專(zhuān)利名稱(chēng)：Mtj堆棧式單元存儲(chǔ)器檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個(gè)存儲(chǔ)級(jí)的存儲(chǔ)器單元堆棧，和用作讀取存儲(chǔ)器單元堆棧存儲(chǔ)級(jí)的裝置。
當(dāng)今世界的電子設(shè)備要求有更多更大的存儲(chǔ)器，因?yàn)榇罅勘銛y式電子設(shè)備在提高其存儲(chǔ)器容量的同時(shí)，不斷要求縮小存儲(chǔ)器的尺寸。一般用于電子設(shè)備上的存儲(chǔ)器是二維單元陣列，陣列中的每一個(gè)單元藉助行和列可單個(gè)尋址，尋址后，個(gè)別單元的存儲(chǔ)狀態(tài)根據(jù)使用的存儲(chǔ)單元具體類(lèi)型可以容易地由檢測(cè)裝置確定。困難的是，提高存儲(chǔ)器容量其尺寸必然增加，尺寸增加直接關(guān)系容量，即兩倍的容量需要兩倍的尺寸，由于存儲(chǔ)器容量總是呈指數(shù)擴(kuò)展，顯然這是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。
專(zhuān)利號(hào)5,930,164標(biāo)題為“具有四種狀態(tài)的磁存儲(chǔ)器及操作方法”，1999年7月27日授予的相關(guān)美國(guó)專(zhuān)利中，使用堆棧式磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元達(dá)到多態(tài)。磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元及結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的技術(shù)背景，在此引入作為參考。
因此，非常需要提供一種裝置，它克服這個(gè)問(wèn)題，并且便宜，便于安裝和使用。
參見(jiàn)附圖

圖1為磁隧道結(jié)工作原理簡(jiǎn)要截面圖；圖2為磁隧道結(jié)堆棧的工作原理簡(jiǎn)要截面圖；圖3為本發(fā)明的磁隧道結(jié)堆棧示意圖；圖4為本發(fā)明的比較器示意圖；圖5為本發(fā)明帶檢測(cè)裝置的堆棧式存儲(chǔ)器具體實(shí)施方案示意圖。
現(xiàn)在回到附圖1，圖上顯示磁隧道結(jié)(MTJ)10簡(jiǎn)化截面圖，用以說(shuō)明其一般的工作原理。MTJ10包含磁性材料第一層11，磁性材料第二層12和夾在兩層之間的簿絕緣層13，讀電流端口14與層11電連接，讀電流端口15與層12電連接，層11構(gòu)造成其磁場(chǎng)一般朝向并與矢量16的方向平行，同樣層12構(gòu)造成其磁場(chǎng)朝向并與矢量17的方向平行，為了便于敘述，假設(shè)矢量16總是保持圖示的方向(圖1中指向頁(yè)面的右邊)，矢量17是可變的，指向左或者指向右。
數(shù)字線(xiàn)20位于層12相鄰處，所以當(dāng)電流通過(guò)時(shí)層12中生成了磁場(chǎng)，它能夠改變矢量17的方向，電流方向決定了生成磁場(chǎng)的方向，因而也決定了矢量17的方向。在有的應(yīng)用中還可方便的提供第二磁場(chǎng)源，比如位于層12旁邊有流出和流入符號(hào)的位線(xiàn)21，在這樣的應(yīng)用中，數(shù)字線(xiàn)20和位線(xiàn)21中的電流都需要以改變層12的矢量17，在編程或“寫(xiě)”模式下對(duì)于二維單元陣列的指定單元的尋址，這兩條線(xiàn)的實(shí)施方案是很方便的。
