电流阈值检测器制造技术

一种磁存储单元写入电流阈值检测器［５１０］。磁存储单元写入电流阈值检测器［５１０］包括接收写入电流并检测何时写入电流超出第一阈值的第一ＭＲＡＭ测试单元［５１２］和接收写入电流并检测何时写入电流超出第二阈值的第二ＭＲＡＭ测试单元［５１４］。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电子设备。更具体地说，本专利技术涉及电流阈值检测器。
技术介绍
非易失存储器是即使当连接到所述存储器的电源被切断时还能保持其内容(数据)的存储器。磁随机存取存储器(MRAM)是一种非易失存储器。通过设置MRAM中的MRAM单元的磁场取向来把逻辑状态或位存储在MRAM中。所述磁场取向即使当MRAM的电源被切断时也保持不变。图1展示MRAM单元100。MRAM存储单元100包括软磁区域120、介质区域130和硬磁区域110。软磁区域120中的磁化方向是不固定的，并且可以假定有两个如箭头M1所示的稳定方向。这两个方向与硬磁区域110的磁场方向或者平行或者反平行，并决定所述MRAM存储单元100的逻辑状态。硬磁区域110(也称为销定磁区域)具有如箭头M2所示的固定磁场方向。介质区域130通常在软磁区域120和硬磁区域110之间提供电气绝缘。MRAM存储单元通常位于接近字线(WL)与位线(BL)交叉点的位置。通过控制流过字线与位线的电流方向，并因此通过由所述电流所感生的相应磁场来设置MRAM存储单元的磁场取向(写入)。另外，写入线也可以用来读取存储在所述存储单元中的逻辑值。MRAM存储单元的读取是通过测量所述MRAM存储单元两端的电阻进行的。电阻通过字线与位线来测量。通常，MRAM存储单元的电阻(和由此表示的逻辑值)取决于数据层与参考层的相对磁化方向。例如，磁存储单元当其数据存储层的总体磁化方向平行于参考层的销定磁化方向时处于低电阻状态。相反地，隧道结存储单元当其数据存储层的总体磁化方向反平行于参考层的销定磁化方向时处于高电阻状态。转换磁存储单元状态的转换场的幅度会随时间变化，从而使转换磁存储单元状态的过程更加复杂。图2展示MRAM存储单元阵列210。位线与字线的选择通过行解码器220与列解码器230来进行，而解码器则通过使电流流过选中的位线和选中的字线将存储单元选中。例如，通过使电流流过选中的位线260和选中的字线270将存储单元250选中。感生磁场应足够强以便能够可靠地设定选中的MRAM存储单元阵列210的存储单元的磁化方向。存储器的逻辑状态则由读出放大器240通过相应的字线与位线来检测。MRAM存储单元阵列210在写入存储单元时会遇到半选错误(half-select error)。写入存储单元的过程包括选择某特定的位线，以及选择某特定的字线。半选错误发生在与选中的位线和未选中的字线相关的存储单元改变状态的情形下，或是发生在与未选中的位线和选中的字线相关的存储单元改变状态的情形下。明显地，半选错误降低了MRAM存储器的性能。供给存储单元的写入电流应被控制使其不会过大，以避免发生额外的半选错误。于是，人们期望不断地将MRAM存储单元阵列中的MRAM存储单元半选错误减低到最少。同样，人们也期望对MRAM存储单元的写入操作能够一致和可靠。
技术实现思路
本专利技术的第一实施例包括电流阈值范围检测器。所述电流阈值范围检测器包括用于检测第一电流阈值的第一测试存储单元以及用于检测第二电流阈值的第二测试存储单元。本专利技术的第二实施例包括磁存储单元写入电流阈值检测器。所述磁存储单元写入电流阈值检测器包括用于接收写入电流并检测何时写入电流超过第一阈值的第一MRAM测试单元以及用于接收写入电流并检测何时写入电流超过第二阈值的第二MRAM测试单元。从以下结合举例说明本专利技术原理的附图所进行的详细描述，本专利技术的其它方面以及优越性将会显而易见。附图说明图1展示先有技术的MRAM存储单元。图2展示先有技术的MRAM存储单元阵列。图3为展示磁存储器写入电流与可能的写入错误之间关系的曲线。图4展示依照本专利技术的一个实施例的电流阈值检测器。图5展示依照本专利技术实施例的包含磁存储单元写入电流检测器的磁存储器的实例。图6展示依照本专利技术实施例的另一个包含磁存储单元写入电流检测器的磁存储器的实例。图7为展示使MRAM存储单元改变状态的外加磁场强度的曲线。图8展示具有不同等级的磁稳定性的存储单元的可能形状。图9为展示使具有图8形状的MRAM存储单元改变状态的外加磁场的相对强度的曲线。图10展示位于各种形状的U型导线附近的存储单元。