依电流-电压斜率特性作感测的读取电路的存储器及方法技术

本发明专利技术涉及依电流

【技术实现步骤摘要】
依电流
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电压斜率特性作感测的读取电路的存储器及方法
[0001]政府许可权
[0002]本专利技术通过国防微电子部门(Defense Microelectronics Activity；DMEA)授予的合同PO9080001334下的政府支持完成。美国政府对该专利技术有一定的权利。


[0003]本专利技术涉及存储器，尤其涉及存储器结构的实施例，该存储器结构具有多寄存器(register)读取电路，以便基于电流
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电压(I
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V)斜率特性检测存储器单元(memory cell)数据储存状态，从而减小编程窗口保持损失，而且本专利技术涉及相关方法的实施例。

技术介绍

[0004]一些当前可用的存储器(在本文中也称为存储器结构或存储器电路)采用单端感测进行读取操作，且该单端感测通常基于存储器单元的单个电流
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电压(I
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V)特性的读取。例如，存储器可包括以列(column)及行(row)布置的存储器单元的阵列、针对该些列的位线(bitline)，以及针对该些行的字线(wordline)。同一列中的所有存储器单元都可与该列的位线连接。同一行中的所有存储器单元都可与该行的字线连接。读取操作可针对位于该阵列内的特定列及特定行的选定存储器单元。在该读取操作期间，可将该特定行的特定字线驱动至正电压电平(在本文中也称为字线电压(Vw)或栅极电压(Vg))。接着，可通过电流感测放大器(current sense amplifier；CSA)将输出电流(Io)(在本文中也称为读取电流(Iread)或漏极电流(Id))(可在该特定列的该特定位线上检测)与参考电流(Iref)比较。在这些存储器中，如果Io低于Iref，则该CSA的输出信号(Q)将标示具有第一逻辑值(例如，“1”)的储存位，而如果Io高于Iref，则该CSA的Q将标示具有第二逻辑值(例如，“0”)的储存位。本文中将在给定的Vg针对“1”的Io与针对“0”的Io之间的差称为编程窗口(programming window；PW)，且通常将Iref大致设置在该PW的中点。不过，随着时间推移及/或较高的操作温度，该PW可能变得更小(也就是，在该给定Vg，在针对“1”的Io与针对“0”的Io之间的范围可能减小)。术语编程窗口保持损失(programming window retention loss；RL
PW
)是指随着时间推移该PW减小的量，且随着RL
PW
变得更大，读取失败的可能性增加。因此，本领域需要一种存储器结构，其经设计以最大限度地减小时间及/或温度依赖性RL
PW
，从而最大限度地减少读取失败。