通常MTJ10有兩種存儲(chǔ)狀態(tài)，其一是矢量16和17對(duì)齊，端口14和15之間的電阻最??；另一是矢量16和17反向或非對(duì)齊，端口14和15之間的電阻最大。有許多辦法可以改變其間電阻的大與/或小，但一般標(biāo)準(zhǔn)化的方法則是改變層13的厚度與/或改變層11、12和13的水平面。有關(guān)MTJ更多的信息可見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No.5,702,831標(biāo)題為“多層磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元”1998年3月31日授予，在此引入以供參考。
現(xiàn)參見(jiàn)圖2，磁隧道結(jié)堆棧25的簡(jiǎn)化截面圖，用以說(shuō)明其工作。第一磁性層26位于電流載體元件27之上，簿的絕緣層28形成在層26的上表面上，第二磁性層29形成在絕緣層28的上表面上，導(dǎo)電層30形成在層29的上表面上，第三磁性層31形成在層30上表面上，簿簿的絕緣層32形成在磁性層31的上表面上，第四磁性層33形成在絕緣層32的上表面上，層26、28和29組成第一個(gè)MTJ單元34，層30、31和32組成第二個(gè)MTJ單元35。第二個(gè)電流載體元件(位線(xiàn))36位于第四磁性層33之上并與其電接觸。
數(shù)字線(xiàn)37位于電流載體元件27的下面(如圖2所示)，與元件27絕緣，以對(duì)堆棧25編程提供部分磁場(chǎng)。應(yīng)當(dāng)指出，如圖所示，數(shù)字線(xiàn)37的位置是為了便于制造和尋址，因?yàn)樗煞奖缺愕卦诨?lèi)上淀積，在端部形成連結(jié)(鄰近單元陣列的最外界限)，例如在與電流載體元件27和36有關(guān)的開(kāi)關(guān)晶體管38的成型中的金屬化階段，數(shù)字線(xiàn)37就可構(gòu)成，然后沉積上一層薄絕緣層，堆棧25就在上述薄絕緣層上方便的形成了。
如上所述，磁性層26有一個(gè)磁矢量，為了方便，其方向是如圖固定的。磁性層29和31的磁矢量可變，藉助外部磁場(chǎng)(用位線(xiàn)36和數(shù)字線(xiàn)37中的電流綜合生成)可使之在對(duì)齊或非對(duì)齊狀態(tài)之間變換。一般MTJ34中高或低電阻由層29中磁矢量相對(duì)于層26中磁矢量的位置確定，同樣，MTJ35中電阻的高和低由層31磁矢量相對(duì)于層33磁矢量的位置確定。在類(lèi)似情況下，可增加附加層以便給堆棧提供附加MTJ。
參看附圖3，它顯示的是按本發(fā)明的磁隧道結(jié)堆棧40的示意圖。堆棧40包括三個(gè)MTJ41、42和43，分別以電阻符號(hào)表示，讀電流端口44位于堆棧40頂部，與MTJ41電連接，讀電流端口45在堆棧40的底部，與MTJ43電連接，讀電流端口44依次連接到電流源46上，通過(guò)端口47聯(lián)到外部電源，并給出輸出端電壓信號(hào)(Vs)，通過(guò)電子開(kāi)關(guān)50讀電流端口45與返回或共用電流連接，如接地等。
開(kāi)關(guān)50可以采用各種器件例如薄膜晶體管(TFT)、MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管、pn結(jié)二極管、多晶硅二極管等等。開(kāi)關(guān)50有一個(gè)控制端口51，它用來(lái)開(kāi)啟堆棧40使來(lái)自電流源46的電流允許通過(guò)，堆棧40上的電壓降在端口Vs測(cè)出。參照?qǐng)D2，支板27可以用，例如，帶有開(kāi)關(guān)50的半導(dǎo)體基座，在組成堆棧25之前制作。應(yīng)當(dāng)指出，堆棧中存儲(chǔ)器單元或MTJ的數(shù)量取決于存儲(chǔ)器可能達(dá)到的級(jí)的數(shù)目，規(guī)則是n個(gè)單元提供2n存儲(chǔ)器級(jí)，所以堆棧40包含三個(gè)MTJ就有23或8存儲(chǔ)器級(jí)。
