限制功率消耗的存储器制造技术

一个实施例提供了一种包括多个电阻式存储单元、脉冲发生器、及电路的存储器。多个电阻式存储单元中的每一个均可被编程为至少两种状态中的每一种。脉冲发生器提供写入脉冲以对电阻式存储单元进行编程。电路接收第一电流，以及对第一电流进行限制并以第二电流的形式向脉冲发生器提供所存储的电荷来对多个电阻式存储单元进行编程。

【技术实现步骤摘要】
限制功率消耗的存储器
技术介绍
一种类型的存储器是电阻式存储器。电阻式存储器利用存储元件的阻值来存储数据的一个或多个比特。例如，被编程(program) 为具有大阻值的存储元件可表示逻辑1,而^皮编程为具有小阻值 的存^f诸元件可表示逻辑0。通常，通过施加电压脉冲或电流力永沖 来电切换存储元件的阻值。一种类型的电阻式存储器是相变存储器。相变存储器在电阻式 存储元件中使用相变材料。相变材料呈现至少两种不同的状态，包 括称作晶态和非晶态的状态。非晶态涉及更加无序的原子结构，而 晶态涉及更加有序的晶格。非晶态通常比晶态呈现更大的电阻率。 另外， 一些相变材冲+呈玉见出多种晶态，例如，面心立方体(FCC) 状态和六方最密堆积(HCP)状态，这两种晶态具有不同的电阻率， 并且都可以用于存储数据。在以下描述中，非晶态是指具有较大电 阻率的状态，而晶态是指具有较小电阻率的状态。可以可逆地感应相变材并牛中的相变。这样，响应于温度变化， 存储器可从非晶态转变为晶态以及从晶态转变为非晶态。可以通过 驱动电流通过相变材坤+本身或者通过驱动电流通过与相变材料相邻 的电阻加热器来实i见相变材冲+的温度变^f匕。利用这两种方法，相变 材料的可控加热？ 1起相变材料内的可控相变。可对包括由相变材料制成的多个存储单元的阵列的相变存储器 进行编程，以利用相变材料的存储状态来存储数据。在这种相变存储装置中读取和写入凄t据的 一种方式是控制施加于相变材料的电流 和/或电压力永冲。电流和/或电压的等级通常对应于在存4诸单元中的相 变材料内所感应的温度。在一些存储器中，写入电路生成用于加热目标相变存储单元中 的相变材料的电流脉冲以对相变存储单元进行编程。写入电路生成 分配给目标单元的适当的电流脉沖。根据目标单元被编程成的具体 状态来控制电流脉沖幅度和电流脉冲持续时间。通常，存储单元的 设置操作是以高于目标单元的相变材料的结晶温度之上的温度 H旦4氐于其熔化温度)将其加热足够长的时间以达到晶态。通常， 存储单元的复位，，操作是以高于目标单元的相变材料的熔化温度 对其进行加热，然后迅速淬火冷却该材料，从而实现非晶态。通过 向存储单元施加部分设置或部分复位，，脉沖以提供相变材料 的非晶体和晶体的小部分，从而将存储单元编程为介于非晶态和晶态之间的电阻态。通常，复位电流脉冲的幅度高于设置电流脉冲的幅度，而复位电流3永沖的持续时间短于i殳置电流永冲的持续时间，其中，复4立电 流脉沖的持续时间通常小于100毫微秒。当写入电路复位相变存储 单元时，发生相变存储器的峰电流消耗。相变存储器的峰电流消耗 可能超过系统(诸如随机存取存储器系统和嵌入式存储器系统)的 的电流失见格。在嵌入式存储器系统中，嵌入式系统电源可能不能够 4是供复位相变存储单元所需的电流脉冲幅度。由于这些以及其他原因，存在着对本专利技术的需求。
技术实现思路
本专利技术提出了一种限制峰功率消耗的存储器。 一个实施例提供 了一种包括多个电阻式存储单元、脉冲发生器、及电路的存储器。一种。脉沖发生器提供写入脉冲以对电阻式存储单元进行编程。电路接收第一 电流并限制第 一 电流，并以第二电流的形式将所存储的电荷提供至 脉沖发生器以对多个电阻式存储单元进行编程。附图说明将附图包括于此是为了提供对本专利技术的进一步理解，其结合并 构成本i兌明书的一部分。附图示出了本专利技术的实施例，并且与描述 一起用于解释本专利技术的原理。在通过参考以下详细描述更好地了解 本专利技术的同时，将会容易地理解本专利技术的其他实施例和本专利技术的许 多预期优点。