相变存储单元的读写驱动电路制造技术

一种相变存储单元的读写驱动电路，其包括：用于提供待读写的相变存储单元所需电流的电流源电路；用于将电流源电路所提供的电流转换为多路镜像电流的镜像电路；与多个脉冲信号输入端相连接且用于根据待读写的相变存储单元当前所要进行的操作选择相应输入的脉冲信号的脉冲选择电路；用于根据所选择的脉冲信号选取所述镜像电路输出的一路镜像电流，并将其输出至待读写的相变存储单元的电流控制电路；与写信号输入端相连接且用于监视写入的数据是否正确的写监视电路；用于根据待读写的相变存储单元的电流确定所述待读写的相变存储单元的电压降，进而确定所述待读写的相变存储单元所存储的数据的读数据电路，由此实现对相变存储单元的读写驱动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种读写驱动电路，特别涉及一种相变存储单元的读写驱动电路。
技术介绍
相变存储器(PCRAM)是利用相变材料的晶态和非晶态的特性来存储数据。对于相变材料， 如Ge-Sb-Tb (GST)，是硫系化物的非晶半导体，对其使用电流加热，能使其从非晶态转化为 结晶态，也就是GST从高阻状态变为低阻状态，称之为set;或者GST从结晶态转换为非 结晶态，也就是GST从低阻状态变为高阻状态，称之为reset。这种状态的变化就可以表示 一个bit的数据，"0"或"1"。当给相变材料GST充入一个高速、短时间的大电流脉冲时，相变材料GST就转化为高阻 的非结晶态。这个高阻的非结晶状态认为是reset状态，对应数据"1"。当给相变材料GST充入一个比reset电流小，脉冲宽度更宽的电流脉冲时，相变材料GST 就转化为低阻的结晶态。这个低阻的结晶状态认为是set状态，对应数据"0"。请参见图l，其为PCRAM—个单元的等效电路图。PCRAM单元等效为一个可变电阻R，晶 体管T作开关用，此种等效电碍被称为"1T1R"。字线WL连到晶体管T的栅极，控制晶体 管T的开启和关闭，可变电阻R (即PCRAM单元)的一端接晶体管T的漏极，另一端接位线 BL。当字线WL选通，晶体管T开启，驱动电流通过位线BL注入到PCRAM单元，使相变材料 GST发生相变。再请参见图2，其为相变存储器发生相变的时间(Time)、温度Temperature)、电流三 者之间的关系图。在写操作模式下，如果数据是"l"，字线WL选通，写电流通过位线BL注 入相变存储器，加热相变材料。相变材料的温度大于融化(melting)温度Tm，相变材料变为非 结晶态，此时需要的电流Ir(g卩Amorphizing RESET Pulse)为相变的reset电流，然后迅速 减小注入电流，使相变材料的温度迅速下降，相变材料来不及变为结晶态，因此锁定在非晶 态，处于高阻状态(即HighR，大于100千欧姆)，把信号"1"存储在非结晶的状态。如果 数据是"0"，字线WL选通，写电流Is通过位线BL注入相变存储器，加热相变材料。相变 材料的温度大于结晶(crystallization)温度Tc，并保持一段时间，相变材料变为结晶态。相 变材料锁定在结晶态，处于低阻状态(即LowR， l千欧姆以内)，把信号"0"存储在结晶的 状态，这个电流Is(即Crystallizing SET Pulse)称为set电流，Is比Ir要小，而Is的脉冲宽度却要比Ir的宽一些。在读操作时，字线(WL)和位线(BL)选通PCRAM中的一个PCRAM单 元，如图1所示，注入一个小电流，测试PCRAM单元(即可变电阻R)的压降，由于"0"和 "1"的电阻相差很大，依据这个压降就可以确定是"0"或"1"的信息。因此，根据上述原理，如何为PCRAM单元提供读写驱动电流实己成为本领域技术人员亟 待解决的技术课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种相变存储单元的读写驱动电路，以向相变存储单元提供其所 需的电流脉冲。为了达到上述目的及其他目的，本专利技术提供的相变存储单元的读写驱动电路，包括用 于提供待读写的相变存储单元所需电流的电流源电路；与所述电流源电路相连接且用于将所 述电流源电路所提供的电流转换为多路镜像电流的镜像电路；与多个脉冲信号输入端相连接 且用于根据所述待读写的相变存储单元当前所要进行的操作选择相应输入的脉冲信号的脉冲 选择电路，其中，脉冲信号输入端包括写信号输入端和读信号输入端；与所述镜像电路和脉 冲选择电路相连接且用于根据所选择的脉冲信号选取所述镜像电路输出的一路镜像电流，并 将其输出至所述待读写的相变存储单元的电流控制电路；与写信号输入端相连接且用于当所 述待读写的相变存储单元当前所进行的操作为写操作时，监视写入的数据是否正确，并输出 正确与否的警示信息的写监视电路；用于根据所述电流控制电路输出至所述待读写的相变存储单元的读数据电流确定所述待读写的相变存储单元的电压降，进而确定所述待读写的相变 存储单元所存储的数据的读数据电路。