读写电路、读写方法以及铁电存储器技术

本申请涉及数据存储技术领域，具体涉及一种读写电路、读写方法以及铁电存储器。该读写电路包括：灵敏放大器，耦合至第一铁电存储单元的第一位线和第一参考位线；连接灵敏放大器的第一电压切换电路，用于向灵敏放大器输出第一电压或者第二电压；连接灵敏放大器的第二电压切换电路，用于向灵敏放大器输出第三电压或者第四电压；其中，第一电压＞第二电压＞第三电压＞第四电压。其中，当第一位线上的电压高于第一参考位线上的电压时，灵敏放大器用于向第一位线输出第一电压或者第二电压，向第一参考位线输出第三电压或者第四电压。该读写电路可以降低铁电存储器的功耗及成本。可以降低铁电存储器的功耗及成本。可以降低铁电存储器的功耗及成本。

【技术实现步骤摘要】
读写电路、读写方法以及铁电存储器


[0001]本申请涉及数据存储
，具体涉及一种铁电存储阵列的读写电路、读写方法以及铁电存储器。

技术介绍

[0002]铁电存储器或者说铁电随机存储器(ferroelectric random access memory，FeRAM)包括一个或多个铁电电容(capacitor，C)。铁电电容作为存储单元，可以用于存储信息。其中，铁电电容的两个电极板中间沉积有铁电晶体，可以利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储。铁电晶体的晶体中心铁原子有两种稳定状态或者说极化状态。可以设定这两种极化状态分别为负极化状态和正极化状态。铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态(或者说负极化状态)；当电场从晶体移走后，中心原子会保持在原来的位置。这是由于晶体的两个状态之间是一个高能阶，中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置(或者说正极化状态)。因此，铁电存储器可以在断电的情况下保持数据，具有非易失性，可用作非易失性存储器。
[0003]铁电电容对应负极化状态的剩余极化强度(the remnant polarization，Pr)表示了铁电电容中处于负极化状态的铁原子的比例。也就是说，当铁电电容对应负极化状态的Pr较高，可以明确读出该铁电电容存储的对应负极化状态的信息。若铁电电容对应负极化状态的Pr较低时，可能难以读出该铁电电容存储的对应负极化状态的信息。
[0004]因此，如何保持铁电电容的剩余极化强度，对铁电存储器的可靠性具有重要影响。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种铁电存储阵列的读写电路、读写方法以及铁电存储器，可以降低铁电存储器的功耗以及成本。
[0006]第一方面，提供了一种铁电存储阵列的读写电路，铁电存储阵列包括第一铁电存储单元；读写电路包括：灵敏放大器，耦合至第一铁电存储单元的第一位线和第一参考位线；连接灵敏放大器的第一电压切换电路，用于向灵敏放大器输出第一电压或者第二电压；连接灵敏放大器的第二电压切换电路，用于向灵敏放大器输出第三电压或者第四电压；其中，第一电压＞第二电压＞第三电压＞第四电压。
[0007]其中，当第一位线上的电压高于第一参考位线上的电压时，灵敏放大器用于向第一位线输出第一电压或者第二电压，向第一参考位线输出第三电压或者第四电压。当第一位线上的电压低于第一参考位线上的电压时，灵敏放大器用于向第一参考位线输出第一电压或者第二电压，向第一位线输出第三电压或者第四电压。
[0008]本申请实施例提供的读写电路，可以在特定的阶段，可以向灵敏放大器输出不同大小的电压。例如在第一铁电存储单元的读写阶段，向灵敏放大器输出的小于第一电压且的第二电压或第三电压，使得灵敏放大器可以向第一位线输出第二电压或第三电压，即灵
敏放大器在第一铁电存储单元的读写阶段，向第一位线施加的电压较小，由此，可以采用较小的的电压，将第一位线上的信息传递至处理器，即降低了第一位线和处理器之间的数据路径上的操作电压，进而降低铁电存储单元的读写功耗。
[0009]再例如，在铁电存储单元的恢复阶段或者说回写阶段，可以向灵敏放大器输出电压差比较大的第一电压和第四电压，使得灵敏放大器可以向第一位线输出第一电压或第四电压，从而可以完成铁电存储单元的回写。
