用于控制磁阻式随机存取存储器器件切换的方法技术

本文公开了一种用于控制磁阻式随机存取存储器器件切换的方法和装置。该方法包括将电流传递给磁阻式随机存取存储器器件，其中MRAM器件处于第一状态；使用电阻检测器实时测量磁阻式随机存取存储器器件上的压降，其中压降超过阈值电压相当于从第一状态切换到第二状态，该第一状态不同于第二状态；确定MRAM器件是否已经从第一状态切换到第二状态；以及停止将电流传递给磁阻式随机存取存储器器件。

【技术实现步骤摘要】
用于控制磁阻式随机存取存储器器件切换的方法
本专利技术的实施方式一般涉及一种用于控制磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件的方法，并且更具体地涉及实时控制MRAM器件切换的方法。
技术介绍
磁阻式随机存取存储器(MRAM)是一种非易失性随机存取存储器技术。不同于传统的RAM，MRAM器件中的数据不被存储为电荷或电流。相反地，数据由磁存储元件存储。MRAM器件包括具有硬磁层(即“参考”层)和软磁层(即“自由”层)的单元或元件。通过使电流经过形成在每个存储器元件的两侧上的电流引线从而创建局部感应磁场，而对MRAM执行写入，该局部感应磁场设定软层的磁化方向。在将这些器件缩放至高密度时出现重大问题。具体地，在布线的过程中会发生对邻近的单元或元件的干扰，这反过来可能导致邻近的单元被误写入。除了电流路径经过每个存储器元件的磁层以外，自旋转移力矩(STT)MRAM器件与传统的MRAM器件相似。自由层是MRAM器件中的一个磁层。自由层的取向由通过使电流经过另一个磁层而产生的自旋极化电流转移的角动量的作用来改变。除了读取和写入路径是独立的以外，自旋轨道转矩(SOT)MRAM器件与STT-MRAM器件相似。因为SOT-MRAM器件中的读取和写入路径是独立的，经过SOT-MRAM器件的电流密度可以明显低于STT-MRAM器件，这可能会导致更好的器件寿命。MRAM器件包含MRAM单元阵列。这些单元可以布置为许多不同的架构。在一种架构中，两端的MRAM单元被布置为1T-1R形式，在这种情形下，1T指的是选择晶体管，并且1R指的是MRAM器件。该阵列由一组称为位线、源线和字线的导电线组成。一组MRAM单元的一侧连接至位线。一组MRAM单元的另一侧连接至源线。晶体管的栅极连接至字线。MRAM器件与晶体管的源极和漏极串联连接。读取感测放大器连接至位线并在写入驱动器关闭时测量位线上的电压以用于读取。写入感测放大器用于在写入电流导通时测量MRAM器件上的电压或经过MRAM器件的电流。在一些实施方式中，读取放大器和写入放大器可以使用一些相同的电路。当选择晶体管导通时，电压或电流被施加给MRAM单元。MRAM器件的电阻取决于MRAM的磁状态。如果电压或电流在足够低的水平，MRAM单元的磁状态将不受影响，并且电压或电流可用于读取MRAM器件的状态，而无需对MRAM器件重新编程或重新写入。如果读取电压或读取电流被传送至MRAM器件，则读取电压或读取电流受到MRAM器件的电阻的影响。如果MRAM器件处于一种磁状态，读取电压或读取电流将具有一个值，并且会导致感测放大器产生一个电压。如果MRAM器件处于第二磁状态，它的电阻将会是第二个值，并且由感测放大器产生的读取电压将具有不同的值。感测放大器产生与MRAM器件的电阻相关的电压。实际上，在系统中有噪声，所以由感测放大器从特定MRAM单元产生的信号由于该噪声将会波动。实际上，不可能使每个MRAM单元完全相同。因此，一组MRAM单元的电阻将会是不同的，即使它们处于同一状态。处于不同磁状态的该组单元的电阻也会彼此不同。但是对于特定的MRAM器件，该MRAM器件的不同状态的电阻将会不同，并且能够被区分。MRAM器件包含使MRAM器件在第一状态和第二状态之间切换的元件或单元。对于现有的用于将MRAM器件从第一状态切换到第二状态的方法，由于几种可能的机制而发生写入失败，该机制包括写入电流在位集合中的分布，或者由于所使用的写入方法的具体性质而发生不确定的切换。在前者的情况下，写入可能大多是成功的，但偶尔会出现写入错误。后一种情况通常被称为概率切换，使得写入很大程度上取决于某些参数，例如写入电压/电流脉冲的宽度。尽管写入错误可以通过添加错误校正码(ECC)来缓解，该方法增加了存储器芯片的制造的复杂性和成本。如果器件不在期望状态下，ECC的使用要求测量最终状态并重复写入程序。因为该方法是耗时的，所以其显著降低存储器延迟，并且因为即使在经过大量尝试以后仍然存在器件最终处于错误状态的非零概率，所以该方法不是最佳的。随着高密度非易失性存储器器件在各种应用中越来越流行，对于改进的MRAM器件存在持续的需要。因此，需要一种控制切换MRAM器件的改进方法。
技术实现思路
本公开一般涉及一种用于控制磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件的方法，并且更具体地涉及实时控制MRAM器件切换的方法。在一个实施方式中，本文公开了一种用于对磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件编程的方法。该方法包括在写入感测电路中将编程电流或编程电压传递给磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件，其中写入感测电路产生与MRAM器件上的电压或流经MRAM器件的电流相对应的写入感测信号；提供与期望磁状态相对应的一组标准；使用状态估计器确定磁阻式随机存取存储器器件的状态的估计值；以及如果估计的状态已经满足一组标准，则停止将电流或电压传递给磁阻式随机存取存储器器件。在另一个实施方式中，本文公开了一种用于控制磁阻式随机存取存储器器件切换的方法。该方法包括将电流传递给磁阻式随机存取存储器器件，其中MRAM器件处于第一状态；使用电阻检测器实时测量磁阻式随机存取存储器器件上的压降，其中压降超过阈值电压相当于从第一状态切换到第二状态，该第一状态不同于该第二状态；确定MRAM器件是否已经从第一状态切换到第二状态；以及停止将电流传递给磁阻式随机存取存储器器件。在另一个实施方式中，本文公开了一种用于控制磁阻式随机存取存储器器件切换的系统。该系统包括写入驱动器、电阻检测器和控制器。写入驱动器配置为将电流传递给MRAM器件。电阻检测器与MRAM器件并联。电阻检测器实时测量MRAM器件上的压降。控制器配置为将由电阻检测器测量的压降与阈值比较。控制器与写入驱动器通信，以提供写入电流直到满足阈值。附图说明通过参考实施方式可以获得能够详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体的描述和对上文的简单概括，其中一些实施方式在附图中示出。然而，应该注意到，附图仅说明本公开的典型实施方式，因此不应被视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同样有效的实施方式。图1A-1C示出了根据一个实施方式的来自MRAM单元磁化的信号如何在平行(P)和反向平行(AP)状态之间振荡的示例。图2示出了根据一个实施方式的通过存取晶体管连接至字线、并连接至位线和源线的两端磁随机存取存储器单元的元件。图3示出了根据一个实施方式的MRAM单元是正交自旋转移(OST)单元的实施方式。图4示出了根据一个实施方式的传统自旋轨道转矩磁随机存取存储器(SOT-MRAM)器件的元件。图5示出了根据一个实施方式的用于控制MRAM器件切换的系统。图6示出了根据一个实施方式的切换MRAM器件的改进方法。图7示出了根据一个实施方式的用于使用状态估计器控制MRAM器件切换的系统。图8示出了根据另一个实施方式的切换MRAM器件的改进方法。为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记指示附图中共用的相同元件。可以设想，在一个实施方式中公开的元件可以被有利地用在其它实施方式中而无需具体陈述。具体实施方式在下文中，将参考本公开的实施方式。然而，应该理解，本公开不限于具体描述的实施方式。相反地，下面的特征和元件的任意组合无论是否涉及不同的实施方式，都被设想用来实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件编程的方法，所述方法包括：在写入感测电路中将编程电流或编程电压传递给磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件，其中所述写入感测电路产生与所述磁阻式随机存取存储器器件上的电压或流经所述磁阻式随机存取存储器器件的电流相对应的写入感测信号；提供与期望磁状态相对应的一组标准；使用状态估计器确定所述磁阻式随机存取存储器器件的状态的估计值；以及如果估计的状态已经满足该组标准，则停止将所述电流或所述电压传递给所述磁阻式随机存取存储器器件。

