相变化存储器写入的驱动方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种相变化存储器写入的驱动方法，包括计数一相变化存储器的一存取次数以及当该存取次数大于一预定次数时，对该相变化存储器进行数据刷新操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为 一种相变化存储器的驱动方法与系统，特别是一种相变化存储 器写入的驱动方法与系统。
技术介绍
随着可携式应用产品的成长，使得非易失性存储器的需求有日渐增加的趋势，相变化存储器(Phase Change Memory, PCM )由于具有速度、功率、 容量、可靠度、制造集成度、以及成本等具竟争力的特性，已被视为下一世 代最具有潜力的非易失性存储器技术。PCM存储器主要是利用某些材料在特 定的电流脉冲下会具有快速且可逆的相变化效应，进而导致材料在某些特性 上的稳定改变來达到存储的效果，此外其最终的状态并不会随着外加能量的 消失而改变，因此具有非易失性的特点。目前采用的相变化材料多以硫属化 合物合金为主，以Ge2Sb2Te5合金最为普遍，而此种材料在可重复写录式光盘 (CD-RW)与可重复写录式数字多用途光盘(DVD-RW)的产业中亦有成熟的应 用。相变化存储器主要是利用某些材料在特定的电压或电流脉沖下会具有快 速且可逆的相变化效应，进而导致材料在电性质的改变，此外其最终的状态 并不会随着外加能量的消失而改变，因此具有非易失性的特点。这些材料在 进行使材料结晶化的设定(SET)操作时，可能造成相变化存储器在结晶时 会有不完全结晶的现象，导致材料的电阻值无法有效地被降低，进而造成较 小的检测边限(sensing margin)以及较差的均匀性分布。目前大多数的解决办 法乃是拉长材料结晶的时间，或于设定(SET)操作前，先给短脉冲大电流。 然而，这些方法会劣化相变化存储器在功率与速度等的特性。随着相变化存储器技术的发展，相变化存储单元(PCM cell)的尺寸有逐 渐微缩的趋势。当尺寸微缩后，工作电压降低，相变化存储单元中的导线也 变细，导线所能承受的电流降低，不利于快速的充放电大电流。且由于相变 化材料为电流驱动，电路提供重置(RESET)操作使材料非结晶化所需的大电流已相当吃力，若相变化存储器每次设定(SET)前亦需要短脉沖大电流，对于电路设计及布局的考虑势必更加复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供一种相变化存储器写入的驱动方法。 本专利技术的另 一 目的为提供一种相变化存储器写入的驱动系统。 本专利技术提供一种相变化存储器写入的驱动方法，包括计数一相变化存储 器的一存取次数以及当该存取次数大于一预定次数时，对该相变化存储器进行数据刷新(REFRESH)操作。当该相变化存储器启动该数据刷新操作后， 将该存取次数重置为0。在本方法实施例中，数据刷新操作包括复制并存储 该相变化存储器中的数据至一备用存储器；对该相变化存储器输入一重置电 流；将该相变化存储器中的数据自该备用存储器存储回该相变化存储器。本专利技术更提供一相变化存储器写入的驱动方法，适用于一相变化存储器， 该相变化存储器具有多个存储区块，包括选择一存储区块；记录该存储区块 的一存取次数；当该存取次数大于一预定值时，标记该存储区块，并于一特 定时间点对该存储区块进行一数据刷新操作。当该相变化存储器启动该数据 刷新操作后，将该存取次数重置为0。在本方法实施例中，数据刷新搡作包 括复制并存储该相变化存储器中的数据至一备用存储器；对该相变化存储器 输入一重置电流；将该相变化存储器中的数据自该备用存储器存储回该相变 化存储器。本专利技术提供一种相变化存储器写入的驱动系统，包括一相变化存储器、 一备用存储器、 一存储器控制器以及一计数器。该计数器用以计数该相变化 存储器的一存取次数。当该存取次数大于一预定次数时，该存储器控制器对 该相变化存储器进行一数据刷新操作，包括复制并存储该相变化存储器中 的数据至该备用存储器；对该相变化存储器输入一重置电流；将该相变化存 储器中的数据自该备用存储器存储回该相变化存储器。为让本专利技术的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举 出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下附图说明图1为一般对相变化存储器进行写入与读取的电流脉冲示意图。图2为根据本专利技术的一种相变化存储器写入的驱动方法的一实施例的流 程图。图3为根据本专利技术的一种数据刷新操作的一实施例的流程图。图4为本专利技术的一种相变化存储器写入的驱动系统的一实施例的示意图。主要组件符号说明Ireset-重置电流IsET-设定电 流lREAD-读取电流41- 相变化存储器42- 备用存储器43- 计数器44- 存储器控制器具体实施方式相变化存储器的操作主要是通过两种不同大小的电流脉沖施加在相变化 存储器之上，使得相变化存储器由于欧姆加热的效应，导致局部区域因不同 的温度改变而S1发相变化材料的非晶态(amorphous state )与结晶态(crystalline state)的可逆相转变，并通过此两相所呈现的不同电阻值来达到存储数据的 目的。图1为一般对相变化存储器进行写入与读取的电流脉沖示意图。当相 变化存储器进行RESET操作时，主要是施加一脉沖宽度较短且脉冲高度较高 的重置电流Ireset,通过此脉冲的施加使得相变化存储器局部区域的温度会高 于相变化材料的熔点(Tm)而融化。