用于读取电阻式存储器的恒定感测电流制造技术

系统和方法涉及提供恒定感测电流以用于读取电阻式存储器元件(228)。负载电压生成器(202)基于配置成供应不随工艺‑电压‑温度变化而变化的恒定电流的电流镜(206)来提供负载电压。数据电压基于所生成的负载电压、通过使从恒定电流镜像的感测电流通过电阻式存储器元件来生成。参考电压也基于所生成的负载电压并且通过使从恒定电流镜像的参考电流通过参考单元(230、231)来生成。存储在电阻式存储器元件中的逻辑值基于数据电压与参考电压的比较来确定，其中该确定不受工艺‑电压‑温度变化的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于读取电阻式存储器的恒定感测电流公开领域所公开的各方面涉及提供用于读取或感测存储在电阻式存储器位单元中的数据的恒定感测电流，其中该恒定感测电流不随工艺-电压-温度(PVT)变化而变化。背景存储器设备常规地包括各自存储数据位的位单元阵列。每个数据位可表示逻辑零(“0”)或逻辑一(“1”)，其可对应于该位单元的状态。在所选择的位单元的读操作期间，接近于地的电压电平可表示“0”而相对较高的电压电平可表示“1”。位线耦合至存储器阵列中的各个位单元并且这些位线将这些位单元耦合至在写/读操作中使用的其他组件。磁阻式随机存取存储器(MRAM)是一种非易失性存储器技术，其中数据是基于位单元的磁化极性来存储的。与将数据存储为电荷或电流的常规RAM技术形成对比，MRAM使用磁性元件。常规用于MRAM技术的存储元件或位单元的磁隧道结(MTJ)可由两个各自能保持磁矩的、由绝缘(隧道势垒)层分开的磁层形成。常规地，固定层被设置成特定极性。自由层的极性自由地改变以匹配可能被施加的外部磁场的极性。自由层极性的改变将改变MTJ位单元的电阻。例如，当磁化极性是对准或者“平行”时，存在低阻态(RL)，其对应于逻辑“0”。当磁化极性没有对准或者“反平行”时，存在高阻态(RH)，其对应于逻辑“1”。由此，在磁阻式随机存取存储器(MRAM)中，每个位单元(例如，MTJ位单元)具有基于位单元表示逻辑零(“0”)还是逻辑一(“1”)的电阻值。具体地，位单元的电阻(Rdata)与存储在该位单元中的数据相关。由此，为了写入逻辑“0”或逻辑“1”，对应的写电流通过MTJ位单元以实现对应的自由层和固定层对准，或者换言之以将MTJ位单元编程为对应的阻态。为了读取位单元，感测电流通过该位单元并且跨电阻Rdata产生的电压Vdata随后与参考电压Vref相比较。如果Vdata相对于Vref为高，则该位单元被确定为其中存储有逻辑“1”。如果Vdata相对于Vref为低，则该位单元被确定为其中存储有逻辑“0”。跨位单元的电压Vdata与参考电压Vref之差(差分电压ΔV＝Vdata–Vref)因此被用来指示存储在该位单元中的逻辑状态。感测裕量一般指代为了正确地将存储在位单元中的值分别读取为“1”或“0”，ΔV必须被正确地感测为正或负的量。对于读操作，感测电流需要比用于写入位单元的写电流小，以确保存储在该位单元中的数据在读操作期间不会被无意地翻转或者重新编程。如果读操作导致对存储在位单元中的逻辑值的不期望改变，则这种情景被称为读扰乱。钳位晶体管(例如，n沟道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管)可被用来驱动感测电流通过位单元。钳位晶体管的栅极电压(或钳位电压VG_clamp)被调节或者控制以改变针对读操作通过位单元的感测电流的量。将钳位电压G_clamp维持为低值以保持感测电流为低、以避免读扰乱可能是合乎期望的。然而，减小钳位电压G_clamp可导致与钳位晶体管的阈值电压(Vth)有关的另一不期望影响。钳位晶体管的阈值电压是为了激活钳位晶体管并使其驱动感测电流而需要被施加到钳位晶体管的栅极的最小电压。如果钳位电压G_clamp过低，则存在钳位电压G_clamp可能低于阈值电压Vth的风险，这将阻止任何感测电流被驱动至位单元。