本发明专利技术涉及一种具有延时读取技术的自旋磁随机存储器自使能电路，包括写入控制逻辑电路、写入驱动电路、读写隔离开关、存储位单元、读使能开关、灵敏放大器和能够实现读写隔离开关和读使能开关自使能导通和截止的自使能控制逻辑电路。写入驱动电路的输入端与写入控制逻辑电路的输出端相连接，读写隔离开关连接于写入驱动电路的输出端和存储位单元之间，读使能开关连接于存储位单元和灵敏放大器的输入端之间，自使能控制逻辑电路的输入端与灵敏放大器的输出端相连接，自使能控制逻辑电路的输出端分别连接写入控制逻辑电路、读写隔离开关和读使能开关。该具有延时读取技术的自旋磁随机存储器自使能电路能耗低、可靠性高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁随机存储器
，尤其涉及自旋转力矩磁随机存储器(STT-MRAM:Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory)
，具体涉及一种具有延时读取技术的自旋磁随机存储器自使能电路。
技术介绍
存储器是电子系统中用于记忆的部件，被用于存储计算机程序和各种数据。随机存储器数据能够进行数据的写入和读取。自旋转移力矩磁随机存储器具备低功耗、低操作电压、高密度、高速度、读写操作次数理论不受限制的优点，有望成为真正意义上的“通用存储器”。自旋转移力矩磁随机存储器是目前研究最广泛的新型随机存储器，其一般采用一个存储阵列和相应外围电路组成。存储阵列中具有多个存储单元，如图1所示，每个存储单元包括一个磁隧道结(MTJ:Magnetic Tunnel Junct1n) Ml I和一个字线选择晶体管M12。其中磁隧道结Mll包括磁矩方向可变的自由层M111、磁矩方向固定的参考层M113以及设置在自由层Ml 11和参考层Ml 13之间的绝缘层Ml 12，字线选择晶体管的一端与参考层Ml 13相连接，自由层Mlll和参考层M113相对磁矩方向平行或反平行，磁隧道结的隧穿磁阻对应为低电阻(Rp)或高电阻(Rap)，则可分别代表二进制数据“O”或“I”。存储器的外围电路主要包括灵敏放大器、译码器、读写控制电路等。自旋转力矩磁随机存储器通过行列选择可以简单方便的操作每个存储单元。自旋转移力矩磁随机存储器通常采用电流写入方式。如图2所示，自旋转移力矩磁随机存储器的写入驱动电路包括写入控制逻辑电路M21、写入驱动电路M22、读写隔离开关M23和列选择开关M24。根据输入数据Input和写使能信号W-enable，产生流过磁隧道结的电流Iwite,改变磁隧道结的相对磁化方向。根据输入数据的不同，写入后自由层和参考层的相对磁化方向不同。参见图3，自旋转力矩磁随机存储器在读工作模式下，预充电式灵敏放大器M320首先把存储位单元位线BL-s和参考位单元位线BL-r充电至相同的电位，因为存储位单元M311的磁隧道结和参考位单元M312的磁隧道结的电阻不同，所以产生不同的读取电流I?ad和Iref，利用电流型灵敏放大器M320，比较Iraad和I ref后输出信号OlltpUt，进而判读磁隧道结所存储的数据是O还是I。但为避免影响自旋转力矩磁随机存储器的存储状态，一般读取电流小，因此位线上读取电流为小摆幅信号，即高低电流差值很小，I…电流差值也很小，故要求读取的存储单元信息一定要经过高灵敏度的放大器，经放大后才能输出。当存储位单元MTJ结的相对磁化方向为平行时，MTJ结表现为低电阻，与同为平行态低电阻的参考位单元MTJ结相比，因面积大，电阻小，所以IraadMref，通过电流型灵敏放大器Μ320的比较和放大，输出Output为数字电平O。当存储用MTJ结的相对磁化方向为反平行时，MTJ结表现为高电阻，与平行态参考用MTJ结相比，电阻大，所以Iraad〈I?f，通过电流型灵敏放大器M320的比较和放大，输出Output为数字电平I。自旋转移力矩磁随机存储器传统写入电路参见图2，输入的数据无论和存储位单元上一时刻的数据相同与否，都会输出流过磁隧道结的电流Imta，造成写入能耗的增加。写入电路作为自旋磁随机存储器的核心电路，传统的写入电路结构无法满足自旋转移力矩磁随机存储器越来越低的功耗要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种低能耗、高可靠性的具有延时读取技术的自旋磁随机存储器自使能电路，该具有延时读取技术的自旋磁随机存储器自使能电路能够实现写入数据的自使能写入，降低了存储位单元的写入能耗，从而降低了自旋转移力矩磁随机存储器的功耗。