数据编程电路以及存储器编程方法技术

一种数据编程电路以及存储器编程方法。该数据编程电路，用以将写入数据储存至存储单元。一控制电路根据写入数据而产生控制信号。一电流产生电路根据控制信号而提供流经存储单元的写入电流以改变存储单元的结晶状态，其中写入电流具有对应于写入数据的脉冲宽度，且结晶状态对应于写入数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据编程电路，特别是涉及一种存储器的数据编程电路。
技术介绍
相变存储器(Phase Change Memory, PCM)是一种具有高速、高容量 密度以及低耗能的非易失性存储器，其中相变存储器中的相变存储单元是 由相变材料所形成，例如硫系材料(Chalcogenide)等。在热应用的操作下， 相变材料可在结晶(crystalline )状态以及非结晶(amorphous )状态之间切 换，其中相变材料在结晶状态以及非结晶状态下具有不同的电阻值，其可 分别表示不同的储存数据。传统上，在非结晶状态下，相变存储单元具有较高的电阻值，其例如 是用以表示储存在相变存储单元内的数据为二进制0。反之，在结晶状态 下，相变存储单元具有较低的电阻值，其例如是用以表示储存在相变存储 单元内的数据为二进制1。然而，对具有多电平(multi-level)存储单元的相变存储器而言，每个 存储单元至少储存两位的数据(例如:00、 01、 lO或是ll)。为了 能分别表示储存在相变存储单元内的两位数据，多电平相变存储单元需要 具有四种不同状态。因此，对相变存储单元而言，结晶状态的种类越多，所需要的编程方式就越复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种数据编程电路，用以将一写入数据储存至一存储单元， 包括 一控制电路，用以根据所述写入数据产生一控制信号；以及一电流 产生电路，用以根据所述控制信号提供流经所述存储单元的 一 写入电流以 改变所述存储单元的 一结晶状态，其中所述写入电流具有对应于所述写入 数据的一脉冲宽度，且所述结晶状态对应于所述写入数据。本专利技术还提供另 一种数据编程电路，用以将 一 写入数据储存至 一存储单元，包括 一控制电路，用以根据所述写入数据产生一第一电流；以及一电流产生电路，用以根据所述第 一 电流提供流经所述存储单元的 一 写入 电流以改变所述存储单元的 一结晶状态，其中所述写入电流具有对应于所 述写入数据的一脉沖振幅，且所述结晶状态对应于所述写入数据。此外，本专利技术提供一种存储器编程方法，适用于编程存储器的一存储单元，包括接收一写入数据；根据所述写入数据提供对应于所述写入数 据的一第一写入电流至所述存储单元，其中所述第一写入电流的一第一脉 冲宽度、 一第一脉沖振幅或其组合对应于所述写入数据；以及根据所述第 一写入电流改变所述存储单元的 一 结晶状态，其中所述结晶状态对应于所 述写入数据。附图说明图1是显示根据本专利技术一实施例所述的写入电流对多电平相变存储单 元的电阻值的特性图2是显示根据本专利技术 一 实施例所述的数据编程电路；图3是显示图2中数据编程电路的信号波形图4是显示根据本专利技术一实施例所述的输出电路；图5是显示根据本专利技术另一实施例所述的数据编程电路；图6是显示根据本专利技术另 一 实施例所述的数据编程电路；图7是显示图6中数据编程电路的信号波形图8A是显示根据本专利技术一实施例所述的存储器编程方法；图8B是显示根据本专利技术另一实施例所述的存储器编程方法；图9A是显示根据本专利技术另一实施例所述的存储器编程方法；图9B是显示根据本专利技术另一实施例所述的存储器编程方法；第IOA、 10B图是显示根据本专利技术另一实施例所述的数据编程电路;'图11是显示根据本专利技术另一实施例所述的存储器编程方法。附图符号说明200、 500、 600-It据编程电^各 210、 510、 610~控制电路220、 520、 620~电流产生电路230、 530、 630 信号产生电路240、 540、 640-电压产生电路250、 400~输出电路260、 450 ~选择电路261 ~译码器262-265 ~开关270、 410-440、 550 ~比较器280 ~电流镜电^各290 ~开关522 -电流源542 -可变电流源650 -压控电流源660 ~调制电路800、 850、 900、 950 ~方法S810-S840、 S910-S940、 SI 100-S1300 -步骤Data -写入数据EN-致能信号10-15 、 Ic ~电流I write ~写入电流Ml-M9、 524、 544 ~晶体管 S由 参考信号SW0Q、 SW(h、 SW1()、 SWu-信号 V00、 V0I、 V10、 Vn、 Voata 电压信号 Vc 控制信号Vout、 V。uu-V。ut4 输出电压vref~电压具体实施例方式为使本专利技术的所述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特 举出较佳实施例，并结合附图详细说明如下。8实施例图1是显示根据本专利技术一实施例所述的写入电流对多电平相变存储单元的电阻值的特性图。本专利技术所披露的编程(programming)方式可提供具 有不同电流值的电流对相变存储单元进行加热以改变其电阻值，使得数据可被储存于相变存储器内。如图1所显示，当写入电流IwHte的电流值分别为Ioo、 1( 、 1o以及Iu时，可将相变存储单元的电阻值改变成Roo、 R(h、 R10 以及Rn以分别储存两位数据00、 01、 10以及11至相变存储单元内。 图2是显示根据本专利技术一实施例所述的数据编程电路200。可经由写入 电流Uite将两位的写入数据Data储存至相变存储单元内，其中数据编程电 3各200包括控制电3各210以及电流产生电^各220。控制电路210包括信号产 生电路230、电压产生电路240以及输出电路250。信号产生电路230的功 能大体上相似于波形产生器，可提供具有既定周期的方波或是三角波的参 考信号Srefe。在电压产生电路240中，经由调整晶体管M5与晶体管M6、 M7、 M8和M9的尺寸的比例，可分别得到固定的电流Io、 I,、 12和13,其 中电流1。<电流1,<电流12<电流13。在本专利技术一实施例中，电压产生电路240可分别使用四个电流源来产生电流I()、 I,、 12和13。参考信号Srefer耦接于晶体管M1、 M2、 M3和M4的栅极，用以控制各晶体管的导通状态而分别产 生电压信号Voo、 V01、 V,o和Vu。当晶体管M1、 M2、 M3和M4导通时， 由于分别流经所述晶体管的电流Io、 I,、 12和13具有不同的电流值，电压信 号V(x)、 Vo,、 Vw和Vn亦具有不同的振幅。此外'电流Io、 IP 12和13亦会 分别影响电压信号Voo、 Vw、 V,o和Vn的上升以及下降时间。电压信号V00、 V01、 V,o和Vu分别对应于不同内容(即00、 01、 10,，和11)的写入 数据Data，例如电压信号Vo,对应于内容为Or，的写入数据Data。输出电路250包括选择电路260以及比较器270，其中选择电路260包 括译码器261以及四个开关262、 263、 264和265。在选择电路260中，译 码器261可根据致能信号EN将写入数据Data译码成四个信号SW,SW(m、 SWk)和SWu,其中信号SWoo、 SW(h、 SWw和SWu分别耦接至开关262、 263、 264和265。选择电路260可根据写入数据Data而选择电压信号V00、 V01、 V,o和V 的一个以作为输出电压V。ut。举例来说，当写入数据Data 为10时，信号SW,o会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据编程电路，用以将一写入数据储存至一存储单元，包括：　一控制电路，用以根据所述写入数据产生一控制信号；以及　一电流产生电路，用以根据所述控制信号提供流经所述存储单元的一写入电流以改变所述存储单元的一结晶状态，其中所述写入电 流具有对应于所述写入数据的一脉冲宽度，且所述结晶状态对应于所述写入数据。