另外，感测电流还取决于钳位电压G_clamp与阈值电压Vth之差。然而，阈值电压Vth可随工艺-电压-温度(PVT)条件而变化。由此，感测电流变得很大程度上取决于PVT变化，这使得感测操作不可预测且不可靠。此外，将感测电流减小至非常低的值可导致较小的感测裕量。读存取通过率(RAPY)是指产生对位单元的正确读取值的读操作的通过率或百分比的度量。类似地，读扰乱通过率(RDPY)是指不受读扰乱问题影响的读操作的通过率或百分比的度量。对于一些PVT角，例如，感测电流的变化可能导致不期望低的感测电流，这可能降低RAPY。在一些其他PVT角处，例如，感测电流的变化可能导致不期望高的感测电流，这可能导致读扰乱。克服关于感测电流变化的以上问题的一些常规尝试包括被配置成通过利用电流镜和副本单元生成钳位电压VG_clamp和参考电压Vref的偏置生成器，这些副本单元是被编程为具有对应电阻RL和RH的逻辑状态“0”和“1”的MTJ单元。这些偏置生成器要求电流正流向这些副本单元，其可进而创建读扰乱的另一源。此外，因为在对MRAM位单元的读操作期间电流需要从电流镜生成以通过这些副本单元，所以附加功率在该过程中被消耗。由此，偏置生成器至少因以上缺陷而不是有效的解决方案。相应地，本领域存在对用于MRAM读操作的可靠且恒定的感测电流的持续需求，其中感测电流不随PVT变化而变化。概述所公开的系统和方法涉及使用包括不随工艺-电压-温度变化而变化的恒定电流源的负载生成器来提供恒定感测电流以用于读取电阻式存储器元件(诸如MRAM或MTJ位单元)。例如，一示例性方面涉及一种读取电阻式存储器位单元的方法，该方法包括：从供应不随工艺-电压-温度变化而变化的恒定电流的电流镜生成负载电压；通过向耦合至电阻式存储器位单元的数据负载晶体管提供负载电压以使得恒定电流被镜像为流过该电阻式存储器位单元的感测电流来生成数据电压；以及通过向耦合至参考单元的参考负载晶体管提供负载电压以使得恒定电流被镜像为流过该参考单元的参考电流来生成参考电压。另一示例性方面涉及一种装置，包括：电阻式存储器位单元以及配置成生成负载电压的负载电压生成器。该负载电压生成器包括电流镜，其中该电流镜被配置成供应不随工艺-电压-温度变化而变化的恒定电流。数据负载晶体管耦合至电阻式存储器位单元，其中该数据负载晶体管的栅极耦合至负载电压，并且其中该数据负载晶体管被配置成基于被镜像为通过该电阻式存储器位单元的感测电流的恒定电流来生成数据电压。参考负载晶体管耦合至参考单元，其中该参考负载晶体管的栅极耦合至负载电压，并且其中该参考负载晶体管被配置成基于被镜像为通过该参考单元的参考电流的恒定电流来生成参考电压。又一示例性方面涉及一种系统，包括：电阻式存储器位单元；用于基于不随工艺-电压-温度变化而变化的恒定电流来生成负载电压的装置；用于基于该负载电压和被镜像为通过该电阻式存储器位单元的感测电流的恒定电流来生成数据电压的装置；以及用于基于该负载电压和被镜像为通过参考单元的参考电流的恒定电流来生成参考电压的装置。附图简要说明给出附图以帮助对本专利技术的实施例进行描述，且提供附图仅用于解说实施例而非进行限定。图1解说了用于读取MRAM位单元的常规电路。图2解说了用于使用不随工艺-电压-温度变化而变化的感测电流来读取MRAM位单元的示例性电路。图3解说了根据示例性方面的涉及使用恒定感测电流读取MRAM位单元的方法的流程图。图4解说了示出其中可有利地采用示例性方面的示例性无线设备的框图。详细描述在以下针对本专利技术的具体实施例的描述和有关附图中公开了本专利技术的各方面。可以设计出替换实施例而不会脱离本专利技术的范围。另外，本专利技术中众所周知的元素将不被详细描述或将被省去以免湮没本专利技术的相关细节。措辞“示例性”和/或“示例”在本文中用于意指“用作示例、实例或解说”。本文描述为“示例性”和/或“示例”的任何实施例不必被解释为优于或胜过其他实施例。