写入切换存储器的方法技术

写入切换存储器（１１２）的电路和方法，特别是ＭＲＡＭ，其中，响应从存储器（１１２）读取的数据有条件地放弃根据该存储器的切换写入操作，使得仅在写入的新数据与已经存储在存储器（１１２）中的数据不同时切换存储器状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及写入存储器，更具体地说涉及切换的写入存储器。
技术介绍
非易失性存储器件是电子系统中极为重要的组件。FLASH是现在使用的主要非易失存储器。典型的非易失存储器使用在浮置氧化层中捕获的电荷来存储信息。FLASH存储器的缺点包括高电压要求和慢的编程及擦除时间。另外，FLASH存储器在存储失败前具有104-106次的不好的写入耐性。另外，为了维持合理的数据保持，栅氧化层的减小(scaling)受电子遇到的隧道势垒的限制。因此，FLASH存储器受限于其能够减小的尺寸。为了克服这些缺点，正在评价磁存储器。一个这种器件是磁电阻RAM(下文中称作“MRAM”)。但是为了成为商业上实用的，MRAM必须具有与当前存储技术可比的存储密度、对于下一代的减小能力、在低电压下操作，具有低的能量消耗，并且具有竞争性的读取/写入速度。对于MRAM器件，非易失存储状态的稳定性，读取/写入循环的可重复性，以及存储器元件对元件的切换磁场均匀性是其设计特性的三个最重要的方面。MRAM中的存储状态不是由动力维持的，而是通过磁矩矢量的方向维持的。存储数据通过施加磁场并在MRAM器件中引起磁性材料被磁化成两种可能的存储状态之一来实现的。恢复数据通过检测MRAM器件中两种状态之间的电阻差异来实现。写入的磁场通过使电流通过磁结构外部的带状线，或者通过磁结构自身来产生。随着MRAM器件的横向尺寸降低，出现三个问题。第一，对于给定的形状和膜厚，需要较大的磁场来切换，切换磁场增加。第二，总切换体积降低，使得翻转的能垒降低。能垒指从一个状态至另一个状态切换磁矩矢量所需能量的量。能垒决定了MRAM器件的数据保持和错误率，并且如果能垒太小，由于热波动(超顺磁性)可能发生非故意的切换。具有小能垒的主要问题是在阵列中选择性切换一个MRAM器件变得极为困难。选择性使切换不会非故意地切换其它的MRAM器件。最后，因为由形状产生切换磁场，随着MRAM器件的尺寸降低，切换磁场变得对形状变化更加敏感。随着更小尺寸下光刻尺寸减小变得更加困难，MRAM器件很难维持紧密的切换分布(tightswitching distributions)。因此，弥补现有技术中内在的前述和其它缺陷是非常有利的。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种读取和写入切换存储器的方法，包括以下顺序的步骤在切换存储器预定地址位置开始读取操作；在预定地址位置开始部分写入切换操作，而不影响当前存储的值；比较预定地址位置当前存储的数据值与待写入预定地址的新值，从而确定所述新值与存储的数据值是不同还是相同；如果所述新值与存储的数据值不同，则完成预定地址位置的写入切换操作，或者如果所述待写入的新值与存储的数据值相同，则终止在预定地址位置的切换操作。根据本专利技术的另一方面，提供一种读取并写入切换存储器的方法，包括以下顺序的步骤定义实现切换存储器读取操作所需的第一时间长度；定义实现切换存储器写入操作所需的第二时间长度；及在完成读取操作之前开始切换存储器的写入操作，并且在确定预定地址位置包括与写入操作期间需要写入的写入值相同的信息值时，选择性地终止写入操作。根据本专利技术的又一方面，提供一种切换存储器，包括在两个逻辑状态之间切换、从而表示信息存储值的存储器单元阵列；接收列地址并为存储器单元阵列提供位选择信号的位解码逻辑，用来在存储器单元阵列中选择预定列的位；接收行地址并为存储器单元阵列提供位字选择信号的字解码逻辑，用来在存储器单元阵列中选择预定行的位；与存储器单元阵列连接，用来响应字解码逻辑，驱动预定字线的读取字线驱动器；与存储器单元阵列连接，用来响应字解码逻辑和允许写入信号，驱动预定字线的写入字线驱动器；与位解码逻辑连接，用来确定通过行地址和列地址选择的位具有两个逻辑状态哪一个的读出电路；与读出电路连接，用来比较读出电路的输出与待写入包括行地址和列地址的预定地址的新值，从而确定新值与存储的数据值是不同还是相同的比较器；与比较器连接，用来响应允许写入信号，驱动通过位解码逻辑确定的预定列，并且如果新值与存储的数据值不同，则在预定地址位置完成写入切换操作，如果待写入的新值与存储的数据值相同，则所述电路终止预定地址处的切换操作的电路。根据本专利技术的又一方面，提供一种存储器，包括通过执行待写入位位置的逻辑状态的切换而存储信息的阵列；以及与所述阵列连接的控制电路，用来通过同时开始读取操作和部分写入操作来向所述阵列写入信息，如果当前存储的值以预定方式与需要写入的新值相关，则所述控制电路选择性地终止至少部分写入操作。附图说明结合附图，从下面优选实施方案的详细描述中，本专利技术的前述和其它且更具体的目标和优点对本领域的技术人员将变得更加明显。图1是一个磁电阻随机存取存储器的简化剖视图。图2是具有字和位线的磁电阻随机存取存储器的简化平面图。图3是说明在磁电阻随机存取存储器中产生直接写入或切换写入模式的磁场幅度组合的模拟图。图4是说明字电流和位电流在两者都打开时的时序图。图5是说明在从‘1’至‘0’写入时，对于切换写入模式磁电阻随机存取存储器的磁矩矢量旋转的图。