用于减少存储器中的峰值编程电流的装置和方法包括提供具有按行和列排列并具有多个电流端子（３０）的存储单元（２９）的阵列的存储器（２６）并按顺序把电流提供到多个电流端子的每个电流端子上。该阵列构造在半导体芯片中并具有对半导体芯片内部的电流源（２７）的连接，该连接包括在该半导体芯片中由通孔连接的多金属层。在一个实施例中，阵列包括集成在具有电流源的半导体芯片中的隧道结ＭＲＡＭ单元。该电流源集成在存储单元的阵列与到该半导体芯片内部的电流源的连接之间并且被按顺序操作。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于减少在MRAM型之类的存储器中的峰值编程电流的装置和方法。在一个xn比特的存储器的编程中，例如n比特隧道结MRAM存储器等等之类的，需要n数字线电流I，或者＇n＇条字线电流I，或者＇n＇比特线电流I，在此＇n ＇是在一个字中的比特数，例如16,32,64等等。＇n ＇位数字线的总的编程电流合计为nI电流，这是一个无法接受的级别。例如，在一个256×16位的存储器中，16位字的编程需要从电流源流出16比特线电流或者16I。当16I的电流通过由金属和连接金属层的通孔组成的电流供电线路流动时，则由于过量的电流流动，该通孔变得易于由于电迁移或者金属迁移而损坏。因此，非常希望提供既能克服这些问题又便宜、易于安装和使用的装置。参照附图附图说明图1是通过标准装置连接到电源的一个存储器的简化示意图；图2是按照本专利技术所述的包括连接到电源上的存储器的装置的一个实施例的简化示意图；图3是按照本专利技术所述的包括连接到电源上的存储器的装置的另外一个实施例的简化示意图；图4是按照本专利技术所述的包括连接到电源上的存储器的装置的一个优选实施例的简化示意图；图5是使用在图4的装置中的多相位时钟发生器的示意图；以及图6是按照本专利技术所述连接的类似于图4的装置的另外一个实施例的简化示意图。优选实施例说明现在转向图1，简化示意图说明了通过标准装置11连接到电源12的存储器10。存储器10包括以熟知的形式按行与列构造的存储单元13的阵列。通常，存储单元的一行(例如15)包括定义一个字的＇n＇比特，在此，＇n＇是该字中的比特数，例如8,16,32,64，等等。单元的每一列具有连接到其上的电流线17，用于向该列中选定的单元提供电流。电流线17可以是，例如，数字线，字线，比特线，等等，这取决于包括在存储器阵列10中的单元13的命名法和类型。在这个标准装置中，每个电流线17连接到一个单独的电流源19上并且每个电流源19依次连接到电源12上。通常，在一个半导体芯片上构造该完整的结构(除电源12外)，该半导体芯片具有用于把电源12连接到该芯片上的外部端子。而且，电流源19与外部端子或电源12之间的标记为22的连接或者电流供电线路被构造在通过半导体芯片中的通孔连接的多金属层中。另外，通过把一个启动信号应用到电流控制上(未表示)就能把在一个字中的全部＇n＇个电流源19同时激活。因此， 由于＇n＇个单元的每一个汲取标引为＇I＇的总电流，所以当应用一个＇启动＇信号时则从电源12汲取nI大小的电流。当nI电流流过由金属和把金属层连接在一起的通孔组成的电流供电线路22时，则由于过度的电流流过，该通孔变得易于电迁移或者易于金属迁移而损害。此电迁移实质上可能降低存储器10的寿命和可靠性。现在转向图2，简化示意图说明了根据本专利技术所述的用于减少峰值编程电流的装置25。装置25包括存储器26、电流源27与时钟发生器28。存储器26包括按行和列排列的并具有多个电流端子30的存储单元29的阵列。存储单元29与电流端子30、电流源27以及时钟发生器28一起被集成在一个半导体芯片32中。通常，依靠由金属和把金属层连接在一起的通孔组成的连接或者电流供电线路35从电源33把电流通过电流源27向存储单元29提供。电流供电线路35也可以解释为包括存储器26的相反侧的电流返回线(未表示)。在此实施例中，存储单元29是磁随机存取存储器(MRAM)单元并且最好是隧道结MRAM单元或者仅仅是隧道结。为了本公开的目的，术语＂MRAM＂代表磁随机存取存储器并且在此处其定义为包括相对地最近开发的任意薄膜磁存储器单元，包括磁隧道结(MTJmagnetic tunneling junctions)、巨磁共振(GMR giant magneticresonance)以及通过电导体或者电绝缘体分开的薄磁膜结等等。这些类型的每一个的MRAM实例在下面的专利中描述，所有这些专利被合并至此以作参考。申请日为1997年12月30日的标题为＂铁磁体GMR材料＂的美国专利5,702,016；申请日为1998年3月24日的标题为＂磁随机存储器中的存储单元结构及其制造方法＂的美国专利No.5,732,016；以及申请日为1998年3月31日的标题为＂多层磁隧道结构存储单元＂的美国专利No.5,702,831。多个开关31的每一个连接到多个电流端子30的每一个上并连接到电流源27上。