參看附圖4，它顯示的是本發(fā)明模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)55，用在具有不同的電阻單元的存儲(chǔ)器堆棧中。ADC55包含三個(gè)比較器56、57和58。它們的各個(gè)負(fù)極輸入端口連接起來(lái)，以接收來(lái)自MTJ堆棧的輸出信號(hào)Vs。比較器56、57和58的正極輸入端口分別接入?yún)⒄针娫措妷篤R1、VR2和VR3，對(duì)于2n存儲(chǔ)器級(jí)本例用了2n-1個(gè)，即3個(gè)參照電壓。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是兩個(gè)MTJ堆?；?級(jí)比較器。比較器56、57和58的輸出端連接到編碼器60，它將三位輸出轉(zhuǎn)換為兩位，并傳給輸出端口m0和m1。
例如用圖2兩個(gè)MTJ堆棧作為ADC55操作的例子，當(dāng)所有在層26、29、31和33中的四個(gè)磁矢量處于對(duì)齊狀態(tài)時(shí)，MTJ34在此磁狀態(tài)下的電阻為R1,MTJ35電阻在此磁狀態(tài)下為R2，當(dāng)層26和29磁矢量為非對(duì)齊時(shí)，MTJ34電阻在此磁狀態(tài)下為R1+ΔR1，當(dāng)層31和33磁矢量為非對(duì)齊時(shí)，在此磁狀態(tài)下MTJ35電阻為R2+ΔR2，顯然R1不等于R2,R1+ΔR1也不等于R2+ΔR2。MTJ34和MTJ35的電阻值和編碼器60的輸出列舉如下m0 m1 Vs0(R1)0(R2)R1+R20(R1)1(R2+ΔR2) R1+R2+ΔR21(R1+ΔR1) 0(R2)R1+ΔR1+R21(R1+ΔR1) 1(R2+ΔR2) R1+R2+ΔR1+ΔR2為了適應(yīng)檢測(cè)和比較，生成和供給輸入端的參照電壓VR1、VR2和VR3作為例子列舉如下VR1，等于R1+R2+ΔR1/2；VR2，等于R1+R2+ΔR1+(ΔR1-ΔR2)/2；VR3，等于R1+R2+ΔR2+ΔR1/2。
在這里還須了解，上述四組參照電壓是示例性的或限制性的，可在各種可能電阻之間有差別的任何參照電壓(比如在上例中R1+R2；R1+ΔR1+R2；R1+R2+ΔR2和R1+ΔR1+R2+ΔR2)都可接受。因此在本例中第一參照電壓顯然應(yīng)在R1+R2和R1+R2+ΔR2之間；第二參照電壓顯然應(yīng)在R1+R2+ΔR2和R1+ΔR1+R2之間；第三參照電壓顯然應(yīng)在R1+ΔR1+R2和R1+ΔR1+R2+ΔR2之間。
現(xiàn)回到圖5，它所顯示的是，按本發(fā)明簡(jiǎn)化的堆棧式存儲(chǔ)器100具體實(shí)施方案簡(jiǎn)圖。為了敘述過(guò)程方便，存儲(chǔ)器100以簡(jiǎn)略的形式只用一個(gè)2×2×2存儲(chǔ)器單元陣列表示，然而應(yīng)當(dāng)了解，事實(shí)上，可用任意單元數(shù)堆疊，受到的僅僅是比較和編碼電路以及單元堆棧編程的限制。在本具體的實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器100包含有兩個(gè)單元102和103的第一堆棧101，有兩個(gè)單元105和106的第二堆棧104，有兩個(gè)單元108和109的第三堆棧107，以及有兩個(gè)單元111和112的第四堆棧110。
堆棧101、104、107和110的下部電流端口通過(guò)開(kāi)關(guān)115、116、117和118分別連接到返回電流，在本實(shí)施方案中為接地。開(kāi)關(guān)115和117的門(mén)或控制端口連在一起與第一讀(行)輸入端口119連接，開(kāi)關(guān)116和119的門(mén)連在一起與第二讀(行)輸入端口120連接。堆棧101和104的上部電流端口與位線(xiàn)121連接，堆棧107和110的上部電流端口與位線(xiàn)122連接，通過(guò)開(kāi)關(guān)125位線(xiàn)121與數(shù)據(jù)線(xiàn)126相連，通過(guò)開(kāi)關(guān)127位線(xiàn)122與數(shù)據(jù)線(xiàn)126相連，開(kāi)關(guān)125的門(mén)與第三讀(列)信號(hào)相連，開(kāi)關(guān)127的門(mén)與第四讀(列)信號(hào)相連，數(shù)據(jù)線(xiàn)126與位線(xiàn)“讀”電流源128相連，并作為Vs輸入到比較器130，比較器130與圖4的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)55基本上相同，它有3個(gè)參照電壓輸入，即對(duì)于每個(gè)堆棧為2n(即22或4)的存儲(chǔ)級(jí)，參照電壓為2n-1(在本例中為3)個(gè)。
