非易失性存储单元数据读取方法及存内计算数据读取方法技术

本申请实施例提供一种非易失性存储单元数据读取方法及存内计算数据读取方法，属于半导体技术领域。方法包括：响应于第一数据读取指令，向非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压，并向三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压，第二电压低于第一电压，且第一电压与第二电压的差值大于三端开关元件的阈值电压；通过非易失性存储器件与位线连接的一端获取非易失性存储器件的存储数据。本申请能有效避免了现有的反向读取过程中需对与非易失性存储器件连接的源线施加高电压，导致开关元件产生衬偏效应，进而导致开关元件阈值电压变化，影响存储单元的读取速度和裕度的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
非易失性存储单元数据读取方法及存内计算数据读取方法


[0001]本申请涉及半导体
，具体涉及一种非易失性存储单元数据读取方法及一种存内计算数据读取方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能、大数据等应用的发展，计算机要处理的数据量急剧膨胀，在传统的冯诺依曼计算机体系结构下，处理器与存储器的运算速度差异较大，大量的数据交换导致计算延时和能耗占比越来越高，该现象被称为存储墙。存内计算是解决存储墙问题的关键技术，但是，现有的存内计算中，在对存储器阵列中的存储单元进行数据读取时，需要对与存储单元连接的源线施加高电压，导致开关元件产生衬偏效应，进而导致开关元件阈值电压变化，造成反向读取时间长，且反向读取裕度低的问题。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的是提供一种非易失性存储单元数据读取方法及一种存内计算数据读取方法，以解决上述问题。
[0004]为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种非易失性存储单元数据读取方法，所述非易失性存储单元包括串联连接的非易失性存储器件及三端开关元件，所述读取方法包括：
[0005]响应于第一数据读取指令，向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压，并向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压，所述第二电压低于所述第一电压，且所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；
[0006]通过所述非易失性存储器件与位线连接的一端获取所述非易失性存储器件的存储数据。
[0007]可选地，所述读取方法还包括：/>[0008]响应于第二数据读取指令，向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第三电压，并向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第四电压，所述第三电压低于所述第四电压，且所述第三电压与所述第四电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；
[0009]通过所述三端开关元件与源线连接的一端获取所述非易失性存储器件的存储数据。
[0010]可选地，所述非易失性存储器件的一端与位线连接，另一端与所述三端开关元件的第一端连接，所述三端开关元件的第二端与字线连接，所述三端开关元件的第三端与源线连接；
[0011]所述字线用于向所述三端开关元件提供电源电压，所述位线用于向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压或第四电压，所述源线用于向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压或第三电压。
[0012]可选地，所述存储数据为所述非易失性存储器件的当前阻值状态在位线电压为第
一电压且源线电压为第二电压的情况下，所述位线上的电流值的映射；或者，所述存储数据为所述非易失性存储器件的当前阻值状态在源线电压为第三电压且位线电压为第四电压的情况下，所述源线上的电流值的映射。
[0013]可选地，所述第一电压与所述第四电压相等。
[0014]可选地，所述第二电压与所述第三电压相等。
[0015]可选地，所述非易失性存储单元为阻变存储器。
[0016]可选地，所述阻变存储器为1T1R的阻变存储器。
[0017]本申请第二方面提供一种存内计算数据读取方法，应用于存内计算系统，所述存内计算系统包括由多个阵列排布的非易失性存储单元构成的非易失性存储单元阵列，所述非易失性存储单元包括串联连接的非易失性存储器件及三端开关元件，所述读取方法包括：
[0018]响应于第一数据读取指令，向每一目标非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压，并向每一目标三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压，所述第二电压低于所述第一电压，且所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；
[0019]获取所有目标非易失性存储器件与位线连接的一端上输出的非易失性存储器件的存储数据。
[0020]可选地，所述读取方法还包括：
[0021]响应于第二数据读取指令，向每一目标三端开关元件与源线连接的一端施加第三电压，并向每一目标非易失性存储器件与位线连接的一端施加第四电压，所述第三电压低于所述第四电压，且所述第三电压与所述第四电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；
[0022]获取所有目标三端开关元件与源线连接的一端上输出的非易失性存储器件的存储数据。
[0023]可选地，所述非易失性存储器件的一端与一位线连接，另一端与所述三端开关元件的第一端连接，所述三端开关元件的第二端与一字线连接，所述三端开关元件的第三端与一源线连接；每行非易失性存储单元与同一字线及同一位线连接，每列非易失性存储单元与同一源线连接，所述字线用于向所述三端开关元件提供电源电压，所述位线用于向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压或第四电压，所述源线用于向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压或第三电压。
[0024]可选地，以与目标非易失性存储器件连接的位线为目标位线，以与目标三端开关元件连接的源线为目标源线；所述存储数据为目标位线上源线电压为第二电压的所有非易失性存储器件的当前阻值状态在该目标位线的位线电压为第一电压且目标源线的源线电压为第二电压的情况下，该目标位线上的电流值的映射；或者，所述存储数据为目标源线上位线电压为第四电压的所有非易失性存储器件的阻值状态在该目标源线的源线电压为第三电压且目标位线的位线电压为第四电压的情况下，该目标源线上的电流值的映射。
[0025]可选地，所述第一电压与所述第四电压相等。
[0026]可选地，所述第二电压与所述第三电压相等。
[0027]可选地，所述非易失性存储单元为阻变存储器。
[0028]可选地，所述阻变存储器为1T1R的阻变存储器。