每一开关31完成一个电子电路，该电子电路在接通(ON)模式下把电流源27连接到相关的电流端子30上并在断开(OFF)模式下把电流源27从相关的电流端子30上断开。而且，每个开关31包括连接来接收来自时钟发生器28的时钟信号的开关输入端36，用于在断开模式和接通模式之间切换每个开关31。时钟发生器28具有从φ0一直到φn的多个输出，每个输出耦合到每个开关31。把时钟发生器28构造来顺序向多个开关输入端的每一个提供时钟信号。即，在＇n＇个输出端处， 时钟发生器28产生＇n＇个不同相位的信号(φ0一直到φn)，所以一次存储单元29中只有一列电子开关是打开的。在此应该理解，如果期望的话，开关31可以连接在存储器26的相反侧上的电流返回线中。利用连接在电流供电线路(电流端子30)或者电流返回线(未表示)中的开关31，电流源27一次只提供一个编程电流I。因此，在任何时候，连接或者电流供电线路35仅有一个电流I流过并且几乎没有电迁移发生，所以实质上改善了装置25的寿命和可靠性。虽然用一次编程单个比特代替一次编程＇n＇个比特可能会增加编程所需的时间，但是可以理解，这通常只是对编程的限制而并不会减慢存储器操作。现在转向图3，简化方框图说明了根据本专利技术所述的用于减少峰值编程电流的标引为25＇的装置的另外一个实施例。在这个实施例中，类似于图2中说明的实施例的组件利用类似的编号进行标引并且把一个撇号加到该编号上以便表示不同的实施例。装置25＇包括存储器26＇，多个可开关的电流源27＇以及时钟发生器28＇。存储器26＇包括按行和列排列并且具有多个电流端子30＇的存储单元29＇的阵列，每个电流端子在存储单元29＇的每一列的电流源侧。在这个实施例中，依靠由金属和把金属层连接在一起的通孔组成的连接或者电流供电线路35＇，从电源33＇把电流提供到各个电流源27＇。电流供电线路35＇也可以包括在存储器26＇的相反侧的电流返回线。可开关的电流源27＇每一个耦合到多个电流端子30＇的每一个上以便向多个可开关的电流源27＇的每一个提供一相关的电流端子30＇。这里，应该注意在某些实例中，当电流源位于存储器26＇的电流返回侧时它们被称为＇电流吸收器(current sink)＇。可是，为了本公开中的连贯性，将统一用术语＇电流源＇而不管在电路中的位置。每个电流源27包括一个电子电路(例如一个开关)，其连接来在接通模式下从电流源27＇向相关的电流端子30＇提供电流并且在断开模式下不向相关的电流端子30＇提供电流。而且，每个可开关的电流源27＇包括连接来接收来自时钟发生器28＇的时钟信号(φ0一直到φn)的开关输入端36＇，用于在断开模式和接通模式之间对电流源27＇进行开关。时钟发生器28＇具有多个输出(φ0一直到φn)，每一个连接到每个电流源27＇的每个开关输入端3本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于减少存储器（２６）中的峰值编程电流的装置（２５），具有ｎ条编程路径（３０）并且具有在该ｎ条路径中的总值为Ｉ的编程电流，包括在该ｎ条编程路径中连接的ｎ个开关，每个编程路径一个开关（３１），ｎ个开关一次可操作一个以便将瞬时编程电流降低为Ｉ的１／ｎ。
【技术特征摘要】
US 1999-12-20 09/467,7881．用于减少存储器(26)中的峰值编程电流的装置(25)，具有n条编程路径(30)并且具有在该n条路径中的总值为I的编程电流，包括在该n条编程路径中连接的n个开关，每个编程路径一个开关(31)，n个开关一次可操作一个以便将瞬时编程电流降低为I的1/n。2．用于减少存储器中的峰值编程电流的装置(25)，其特征在于存储器(26)，其包括按行和列排列的并具有多个电流端(30)的存储单元(29)的阵列；电流源(27)；将电流源耦合到多个电流端子上的电子开关(31)，该电子开关包括被构造来接收时钟信号的至少一个开关输入端，该时钟信号用于开关电子开关以便按顺序将电流源耦合到多个电流端子的每个电流端子上；以及时钟发生器(28)，构造来把顺序的时钟信号提供到电子开关的开关输入端以使来自电流源的电流按顺序提供到多个电流端子的每个电流端子上。3．如权利要求2所述的用于减少存储器中的峰值编程电流的装置，其中，存储器的多个电流端子包括对于以n比特字的形式的每个存储单元的一个电流端子(30)。4．如权利要求3所述的用于减少存储器中的峰值编程电流的装置，其中，存储单元的阵列包括磁随机存取存储器单元。5．如权利要求4所述的用于减少存储器中的峰值编程电流的装置，其中，磁随机存取存储器单元包括隧道结磁随机存取存储器单元。6．如权利要求4所述的用于减少存储器中的峰值编程电流的装置，其中，把电流源耦...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得K纳基，
申请(专利权)人：自由度半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。