因而為了讀出堆棧101中儲(chǔ)存的信息，例如，通過(guò)端口119給開(kāi)關(guān)115的門(mén)，同時(shí)給開(kāi)關(guān)125的門(mén)一個(gè)讀信號(hào)，使堆棧101尋址。在此過(guò)程中，堆棧101，而且僅僅是堆棧101，傳輸了一個(gè)“讀”電流，它來(lái)自位線(xiàn)“讀”電流源128。堆棧101的跨電壓由比較器130抽取。同理，給開(kāi)關(guān)116和125一個(gè)讀信號(hào)，堆棧104尋址，給開(kāi)關(guān)117和127一個(gè)讀信號(hào)，堆棧107尋址，給開(kāi)關(guān)118和127一個(gè)讀信號(hào)，堆棧110尋址。儲(chǔ)存在8個(gè)單元中的信息傳送到比較器130，在此編碼成數(shù)字信號(hào)。
位線(xiàn)121的一端與位線(xiàn)“程序”電流源/宿140連接。位線(xiàn)122的一端與位線(xiàn)“程序”電流源/宿142連接。應(yīng)該注意，電流源/宿電路構(gòu)成為可轉(zhuǎn)換以通過(guò)連線(xiàn)，指定的源/宿提供沿每個(gè)方向的電流。位線(xiàn)“程序”電流源/宿141與數(shù)據(jù)線(xiàn)126相連，與位線(xiàn)“程序”電流源/宿140或位線(xiàn)“程序”電流源/宿142共同操作通過(guò)位線(xiàn)121或122，在“程序”或“寫(xiě)”模式下提供“程序”或“寫(xiě)”電流。還有，第一數(shù)字線(xiàn)145位于堆棧101和107可編程序?qū)又?見(jiàn)圖2)，而第二數(shù)字線(xiàn)146位于堆棧104和110可編程序?qū)又?，?shù)字線(xiàn)145和146的一端與數(shù)字線(xiàn)“程序”電流源/宿147連接，數(shù)字線(xiàn)145的另一端與第二數(shù)字線(xiàn)“程序”電流源/宿149通過(guò)開(kāi)關(guān)148連接，數(shù)字線(xiàn)146的另一端通過(guò)開(kāi)關(guān)150與數(shù)字線(xiàn)“程序”電流源/宿149連接。
例如，為了將數(shù)據(jù)寫(xiě)到堆棧101中，關(guān)閉開(kāi)關(guān)125，在位線(xiàn)“程序”電流源/宿140和141之間的位線(xiàn)121中即允許電流通過(guò)，同樣，關(guān)閉開(kāi)關(guān)148，在數(shù)字線(xiàn)“程序”電流源/宿147和149之間的數(shù)字線(xiàn)146中即允許電流通過(guò)。結(jié)合圖1，位線(xiàn)和數(shù)字線(xiàn)中電流的方向決定了磁矢量的位置，從而決定了單元中儲(chǔ)存的信息，因此“程序”電流源/宿140、141、142、147和149的結(jié)構(gòu)允許電流以各種方向通過(guò)位線(xiàn)121和122以及數(shù)字線(xiàn)145和146。在“程序”電流源/宿中流過(guò)電流的方向依從于輸入到“程序”電流源/宿140、141、142、147和149中的“數(shù)據(jù)”m0和“數(shù)據(jù)”m1(圖5中的160、161、164、165和166)的邏輯值。以同樣的方式，將開(kāi)關(guān)125和150關(guān)閉堆棧104便可編程，將開(kāi)關(guān)127和148關(guān)閉堆棧107可編程，將開(kāi)關(guān)127和150關(guān)閉堆棧110便可編程。
