一种电压控制磁阻随机存取存储器及读取控制方法技术

本发明专利技术涉及电压控制磁阻随机存取存储器领域，具体涉及一种电压控制磁阻随机存取存储器及其读取控制方法，包括：第一比较电路、第一磁隧道结和第二磁隧道结；第一磁隧道结与第一比较电路的第一输入端相连，第二磁隧道结与第一比较电路的第二输入端相连；第一磁隧道结用于在第一输入脉冲作用下获得第一参考电阻，第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，在第一输入脉冲的作用下，第一磁隧道结获得正交状态下的电阻值作为第一参考电阻，正交状态为第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的；第二磁隧道结用于读出或写入数据。本发明专利技术降低了存储器的成本，提高了电压控制磁性随机存取存储器读取控制的有效性和可靠性。效性和可靠性。效性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电压控制磁阻随机存取存储器及读取控制方法


[0001]本专利技术涉及电压控制磁阻随机存取存储器领域，具体涉及一种电压控制磁阻随机存取存储器及读取控制方法。

技术介绍

[0002]磁阻随机存取存储器中采用磁隧道节结构进行数据存储，磁隧道结结构包括固定磁层﹑薄绝缘隧道隔离层和自由磁层，固定磁层磁性方向不变，电压控制磁阻随机存取存储器由电压控制自由磁层的磁性方向。若自由磁层的磁性方向与固定磁层同向平行，磁隧道结结构具有低电阻；若自由磁层的磁性方向与固定磁层反向平行，磁隧道结结构具有高电阻；在自由磁层的磁性方向翻转过程中，磁隧道结结构的电阻发生变化。磁阻随机存取存储器根据电阻是高阻状态还是低阻状态来判断所存储的数据是0还是1。
[0003]磁阻随机存取存储器中行列设置有多个磁隧道结结构，构成了存储阵列。在磁阻随机存取存储器的读取控制过程中，将各个磁隧道结结构的输出电压或电流与参考电压或电流比较，以判断状态为1或是0。然而现有技术在磁隧道结结构的状态判断过程中，传统的设计方式通常利用电阻或晶体管等多个元器件串联或并联以构成规定电阻值的参考电阻，或者利用多个高阻状态和低阻状态的磁隧道结结构串联或并联以构成规定电阻值的参考电阻，从而获得参考电压或电流。然而现有技术中的上述方式需要使用多个元器件以获得特定值的参考电阻，存储器成本较高，控制流程复杂，并且参考电阻外串联、并联电路发生改变或环境温度发生改变时，参考电阻会发生变化，导致存储器无法正常工作。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的成本较高，控制流程复杂，无法稳定正常工作的技术问题，本专利技术提供一种电压控制磁阻随机存取存储器及读取控制方法。
[0005]本专利技术第一方面提供一种电压控制磁阻随机存取存储器，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少包括：
[0006]第一比较电路、第一磁隧道结和第二磁隧道结；
[0007]所述第一磁隧道结与所述第一比较电路的第一输入端相连，所述第二磁隧道结与所述第一比较电路的第二输入端相连；
[0008]所述第一磁隧道结用于在第一输入脉冲作用下获得第一参考电阻，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，在所述第一输入脉冲的作用下，所述第一磁隧道结获得正交状态下的电阻值作为第一参考电阻，所述正交状态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值；
[0009]所述第二磁隧道结用于读出或写入数据。
[0010]在一些实施例中，所述第一磁隧道结包括第一磁层、第二磁层和第一绝缘层，所述第二磁隧道结包括第三磁层、第四磁层和第二绝缘层；
[0011]所述第一磁层与所述第一输入端连接，所述第三磁层与所述第二输入端连接。
[0012]在一些实施例中，所述第一磁层可以为固定磁层，所述第二磁层为自由磁层；
[0013]所述第三磁层可以为固定磁层，所述第四磁层为自由磁层；
[0014]所述固定磁层具有第一磁性方向，所述自由磁层具有第二磁性方向，所述第一磁性方向固定，所述第二磁性方向为可变的。
[0015]在一些实施例中，所述第二磁隧道结工作状态至少包括高阻值状态和低阻值状态，
[0016]所述高阻值状态下，固定磁层的第一磁性方向和自由磁层的第二磁性方向呈反向平行状态；
[0017]所述低阻值状态下，第一磁性方向和第二磁性方向呈同向平行状态。
[0018]在一些实施例中，所述第一磁隧道结中第二磁层的磁性翻转概率和所述第一输入脉冲的宽度具有第一非线性关系；
[0019]所述第一非线性关系包括衰减振荡阶段和平稳阶段，若脉冲宽度小于稳态宽度阈值，第二磁性翻转概率在振荡最大概率值和振荡最小概率值之间呈正弦衰减振荡；若脉冲宽度大于等于脉冲宽度阈值，第二磁性的翻转概率稳定在50％。
[0020]在一些实施例中，获取所述第一磁隧道结中第二磁层的磁性翻转概率和所述第一输入脉冲的宽度的第一非线性关系，基于所述第一非线性关系确定脉冲宽度阈值；设置第一输入脉冲的脉冲宽度大于等于所述脉冲宽度阈值。
[0021]在一些实施例中，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少还包括多个晶体管，