[0010]也就是说，本申请实施例提供铁电存储阵列的读写电路，可以向灵敏放大器输出不同大小的电压，进而向第一位线输出不同大小的电压，以实现对铁电存储单元的不同操作，并且结构简单，有助于降低铁电存储器的体积和成本。
[0011]在一种可能的实施方式中，当第一电压切换电路用于向灵敏放大器输出第一电压时，第二电压切换电路用于向灵敏放大器输出第四电压；当第一电压切换电路用于向灵敏放大器输出第二电压时，第二电压切换电路用于向灵敏放大器输出第三电压。
[0012]在该实施方式中，当第一电压切换电路用于向灵敏放大器输出第一电压时，第二电压切换电路用于向灵敏放大器输出第四电压，从而使得灵敏放大器可以向第一位线输出第一电压或第四电压，使得第一铁电存储单元在被破坏后可以完成恢复或者回写。当第一电压切换电路用于向灵敏放大器输出第二电压时，第二电压切换电路用于向灵敏放大器输出第三电压，从而使得灵敏放大器可以向第一位线输出第二电压或第三电压，由此，可以采用较小的小于写电压Vw的电压，将第一位线上的信息传递至处理器，即降低了第一位线和处理器之间的数据路径上的操作电压，进而降低存储单元铁电存储单元的读写功耗。
[0013]在一种可能的实施方式中，第一电压为第一铁电存储单元的写电压Vw，第四电压为第一铁电存储单元的零电压V0。
[0014]在该实施方式中，第一电压和第四电压分别为第一铁电存储单元的写电压Vw和零电压V0，可使得灵敏放大器向第一位线输出写电压Vw或者零电压V0，从而可以使得第一铁电存储单元在被破坏后可以完成恢复或者回写。
[0015]在一种可能的实施方式中，第一电压切换电路包括第一晶体管和第二晶体管；其中，第一晶体管的第一极连接灵敏放大器，第二极连接第一驱动电路；第二晶体管的第一极连接灵敏放大器，第二极连接第二驱动电路；其中，当第一晶体管导通时，第一驱动电路用于通过第一晶体管向灵敏放大器输出第一电压；当第二晶体管导通时，第二驱动电路用于通过第二晶体管向灵敏放大器输出第二电压；第二电压切换电路包括第三晶体管和第四晶体管；其中，第三晶体管的第一极连接灵敏放大器，第二极连接第三驱动电路；第四晶体管的第一极连接灵敏放大器，第二极连接第四驱动电路；其中，当第三晶体管导通时，第三驱动电路用于通过第三晶体管向灵敏放大器输出第三电压；当第四晶体管导通时，第四驱动电路用于通过第四晶体管向灵敏放大器输出第四电压。
[0016]该实施方式提供了电压切换电路的一种具体实现形式，该形式结构简单、性能稳定、可靠性高，可进一步降低铁电存储器的成本和可靠性。
[0017]在一种可能的实施方式中，第一电压切换电路用于向灵敏放大器的第一线路输出第一电压或者第二电压，第二电压切换电路用于向灵敏放大器的第二线路输出第三电压或第四电压。
[0018]在该实施例方式中，第一电压切换电路可以为灵敏放大器的第一线路提供电压，
第二切换电路可以为灵敏放大器的第二线路提供电压，从而使得灵敏放大器可以向第一位线和第一参考位线输出相应电压，实现对第一铁电存储单元的读写。
[0019]在一种可能的实施方式中，第一线路为上拉信号布线，第二线路为下拉信号布线。
[0020]在一种可能的实施方式中，灵敏放大器包括：第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管；其中，第一线路连接第七晶体管的第一极，以及连接第八晶体管的第一极；第二线路连接第五晶体管的第一极，以及连接第六晶体管的第一极；第一位线连接第七晶体管的第二极，以及连接第六晶体管的栅极；第一参考位线连接第六晶体管的第二极，以及连接第七晶体管的栅极；其中，当第一位线上的电压高于第一参考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电存储阵列的读写电路，其特征在于，所述铁电存储阵列包括第一铁电存储单元；所述读写电路包括：灵敏放大器，耦合至所述第一铁电存储单元的第一位线和第一参考位线；连接所述灵敏放大器的第一电压切换电路，用于向所述灵敏放大器输出第一电压或者第二电压；连接所述灵敏放大器的第二电压切换电路，用于向所述灵敏放大器输出第三电压或第四电压；其中，所述第一电压＞所述第二电压＞所述第三电压＞所述第四电压；当所述第一位线上的电压高于所述第一参考位线上的电压时，所述灵敏放大器用于向所述第一位线输出所述第一电压或者所述第二电压，向所述第一参考位线输出所述第三电压或者所述第四电压。