一种电阻型随机读取存储器及其写操作方法技术

本发明专利技术提供一种电阻型随机读取存储器及其写操作方法，属于电阻型随机读取存储器(ReRAM)技术领域。该电阻型随机读取存储器，其包括至少用于生成电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号的写操作信号生成模块；该写操作方法的置位操作中，将电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元。该置位操作方法可以提高ReRAM的耐久性(Endurance)、数据保持能力(Data Retention)和高阻值/低阻值窗口等方面的存储性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电阻型随机读取存储器及其写操作方法
本专利技术属于电阻型随机读取存储器(ResistiveRandomAccessMemory,ReRAM)
，涉及一种采用电压阶梯下降的电信号进行置位操作的ReRAM及其写操作方法。
技术介绍
电阻型随机读取存储器(ReRAM)因为其不挥发、低成本、高密度、可突破工艺技术代发展限制等特点而被广泛研究，并认为是可能取代闪存(FlashMemory)的半导体存储技术之一。ReRAM的每个存储单元中，其是通过偏置的电信号作用使存储介质在高电阻状态(HighResistanceState，HRS)和低电阻(LowResistanceState，LRS)状态之间可逆转换，从而实现存储功能，其中，从HRS向LRS转换通常被定义为Set(置位)操作，从LRS向HRS转换通常被定义为Reset(复位)操作。Deok-HwangKwo等人在杂志NatureNanotechnology上发表的文章“AtomicstructureofconductingnanofilamentsinTiO2resistiveswitchingmemory”表明，在Set操作过程中，存储介质中会通过诸如氧空位移动来形成多个导电熔丝(ConductiveFilament，CF)，从而实现存储介质的上电极(TE)和下电极(BE)之间的低阻导通；并且，在Reset操作过程中，CF被切断或消除以实现高阻转换。Sang-beomKang等人的美国专利号为US7,920,405B2、题为“CIRCUITSANDMETHODSFORADAPTIVEWRITEBIASDRIVINGOFRESISTIVENON-VOLATILEMEMORYDEVICES”的专利中，其揭示了ReRAM的一种Set操作方法来实现写操作，如图1所示，其为现有技术的一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。Chih-HeLin等人的美国专利公开号为US2012/0075908A1、题为“RESISTIVERANDOMACCESSMEMORYANDVERIFYINGMETHODTHEREOF”的专利中，其揭示了ReRAM的又一种Set操作方法来实现写操作，如图2所示，其为现有技术的又一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。可以发现，已经提出的ReRAM的Set操作方法中，都是采用电压阶梯递增的电信号来进行置位操作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，通过改变Set操作方式来提高ReRAM的存储性能。为实现以上目的或者其他目的，本专利技术提供以下技术方案。按照本专利技术的一方面，提供一种电阻型随机读取存储器，其包括：写操作信号生成模块，其至少用于生成电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号。在一实施例中，所述电压逐渐下降的电信号可以为电压阶梯下降的电信号。在之前所述实施例中，所述电压阶梯下降的电信号可以为电压连续阶梯下降的电信号。在之前所述实施例中，所述电压阶梯下降的电信号还可以为电压阶梯下降的阶梯电压脉冲信号。在又一实施例中，所述电压逐渐下降的电信号为电压逐渐连续下降的电信号。根据本专利技术一优选实施例的电阻型随机读取存储器，其中，所述电阻型随机读取存储器还包括：电流动态检测模块，其至少用于动态检测流经被偏置所述置位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被置位操作成功；以及控制逻辑模块，其被配置为：在所述电路动态检测模块判断为置位操作成功的情况下接收来自所述电路动态检测模块的反馈信号，并基于该反馈信号使能所述写操作信号生成模块终止生成所述置位操作信号。具体地，所述电阻型随机读取存储器还包括：极性选择模块，用于控制置位操作信号和/或复位操作信号偏置在所述存储单元的极性；以及选择模块，用于根据地址信号从所述电阻型随机读取存储器的存储阵列中选中相应的存储单元。根据本专利技术还一实施例的电阻型随机读取存储器，其中，所述写操作信号生成模块还用于生成电压逐渐上升的电信号作为复位操作信号。优选地，所述电压逐渐上升的电信号可以为电压阶梯抬升的阶梯电压脉冲信号。在之前所述任一实施例中，可选地，所述写操作信号生成模块还用于生成验证信号以验证置位操作和/或复位操作是否成功。当然，此时电流动态检测模块也可以生成是否置/复位成功的反馈信号FB。按照本专利技术的又一方面，提供一种电阻型随机读取存储器的写操作方法，在所述写操作方法的置位操作方法中，将电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元。在一实施例中，所述电压逐渐下降的电信号可以为电压阶梯下降的电信号。在之前所述实施例中，所述电压阶梯下降的电信号可以为电压连续阶梯下降的电信号。在之前所述实施例中，所述电压阶梯下降的电信号可以为电压阶梯下降的阶梯电压脉冲信号。