附图中的元件无需相对于彼此按比例绘制。相同的参 考标号表示相应的类似部件。图1是示出根据本专利技术的电子系统的一个实施例的示意图。图2是示出存储器的一个实施例的框图。图3是示出写入电^各和电源的一个实施例的示意图。图4是示出电源和包4舌两个开关的写入电^各的一个实施例的示 意图。图5是示出电源和包括电荷泵的写入电^各的一个实施例的示意图。图6是示出电源和包括三个开关电荷泵的写入电路的一个实施 例的示意图。具体实施例方式在以下的详细描述中，参考构成本文一部分的附图，其中，通图4皮描述的方向来〗吏用方向术语(例如，顶部、底部、正面、 背面、前端、尾部等)。由于本专利技术实施例中的构件可以定 位于多个不同的方向，因此，方向术语是用于i兌明而不用于限制的目的。可以理解，在不背离本专利技术范围的情况下，可利用其他实施 例，以及可乂十结构或逻辑进^亍改变。因jJ:匕，以下详细的描述不是用 来限制本专利技术的，本专利技术的范围由所附权利要求限定。图1是示出根据本专利技术的电子系统20的一个实施例的示意图。电子系统20包括电源22和相变存储器24。在一个实施例中，电子 系统20是嵌入式系统。在一个实施例中，电源22是嵌入式系统电 源。在一个实施例中，存储器24是嵌入式系统相变存储器。在一个 实施例中，电子系统20是嵌入式随机存取存储器系统。如本文所^吏用的，术语电连4妄并不意p未着多个元件必须直 接连接在一起，在电连接，，的多个元件之间可以设置居间的元件 (intervening element )。存储器24包括相变存储单元和写入电路26。电源22经由电源 路径28电连接至存储器24并连接至写入电路26。电源22经由电 源路径28向存储器24和写入电路26提供功率，即，电压和电流。 在一个实施例中，存储器24包括多个单比特相变存储单元。在一个 实施例中，存4诸器24包括多个多比特相变存储单元。写入电路26接收来自电源22的功率并对相变存储单元进行编 相变存储单元进行编程。在写入电路26对相变存储单元进行编程的同时(例如，在写入电路26向相变存储单元提供复位脉沖的同时)， 存储器24消耗峰功率。写入电路26将存储器24的峰功率消耗限制 在电子系统20和电源22的限制之内。在一个实施例中，写入电路 26限制存储器24的峰功率消耗以使其与嵌入式随机存取存储器系 统的要求相兼容。在一个实施例中，写入电路26限制存储器24的 峰功率消耗以使其与嵌入式系统电源相兼容。在其他实施例中，写 入电路26峰功率消耗以使其与任何相配的电子系统相兼容。写入电路26控制电流和/或电压编程脉沖幅度和持续时间以将 指定状态编程到相变存^f诸单元中。编程l永冲的电平(level)对应于 相变存储单元的相变材料内感应到的温度。写入电路26提供一个或 多个设置脉沖， 一个或多个i殳置脉沖以高于目标相变存^f渚单元的相 变材料的结晶温度(但低于熔化温度)的温度将目标相变存储单元 的相变材料加热足够长的时间以达到晶态。写入电路26提供复位脉的温度来加热相变才才津+，并然后迅速淬火卩令却该才才并牛，乂人而达到非 晶态。在多比特相变存储器的实施例中，写入电路26通过向相变存 储单元施加部分的i殳置或部分的复位*捧作，来编程介于非晶态和晶 态之间的电阻态。在写入电^各26对一个或多个相变存^f诸单元进4亍复位的同时，产 生存储器24的峰电流消耗和峰功率消耗。在其他实施例中，在写入 电路26提供任何合适的编程脉沖(脉冲组)的同时，产生峰电流消 耗和峰功率消耗。复位脉冲的幅度高于设置脉冲的幅度，而复位脉沖的持续时间 短于设置脉沖的持续时间。在一个实施例中，复位脉沖的持续时间 小于100毫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储器，包括：　　　　多个电阻式存储单元，其中，所述多个电阻式存储单元中的每一个均可被编程为至少两种状态中的每一种；　　　　脉冲发生器，用于提供写入脉冲来对所述多个电阻式存储单元进行编程；以及　　　　电路，用于接收第一电流、限制所述第一电流、并以第二电流的形式向所述脉冲发生器提供所存储的电荷来对所述多个电阻式存储单元进行编程。

