基于模仿电阻式存储器写入操作来调节电阻式存储器写入驱动器强度制造技术

公开了基于模仿电阻式存储器写入操作来调节电阻式存储器写入驱动器强度的各方面。在一方面，提供了一种写入驱动器调节电路以调节由写入驱动器向电阻式存储器提供的写入电流以用于写入操作。写入驱动器调节电路包括被配置为提供对提供给电阻式存储器的写入电流模仿的模仿写入电流的模仿写入驱动器。模仿写入电流被施加到包含对电阻式存储器的电阻分布模仿的模仿电阻式存储器元件的模仿电阻式存储器。当施加模仿写入电流时，模仿电压跨模仿电阻式存储器元件而生成。写入驱动器调节电路被配置为基于模仿电压来调节写入电流，使得写入电流对于写入操作是足够的，但是足够低以减少击穿。

The write memory strength of the resistive memory is adjusted based on the analog resistive memory write operation

Various aspects of a resistive memory write drive strength are regulated based on an imitative resistive memory write operation. In one aspect, a write drive adjustment circuit is provided to adjust the write current provided by the write driver to the resistive memory for use in the write operation. The write driver adjustment circuit includes an analog write drive configured to provide an analog write current that mimics a write current that is supplied to the resistive memory. The analog write current is applied to an analog resistive memory that mimics the resistive distribution of the resistive memory and mimics the analog resistive memory element. When an analog write current is applied, the analog voltage is generated across an analog resistive memory element. The write driver adjustment circuit is configured to adjust the write current based on the analog voltage so that the write current is sufficient for the write operation, but low enough to reduce breakdown.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于模仿电阻式存储器写入操作来调节电阻式存储器写入驱动器强度优先权申请本申请要求2015年2月12日提交的题为“ADJUSTINGRESISTIVEMEMORYWRITEDRIVERSTRENGTHBASEDONAMIMICRESISTIVEMEMORYWRITEOPERATION”的美国专利申请序列号14/620,487的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
I.
本公开的技术总体上涉及电阻式存储器，并且特别地涉及用于向电阻式存储器提供写入电流以执行写入操作的电阻式存储器写入驱动器电路。II.
技术介绍
基于处理器的计算机系统包括用于数据存储的存储器。存储器系统由能够存储数据的存储器位单元组成，其中存储的数据的形式取决于采用的存储器的类型。特别地，磁性随机存取存储器(MRAM)是通过对MRAM位单元的磁性隧道结(MTJ)编程来存储数据的非易失性存储器的示例。数据作为磁性状态存储在MTJ中，其中不需要电流来保存存储的数据值。因此，即使在没有向MTJ供电时，MTJ也可以存储数据。相反，以电荷形式存储数据的存储器(诸如静态随机存取存储器(SRAM))需要电力来保存存储的数据值。因此，由于即使在关闭电源时MTJ也可以存储信息，特定的电路和系统可以受益于采用MRAM。在这方面，图1示出了示例性MRAM位单元100，其包括与用于存储非易失性数据的MTJ104集成的金属氧化物半导体(通常为n型MOS，即NMOS)存取晶体管102。作为示例，MRAM位单元100可以被设置在用作用于需要电子存储器的任何类型的系统(诸如中央处理单元(CPU)或基于处理器的系统)的存储器存储装置的MRAM存储器中。