在又一实施例中，所述电压逐渐下降的电信号可以为电压逐渐连续下降的电信号。根据本专利技术一优选实施例的写操作方法，其中，所述置位操作方法还包括步骤：动态检测流经被偏置所述置位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被置位操作成功；如果判断为置位操作成功，终止所述置位操作信号，如果判断为未置位操作成功，所述置位操作信号的电压将继续下降。根据本专利技术还一实施例的写操作方法，其中，所述电压逐渐下降的电信号为阶梯电压脉冲信号时，在每次电压脉冲激励施加后，偏置验证信号来验证置位操作是否成功。在之前所述任一实施例中，在所述写操作方法的复位操作方法中，将电压逐渐上升的电信号作为复位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元。可选地，所述电压逐渐上升的电信号可以为电压阶梯上升的电信号。可选地，所述电压阶梯上升的电信号可以为电压连续阶梯上升的电信号。可选地，所述电压阶梯上升的电信号可以为电压阶梯上升的阶梯电压脉冲信号。在之前所述任一实施例中，可选地，在每次电压脉冲激励施加后，偏置验证信号来验证复位操作是否成功。在之前所述任一实施例中，优选地，所述复位操作方法还包括步骤：动态检测流经被偏置所述复位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被复位操作成功；如果判断为复位操作成功，终止所述复位操作信号，如果判断为未复位操作成功，所述复位操作信号的电压将继续抬升。本专利技术的技术效果是，通过采用电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号来进行Set操作，可以从改变存储介质中形成的CF的形状，从而，提高ReRAM的耐久性(Endurance)、数据保持能力(DataRetention)和高阻值/低阻值窗口等方面的存储性能。附图说明从结合附图的以下详细说明中，将会使本专利技术的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图1是现有技术的一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。图2是现有技术的又一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。图3是按照本专利技术一实施例的ReRAM的模块结构示意图。图4是按照本专利技术第一实施例的Set操作信号的示意图。图5是按照本专利技术第一实施例的Reset操作信号的示意图。图6是按照本专利技术第二实施例的Set操作信号的示意图。图7是按照本专利技术第二实施例的Reset操作信号的示意图。图8是按照本专利技术第三实施例的Set操作信号的示意图。图9是按照本专利技术第四实施例的Set本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻型随机读取存储器，其特征在于，包括：写操作信号生成模块，其至少用于生成电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号。

【技术特征摘要】
1.一种电阻型随机读取存储器，其特征在于，包括：写操作信号生成模块，其至少用于生成电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号；所述写操作信号生成模块还用于生成电压逐渐上升的电信号作为复位操作信号，所述电压逐渐上升的电信号为电压阶梯抬升的阶梯电压脉冲信号，所述写操作信号生成模块还用于生成验证信号以验证置位操作和/或复位操作是否成功；电流动态检测模块，其至少用于动态检测流经被偏置所述置位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被置位操作成功；以及控制逻辑模块，其被配置为：在所述电流动态检测模块判断为置位操作成功的情况下接收来自所述电流动态检测模块的反馈信号，并基于该反馈信号使能所述写操作信号生成模块终止生成所述置位操作信号。2.如权利要求1所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压逐渐下降的电信号为电压阶梯下降的电信号。3.如权利要求2所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压阶梯下降的电信号为电压连续阶梯下降的电信号。4.如权利要求2所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压阶梯下降的电信号为电压阶梯下降的阶梯电压脉冲信号。5.如权利要求1所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压逐渐下降的电信号为电压逐渐连续下降的电信号。6.如权利要求1至5中任一项所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电阻型随机读取存储器还包括：极性选择模块，用于控制置位操作信号和/或复位操作信号偏置在所述存储单元的极性；以及选择模块，用于根据地址信号从所述电阻型随机读取存储器的存储阵列中选中相应的存储单元。7.一种电阻型随机读取存储器的写操作方法，其特征在于，在所述写操作方法的置位操作方法中，将电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元；所述置位操作方法还包括步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：林殷茵，孟莹，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31