技术实现思路

[0005]本文中揭示存储器结构的实施例，该存储器结构包括存储器单元的阵列以及读取电路，该读取电路经配置以便基于该存储器单元的电流
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电压斜率特性来检测该阵列中任意存储器单元的数据储存状态。该读取电路可包括具有数据输入节点、参考输入节点以及输出节点的电流感测放大器。该读取电路还可包括连接于该阵列与该数据输入节点之间的列解码器(column decoder)。该读取电路还可包括与该参考输入节点连接的数模转换器(digital
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to
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analog converter)。该读取电路还可包括多个寄存器，尤其两个不同的寄存
器，它们分别与该电流感测放大器的该输出节点连接并由不同的时钟信号控制。如在详细说明部分中进一步讨论，这样的读取电路配置允许两个连续的单端电流感测过程(针对同一选定存储器单元但采用两个不同的输入电压)的结果被撷取并储存于该寄存器中。接着，在该读取电路内部或外部的处理元件可利用储存于该寄存器中的该结果计算该选定存储器单元的电流
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电压(I
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V)斜率特性，可执行该I
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V斜率特性与参考I
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V斜率特性的比较，并可基于该比较生成并输出标示该选定存储器单元的该数据储存状态的位(bit)。
[0006]本文中还揭示存储器结构的实施例，该存储器结构包括存储器单元的阵列以及读取电路，该读取电路具体经配置以基于该存储器单元的电流
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电压斜率特性来检测该阵列中任意存储器单元的数据储存状态，以及生成并输出代表该数据储存状态的位。例如，在这些实施例中，该读取电路可包括具有数据输入节点、参考输入节点以及输出节点的电流感测放大器。该读取电路还可包括连接于该阵列与该数据输入节点之间的列解码器。该读取电路还可包括与该参考输入节点连接的数模转换器。该读取电路还可包括多个寄存器，尤其两个不同的寄存器，它们分别与该电流感测放大器的该输出节点连接并由不同的时钟信号控制。如上所述，这样的读取电路配置允许两个连续的单端电流感测过程(针对同一选定存储器单元但采用两个不同的输入电压)的结果被撷取并储存于该寄存器中。在这些实施例中，该读取电路还可包括：电流
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电压(I
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V)斜率计算器，其经配置以利用储存于该寄存器中的该结果计算该选定存储器单元的电流
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电压(I
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V)斜率特性；以及位生成器，其经配置以执行该I
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V斜率特性与参考I
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V斜率特性的比较，并基于该比较生成并输出标示该选定存储器单元的该数据储存状态的位。
[0007]应当注意，上述I
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V斜率特性将依据该单端电流感测过程所使用的输入电压的类型而变化。也就是说，当该不同的输入电压为不同的栅极电压时，该I
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V斜率特性将为互导(mutual conductancec；Gm)。然而，当该不同的输入电压为不同的漏极电压时，该I
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V斜率特性将为电导(conductance；G)。
[0008]本文中还揭示与上述存储器结构相关的方法实施例。该方法可包括提供存储器结构，该存储器结构具有存储器单元的阵列以及与该阵列连接的读取电路。该方法还可包括由该读取电路基于该存储器单元的电流
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电压(I
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V)斜率特性来检测该阵列中任意存储器单元的数据储存状态。具体地说，该方法还可包括由该读取电路基于分别在两个不同的输入电压的两个分立的单端电流感测过程的结果确定存储器单元的电流
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电压斜率特性。在一些实施例中，该I
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V斜率特性可为互导(Gm)，且在该分立的单端电流感测过程期间使用的该不同的输入电压可为不同的栅极电压。在其它实施例中，该I
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V斜率特性可为电导(G)，且在该分立的单端电流感测过程期间使用的该不同的输入电压可为不同的漏极电压。该方法还可包括由该读取电路执行该I
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V斜率特性与参考I