同样，术语“本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种读取电阻式存储器位单元的方法，所述方法包括：从供应不随工艺‑电压‑温度变化而变化的恒定电流的电流镜生成负载电压；通过向耦合至所述电阻式存储器位单元的数据负载晶体管提供所述负载电压以使得所述恒定电流被镜像为流过所述电阻式存储器位单元的感测电流来生成数据电压；以及通过向耦合至参考单元的参考负载晶体管提供所述负载电压以使得所述恒定电流被镜像为流过所述参考单元的参考电流来生成参考电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.27 US 14/499,1551.一种读取电阻式存储器位单元的方法，所述方法包括：从供应不随工艺-电压-温度变化而变化的恒定电流的电流镜生成负载电压；通过向耦合至所述电阻式存储器位单元的数据负载晶体管提供所述负载电压以使得所述恒定电流被镜像为流过所述电阻式存储器位单元的感测电流来生成数据电压；以及通过向耦合至参考单元的参考负载晶体管提供所述负载电压以使得所述恒定电流被镜像为流过所述参考单元的参考电流来生成参考电压。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载电压在二极管式连接且耦合至所述电流镜的镜像晶体管的栅极处生成。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，包括将所述镜像晶体管耦合至电压生成器的负载晶体管，以及从所述电压生成器的负载晶体管的栅极导出负反馈电压。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括使用所述负反馈电压来驱动耦合至所述数据负载晶体管的负反馈数据晶体管以及耦合至所述参考负载晶体管的负反馈参考晶体管的栅极。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在耦合至参考钳位晶体管的第一端子的共用节点处导出所述参考电压，所述参考钳位晶体管耦合至所述参考单元，其中所述参考钳位晶体管的第二端子彼此连接。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述共用节点耦合至数据钳位晶体管的栅极，所述数据钳位晶体管耦合至所述电阻式存储器位单元。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括基于所述数据电压与所述参考电压的比较来确定所述电阻式存储器位单元的电阻值或逻辑值。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述比较的结果不随工艺-电压-温度变化而变化。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电阻式存储器位单元为磁阻式随机存取存储器(MRAM)位单元或者磁性隧道结(MTJ)。10.一种装置，包括：电阻式存储器位单元；负载电压生成器，其被配置成生成负载电压，所述负载电压生成器包括电流镜，其中所述电流镜被配置成供应不随工艺-电压-温度变化而变化的恒定电流；数据负载晶体管，其耦合至所述电阻式存储器位单元，其中所述数据负载晶体管的栅极耦合至所述负载电压，并且其中所述数据负载晶体管被配置成基于被镜像为通过所述电阻式存储器位单元的感测电流的所述恒定电流来生成数据电压；以及参考负载晶体管，其耦合至参考单元，其中所述参考负载晶体管的栅极耦合至所述负载电压，并且其中所述参考负载晶体管被配置成基于被镜像为通过所述参考单元的参考电流的所述恒定电流来生成参考电压。11.如权利要求10所述的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：SO·郑，S·崔，J·金，T·那，J·P·金，S·H·康，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，延世大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：美国,US