[0029]本申请第三方面提供一种非易失性存储单元数据读取装置，所述非易失性存储单元包括串联连接的非易失性存储器件及三端开关元件，所述装置包括：
[0030]控制模块，被配置为响应于第一数据读取指令，向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压，以及向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压，所述第二电压低于所述第一电压，且所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；
[0031]读取模块，被配置为通过所述非易失性存储器件与位线连接的一端获取所述非易失性存储器件的存储数据。
[0032]可选地，所述控制模块还被配置为响应于第二数据读取指令，向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第三电压，并向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第四电压，所述第三电压低于所述第四电压，且所述第三电压与所述第四电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；
[0033]所述读取模块还被配置为通过所述三端开关元件与源线连接的一端获取所述非易失性存储器件的存储数据。
[0034]可选地，所述非易失性存储器件的一端与位线连接，另一端与所述三端开关元件的第一端连接，所述三端开关元件的第二端与字线连接，所述三端开关元件的第三端与源线连接；
[0035]所述字线用于向所述三端开关元件提供电源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非易失性存储单元数据读取方法，所述非易失性存储单元包括串联连接的非易失性存储器件及三端开关元件，其特征在于，所述读取方法包括：响应于第一数据读取指令，向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压，并向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压，所述第二电压低于所述第一电压，且所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；通过所述非易失性存储器件与位线连接的一端获取所述非易失性存储器件的存储数据。2.根据权利要求1所述的非易失性存储单元数据读取方法，其特征在于，所述读取方法还包括：响应于第二数据读取指令，向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第三电压，并向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第四电压，所述第三电压低于所述第四电压，且所述第三电压与所述第四电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；通过所述三端开关元件与源线连接的一端获取所述非易失性存储器件的存储数据。3.根据权利要求2所述的非易失性存储单元数据读取方法，其特征在于，所述非易失性存储器件的一端与位线连接，另一端与所述三端开关元件的第一端连接，所述三端开关元件的第二端与字线连接，所述三端开关元件的第三端与源线连接；所述字线用于向所述三端开关元件提供电源电压，所述位线用于向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压或第四电压，所述源线用于向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压或第三电压。4.根据权利要求3所述的非易失性存储单元数据读取方法，其特征在于，所述存储数据为所述非易失性存储器件的当前阻值状态在位线电压为第一电压且源线电压为第二电压的情况下，所述位线上的电流值的映射；或者，所述存储数据为所述非易失性存储器件的当前阻值状态在源线电压为第三电压且位线电压为第四电压的情况下，所述源线上的电流值的映射。5.根据权利要求2所述的非易失性存储单元数据读取方法，其特征在于，所述第一电压与所述第四电压相等。6.根据权利要求2所述的非易失性存储单元数据读取方法，其特征在于，所述第二电压与所述第三电压相等。7.根据权利要求1～6中任一项权利要求所述的非易失性存储单元数据读取方法，其特征在于，所述非易失性存储单元为阻变存储器。8.根据权利要求7所述的非易失性存储单元数据读取方法，其特征在于，所述阻变存储器为1T1R的阻变存储器。9.一种存内计算数据读取方法，应用于存内计算系统，所述存内计算系统包括由多个阵列排布的非易失性存储单元构成的非易失性存储单元阵列，所述非易失性存储单元包括串联连接的非易失性存储器件及三端开关元件，其特征在于，所述读取方法包括：响应于第一数据读取指令，向每一目标非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压，并向每一目标三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压，所述第二电压低于所述第一电压，且所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；获取所有目标非易失性存储器件与位线连接的一端上输出的非易失性存储器件的存
储数据。10.根据权利要求9所述的存内计算数据读取方法，其特征在于，所述读取方法还包括：响应于第二数据读取指令，向每一目标三端开关元件与源线连接的一端施加第三电压，并向每一目标非易失性存储器件与位线连接的一端施加第四电压，所述第三电压低于所述第四电压，且所述第三电压与所述第四电压的差值大于所述三端开关元件的阈值电压；获取所有目标三端开关元件与源线连接的一端上输出的非易失性存储器件的存储数据。11.根据权利要求10所述的存内计算数据读取方法，其特征在于，所述非易失性存储器件的一端与一位线连接，另一端与所述三端开关元件的第一端连接，所述三端开关元件的第二端与一字线连接，所述三端开关元件的第三端与一源线连接；每行非易失性存储单元与同一字线及同一位线连接，每列非易失性存储单元与同一源线连接，所述字线用于向所述三端开关元件提供电源电压，所述位线用于向所述非易失性存储器件与位线连接的一端施加第一电压或第四电压，所述源线用于向所述三端开关元件与源线连接的一端施加第二电压或第三电压。12.根据权利要求11所述的存内计算数据读取方法，其特征在于，以与目标非易失性存储器件连接的位线为目标位线，以与目标三端开关元件连接的源线为目标源线；所述存储数据为目标位线上源线电压为第二电压的所有非易失性存储器件的当前阻值状态在该目标位线的位线电压为第一电压且目标源线的源线电压为第二电压的情况下，该目标位线上的电流值的映射；或者，所述存储数据为目标源线上位线电压为第四电压的所有非易失性存储器件的阻值状态在该目标源线的源线电压为第三电压且目标位线的位线电压为第四电压的情况下，该目标源线上的电流值的映射。13.根据权利要求10所述的存内计算数据读取方法，其特征在于，所述第一电压与所述第四电压相等。14.根据权利要求10所述的存内计算数据读取方法，其特征在于，所述第二电压与所述第三电压相等。15.根据权利要求9～14中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东艳，陈燕宁，潘成，王于波，邵瑾，薛晓勇，赵文龙，吴峰霞，姜静雯，郭之望，
申请(专利权)人：北京芯可鉴科技有限公司复旦大学，
类型：发明
国别省市：