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为:一种具有延时读取技术的自旋磁随机存储器自使能电路，包括写入控制逻辑电路、写入驱动电路、读写隔离开关、存储位单元、读使能开关、灵敏放大器，其特征在于:还包括能够实现读写隔离开关和读使能开关自使能导通和截止的自使能控制逻辑电路，所述自使能控制逻辑电路中具有延时电路；所述写入驱动电路的输入端与写入控制逻辑电路的输出端相连接，所述读写隔离开关连接于所述写入驱动电路的输出端和存储位单元之间，所述读使能开关连接于所述存储位单元和灵敏放大器的输入端之间，所述自使能控制逻辑电路的输入端与所述灵敏放大器的输出端相连接，所述自使能控制逻辑电路的输出端分别连接写入控制逻辑电路、读写隔离开关和读使能开关。优选地，所述自使能控制逻辑电路还包括有异或门、反相器、第一与门、第二与门和第三与门；其中，异或门的一个输入端与所述灵敏放大器的数据信号输出端相连接，异或门的另一个输入端与写入信号线相连接，异或门的输出端与第一与门的一个输入端相连接；第一与门的另一个输入端与所述灵敏放大器的感测信号输出端相连接，第一与门的输出端与反相器的输入端、第二与门的一个输入端相连接；反相器的输出端与延时电路的输入端相连接；第二与门的另一个输入端与写使能信号线相连接，第二与门的输出端与写入控制逻辑电路、读写隔离开关相连接；第三与门的一个输入端与延时电路的输出端相连接，第三与门的另一个输入端与所述灵敏放大器的感测信号输出端相连接，第三与门的输出端与读使能开关相连接。可选择地，所述延时电路为正偶数个串联连接的反相器。所述读写隔离开关包括第一读写隔离开关和第二读写隔离开关，所述读使能开关包括第一读使能开关和第二读使能开关；所述第一读写隔离开关、第二读写隔离开关、第一读使能开关和第二读使能开关均为MOSFET管；所述第一读写隔离开关的漏极连接写入驱动电路，所述第一读写隔离开关的源极连接存储位单元，所述第一读写隔离开关的栅极连接第二与门的输出端；所述第二读写隔离开关的漏极连接写入驱动电路，所述第二读写隔离开关的源极连接存储位单元，所述第二读写隔离开关的栅极连接第二与门的输出端；所述第一读使能开关的漏极连接存储位单元，所述第一读使能开关的源极连接灵敏放大器的输入端，所述第一读使能开关的栅极连接第三与门的输出端；所述第二读使能开关的漏极连接存储位单元，所述第二读使能开关的源极接地线，所述第二读使能开关的栅极连接第三与门的输出端。所述存储位单元包括一磁隧道结以及与所述磁隧道结的参考层相连接的字线选择晶体管；所述第一读写隔离开关的源极与所述存储位单元中磁隧道结的自由层相连接，所述第二读写隔离开关的源极与所述存储位单元中字线选择晶体管相连接；所述第一读使能开关的漏极与存储位单元中磁隧道结的自由层相连接，所述第二读使能开关的漏极与存储位单元中字线选择晶体管相连接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:本专利技术中具有延时读取技术的自旋磁随机存储器自使能电路采用自使能控制逻辑电路，能够实现存储数据自使能的写入和读取，此外配合自使能控制逻辑电路中的延时电路，使得存储数据无论是I还是0，都能够很好地完成自使能的写入和读取。从而有效较少了流过存储位单元的写入电流，降低了存储位单元的写入能耗。而且该自使能控制逻辑电路，减少了写入电流流经磁隧道结的时间，提高了磁隧道结的可靠性，进而提高了自旋转移力矩磁随机存储器的可靠性，降低了自旋转移力矩磁随机存储器的功耗。【本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有延时读取技术的自旋磁随机存储器自使能电路，包括写入控制逻辑电路(M41)、写入驱动电路(M42)、读写隔离开关(M43)、存储位单元(M44)、读使能开关(M46)、灵敏放大器(M45)，其特征在于：还包括能够实现读写隔离开关(M43)和读使能开关(M46)自使能导通和截止的自使能控制逻辑电路(M47)，所述自使能控制逻辑电路(M47)内具有延时电路(M471)；所述写入驱动电路(M42)的输入端与写入控制逻辑电路(M41)的输出端相连接，所述读写隔离开关(M43)连接于所述写入驱动电路(M42)的输出端和存储位单元(M44)之间，所述读使能开关(M46)连接于所述存储位单元(M44)和灵敏放大器(M45)的输入端之间，所述自使能控制逻辑电路(M47)的输入端与所述灵敏放大器(M45)的输出端相连接，所述自使能控制逻辑电路(M47)的输出端分别连接写入控制逻辑电路(M41)、读写隔离开关(M43)和读使能开关(M46)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽，庄奕琪，汤华莲，赵巍胜，刘礼文，
申请(专利权)人：西安电子科技大学宁波信息技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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