[0022]第一输入脉冲经晶体管输入至第一磁隧道结的自由磁层中，若第一磁隧道结的电阻稳定在参考电阻，读取信号经晶体管输入至第二磁隧道结的自由磁层中，第一磁隧道结和第二磁隧道结的输出信号分别经多个串联的晶体管输入至第一输入端和第二输入端，所述第一比较电路的两个输入端连接的电路呈对称布置。
[0023]在一些实施例中，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少还包括主时序控制、存储阵列、译码器控制电路、读写电路、IO，
[0024]所述存储阵列由多个第二磁隧道结构成，第一磁隧道结构的数量为多个，一个第一磁隧道结构与一行第二磁隧道结构、或一列第二磁隧道结构、或一个第二磁隧道结构对应。
[0025]本专利技术第二方面提供一种电压控制磁阻随机存取存储器读取控制方法，至少包括：
[0026]在第一预设时间向第一磁隧道结输入第一输入脉冲；
[0027]在第二预设时间向第二磁隧道结输入读取控制信号，第二预设时间下所述第一磁隧道结处于正交状态；
[0028]所述第一磁隧道结和所述第二磁隧道结的输出信号分别连接至第一比较电路的第一输入端和第二输入端，从所述第一比较电路的输出端获取读取到的数据；
[0029]其中，所述第一预设时间与所述第二预设时间的差值大于等于衰减时间段，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，所述正交正态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值。
[0030]在一些实施例中，获取第一磁隧道结的历史振荡时间，将读取控制信号中使能信号到达时间作为第二预设时间，将第二预设时间提前历史振荡时间以计算得到第一预设时
间。
[0031]本专利技术提供的一种电压控制磁阻随机存取存储器及其读取控制方法，仅需要使用一个磁隧道结就可以实现参考电阻，存储器的成本较低；且电压控制磁阻随机存取存储器的翻转态具有在高阻值和低阻值之间的电阻值，即一个元器件就可以直接满足参考电阻的阻值范围要求，参考电阻的阻值完全受控于输入电压，无需再反复进行调整，使用简便；此外由于比较电路输入并联的第一磁隧道结和第二磁隧道结属于相同的元器件，在环境温度发生变化或出现其他干扰时，二者会产生相同的变化，此时由于并联关系，上述变化对电阻、电压或电流的影响会相互抵消，进而保证了电压控制磁阻随机存取存储器工作的稳定性。
[0032]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0033]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，包括：所述电压控制磁阻随机存取存储器至少包括：第一比较电路、第一磁隧道结和第二磁隧道结；所述第一磁隧道结与所述第一比较电路的第一输入端相连，所述第二磁隧道结与所述第一比较电路的第二输入端相连；所述第一磁隧道结用于在第一输入脉冲作用下获得第一参考电阻，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，在所述第一输入脉冲的作用下，所述第一磁隧道结获得正交状态下的电阻值作为第一参考电阻，所述正交状态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值；所述第二磁隧道结用于读出或写入数据。2.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，所述第一磁隧道结包括第一磁层、第二磁层和第一绝缘层，所述第二磁隧道结包括第三磁层、第四磁层和第二绝缘层；所述第一磁层与所述第一输入端连接，所述第三磁层与所述第二输入端连接。3.根据权利要求2所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，所述第一磁层可以为固定磁层，所述第二磁层为自由磁层；所述第三磁层可以为固定磁层，所述第四磁层为自由磁层；所述固定磁层具有第一磁性方向，所述自由磁层具有第二磁性方向，所述第一磁性方向固定，所述第二磁性方向为可变的。4.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，所述第二磁隧道结工作状态至少包括高阻值状态和低阻值状态，所述高阻值状态下，固定磁层的第一磁性方向和自由磁层的第二磁性方向呈反向平行状态；所述低阻值状态下，第一磁性方向和第二磁性方向呈同向平行状态。5.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，所述第一磁隧道结中第二磁层的磁性翻转概率和所述第一输入脉冲的宽度具有第一非线性关系；所述第一非线性关系包括衰减振荡阶段和平稳阶段，若脉冲宽度小于稳态宽度阈值，第二磁性翻转概率在振荡最大概率值和振荡最小概率值之间呈正弦衰减振荡；若脉冲宽度大于等于脉冲宽度阈值，第二磁性的翻转概率稳定在50％。6.根据权利要求1所述的电压控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岳升，闫安，吴迪，
申请(专利权)人：苏州凌存科技有限公司，
类型：发明
国别省市：