2.根据权利要求1所述的读写电路，其特征在于，当所述第一位线上的电压低于所述第一参考位线上的电压时，所述灵敏放大器用于向所述第一参考位线输出所述第一电压或者所述第二电压，向所述第一位线输出所述第三电压或者所述第四电压。3.根据权利要求1或2所述的读写电路，其特征在于，当所述第一电压切换电路用于向所述灵敏放大器输出所述第一电压时，所述第二电压切换电路用于向所述灵敏放大器输出所述第四电压；当所述第一电压切换电路用于向所述灵敏放大器输出所述第二电压时，所述第二电压切换电路用于向所述灵敏放大器输出所述第三电压。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的读写电路，其特征在于，所述第一电压为所述第一铁电存储单元的写电压Vw，所述第四电压为所述第一铁电存储单元的零电压V0。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的读写电路，其特征在于，所述第一电压切换电路包括第一晶体管和第二晶体管；其中，所述第一晶体管的第一极连接所述灵敏放大器，第二极连接第一驱动电路；所述第二晶体管的第一极连接所述灵敏放大器，第二极连接第二驱动电路；其中，当所述第一晶体管导通时，所述第一驱动电路用于通过所述第一晶体管向所述灵敏放大器输出所述第一电压；当所述第二晶体管导通时，所述第二驱动电路用于通过所述第二晶体管向所述灵敏放大器输出所述第二电压；所述第二电压切换电路包括第三晶体管和第四晶体管；其中，所述第三晶体管的第一极连接所述灵敏放大器，第二极连接第三驱动电路；所述第四晶体管的第一极连接所述灵敏放大器，第二极连接第四驱动电路；其中，当所述第三晶体管导通时，所述第三驱动电路用于通过所述第三晶体管向所述灵敏放大器输出所述第三电压；当所述第四晶体管导通时，所述第四驱动电路用于通过所述第四晶体管向所述灵敏放大器输出所述第四电压。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的读写电路，其特征在于，所述第一电压切换电路用于向所述灵敏放大器的第一线路输出所述第一电压或者所述第二电压，所述第二电压切换电路用于向所述灵敏放大器的第二线路输出所述第三电压或所述第四电压。7.根据权利要求6所述的读写电路，其特征在于，所述第一线路为上拉信号布线，所述第二线路为下拉信号布线。8.根据权利要求6或8所述的读写电路，其特征在于，所述灵敏放大器包括：第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管；其中，
所述第一线路连接所述第七晶体管的第一极，以及连接所述第八晶体管的第一极；所述第二线路连接所述第五晶体管的第一极，以及连接所述第六晶体管的第一极；所述第一位线连接所述第七晶体管的第二极，以及连接所述第六晶体管的栅极；所述第一参考位线连接所述第六晶体管的第二极，以及连接所述第七晶体管的栅极；其中，当所述第一位线上的电压高于所述第一参考位线上的电压时，所述第七晶体管导通，使得所述第一线路向所述第一位线输出所述第一电压或者所述第二电压；当所述第一线路向所述第一位线输出所述第一电压或所述第二电压时，所述第六晶体管导通，使得所述第二线路向所述第一参考位线输出所述第三电压或所述第四电压。9.根据权利要求8所述的读写电路，其特征在于，所述第一位线连接所述第五晶体管的第二极，以及连接所述第八晶体管的栅极；所述第一参考位线连接所述第八晶体管的第二极，以及连接所述第五晶体管的栅极；当所述第一位线上的电压低于所述第一参考位线上的电压时，所述第八晶体管导通，使得所述第一线路向所述第一参考位线输出所述第一电压或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮，卜思童，方亦陈，刘晓真，许俊豪，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：