此外，所述相变存储单元的读写驱动电路还可包括与所述镜像电路相连接，用于调整所 述多路镜像电流使其与所述电流源电路所提供的电流相匹配的匹配电路。较佳地，所述电流源电路为电流可调电路；所述电流源电路可包括运算放大器、连接 在所述运算放大器输出端的场效应管、与所述场效应管串连的电阻；所述电阻可为可调电阻。较佳地，所述匹配电路可包括输入端与所述镜像电路相连接的大增益的运算放大器、及 与所述大增益的运算放大器输出端和所述镜像电路相连接的M0S调节管。较佳地，所述写信号输入端可包括Reset一p信号输入端和Set_p信号输入端。较佳地，所述写监视电路可包括用于读取当前所述待读写的相变存储单元所存储的数据 的读电路、将所述读电路输出的信号与所述写信号输入端当前输入的写信号进行比较的异或 电路、及与所述异或电路输出端相连接且用于对比较次数进行计数的计数器电路；所述读电路可为读取所述待读写的相变存储单元的电压的比较器。综上所述，本专利技术的相变存储单元的读写驱动电路根据对相变存储单元所要进行的操作 提供相应的读或写电流，从而实现对相变存储单元的读写驱动。附图说明图1为PCRAM单元的等效电路示意图。图2为PCRAM相变过程温度与时间的关系示意图。图3为本专利技术的相变存储单元的读写驱动电路的电路图。图4及图5为本专利技术的相变存储单元的读写驱动电路的另一实施例示意图。图6为本专利技术的相变存储单元的读写驱动电路应用于相变存储器的示意图。具体实施方式 实施例一请参阅图3，本专利技术的相变存储单元的读写驱动电路至少包括电流源电路100、镜像电 路200、匹配电路300、脉冲选择电路、电流控制电路、写监视电路、及读数据电路等。所述电流源电路100用于提供待读写的相变存储单元600所需电流，即向可变电阻R提 供驱动电流，其包括运算放大器0PA1、连接在所述运算放大器OPAl输出端的场效应管MnO、 与所述场效应管MnO串连的电阻Rext，由于运算放大器0PA1作用，Vref与Vext相等，因此，所述电流源电路提供的电流为Is-，，显然，通过固定Vref，调节Rext可改变所述电Rext流源电路所提供的电流Is，也可以通过固定Rext，调节Vref来调节电流Is。所述镜像电路200与所述电流源电路100相连接，用于将所述电流源电路100所提供的 电流Is转换为镜像电流Ipl 、 Ip2和Ip3，其包括场效应管MpO、 Mpl、 Mp2和Mp3等。所述 镜像电路200通过镜像把场效应管MpO中的电流Is镜像到场效应管Mpl、场效应管Mp2和场 效应管Mp3中，场效应管Mpl和场效应管Mp2中的电流Ipl、 Ip2和Ip 3的大小是由场效应 管Mpl、场效应管Mp2和场效应管Mp3的宽长比与场效应管MpO宽长比的比值决定的，艮卩 Wp|/ Wp2/ Wp3/<formula>formula see original document page 6</formula>所述匹配电路300与所述镜像电路200相连接，用于调整所述镜像电流Ipl、 Ip2和Ip 3使其与所述电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储单元的读写驱动电路，其特征在于包括：　电流源电路，用于提供待读写的相变存储单元所需电流；　镜像电路，与所述电流源电路相连接，用于将所述电流源电路所提供的电流转换为多路镜像电流；　脉冲选择电路，与多个脉冲信号输入 端相连接，用于根据所述待读写的相变存储单元当前所要进行的操作选择相应输入的脉冲信号，其中，脉冲信号输入端包括写信号输入端和读信号输入端；　电流控制电路，与所述镜像电路和脉冲选择电路相连接，用于根据所选择的脉冲信号选取所述镜像电路输出的 一路镜像电流，并将其输出至所述待读写的相变存储单元；　写监视电路，与写信号输入端相连接，用于当所述待读写的相变存储单元当前所进行的操作为写操作时，监视写入的数据是否正确，并输出正确与否的警示信息；　读数据电路，用于根据所述电流控 制电路输出至所述待读写的相变存储单元的读数据电流确定所述待读写的相变存储单元的电压降，进而确定所述待读写的相变存储单元所存储的数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈后鹏，蔡道林，陈小刚，宋志棠，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]