堆棧的每一個(gè)單元都可編為‘1’或‘0’，如果堆棧的兩個(gè)單元編為‘0’或兩個(gè)單元編為‘1’，對(duì)比01或10編程需要一個(gè)高強(qiáng)的磁場(chǎng)。在一個(gè)典型的編程過(guò)程中，堆棧101的兩個(gè)單元編寫(xiě)為儲(chǔ)存‘0’，開(kāi)關(guān)148關(guān)閉，通過(guò)從數(shù)字線(xiàn)“程序”電流源/宿147的端口160賦給合適的“數(shù)據(jù)”m0邏輯值，并且反轉(zhuǎn)的“數(shù)據(jù)”m0邏輯值輸入數(shù)字線(xiàn)“程序”電流源/宿149的端口161，表示‘0’的電流就輸入數(shù)字線(xiàn)146。同時(shí)，關(guān)閉125開(kāi)關(guān)，通過(guò)從位線(xiàn)“程序”電流源/宿140的端口164賦給期望的“數(shù)據(jù)”m1邏輯值，并且反轉(zhuǎn)的“數(shù)據(jù)”m1邏輯值輸入位線(xiàn)“程序”電流源/宿141的端口165，電流便輸入位線(xiàn)121。以次方式，每個(gè)單元101和102編程為儲(chǔ)存‘0’，同樣其余堆棧104、107和110的每個(gè)單元均可尋址，且編程為儲(chǔ)存‘0’。
在相同的編程過(guò)程中，堆棧101的兩個(gè)單元編程為儲(chǔ)存‘1’，各個(gè)開(kāi)關(guān)保持在同樣的位置，數(shù)字線(xiàn)“程序”電流源/宿147的端口160上將“數(shù)據(jù)”m0邏輯值改為相反狀態(tài)，并且數(shù)字線(xiàn)“程序”電流源/宿149的端口161加上反轉(zhuǎn)的“數(shù)據(jù)”m0邏輯值，代表‘1’的電流便輸入數(shù)字線(xiàn)146。
為了給堆棧101編程，比如用‘01’數(shù)據(jù)，本實(shí)施方案要用兩步進(jìn)行，第一步用上述同樣的過(guò)程給101和102每個(gè)單元編程為‘0’，第二步采用同樣的開(kāi)關(guān)設(shè)置，通過(guò)位線(xiàn)“程序”電流源/宿140和141輸給位線(xiàn)121較小電流，不過(guò)方向要與編制00時(shí)的方向相反，反向電流方向的取得是通過(guò)改變端口164和165上的“數(shù)據(jù)”m1邏輯值為相對(duì)于00編程期間所使用狀態(tài)的相反狀態(tài)。同樣，其余堆棧104、107和110每個(gè)單元都可尋址和編程以?xún)?chǔ)存‘01’。
為了給堆棧101編程，比如用‘10’數(shù)據(jù)，本實(shí)施方案還是要用兩步進(jìn)行，第一步與上述給101和102每個(gè)單元用‘1’編程的過(guò)程相同，第二步采用同樣的開(kāi)關(guān)設(shè)置，通過(guò)位線(xiàn)“程序”電流源/宿140和141輸給位線(xiàn)121較小電流，不過(guò)方向要與編制11時(shí)的狀態(tài)相反，同樣其余堆棧104、107和110每個(gè)單元都可尋址和編程以?xún)?chǔ)存‘10’。
由此，公開(kāi)了一種堆棧式存儲(chǔ)器。事實(shí)上，任意數(shù)量單元都可垂直堆疊，其中堆?？砂搓嚵蟹植际顾B接的裝置可尋址單獨(dú)的堆棧用于編程和讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。因?yàn)閱卧谴怪倍询B的，不用增加芯片空間，存儲(chǔ)器的容量就可兩倍、三倍等等的增長(zhǎng)。還有堆棧式存儲(chǔ)器稍許增加一些裝置就能容易的編制程序，只需增加電壓檢測(cè)和比較裝置，包括比較器電路和參照電壓就可讀取。