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V斜率特性的比较，以检测该存储器单元的该数据储存状态，并由该读取电路基于该比较的该结果输出代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器结构，其特征在于，包括：存储器单元的阵列；以及读取电路，包括：电流感测放大器，包括：数据输入节点；参考输入节点；以及输出节点；列解码器，连接于该阵列与该数据输入节点间；数模转换器，与该参考输入节点连接；以及多个寄存器，与该输出节点连接，其中，该些寄存器由不同的时钟信号控制。2.如权利要求1所述的存储器结构，其特征在于，还包括针对列的位线，其中，各位线与相应列中的所有存储器单元连接，其中，该列解码器经配置以将该些位线中的一位线与连接该数据输入节点的数据线连接，以单端电流感测与该位线连接的存储器单元，其中，该多个寄存器包括由第一时钟信号控制的第一寄存器以及由不同于该第一时钟信号的第二时钟信号控制的第二寄存器，以及其中，在使用第一输入电压针对该存储器单元的第一单端电流感测过程期间，且进一步在使用不同于该第一输入电压的第二输入电压针对该存储器单元的第二单端电流感测过程期间，该数模转换器、该第一寄存器及该第二寄存器接收一系列数模转换器代码。3.如权利要求2所述的存储器结构，其特征在于，在该第一单端电流感测过程期间，该第二时钟信号保持于第一电压电平，该第一时钟信号从该第一电压电平切换至第二电压电平，该数模转换器响应该系列数模转换器代码向连接该参考输入节点的参考线输出一系列越来越大的参考电流，该电流感测放大器将该系列越来越大的参考电流与该位线上的第一输出电流比较，并响应该系列的第一参考电流高于该第一输出电流而将在该输出节点的输出信号从该第一电压电平切换至该第二电压电平，且当该第一时钟信号及该输出信号两者都处于该第二电压电平时，该第一寄存器撷取并储存与该第一参考电流对应的第一数模转换器代码，以及其中，在该第二单端电流感测过程期间，该存储器单元接收第二输入电压，该第一时钟信号保持于该第一电压电平，该第二时钟信号从该第一电压电平切换至该第二电压电平，该数模转换器响应该系列数模转换器代码向该参考线输出该系列越来越大的参考电流，该电流感测放大器将该系列越来越大的参考电流与该位线上的第二输出电流比较，并响应该系列的第二参考电流高于该第二输出电流而将在该输出节点的该输出信号从该第一电压电平切换至该第二电压电平，且当该第二时钟信号及该输出信号两者都处于该第二电压电平时，该第二寄存器撷取并储存与该第二参考电流对应的第二数模转换器代码。4.如权利要求3所述的存储器结构，其特征在于，该读取电路还包括：电流
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电压斜率计算器，与该第一寄存器及该第二寄存器连接，其中，该电流
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电压斜率计算器自该第一寄存器接收该第一数模转换器代码，自该第二寄存器接收该第二数模转换器代码，并将电流
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电压斜率值计算为在该第二数模转换器代码与该第一数模转换器代码间的差与在对应于该第二输入电压的第二数字值与对应于该第一输入电压的第一数字值间的差的比率；以及位生成器，与该电流
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电压斜率计算器连接，其中，该位生成器接收该电流
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电压斜率值，执行该电流
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电压斜率值与参考电流
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电压斜率值的比较，并基于该比较的结果输出位，
其中，该位在该电流
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电压斜率值小于或等于该参考电流
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电压斜率值时具有第一逻辑值，且在该电流
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电压斜率值大于该参考电流
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电压斜率值时具有第二逻辑值。5.如权利要求4所述的存储器结构，其特征在于，该第一输入电压与该第二输入电压是不同的栅极电压，其中，该电流
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电压斜率值是实际互导值，且其中，该参考电流
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电压斜率值是参考互导值。6.如权利要求4所述的存储器结构，其特征在于，该第一输入电压与该第二输入电压是不同的漏极电压，其中，该电流
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电压斜率值是实际电导值，且其中，该参考电流
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电压斜率值是参考电导值。7.如权利要求1所述的存储器结构，其特征在于，在该阵列中的该存储器单元包括阈值电压可编程场效应晶体管。8.一种存储器结构，其特征在于，包括：存储器单元的阵列；以及读取电路，与该阵列连接并经配置以基于该存储器单元的电流
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电压斜率特性来检测该阵列中任意存储器单元的数据储存状态并输出代表该数据储存状态的位。9.如权利要求8所述的存储器结构，其特征在于，该电流
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电压斜率特性为互导，包括该存储器单元响应不同栅极电压的不同输出电流间的差与该不同栅极电压间的差的比率。10.如权利要求8所述的存储器结构，其特征在于，该电流
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电压斜率特性为该存储器单元的电导，包括该存储器单元响应不同漏极电压的不同输出电流间的差与该不同漏极电压间的差的比率。11.如权利要求8所述的存储器结构，其特征在于，该读取电路包括：电流感测放大器，包括：数据输入节点；参考输入节点；以及输出节点；列解码器，连接于该阵列与该数据输入节点间；数模转换器，与该参...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：格芯美国集成电路科技有限公司，
类型：发明
国别省市：