图6是说明在从‘0’至‘1’写入时，对于切换写入模式磁电阻随机存取存储器的磁矩矢量旋转的图。图7是说明在从‘1’至‘0’写入时，对于直接写入模式磁电阻随机存取存储器的磁矩矢量旋转的图。图8是说明在从‘0’至‘1’写入时，对于直接写入模式磁电阻随机存取存储器的磁矩矢量旋转的图。图9是说明字电流和位电流在只打开位电流时的时序图。图10是说明仅在位电流打开时磁电阻随机存取存储器的磁矩矢量旋转的图。图11是根据本专利技术实施方案的切换存储器(toggle memory)的方块图。图12是图11存储器部分更详细的图。图13是用于理解图11存储器操作的时序图。图14是表示本专利技术体系实施方案的图11存储器部分的电路图。图15是在图14体系的实现中使用的存储单元的第一横截面。图16是图15存储单元的第二横截面。图17是表示图14电路图变体的电路图。具体实施例方式实施方案通过翻转存储器单元的状态或者使它们处于相同的逻辑状态而写入切换存储器。为了确定选择哪一种，写入的逻辑状态必须与现存的状态进行比较。在此情况下，在这种比较完成之前，开始写入序列。如果比较的结果是逻辑状态要被翻转，那么继续写入序列。如果逻辑状态保持相同，那么终止写入序列。现在转到图1，其阐述了根据本专利技术优选实施方案的MRAM阵列3的简化剖视图。在此阐述中，只表示出了一个磁电阻存储器件10，但是应理解MRAM阵列3由大量MRAM器件10组成，并且为了在描述写入时简化起见，我们只表示出一个这种器件。MRAM器件10包括了写入字线20和写入位线30。写入字线20和写入位线30包括导电材料，使得电流可以通过其中。在该说明中，写入字线20位于MRAM器件10上部，并且写入位线30位于MRAM器件10下部，并且与字线20成90度角(参见图2)。作为可选方案，写入字线20可以位于MRAM器件10的下部，并且位线30位于MRAM器件1的0上部。MRAM器件10包括带有第一磁区15、隧道势垒16和第二磁区17的隧道结，其中隧道势垒16被夹在第一磁区15和第二磁区17之间。在优选的实施方案中，磁区15包括三层结构18，其在两个铁磁性层45和55之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种读取和写入切换存储器的方法，包括以下顺序的步骤：在切换存储器预定地址位置开始读取操作；在预定地址位置开始部分写入切换操作，而不影响当前存储的值；比较预定地址位置当前存储的数据值与待写入预定地址的新值，从而确定所述 新值与存储的数据值是不同还是相同；如果所述新值与存储的数据值不同，则完成预定地址位置的写入切换操作，或者如果所述待写入的新值与存储的数据值相同，则终止在预定地址位置的切换操作。

【技术特征摘要】
US 2002-6-28 10/186,1411.一种读取和写入切换存储器的方法，包括以下顺序的步骤在切换存储器预定地址位置开始读取操作；在预定地址位置开始部分写入切换操作，而不影响当前存储的值；比较预定地址位置当前存储的数据值与待写入预定地址的新值，从而确定所述新值与存储的数据值是不同还是相同；如果所述新值与存储的数据值不同，则完成预定地址位置的写入切换操作，或者如果所述待写入的新值与存储的数据值相同，则终止在预定地址位置的切换操作。2.权利要求1的方法，进一步包括作为磁电阻随机存取存储器而实现切换存储器，并且开始的所述部分切换操作包括沿磁电阻随机存取存储器的一个轴传导第一电流。3.权利要求1的方法，其中在预定地址位置完成切换操作进一步包括用与第一电流正交的第二电流切换磁电阻随机存取存储器。4.权利要求1的方法，进一步包括在完成写入切换操作之前开始第二预定地址处的另一个读取操作。5.权利要求1的方法，进一步包括使用与用来开始写入操作的写入字线驱动器分开且不同的读取字线驱动器开始读取。6.权利要求1的方法，进一步包括通过读出与用来完成写入操作的写入位线驱动器分开且不同的位线来完成读取操作。7.权利要求1的方法，进一步包括使用与用来开始写入操作的写入字线驱动器分开且不同的读取字线驱动器开始读取；以及通过读出与用来完成写入操作的写入位线驱动器分开且不同的位线来完成读取操作。8.权利要求3的方法，其中在预定地址位置完成切换操作进一步包括向切换存储器提供时间同步重叠的正交电流脉冲序列的剩余部分。9.一种读取并写入切换存储器的方法，包括以下顺序的步骤定义实现切换存储器读取操作所需的第一时间长度；定义实现切换存储器写入操作所需的第二时间长度；及在完成读取操作之前开始切换存储器的写入操作，并且在确定预定地址位置包括与写入操作期间需要写入的写入值相同的信息值时，选择性地终止写入操作。10.权利要求9的方法，进一步包括在完成写入操作之前开始第二读取操作。11.一种切换存储器，包括在两个逻辑状态之间切换、从而表示信息存储值的存储器单元阵列；接收列地址并为存储器单元阵列提供位选择信号的位解码逻辑，用来在存储器单元阵列中选择预定列的位；接收行地址并为存储器单元阵列提供位字选择信号的字解码逻辑，用来在存储器单元阵列中选择预定行的位；与存储器单元阵列连接，用来响应字解码逻辑，驱动预定字线的读取字线驱动器；与存储器单元阵列连...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫J纳哈斯，托马斯W安德利，奇特拉K萨布拉曼尼安，布拉德利J加尼，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]