相变存储器的写入系统与方法技术方案

本发明专利技术的一实施例为一种相变存储器的写入系统，包括一第一写入电路、一验证电路、一第一相变存储单元与一第二相变存储单元。该第一写入电路，执行一写入程序，接收一第一数据并写入至该第一相变存储单元。该验证电路，执行一验证程序，包括一处理单元以及一第二写入电路。该处理单元，读取并比较该第二相变存储单元存储的数据与一第二数据。该第二写入电路，当该第二相变存储单元存储的数据与一第二数据并不符合时，将该第二数据再次写入该第二相变存储单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
随着便携式应用产品的发展，使得非易失性存储器的需求有日渐增加的 趋势，相变存储器技术由于具有速度、功率、容量、可靠度、工艺整合度、 以及成本等具竟争力的特性，已被视为下一时代最具有潜力的非易失性存储 器技术。相变存储器的操作主要是通过两种不同大小的电流脉冲施加在相变存 储器之上，使得相变存储器由于欧姆加热的效应，导致局部区域因不同的温度 文变而引发相变材料的非晶态(amorphous state )与结晶态(crystalline state ) 的可逆相转变，并通过此两相变结构所呈现的不同电阻值来达到存储数据的 目的。图1为一般对相变存储器进行写入与读取的电流脉冲示意图。当相变 存储器进行RESET操作时，主要是施加一脉冲宽度较短且脉冲高度较高的 重置电流Ireset，通过此脉沖的施加使得相变存储器局部区域的温度会高于 相变材料的熔点温度(Tm)而融化。当此融化的区域在瞬间降温时，由于没 有足够的时间来进行再结晶，因此在凝固的过程中会形成非晶态，此时相变 材料具有高阻值。另一方面，当相变存储器进行SET操作时，则是利用一脉冲宽度较宽且脉冲高度较低的设定电流Iset,通过此脉冲的施加使得相变存 储器局部区域的温度介于相变材料的结晶温度(TJ与熔点温度(Tm)之间， 如此经过SET操作之后的非结晶化区域则可再被结晶。如上所述，相变存储 器的RESET操作与SET操作即如同存储器中的写入(write )与擦除(erase ) 操作，最后通过将相变存储器操作在结晶态与非晶态之间的电阻差异来达到存储的效果。当读取相变存储器中的数据时，则利用一电流大小小于IsET的读取电流Iread来判断其电阻值，以得知其存储的数据。
技术实现思路
储器的写入系统，包括一 第 一写入电 路、 一验证电路、 一第一相变存储单元与一第二相变存储单元。该第一写入 电路，执行一写入程序，接收一第一数据并写入至该第一相变存储单元。该 验证电路，执行一验证程序，包括一处理单元以及一第二写入电路。该处理 单元，读取并比较该第二相变存储单元存储的数据与一第二数据。该第二写 入电路，当该第二相变存储单元存储的数据与一第二数据并不符合时，将该 第二数据再次写入该第二相变存储单元。本专利技术的另 一 实施例为 一种相变存储器的写入方法，利用 一验证电路与一第一写入电路完成，包括在一第一周期内对一第一相变存储单元进行一 写入程序；在该第一周期内对一第二相变存储单元进行一验证程序；若该第 二相变存储单元验证失败，则该验证电路输出一电流调整信号至该第一写入 电路，调整该第一写入电路输出的第一写入电流。附图说明图1为一般对相变存储器进行写入与读取的电流脉沖示意图。 图2为一相变存储器的电流与电阻特性曲线图。 图3为根据本专利技术的一相变存储器的控制电路的示意图。 图4为根据本专利技术的相变存储器的写入与验证操作流程图。 图5为一已知的相变存储器的写入与验证操作与根据本专利技术的相变存 储器的写入与验证操作的 一 实施例的时序图。图6为根据本专利技术的一相变存储器的写入系统的一实施例的示意图。图7为一写入电路与辅助写入电路的一实施例的电路示意图。图8为根据本专利技术的一相变存储器的写入系统的另一实施例的示意图。附图符号说明31 ~读耳又与—睑i正电3各32 ~写入电^各 33-相变存储器阵列 34~读取电路35 验证电路 36、 37~位线61 验证单元62- 第一写入电路63- 相变存储器 64~处理器65 读取电路 66~第二写入电路 81 ~验证单元 82-第一写入电路 83~相变存储器84- 检测及比较电路85- 电流调整电路 86~读取电路 87~第二写入电路具体实施例方式图2为一相变存储器的电流与电阻特性曲线图。曲线21为一正常的相变存储器的特性曲线，当相变存储器接收到设定电流ISET，会使得相变存储 器的电阻值大致变成RSET,当相变存储器接收到重置电流lRESET，会使得相 变存储器的电阻值大致变成RRESET。当相变存储器被读取的次数增加时，可能会造成相变存储器的特性曲线漂移，造成如曲线22的情形发生。以曲线22来看，当相变存储器接收到设定电流IsET,相变存储器的电阻值大致仍是RSET,但是当相变存储器接收到重置电流Ireset,会使得相变存储器的电阻值就不是预期的Rreset，也就是相变存储器无法被正常写入。在这种情形下， 必须利用较大的设定电流IsET与重置电流lRESET才能使得相变存储器被正常 操作。在另一实施例中，可能因为相变存储器工艺的关系，造成当以一般的设 定电流ISET输入相变存储器时，其电阻值无法维持在RSET,在这种情形下， 必需利用较小的设定电流IsET与重置电流lRESET才能使得相变存储器被正常 操作。图3为根据本专利技术的一相变存储器的控制电路的示意图。在图3中的控 制电路，本专利技术采用一种读写分离的电路结构，可有效增进相变存储器的效能。读取与验证电路31包括一读取电路34以及一验证电路35,用以验证相 变存储器阵列33。当写入电路32对相变存储器阵列33的位线37进行写入 操作的同时，读取与验证电路31对相变存储器阵列33的位线36上的相变 存储单元进行验证操作。读取电路34先读取耦接于位线36上的相变存储单 元的存储的数据，并传送到验证电路35中。验证电路35将读取电路34读 取的数据与一参考数据相比较，若两者相同，则表示相变存储器阵列33可 以被正常读取。若两者不同，则输出一控制信号至写入电路32，调整写入电 路32输出的写入电流的大小。一般而言，为了使相变存储器的写入速度变快，会加大写入电流，因此 所使用的晶体管的宽长比(W/L ratio )必需较大，才能承受较大的写入电流。 举例来说，当写入电路32要对位线36上的相变存储单元进行写入操作时， 控制信号Sl会导通晶体管Tl,使得写入电流通过晶体管Tl输入到相变存 储器阵列33。同理，晶体管T2与Tn的运作也相同于晶体管Tl。当读取电 路34要对位线34上的相变存储单元进行写入操作时，控制信号XI会导通 晶体管Yl,使得读取电流通过晶体管Yl输入到相变存储器阵列33。同理， 晶体管Y2与Yn的运作也相同于晶体管Yl。一般而言，相变存储器在读取时，通常会以较小的读取电流来读取相变 存储器所存储的数据，也因为电流较小的关系，不易驱动宽长比较大的晶体 管。如此一来，虽然写入的速度加快了，但是读取的速度变慢，对于整体效 能的改善仍然有限。因此，在本实施例中，将写入电路32所耦接的开关装 置以及读取电路34耦接的开关装置以不同的晶体管来实现。为了加快写入 速度，因此写入电路32所耦接的开关装置，如晶体管Tl,选择能承受较大 电流的开关装置，亦即晶体管Tl具有较大的宽长比。为了加快读取速度， 读取电路34耦接的开关装置，如晶体管XI，选择承受较小电流的开关装置， 亦即晶体管Tl具有较小的宽长比。图4为根据本专利技术的相变存储器的写入与验证操作流程图。在步骤S41 中，先对第(N-l)个相变存储单元执行一写入操作，接着，跳到步骤S42 与步骤S43。在步骤S42中，持续对第N个相变存储单元执行一写入操作。 同 一时间内，在步骤S43中，对第(N-l )个相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储器的写入系统，包括：　一第一相变存储单元与一第二相变存储单元；　一第一写入电路，执行一写入程序，接收一第一数据并写入至该第一相变存储单元；以及　一验证电路，执行一验证程序，包括：　一处理单元，读取并比较该 第二相变存储单元存储的数据与一第二数据；以及　一第二写入电路，当该第二相变存储单元存储的数据与一第二数据并不符合时，将该第二数据再次写入该第二相变存储单元。