图11为展示使位于图10的导线附近的MRAM存储单元改变状态的外加磁场强度的曲线。图12展示位于距U型导线不同距离的位置的存储单元。图13为展示使位于距图12的导线不同距离处的MRAM存储单元改变状态的外加磁场强度的曲线。图14展示实施本专利技术的额外原理的存储器阵列写入机制。图15展示依照本专利技术的实施例的调节磁存储单元写入电流的方法。图16展示依照本专利技术的实施例的包括MRAM阵列的计算系统。具体实施例方式图3为展示磁存储器写入电流与可能的磁存储器写入错误之间关系的曲线。图3还显示当写入电流低于第一阈电流(I1)时，存储单元写入错误便会出现。如果写入电流低于第一阈电流(I1)，由写入电流所产生的磁场便小到不足以可靠地写入存储单元。图3显示如果供给磁存储单元阵列中的磁存储单元的写入电流大于第二阈电流(I2)，那么，所述阵列中的磁存储单元便很可能会遇到半选错误。半选错误发生在与选中的位线和未选中的字线相关的存储单元改变状态的情形下，或是发生在与未选中的位线和选中的字线相关的存储单元改变状态的情形下。通常，半选错误发生在写入电流幅度过大，并且多过所期望的存储单元被磁场诱导而改变状态的情形下。如图3所示，对于磁存储单元阵列中的磁存储单元通常存在最佳写入电流范围。所述最佳范围大到足以可靠地写入磁存储单元，又低到足以使磁存储单元阵列中的半选错误最少。图4展示电流阈值范围检测器400的实例。所述电流阈值范围检测器400包括用于检测第一电流阈值的第一测试存储单元410和用于检测第二电流阈值的第二测试存储单元420。待检测阈值的电流流经位于第一测试存储单元410和第二测试存储单元420附近的写导线430。由流过的电流感生的磁场435使得第一测试存储单元410在流过的电流大于第一电流阈值的情形下改变其磁场方向，而且由流过的电流感生的磁场435使得第二测试存储单元420在流过的电流大于第二电流阈值的情形下改变其磁场方向。实现第一测试存储单元410的一个实例包括第一MRAM单元，所述第一MRAM单元设置成当具有等于第一电流阈值的幅度的电流所产生的磁场加到第一MRAM单元时转换其磁场方向。实现第二测试存储单元420的一个实例包括第二MRAM单元，所述第二MRAM单元设置成当具有等于第二电流阈值的幅度的电流所产生的磁场加到第二MRAM单元时转换其磁场方向。输出端Out1和Out2提供反映第一测试存储单元410和第二测试存储单元420磁场方向的输出信号。工作时，第一MRAM单元设置成当施加具有至少第一电流阈值的幅度的电流时改变磁场方向，而第二MRAM单元设置成当施加具有至少第二电流阈值幅度的电流时改变磁场方向。如前所述，第一和第二MRAM单元的电阻在第一和第二MRAM单元的磁场方向变化的情形下会改变。因此有可能检测施加的电流何时大过第一和第二阈值。可以通过改变第一和第二MRAM单元的若干物理参数中的至少一种(比如形状、尺寸、厚度和材料特性)来选择第一和第二阈值。图5展示包含电流阈值检测器510的磁存储单元阵列500的实例。写入电流发生器520产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流阈值范围检测器［４００］，它包括：用于测量第一电流阈值的第一测试存储单元［４１０］；以及用于测量第二电流阈值的第二测试存储单元［４２０］。

【技术特征摘要】
US 2004-1-29 10/7674281.一种电流阈值范围检测器[400]，它包括用于测量第一电流阈值的第一测试存储单元[410]；以及用于测量第二电流阈值的第二测试存储单元[420]。2.如权利要求1所述的检测器，其中加到所述第一测试存储单元[410]和所述第二测试存储单元[420]的电流包含交变极性的脉冲。3.如权利要求1所述的检测器，其中所述第一测试存储单元[410]为第一MRAM单元，所述第一MRAM单元设置成在由其幅度至少达到所述第一电流阈值的电流产生的磁场加到所述第一MRAM单元时转换磁方向。4.如权利要求1所述的检测器，其中所述第二测试存储单元[420]为第二MRAM单元，所述第二MRAM单元设置成在由其幅度至少达到所述第二电流阈值的电流产生的磁场加到所述第二MRAM单元时转换磁方向。5.如权利要求3所述的检测器，其中通过对以下一组参数中的至少一个的预选择来选择所述第一MRAM单元的矫顽磁力所述第一MR...

【专利技术属性】
技术研发人员：FA佩尔纳，MK巴塔查里亚，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]