在我展示和說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方案的時(shí)候，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)進(jìn)一步修改和完善它，我想應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并沒(méi)有限制于所展示的特別的型式，在權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)所有修改都不違反本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種讀取堆棧式存儲(chǔ)器中每個(gè)單元狀態(tài)的方法，其特征在于步驟提供單元堆棧，包含堆疊的n個(gè)多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元，電流端口以串聯(lián)連接，并且包含堆棧中第一單元的第一讀電流端口和與電子開(kāi)關(guān)耦合的第二讀電流端口，單元堆棧包含2n存儲(chǔ)器級(jí)；提供表示2n級(jí)存儲(chǔ)器的多個(gè)參照電壓；檢測(cè)單元堆棧上的電壓降；比較檢測(cè)到的電壓降和多個(gè)參照電壓，以確定單元堆棧中n個(gè)多個(gè)單元的存儲(chǔ)器級(jí)；以及對(duì)確定的儲(chǔ)器級(jí)編碼，為單元堆棧提供輸出信號(hào)。
2．按權(quán)利要求1的一種讀取堆棧式存儲(chǔ)器中每個(gè)單元狀態(tài)的方法，其中，編碼步驟包含提供數(shù)字輸出信號(hào)。
3．按權(quán)利要求2的一種讀取堆棧式存儲(chǔ)器中每個(gè)單元狀態(tài)的方法，其中，編碼步驟包含提供二進(jìn)制輸出信號(hào)。
4．一種讀取堆棧式存儲(chǔ)器中每個(gè)單元狀態(tài)的方法，其特征在于步驟提供多個(gè)單元堆棧，每個(gè)單元堆棧包含堆疊的n個(gè)多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元，電流端口以串聯(lián)連接，每個(gè)單元堆棧包含堆棧中第一單元的第一讀電流端口，和耦合于電子開(kāi)關(guān)的第二讀電流端口，并且每個(gè)單元堆棧包含2n存儲(chǔ)器級(jí)；將多個(gè)單元堆棧耦合到一個(gè)單元堆棧陣列中，每個(gè)單元堆棧可單獨(dú)尋址；提供多個(gè)參照電壓等于2n存儲(chǔ)器級(jí)；通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)被尋址的單個(gè)單元堆棧的第一讀電流端口對(duì)陣列中單個(gè)單元堆棧尋址；向被尋址單元堆棧輸入電流以檢測(cè)被尋址單元堆棧上的電壓降；比較檢測(cè)到的電壓降和多個(gè)參照電壓以確定被尋址單元堆棧中n個(gè)多個(gè)單元的存儲(chǔ)器級(jí)；以及對(duì)每個(gè)被尋址單元堆棧確定的存儲(chǔ)器級(jí)編碼，以提供每個(gè)被尋址單元堆棧的輸出信號(hào)。
5．按權(quán)利要求4的一種讀取堆棧式存儲(chǔ)器中每個(gè)單元狀態(tài)的方法，其中，編碼步驟包含對(duì)每個(gè)被尋址單元堆棧提供數(shù)字輸出信號(hào)。
6．按權(quán)利要求5的一種讀取堆棧式存儲(chǔ)器中每個(gè)單元狀態(tài)的方法，其中，編碼步驟包含對(duì)每個(gè)被尋址單元堆棧提供二進(jìn)制輸出信號(hào)。
