)為在不久的將來會(huì)有越來越大的技術(shù)優(yōu)勢。因此它被認(rèn)為是下一代非揮發(fā)存儲(chǔ)技術(shù)的最佳解決方案之一，在低壓，低功耗，高速，高密度和嵌入式存儲(chǔ)方面有廣闊的前景。
[0003]相變存儲(chǔ)器主要是通過施加不同大小的特殊脈沖，導(dǎo)致相變材料局部區(qū)域因不同溫度而產(chǎn)生非晶態(tài)(amorphous state)與晶態(tài)(crystalline state)變化。非晶態(tài)表示邏輯“I”，晶態(tài)表示邏輯“O”。
[0004]一般情況，將材料從非晶體到多晶體的轉(zhuǎn)化過程稱作置位(Set)，從多晶體到非晶體的轉(zhuǎn)化過程稱作重置(Reset)。對于重置操作，只需要將溫度提升到熔化溫度以上然后迅速的冷卻便能夠達(dá)到非晶體的狀態(tài)，相對來說比較容易。然而對于置位操作，則需要將溫度提升到結(jié)晶溫度以上，熔化溫度以下，然后緩慢的冷卻結(jié)晶。
[0005]目前的相變存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寫入方法主要是:采用寫入結(jié)構(gòu)在相變材料上加一個(gè)電流或者電壓脈沖。其中，電流脈沖的示意圖如圖1a和Ib所示，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為電流。圖1a表示寫入電路產(chǎn)生的重置(Reset)電流，作重置(Reset)操作時(shí)被加入到相變材料，使其發(fā)生晶態(tài)到非晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。圖1b表示置位(Set)電流，作置位(Set)操作時(shí)被加入到相變材料，使其發(fā)生非晶態(tài)到晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。如果相變過程正確完成，則電流脈沖結(jié)束后，相變材料維持對應(yīng)的狀態(tài)直到下一次寫入操作。
[0006]由于置位(Set)操作需要溫度能夠緩慢的下降以便于相變材料能夠達(dá)到結(jié)晶的狀態(tài)達(dá)到低電阻的電學(xué)特性，因此對于溫度的下降時(shí)間有一定的要求。
[0007]由于相變存儲(chǔ)工藝偏差和不成熟，相變材料在高阻狀態(tài)和低阻狀態(tài)時(shí)的具體值是未知的，每次數(shù)據(jù)寫入做置位(Set)或重置(Reset)操作時(shí)，相變存儲(chǔ)器呈現(xiàn)出來的阻值都不同，給寫入數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)帶來不確定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)相變存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，提供一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路和寫入方法。
[0009]—種相變存儲(chǔ)器的寫入電路，包括:操作單元、邏輯控制單元和電壓調(diào)整反饋單元；
[0010]所述操作單元，用于根據(jù)所接收的寫入操作信號(hào)向包括所述相變存儲(chǔ)器的相變存儲(chǔ)器陣列基本單元執(zhí)行相應(yīng)的寫入操作；
[0011]所述電壓調(diào)整反饋單元，用于獲取所述寫入操作信號(hào)和所述相變存儲(chǔ)器的端電壓，選擇所述寫入操作信號(hào)相應(yīng)的閾值電壓與所述端電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述端電壓大于所述閾值電壓時(shí)，向所述邏輯控制單元輸出斷開開關(guān)控制信號(hào)；
[0012]所述邏輯控制單元，用于在接收到所述斷開開關(guān)控制信號(hào)后，控制所述操作單元與所述相變存儲(chǔ)器陣列基本單元斷開。
[0013]一種相變存儲(chǔ)器的寫入方法，包括:
[0014]操作單元輸出步驟，包括:根據(jù)所接收的寫入操作信號(hào)向包括所述相變存儲(chǔ)器的相變存儲(chǔ)器陣列基本單元執(zhí)行相應(yīng)的寫入操作；
[0015]電壓反饋步驟，包括:獲取寫入操作信號(hào)和所述相變存儲(chǔ)器的端電壓，選擇所述寫入操作信號(hào)相應(yīng)的閾值電壓與所述端電壓進(jìn)行比較，且:
[0016]當(dāng)所述端電壓大于所述閾值電壓時(shí)，控制所述操作單元與所述相變存儲(chǔ)器陣列基本單元斷開。
[0017]本發(fā)明通過電壓調(diào)整反饋單元對相變存儲(chǔ)器的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)相變存儲(chǔ)器的電壓達(dá)到閾值電壓時(shí)斷開操作單元與相變存儲(chǔ)器陣列基本單元的連接，從而停止對相變存儲(chǔ)器陣列基本單元進(jìn)行寫入操作。由于直接檢測相變存儲(chǔ)器的電壓，因此在寫入數(shù)據(jù)時(shí)，即使相變存儲(chǔ)器的阻值不確定，都可以得到相變存儲(chǔ)器在非晶態(tài)和晶態(tài)時(shí)的一個(gè)固定的電壓值，從而保持了寫入數(shù)據(jù)的一致性。