MTJ104包括布置在由薄的非磁性电介质层形成的隧道势垒110的任一侧的钉扎层106和自由层108。当钉扎层106和自由层108的磁取向彼此反平行(AP)时，存在第一存储器状态(例如，逻辑“1”)。当钉扎层106和自由层108的磁取向彼此平行(P)时，存在第二存储器状态(例如，逻辑“0”)。此外，存取晶体管102控制向MTJ104读取和写入数据。存取晶体管102的漏极(D)耦合到MTJ104的底部电极112，MTJ104的底部电极112耦合到钉扎层106。字线114耦合到存取晶体管102的栅极(G)。存取晶体管102的源极(S)耦合到源极线116，源极线116耦合到写入驱动器118。位线120耦合到写入驱动器118和MTJ104的顶部电极122，MTJ104的顶部电极122耦合到自由层108。继续参考图1，当向MTJ104写入数据时，存取晶体管102的栅极G通过激活字线114被激活，字线114将来自源极线116上的写入驱动器118的写入电流(IW)耦合到底部电极112。由写入驱动器118提供给MTJ104的写入电流(IW)必须足够强以改变自由层108的磁取向。如果磁取向要从AP改变为P，则从顶部电极122流到底部电极112的电流在自由层108处引起自旋转移扭矩(STT)，其可以相对于钉扎层106将自由层108的磁取向改变为P。如果磁取向要从P改变为AP，则从底部电极112流到顶部电极122的电流在自由层108处引起STT，其相对于钉扎层106将自由层108的磁取向改变为AP。由于MTJ104是具有给定电阻(R(mtj))的电阻式存储器元件，在写入操作期间将写入电流(IW)施加到MTJ104将根据V(mtj)＝IW*R(mtj)来在MTJ104两端生成电压(V(mtj))。然而，写入电流(IW)不应当超过MTJ104的限定的电流水平，因为如果在MTJ104两端生成的V(mtj)超过一定的击穿电压(V(bd))，则MTJ104将遭受电击穿。MTJ104在击穿状态下不能用作电阻式存储器元件。当MTJ104的隧道势垒110变薄时，MTJ104的击穿在较低的击穿电压(V(bd))下发生。由于在MTJ制造期间可能发生的工艺、电压和温度(PVT)变化，相同的设计和制造工艺的多个MTJ可能具有变化的电阻水平R(mtj)。因此，将给定的写入电流(IW)施加到MRAM中的MTJ可能会引起由于工艺变化而导致的具有较高电阻的某些MTJ由于生成击穿电压(V(bd))而击穿，而具有较低电阻的相同设计的其他MTJ不会击穿。在这方面，图2是曲线图200，其示出了MRAM中的MTJ制造中的工艺变化如何引起可能导致某些MTJ在给定的写入电流(IW)下发生击穿的电压分布。在这方面，图2中的曲线图200包括接收写入电流(IW)并且作为MTJ制造工艺的结果而具有较低电阻(R(mtj_low))的MRAM中的MTJ的较低电压分布(V(mtj_low))(即，V(mtj_low)＝IW*R(mtj_low))。曲线图200还包括接收写入电流(IW)并且作为MTJ制造工艺的结果而具有较高电阻(R(mtj_high))的MRAM中的MTJ的较高电压分布(V(mtj_high))(即，V(mtj_high)＝IW*R(mtj_high))。击穿电压分布(V(bd))也在图2中的曲线图200中被示出为其中可以在MTJ中发生击穿的电压分布。值得注意的是，图2中的较高电压分布(V(mtj_high))被示出为在击穿交叠区域202中与击穿电压分布(V(bd))交叠。击穿交叠区域202示出了高电压分布(V(mtj_high))内的某些MTJ具有由制造工艺引起的足够高的电阻(R(mtj_high))，以由于接收到写入电流(IW)而在MTJ两端生成电压V(mtj)，以超过击穿电压V(bd)，从而导致写入操作失败。因此，有利的是，向MRAM中的MTJ提供写入电流以避免或减少电击穿以避免或减少写入故障。
技术实现思路
在具体实施例中公开的各方面包括基于模仿(mimic)电阻式存储器写入操作来调节电阻式存储器写入驱动器强度。还公开了相关方法和系统。在一方面，提供了一种写入驱动器调节电路以调节由写入驱动器向电阻式存储器提供的写入电流用于写入操作。写入驱动器调节电路包括模仿写入驱动器。模仿写入驱动器被配置为提供对由写入驱动器提供给电阻式存储器的写入电流模仿的模仿写入电流的模仿写入驱动器。模仿写入电流被施加到包含对电阻式存储器中的电阻式存储器元件的电阻分布模仿的模仿电阻式存储器元件的模仿电阻式存储器。因此，当模仿写入电流被施加到模仿电阻式存储器时，模仿电压跨模仿电阻式存储器元件生成。模仿电压模仿了在相同的模仿写入电流被施加到电阻式存储器的情况下在电阻式存储器中的电阻式存储器元件两端生成的电压。写入驱动器控制电路被包括，其被配置为基于模仿电压来调节由写入驱动器施加到电阻式存储器的写入电流。以这种方式，写入驱动器调节电路被配置为将施加到电阻式存储器的写入电流调节到足以适当地改变电阻式存储器的电阻式存储器元件中的磁化以用于写入操作但是足够低以减少或避免电阻式存储器元件中的击穿的水平。