7．一種堆棧式存儲(chǔ)器，其特征在于多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元，每個(gè)單元有可轉(zhuǎn)換的磁性層，第一“讀”電流端口和第二“讀”電流端口，多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元的每個(gè)單元有第一存儲(chǔ)器狀態(tài)下的第一電阻和與第一電阻不同的在第二存儲(chǔ)器狀態(tài)下的第二電阻；多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元是堆疊在一起的，電流端口以串聯(lián)連接；電子開(kāi)關(guān)；多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元中第一單元的第一“讀”電流端口與“讀”電流源耦合，多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元中最后單元的第二“讀”電流端口通過(guò)電子開(kāi)關(guān)與“讀”返回電流耦合，以確定單元堆棧；參照裝置提供多個(gè)參照電壓級(jí)；電壓檢測(cè)與比較裝置與多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)單元中第一單元的第一“讀”電流端口以及參照裝置相耦合，用來(lái)檢測(cè)電流流過(guò)單元堆棧時(shí)單元堆棧上的電壓降，并且比較檢測(cè)到的電壓和多個(gè)參照電壓級(jí)，以確定單元堆棧中每個(gè)單元的狀態(tài)；以及與電壓檢測(cè)與比較裝置耦合的編碼裝置，使單元堆棧上的電壓降轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。
8．按權(quán)利要求7的一種堆棧式存儲(chǔ)器，其中，多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)單元大于兩個(gè)單元。
9．按權(quán)利要求7的一種堆棧式存儲(chǔ)器，其中，單元堆棧包含具有2n級(jí)的n個(gè)單元，多級(jí)比較器具有的級(jí)數(shù)至少等于2n-1級(jí)。
10．按權(quán)利要求7的一種堆棧式存儲(chǔ)器，包含多個(gè)單元堆棧，多個(gè)單元堆棧被耦合到一個(gè)陣列中，陣列中每個(gè)堆?？蓡为?dú)尋址。
11．按權(quán)利要求7的一種堆棧式存儲(chǔ)器，還包含數(shù)字線(xiàn)，它安裝在多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元中最后單元的下面。
12．一種堆棧式存儲(chǔ)器，其特征在于多個(gè)單元堆棧，每個(gè)單元堆棧包含堆疊的多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元，電流端口以串聯(lián)連接，多個(gè)單元堆棧的每一個(gè)中第一單元的第一讀電流端口與讀電流源相耦合，多個(gè)單元堆棧的每一個(gè)中最后單元的第二讀電流端口通過(guò)電子開(kāi)關(guān)與讀返回電流耦合；將多個(gè)單元堆棧耦合于陣列的電路，電路包含與多個(gè)單元堆棧中每個(gè)單元堆棧相關(guān)聯(lián)的數(shù)字線(xiàn)，用于對(duì)相關(guān)聯(lián)的單元堆棧編程，與每個(gè)單元堆棧相關(guān)聯(lián)的數(shù)字線(xiàn)位于相關(guān)聯(lián)的單元堆棧中最后單元的第二讀電流端口下面；與每個(gè)單元堆棧相耦合的電路和電子開(kāi)關(guān)，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)被尋址單元堆棧的第一讀電流端口，可控地對(duì)陣列中每個(gè)個(gè)別單元堆棧尋址；參照裝置提供多個(gè)參照電壓級(jí)；電壓檢測(cè)與比較裝置與被尋址單元堆棧的第一讀電流端口以及參照裝置耦合，用來(lái)檢測(cè)電流流過(guò)被尋址單元堆棧時(shí)被尋址單元堆棧上的電壓降，并且比較檢測(cè)到的電壓和多個(gè)參照電壓級(jí)，以確定被尋址單元堆棧中每個(gè)單元的狀態(tài)；與電壓檢測(cè)與比較裝置耦合的編碼裝置，用于將被尋址單元堆棧上的電壓降轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。