当此融化的区域在瞬间降温时，由于没 有足够的时间来进行再结晶，因此在凝固的过程中会形成非晶态，此时相变 化材料具有高阻值。另一方面，当相变化存储器进行SET操作时，则是利用 一脉冲宽度较宽且脉冲高度较低的设定电流ISET，通过此脉冲的施加使得相 变化存储器局部区域的温度介于相变化材料的结晶温度(Tx)与熔点之间， 如此经过RESET操作后的非结晶化区域则可再被结晶。如上所述，相变化存 储器的RESET操作与SET操作即类似快闪存储器中的抹除(erase)与纪录 (program)操作，最后通过将相变化存储器操作在结晶态与非晶态之间的电 阻差异来达到存储的效果。当读取相变化存储器中的数据时，则利用一电流大小小于ISET的读取电流IREAD来判断其电阻值，以得知其存储的数据。图2为根据本专利技术的一种相变化存储器写入的驱动方法的一实施例的流 程图。当相变化存储器接收一存取指令时(步骤S21),通过一计数器来计数该相变化存储器接收存取指令的次数(步骤S22)。在本实施例中，该计数器可能由软件或硬件实现，亦可能内建于一存储器控制器中或是为外部计 数器。在本实施例中，相变化存储器可区分为多个存储区块，且每一存储区 块皆耦接一计数器，用以计数每一存储区块的存取次数。在本实施例中，存取次数包含了该相变化存储器的一重置(RESET)次数、 一设定(SET)次 数或一读取次数。本实施例所提供的驱动方法可针对单一的重置次数、设定 次数或是读取次数来进行控制，或是综合考虑相变化存储器的重置次数、设 定次数或是读取次数来进行控制。当计数器完成相变化存储器的存取次数的 计数时，会判断相变化存储器的存取次数是否大于一预定值(步骤S23)。 若否，则跳到步骤S24,正常的存取该变化存储器。若是，则跳到步骤S25, 标记该相变化存储器，并于一特定时间对该被标记的相变化存储器进行一数 据刷新(REFRESH)操作。利用上述的驱动方法可避免相变化存储器因连续 被重置或设定而有过度写入(over-writing)。在本实施例中，若该计数器是 针对该相变化存储器中的 一存储区块计数时，则只需对该存储区块进行数据 刷新，且标记相变化存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变化存储器写入的驱动方法，包括：　　　　计数一相变化存储器的一存取次数；以及　　　　当该存取次数大于一预定次数时，对该相变化存储器进行数据刷新操作。

【技术特征摘要】
1. 一种相变化存储器写入的驱动方法，包括计数一相变化存储器的一存取次数；以及当该存取次数大于一预定次数时，对该相变化存储器进行数据刷新操作。2. 如权利要求1所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中该存取次数 包括该相变化存储器的一重置(RESET)次数、 一设定(SET)次数或一读 取(READ )次数。3. 如权利要求2所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中当该存取次 数大于该预定次数时，先对该相变化存储器进行一重置操作，再对该相变化 存储器进行一设定操作。4. 如权利要求3所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中该重置操作 系对该相变化存储器输入一重置(RESET)电流。5. 如权利要求3所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中该设定操作 系对该相变化存储器输入一设定(SET)电流。6. 如权利要求3所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中在对该相变 化存储器进行该重置操作前，先将该相变化存储器中存储的数据存储在一备 用存储器中。7. 如权利要求1所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中当该相变化 存储器接收该数据刷新操作后，将该存取次数重置为0。8. 如权利要求1所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中该数据刷新 操作包括复制并存储该相变化存储器中的数据至一备用存储器； 对该相变化存储器输入一重置电流；以及将该相变化存储器中的数据自该备用存储器存储回该相变化存储器。9. 如权利要求8所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中还包括 对该相变化存储器输入一设定电流。10. —种相变化存储器写入的驱动方法，适用于一相变化存储器，该相变 化存储器具有多个存储区块，包括选择一存储区块；记录该存储区块的一存取次数；以及当该存取次数大于一预定值时，标记该存储区块，并于一特定时间点对 该存储区块进行一数据刷新操作。11. 如权利要求10所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中该存取次数包括该存储区块的一重置(RESET)次数、 一设定(SET)次数或一读取次数。12. 如权利要求11所述的相变化存储器写入的驱动方法，其中当该存取 次数大于该预定次数时，先...

【专利技术属性】
技术研发人员：许世玄，林烈萩，江培嘉，王文翰，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，力晶半导体股份有限公司，南亚科技股份有限公司，茂德科技股份有限公司，华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]