【技术特征摘要】
US 2006-12-7 11/635,1941.一种存储器，包括多个电阻式存储单元，其中，所述多个电阻式存储单元中的每一个均可被编程为至少两种状态中的每一种；脉冲发生器，用于提供写入脉冲来对所述多个电阻式存储单元进行编程；以及电路，用于接收第一电流、限制所述第一电流、并以第二电流的形式向所述脉冲发生器提供所存储的电荷来对所述多个电阻式存储单元进行编程。2. 根据权利要求1所述的存储器，其中，所述电路包括电容器，用于以所述第二电流的形式向所述脉冲发生器提 供所述所存储的电荷。3. 根据权利要求1所述的存储器，其中，所述电路包括控制器，用于控制所述第一 电流以在所述脉沖发生器对所 述多个电阻式存储单元中的至少 一个进4亍复位时，以所述第二 电流的形式向所述脉冲发生器提供所述所存储的电荷。4. 根据权利要求1所述的存储器，其中，所述电路包括电荷泵，用于接收所述第一电流，并以所述第二电流的形 式向所述脉沖发生器提供所述所存储的电荷。5. 根据权利要求1所述的存储器，其中，所述多个电阻式存储单元包括多个相变存储单元，其中，所述多个相变存储单元中的每一个均包括Ge、 Sb、 Te、 Ga、 As、 In、 Se、及S中的至少 一种。6. —种存储器，包括多个相变存储单元，其中，所述多个相变存储单元中的每 一个均可净皮编程为至少两种状态中的每一种；脉冲发生器，用于提供多个写入脉冲来对所述多个相变存 4诸单元进4于编程；以及电路，用于4妻收第一电流、限制所述第一电流进4亍、并以 第二电流的形式向所述脉冲发生器提供所存储的电荷来对所 述多个相变存4诸单元进行编程。7. 根据权利要求6所述的存储器，其中，所述电路包括电容器，用于以所述第二电流的形式向所述脉冲发生器提 供所述所存储的电荷。8. 根据权利要求6所述的存储器，其中，所述电路包括控制器，用于对所述第一电流进行控制以在所述脉沖发生 器对所述多个相变储单元中的至少 一个进行复位时，以所述第 二电流的形式向所述脉冲发生器提供所述所存储的电荷。9. 根据权利要求8所述的存储器，其中，所述电路包括第一开关，所述控制器操作所述第一开关来控制所述第一 电流。10. 根据权利要求9所述的存储器，其中，所述电路包括第二开关，所述控制器操作所述第二开关来控制来自所述 月永冲发生器的返回电流。11. 根据权利要求8所述的存储器，其中，所述电路包括第一开关； 第二开关；以及第三开关，其中，所述控制器对所述第一开关、所述第二 开关、及所述第三开关进行操作，以将电容器的一侧充电到第 一电压值以及将所述电容器的另 一侧充电到第二电压值，以通 过所述第二电压值来提高所述电容器的所述一侧上的所述第 一电压值。12. 根据权利要求6所述的存储器，其中，所述电路包括电荷泵，用于4妄收所述第 一 电流并以所述第二电流的形式 向所述脉冲发生器提供所述所存储的电荷。13. 根据权利要求6所述的存储器，其中，所述电路包括电容器；以及控制器，用于控制所述第一电流以向所述电容器和所述脉 冲发生器提供所述第 一 电流。14. 才艮据权利要求6所述的存储器，其中，所述多个相变存储单元 中的每一个均包括Ge、 Sb、 Te、 Ga、 As、 In、 Se、及S中的 至少一种。15. —种存储器系统，包括多个相变存储单元，其中，所述多个相变存储单元中...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯尼尔希，扬鲍里斯菲利普，
申请(专利权)人：奇梦达北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]