13．按權(quán)利要求12的一種堆棧式存儲(chǔ)器，其中，多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器為兩個(gè)單元。
14．按權(quán)利要求12的一種堆棧式存儲(chǔ)器，其中，多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器大于兩個(gè)單元。
15．按權(quán)利要求12的一種堆棧式存儲(chǔ)器，其中，單元堆棧包含具有2n級(jí)的n個(gè)單元，多級(jí)比較器具有的級(jí)數(shù)至少等于2n-1級(jí)。
16．按權(quán)利要求12的一種堆棧式存儲(chǔ)器，包含多個(gè)單元堆棧，多個(gè)單元堆棧被耦合到一個(gè)陣列中，陣列中每個(gè)堆?？蓡为?dú)尋址。
17．一種堆棧式存儲(chǔ)器，其特征在于多個(gè)單元堆棧，每個(gè)單元堆棧包含堆疊的多個(gè)磁隧道結(jié)存儲(chǔ)器單元，電流端口以串聯(lián)連接，多個(gè)單元堆棧的每一個(gè)中第一單元的第一讀電流端口與讀電流源相耦合，多個(gè)單元堆棧的每一個(gè)中最后單元的第二讀電流端口通過(guò)電子開(kāi)關(guān)與讀返回電流耦合；將多個(gè)單元堆棧耦合于陣列的電路，電路包含與多個(gè)單元堆棧中每個(gè)單元堆棧相關(guān)聯(lián)的數(shù)字線(xiàn)，用于對(duì)相關(guān)聯(lián)的單元堆棧編程，與每個(gè)單元堆棧相關(guān)聯(lián)的數(shù)字線(xiàn)位于相關(guān)聯(lián)的單元堆棧中最后單元的第二讀電流端口下面；與每個(gè)單元堆棧相耦合的電路和電子開(kāi)關(guān)，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)被尋址單元堆棧的第一讀電流端口，可控地對(duì)陣列中每個(gè)個(gè)別單元堆棧尋址；參照裝置提供多個(gè)參照電壓級(jí)；電壓檢測(cè)與比較裝置與被尋址單元堆棧的第一讀電流端口以及參照裝置耦合，用來(lái)檢測(cè)電流流過(guò)被尋址單元堆棧時(shí)被尋址單元堆棧上的電壓降，并且比較檢測(cè)到的電壓和多個(gè)參照電壓級(jí)，以確定被尋址單元堆棧中每個(gè)單元的狀態(tài)；與電壓檢測(cè)與比較裝置耦合的編碼裝置，用于將被尋址單元堆棧上的電壓降轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。
18．按權(quán)利要求17的一種堆棧式存儲(chǔ)器，其中，多個(gè)單元堆棧中的每個(gè)單元堆棧具有多于兩個(gè)單元。
19．按權(quán)利要求17的一種堆棧式存儲(chǔ)器，其中，電壓檢測(cè)與比較裝置包含多級(jí)比較器，多個(gè)單元堆棧中的每個(gè)單元堆棧包含具有2n級(jí)的n個(gè)單元，并且多級(jí)比較器具有的級(jí)數(shù)至少等于2n-1級(jí)。
全文摘要
堆棧式存儲(chǔ)器讀取每個(gè)單元狀態(tài)的方法和裝置,其特征為,可尋址陣列中的單元堆棧,每個(gè)堆疊包含堆疊的MTJ存儲(chǔ)器單元,電源端口以串聯(lián)連接,并且包含通過(guò)電子開(kāi)關(guān)與電流源相耦合的第一和第二電流端口,每個(gè)堆棧包含文檔編號(hào)H01L43/08GK1303098SQ00135059
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期2000年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月8日
發(fā)明者彼得·K·納基 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司