【技术特征摘要】
2016.01.28 US 15/009,4481.一种用于对磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件编程的方法，所述方法包括：在写入感测电路中将编程电流或编程电压传递给磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件，其中所述写入感测电路产生与所述磁阻式随机存取存储器器件上的电压或流经所述磁阻式随机存取存储器器件的电流相对应的写入感测信号；提供与期望磁状态相对应的一组标准；使用状态估计器确定所述磁阻式随机存取存储器器件的状态的估计值；以及如果估计的状态已经满足该组标准，则停止将所述电流或所述电压传递给所述磁阻式随机存取存储器器件。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号被提供到感测放大器中，并且被衰减，进行写入操作时的读取中具有一个衰减值，且写入操作之后的读取中具有不同衰减值或非衰减值。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述写入感测信号被测量多于零次，并且所提供的电流或电压在所述磁阻式随机存取存储器单元达到所述期望磁状态之前或之时被关断。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述写入感测信号在第一时刻大于一个阈值，并且所述写入感测信号在第二时刻小于第二阈值。5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述状态的估计值包括：施加所述写入感测信号的突发模式提取技术，所述突发模式提取技术包括：产生具有与自由层在P和AP状态之间振荡的频率相匹配的频率的检测信号；以及产生与磁化在P和AP状态之间振荡的相位一致的相位信号。6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述状态的估计值包括：使用峰值检测器检测所述电压何时高于第一阈值；以及使用所述峰值检测器检测所述电压何时低于第二阈值，其中较高的电压和较低的电压在时间上是顺序的。7.根据权利要求1所述的方法，其中控制器在所述状态检测器和所述写入驱动器之间通信，以控制将电流或电压传递给所述磁阻式随机存取存储器器件。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述控制器确定所述磁阻式随机存取存储器器件上的电流或电压是否超过所述阈值。9.根据权利要求1所述的方法，其中满足所述标准相当于所述磁阻式随机存取存储器器件中的自由层的磁化从第一状态切换到第二状态。10.一种用于控制磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件切换的方法，所述方法包括：将电流传递给所述磁阻式随机存取存储器器件，其中所述磁阻式随机存取存储器器件处于第一状态；使用电阻检测器实时测量所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·贝多，P·M·布拉干萨，K·A·鲁宾，
申请(专利权)人：西部数据科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US