The invention discloses a three-dimensional resistive storage array, a decoding circuit and a storage system. The three-dimensional resistive storage array comprises a gate layer, wherein the gate layer comprises M word lines arranged in row direction, N source lines arranged in column direction and field-effect transistors arranged in array in row m and column n, wherein the gate of the field-effect transistors located in the same row is connected to the same A word line, the source electrodes of the field effect transistors in the same column are connected to the same source line, m and N are positive integers; l plane electrodes arranged above the gate layer and parallel to the gate layer, l is positive integers; m \u00d7 n columnar storage structures that vertically penetrate the L plane electrodes, the columnar storage structures include columnar electrodes and storage structures wrapped on the outer wall of the columnar electrodes In the reservoir, one end of each columnar electrode is correspondingly connected with the drain of a field effect transistor. The three-dimensional resistive storage array provided by the invention is low-cost three-dimensional high-density storage.
【技术实现步骤摘要】
三维阻变存储阵列、译码电路以及存储系统
本专利技术涉及存储器
,具体涉及一种三维阻变存储阵列、译码电路以及存储系统。
技术介绍
随着大数据时代的到来,超高密度、超大容量的非易失性存储技术成为了实现海量信息存储的关键。传统以平面微缩提高存储密度的二维架构已远不能满足数据爆炸式增长对高密度存储器的需求,三维集成已成为未来存储技术发展的主要趋势。在众多的新型不挥发存储器中,阻变存储器(RRAM,Resistiverandomaccessmemory)由于其结构简单、易于三维堆叠等优势,被认为是最有潜力的新型存储技术之一。1T1R(一晶体管一电阻,OneTransistorOneResistor)是传统三维阻变存储器的主流单元结构。将由电阻和晶体管构成的平面存储单元进行三维堆叠,可以通过堆叠层数实现数据密度的提升,但工艺流程的复杂度也随之提升。因为每增加一层存储平面,都需要增加若干道薄膜淀积、光刻刻蚀等工序,也就是说存储密度的提升是通过制造成本的增加来实现的,这并不是经济可行的最优技术方案。因此,需要一种新的三维阻变存储结构实现三维高密度存储的目的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是现有的三维阻变存储结构制造成本高的问题。本专利技术通过下述技术方案实现:一种三维阻变存储阵列,包括:选通层,所述选通层包括按照行方向排列的M条字线、按照列方向排列的N条源线以及M行、N列呈阵列排布的场效应晶体管,其中,位于同一行的场效应晶体管的栅极连接至同一字线,位于同一列的场效应晶体 ...
【技术保护点】
1.一种三维阻变存储阵列,其特征在于,包括:/n选通层,所述选通层包括按照行方向排列的M条字线、按照列方向排列的N条源线以及M行、N列呈阵列排布的场效应晶体管,其中,位于同一行的场效应晶体管的栅极连接至同一字线,位于同一列的场效应晶体管的源极连接至同一源线,M和N为正整数;/n设置在所述选通层上方并且平行于所述选通层的L个平面电极,L为正整数;/nM×N个垂直贯穿所述L个平面电极的柱状存储结构,所述柱状存储结构包括柱状电极和包裹在所述柱状电极外壁的存储介质层,每个柱状电极的一端对应连接一个场效应晶体管的漏极。/n