【技术特征摘要】
1. 一种相变存储器的写入系统，包括一第一相变存储单元与一第二相变存储单元；一第一写入电路，执行一写入程序，接收一第一数据并写入至该第一相变存储单元；以及一验证电路，执行一验证程序，包括一处理单元，读取并比较该第二相变存储单元存储的数据与一第二数据；以及一第二写入电路，当该第二相变存储单元存储的数据与一第二数据并不符合时，将该第二数据再次写入该第二相变存储单元。2. 如权利要求1所述的相变存储器的写入系统，其中该处理单元还包括 一读取电路，用以读取该第二相变存储单元存储的数据；以及 一处理器，比较该第二相变存储单元存储的数据与该第二数据，并输出一电流调整信号至该第一写入电路与该第二写入电路。3. 如权利要求2所述的相变存储器的写入系统，其中还包括 一第一晶体管，具有一第一控制端、 一第一输入端以及一第一输出端，其中该第一输入端耦接该第一写入电路，该第一输出端耦接该第一相变存储 单元，该第一控制端受控于一第一控制信号；以及一第二晶体管，具有一第二控制端、 一第二输入端以及一第二输出端，其中该第二输入端耦接该读取电路，该第二输出端耦接该第二相变存储单 元，该第二控制端受控于一第二控制信号。4. 如权利要求3所述的相变存储器的写入系统，其中该第二晶体管的宽 长比小于该第一晶体管的宽长比。5. 如权利要求2所述的相变存储器的写入系统，其中该处理器还包括 一检测及比较电路，比较该第二相变存储单元存储的数据与该第二数据，并输出一比较信号；一电流调整控制电路，接收该比较信号并输出该电流调整信号。6. 如权利要求2所述的相变存储器的写入系统，其中该第一写入电路还 包括一第一辅助写入电路，接收该电流调整信号用以调整该第一写入电路输 出的写入电流大小。7. 如权利要求6所述的相变存储器的写入系统，其中该第一辅助写入电 路包括一电流镜电路，根据一参考电流产生一辅助电流，且根据该电流调整 信号输出该辅助电流至该第一写入电路。8. 如权利要求2所述的相变存储器的写入系统，其中该第二写入电路还 包括一第二...

【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]