在这方面，在一方面，公开了一种用于调节电阻式存储器的写入电流的写入驱动器调节电路。写入驱动器调节电路包括被配置为提供模仿了由写入驱动器提供给电阻式存储器的写入电流的模仿写入电流的模仿写入驱动器电路。写入驱动器调节电路还包括具有与电阻式存储器的电阻相对应的模仿电阻的模仿电阻式存储器。写入驱动器调节电路还包括写入驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调节电阻式存储器的写入电流的写入驱动器调节电路，包括：模仿写入驱动器电路，被配置为提供模仿由写入驱动器向电阻式存储器提供的写入电流的模仿写入电流；模仿电阻式存储器，具有与所述电阻式存储器的电阻相对应的模仿电阻；以及写入驱动器控制电路，被配置为：确定当所述模仿写入电流被提供到所述模仿电阻式存储器时跨所述模仿电阻式存储器生成的模仿电压；将确定的模仿电压与阈值电压相比较；以及基于所述模仿电压与所述阈值电压的比较来调节由所述写入驱动器向所述电阻式存储器提供的所述写入电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.12 US 14/620,4871.一种用于调节电阻式存储器的写入电流的写入驱动器调节电路，包括：模仿写入驱动器电路，被配置为提供模仿由写入驱动器向电阻式存储器提供的写入电流的模仿写入电流；模仿电阻式存储器，具有与所述电阻式存储器的电阻相对应的模仿电阻；以及写入驱动器控制电路，被配置为：确定当所述模仿写入电流被提供到所述模仿电阻式存储器时跨所述模仿电阻式存储器生成的模仿电压；将确定的模仿电压与阈值电压相比较；以及基于所述模仿电压与所述阈值电压的比较来调节由所述写入驱动器向所述电阻式存储器提供的所述写入电流。2.根据权利要求1所述的写入驱动器调节电路，其中所述阈值电压等于击穿电压，当所述击穿电压跨所述电阻式存储器中的电阻式存储器元件存在时阻止所述电阻式存储器元件存储数据值。3.根据权利要求1所述的写入驱动器调节电路，其中所述阈值电压在最大阈值电压与最小阈值电压的范围内，其中大于所述最大阈值电压的电压和小于所述最小阈值电压的电压引起所述写入驱动器提供在所述电阻式存储器中引起写入故障的写入电流。4.根据权利要求3所述的写入驱动器调节电路，其中所述写入驱动器控制电路被配置为通过被配置为在所述模仿电压大于基于参考电压的所述最大阈值电压的情况下减小所述写入电流来调节所述写入电流。5.根据权利要求3所述的写入驱动器调节电路，其中所述写入驱动器控制电路被配置为通过被配置为在所述模仿电压小于基于参考电压的所述最小阈值电压的情况下增加所述写入电流来调节所述写入电流。6.根据权利要求1所述的写入驱动器调节电路，其中所述写入驱动器控制电路进一步被配置为基于所述模仿电压与所述阈值电压的比较来调节由模仿写入驱动器向所述模仿电阻式存储器提供的所述模仿写入电流。7.根据权利要求2所述的写入驱动器调节电路，其中所述写入驱动器控制电路被配置为通过被配置为向所述模仿写入驱动器提供模仿写入驱动器强度控制信号来调节所述模仿写入电流。8.根据权利要求1所述的写入驱动器调节电路，其中所述写入驱动器控制电路被配置为通过被配置为向所述写入驱动器提供写入驱动器强度控制信号来调节所述写入电流。9.根据权利要求1所述的写入驱动器调节电路，其中所述模仿电阻式存储器包括多个模仿电阻式存储器元件。10.根据权利要求9所述的写入驱动器调节电路，其中所述多个模仿电阻式存储器元件被配置为使得所述多个模仿电阻式存储器元件的模仿电阻近似等于所述多个模仿电阻式存储器元件的平均电阻。11.根据权利要求1所述的写入驱动器调节电路，其中所述写入驱动器控制电路进一步被配置为在所述电阻式存储器处于空闲状态的情况下更新所述写入电流。12.根据权利要求1所述的写入驱动器调节电路，其中所述写入驱动器控制电路被配置为通过被配置为确定所述模仿电阻式存储器的第一节点处的第一电压与所述模仿电阻式存储器的第二节点处的第二电压之间的差值来确定所述模仿电压。13.根据权利要求12所述的写入驱动器调节电路，其中所述写入驱动器控制电路进一步被配置为：从所述模仿电阻式存储器的所述第一节点接收所述第一电压；以及从所述模仿电阻式存储器的所述第二节点接收所述第二电压。14.根据权利要求13所述的写入驱动器调节电路，其中：所述写入驱动器控制电路进一步被配置为：基于参考电压来生成最大阈值电压和最小阈值电压；基于高指示符和低指示符来向所述电阻式存储器提供写入驱动器强度控制信号；以及基于所述高指示符和所述低指示符来向所述模仿电阻式存储器提供模仿写入驱动器强度控制信号；并且所述写入驱动器控制电路包括；缓冲器，被配置为提供从所述模仿电阻式存储器的所述第二节点接收的所述第二电压；高电压比较器，被配置为：将所述第一电压与等于所述最大阈值电压与所述第二电压之和的最大允许电压相比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰芸，金俊培，金晟烈，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US