【附圖說明】
[0018]圖1a為重置操作時(shí)電流脈沖示意圖；
[0019]圖1b為置位操作時(shí)電流脈沖示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路的電路原理圖；
[0021 ]圖3為一個(gè)例子中電壓調(diào)整電路的示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明一種相變存儲(chǔ)器的寫入方法的工作流程圖；
[0023]圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中邏輯控制單元的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025]如圖2所示為本發(fā)明一種相變存儲(chǔ)器的寫入電路的電路原理圖，包括:操作單元1、邏輯控制單元2和和電壓調(diào)整反饋單元4;
[0026]所述操作單元I，用于根據(jù)所接收的寫入操作信號(hào)向包括所述相變存儲(chǔ)器31的相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3執(zhí)行相應(yīng)的寫入操作；
[0027]所述電壓調(diào)整反饋單元4，用于獲取所述寫入操作信號(hào)和所述相變存儲(chǔ)器的端電壓，選擇所述寫入操作信號(hào)相應(yīng)的閾值電壓與所述端電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述端電壓大于所述閾值電壓時(shí)，向所述邏輯控制單元輸出斷開開關(guān)控制信號(hào)；
[0028]所述邏輯控制單元2，用于在接收到所述斷開開關(guān)控制信號(hào)后，控制所述操作單元2與所述相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3斷開。
[0029]在對相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3執(zhí)行寫入操作時(shí)，選通管32選通，操作單元I對相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3執(zhí)行寫入操作，操作單元I所執(zhí)行的寫入操作可以采用現(xiàn)有的各種寫入操作方式，例如【背景技術(shù)】中所介紹的在相變材料上加一個(gè)電流或者電壓脈沖的方法。即操作單元I執(zhí)行寫入操作可以是操作單元I輸出寫入電流，其中，電流脈沖的示意圖如圖1所示。在操作單元I對相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3執(zhí)行寫入操作時(shí)，相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3的相變存儲(chǔ)器31的端電壓會(huì)上升，當(dāng)端電壓的電壓繼續(xù)上升超過與寫入操作相應(yīng)的閾值電壓時(shí)，電壓調(diào)整反饋單元4輸出斷開開關(guān)控制信號(hào)，從而停止對相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3進(jìn)行寫入操作。因此，使得相變存儲(chǔ)器31的端電壓能夠穩(wěn)定在與寫入操作相應(yīng)的閾值電壓，使得每次寫入數(shù)據(jù)時(shí)，都可以在非晶態(tài)和晶態(tài)時(shí)得到一個(gè)固定的電壓值，從而保持了寫入數(shù)據(jù)的一致性。
[0030]所述電壓調(diào)整反饋單元4包括:基準(zhǔn)電壓輸出電路42和比較器41，所述基準(zhǔn)電壓輸出電路42的輸出端與所述比較器41的第一輸入端連接，所述比較器41的第二輸入端與所述相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3連接，所述比較器41的輸出端與所述邏輯控制單元2連接，所述基準(zhǔn)電壓輸出電路輸出所述寫入操作相應(yīng)的閾值電壓。
[0031]本實(shí)施例中，采用比較器41對基準(zhǔn)電壓輸出電路42所輸出的閾值電壓與相變存儲(chǔ)器陣列基本單元3的相變存儲(chǔ)器31的電壓進(jìn)行比較，保證測量準(zhǔn)確。
[0032]作為一個(gè)例子，比較器41的第一輸入端為正輸入端，比較器41的第二輸入端為負(fù)輸入端，當(dāng)相變存儲(chǔ)器31的電壓高于或等于閾值電壓時(shí)，比較器41的輸出端輸出高電平作為斷開開關(guān)控制信號(hào)。
[0033]在其中一個(gè)實(shí)施例中:
[0034]所述寫入操作包括置位操作和重置操作，所述閾值電壓包括與置位操作相應(yīng)的置位閾值電壓、與重置操作相應(yīng)的重置閾值電壓，所述寫入操作信號(hào)包括與置位操作相應(yīng)的置位操作信號(hào)、與重置操作相應(yīng)的重置操作信號(hào)，所述置位閾值電壓低于所述重置閾值電壓；
[0035]所述基準(zhǔn)電壓輸出電路42包括:電壓調(diào)整電路421、置位開關(guān)422和重置開關(guān)423，所述電壓調(diào)整電路421包括輸出置