【技术特征摘要】
1.一种三维阻变存储阵列,其特征在于,包括:
选通层,所述选通层包括按照行方向排列的M条字线、按照列方向排列的N条源线以及M行、N列呈阵列排布的场效应晶体管,其中,位于同一行的场效应晶体管的栅极连接至同一字线,位于同一列的场效应晶体管的源极连接至同一源线,M和N为正整数;
设置在所述选通层上方并且平行于所述选通层的L个平面电极,L为正整数;
M×N个垂直贯穿所述L个平面电极的柱状存储结构,所述柱状存储结构包括柱状电极和包裹在所述柱状电极外壁的存储介质层,每个柱状电极的一端对应连接一个场效应晶体管的漏极。
2.一种译码电路,用于向权利要求1所述的三维阻变存储阵列提供操作电压,其特征在于,包括:
行译码模块,用于向被选中的字线提供第一操作电压,向未被选中的字线提供第二操作电压;
列译码模块,用于向被选中的源线提供第三操作电压,向未被选中的源线提供第四操作电压;
层译码模块,用于向被选中的平面电极提供第五操作电压,向未被选中的平面电极提供第六操作电压;
在对所述三维阻变存储阵列进行读操作、置位操作以及初始化操作时,所述第二操作电压的电压值和所述第三操作电压的电压值相等,所述第四操作电压的电压值和所述第六操作电压的电压值相等,且所述第四操作电压的电压值为所述第五操作电压的电压值的二分之一;
在对所述三维阻变存储阵列进行复位操作时,所述第二操作电压的电压值和所述第五操作电压的电压值相等,所述第四操作电压的电压值和所述第六操作电压的电压值相等,且所述第四操作电压的电压值为所述第三操作电压的电压值的二分之一。
3.根据权利要求2所述的译码电路,其特征在于,在对所述三维阻变存储阵列进行读操作时,所述第一操作电压的电压值为1.5V~1.8V,所述第二操作电压的电压值为0V,所述第五操作电压的电压值为0.3V~0.8V;
在对所述三维阻变存储阵列进行置位操作时,所述第一操作电压的电压值为2V~2.5V,所述第二操作电压的电压值为0V,所述第五操作电压的电压值为2V~2.5V;
在对所述三维阻变存储阵列进行复位操作时,所述第一操作电压的电压值为3V~3.5V,所述第二操作电压的电压值为0V,所述第三操作电压的电压值为2.5V~3V;
在对所述三维阻变存储阵列进行初始化操作时,所述第一操作电压的电压值为1.2V~1.5V,所述第二操作电压的电压值为0V,所述第五操作电压的电压值为4V~4.5V。
4.根据权利要求2所述的译码电路,其特征在于,所述行译码模块包括X线-M线译码器、第一选择电路以及M个第一电平移位电路,2X=M;
所述X线-M线译码器的每个输入端对应连接一条行地址线,所述X线-M线译码器的每个输出端对应连接一个第一电平移位电路的输入端;
所述第一选择电路用于在不同操作使能信号的控制下,选择第一字线电压、第二字线电压、第三字线电压或者第四字线电压输出;
每个第一电平移位电路的高压电源端连接所述第一选择电路的输出端,每个第一电平移位电路的低压电源端用于接收第五字线电压,每个电平移位电路的输出端对应连接一条字线。
5.根据权利要求4所述的译码电路,其特征在于,所述第一选择电路包括第一传输门、第二传输门、第三传输门以及第四传输门;
所述第一传输门的输入端用于接收所述第一字线电压,所述第一传输门的第一控制端用于接收读操作使能信号,所述第一传输门的第二控制端用于接收所述读操作使能信号的反相信号,所述第一传输门的输出端连接所述第二传输门的输出端、所述第三传输门的输出端以及所述第四传输门的输出端并作为所述第一选择电路的输出端;
所述第二传输门的输入端用于接收所述第二字线电压,所述第二传输门的第一控制端用于接收置位操作使能信号,所述第二传输门的第二控制端用于接收所述置位操作使能信号的反相信号;
所述第三传输门的输入端用于接收所述第三字线电压,所述第三传输门的第一控制端用于接收复位操作使能信号,所述第三传输门的第二控制端用于接收所述复位操作使能信号的反相信号;
所述第四传输门的输入端用于接收所述第四字线电压,所述第四传输门的控制端用于接收初始化操作使能信号,所述第四传输门的第一控制端用于接收所述初始化操作使能信号的反相信号。
6.根据权利要求2所述的译码电路,其特征在于,所述列译码模块包括Y线-N线译码器、第二选择电路、N个第三选择电路、N个第一反相器以及N个第二电平移位电路,2Y=N;
所述Y线-N线译码器的每个输入端对应连接一条列地址线,所述Y线-N线译码器的每个输出端对应连接一个第一反相器的输入端;
所述第二选择电路用于在不同操作使能信号的控制下,选择第一源线电压、第二源线电压、第三源线电压或者第四源线电压输出;
每个第三选择电路用于在不同操作使能信号的控制下,选择第五源线电压或者第六源线电压输出...
【专利技术属性】
技术研发人员:张锋,
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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