【技术特征摘要】
1. 一种数据编程电路，用以将一写入数据储存至一存储单元，包括一控制电路，用以根据所述写入数据产生一控制信号；以及一电流产生电路，用以根据所述控制信号提供流经所述存储单元的一写入电流以改变所述存储单元的一结晶状态，其中所述写入电流具有对应于所述写入数据的一脉冲宽度，且所述结晶状态对应于所述写入数据。2. 如权利要求1所述的数据编程电路，其中所述电流产生电路包括 一电流源；以及一开关，耦接于所述电流源以及所述存储单元之间，具有一控制端以 接收所述控制信号，其中所述开关根据所述控制信号而切换导通状态以提 供所述写入电流。3. 如权利要求1所述的数据编程电路，其中所述控制电路包括 一信号产生电路，用以提供具有 一既定波形的 一参考信号； 一电压产生电路，用以根据所述参考信号产生复数不同的电压信号，一输出电路，用以根据所述写入数据以及所述多个电压信号而产生所 述控制信号。4. 如权利要求3所述的数据编程电路，其中所述输出电路包括 一选择电路，用以根据所述写入数据而选择所述多个电压信号的一个以作为一输出电压；以及一比较器，用以比较一既定电压以及所述输出电压以产生所述控制信—，5. 如权利要求3所述的数据编程电路，其中所述输出电路包括 多个比较器，分别耦接于一既定电压以及所述电压信号，用以比较所述既定电压以及所述电压信号而分别产生一输出信号；以及一选择电路，用以接收所述输出信号，并根据所述写入数据而选择所 述复数输出信号的 一个以作为所述控制信号。6. 如权利要求3所述的数据编程电路，其中所述既定波形是方波以及 三角波的一个。7. 如权利要求1所述的数据编程电路，其中所述控制电路包括一信号产生电路，用以提供具有一既定波形的一参考信号； 一电压产生电路，用以根据所述参考信号以及所述写入数据而产生一 电压信号；以及一比较器，用以比较一既定电压以及所述电压信号而产生所述控制信8. 如权利要求7所述的数据编程电路，其中所述电压产生电路包括 一可变电流源，用以根据所述写入数据提供对应于所述写入数据的一第一电流；一晶体管，耦接于所述可变电流源以及一接地端之间，具有一栅极以 接收所述参考信号，其中所述晶体管根据所述第一电流以及所述参考信号 而产生所述电压信号。9. 如权利要求7所述的数据编程电路，其中所述既定波形是方波以及 三角波的一个。10. 如权利要求1所述的数据编程电路，其中所述控制电路包括一逻辑 电路，用以根据所述写入数据产生具有所述脉沖宽度的所述控制信号。11. 如权利要求1所述的数据编程电路，其中该存储单元为一相变存储 单元。12. 如权利要求1所述的数据编程电路，还包括一调制电路，用以调制 所述写入电流使所述写入电流具有对应于所述写入数据的一脉冲振幅。13. —种数据编程电路，用以将一写入数据储存至一存储单元，包括 一控制电路，用以根据所述写入数据产生一第一电流；以及一电流产生电路，用以根据所述第 一 电...

【专利技术属性】
技术研发人员：许世玄，林烈萩，江培嘉，林文斌，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，力晶半导体股份有限公司，南亚科技股份有限公司，茂德科技股份有限公司，华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]