【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子，尤其涉及一种用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器。
技术介绍
1、随着物联网和机器学习的兴起，第四次工业革命的浪潮带来了对访问时间短的下一代非易失性存储器的需求大量增加。相较于闪存(flash memory，flash)和动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)，相变存储器(phase change memory，pcm)具有低功耗、高密度、可擦写耐久性高以及保持信息时间长等优势，同时兼顾了读写速度和数据保持时间，因此成为当前半导体存储技术研究的热点。
2、相变存储器利用相变材料ge2sb2te5(gst)在晶态(set，低阻态)和非晶态(reset，高阻态)之间具有不同的电阻率来进行数据存储。相较于磁随机存储器，相变存储器的电阻值在晶态和非晶态之间的比率大于102，更适用于多级存储等高密度场合。
3、相变存储器的读取操作本质上是对目标相变存储单元的相变电阻的电阻状态进行读取。取pcm晶态的最大边界阻值为rl，取非晶态的最小边界阻值为rh。当目标相变存储单元的相变电阻值r小于rl时，读取的结果为“1”；当目标相变存储单元的相变电阻值r大于rh时，读取的结果为“0”。电阻区间(rh-rl)被称为读余量，读余量越大，读出的可靠性就越高。一般来说，取(rh+rl)/2作为读参考电阻。
4、由于相变存储器阵列的相变电阻的半导体性质，其电阻阻值具有温度依赖性。如图1所示，随着温度的升高，器件温度接近gst的结晶温度，从而影响器件的
技术实现思路
1、为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，以实现对相变存储器读电路的优化，提高了由温度变化引起的读出数据的可靠性。
2、本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
3、一种用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，包括：
4、一相变存储器阵列，包括多个目标相变存储单元，用于存储数据，并根据多个所述目标相变存储单元的状态输出一目标电流；
5、一参考阵列，所述参考阵列包括多个参考单元，每一所述参考单元分别包括一参考电阻和一选通单元；其中，所述参考电阻由一晶态相变电阻和一定值电阻串联组成；
6、所述多个参考单元中每一所述选通单元在一字线选通信号作用下可控制地连接于所述参考电阻和一接地极之间，利用所述参考阵列中所述晶态相变电阻在高低阻态下的温度漂移系数，提供具有追踪所述目标相变存储单元温度变化的参考电流；
7、一电流比较模块，连接所述相变存储器阵列，用于对所述相变存储器阵列输出的所述目标电流和所述参考电流进行比较，并产生一读出信号。
8、优选地，每一所述参考单元中，所述定值电阻的阻值满足以下关系：
9、rl-rcont≥△rl-△rh；
10、其中，rl表示所述晶态相变电阻在非晶态下的第一阻值；rcont表示所述定值电阻的阻值；△rl表示第一阻值rl随所述目标相变存储单元温度变化的第一变化值；rh表示所述晶态相变电阻在晶态下的第二阻值；△rh表示第二阻值rh随所述目标相变存储单元温度变化的第二变化值。
11、优选地，所述多个参考单元为n*m个参考单元，其中，n≥1，m≥1；
12、所述参考阵列包括n条字线和m条位线，每一条所述字线连接处于同一行的所述参考单元的选通单元，每一条所述位线连接处于同一列的所述参考单元的所述参考电阻。
13、优选地，所述参考阵列中同一时刻存在至多一条所述字线被选中，所述位线存在至少一条被选中。
14、优选地，所述m条位线中每一条所述位线相互独立，每一条所述位线上悬挂的参考单元的总数与所述相变存储器阵列中每一条位线上悬挂的目标相变存储单元总数相同。
15、优选地，每一所述目标相变存储单元中的相变电阻的阈值电压大于等于所述相变存储器阵列的位线电压；
16、每一所述参考单元的晶态相变电阻的阈值电压大于等于所述参考阵列的位线电压。
17、优选地，还包括一参考电流产生模块，所述参考电流产生模块包括：
18、多个第一级参考电流支路，分别与所述参考阵列中对应位线相连接，用于在所述字线选通信号、一读使能信号和一第一钳位电压作用下产生位线电流；
19、一第二级参考电流支路，分别连接所有所述第一级参考电流支路，用于在采样自所述多个第一级参考电流支路的栅极控制信号和所述读使能信号作用下产生所述参考电流。
20、优选地，每一所述第一级参考电流支路分别包括：一第一级传输门、一第一级pmos管、一nmos管；所述第一级pmos管的源极通过所述第一级传输门连接电源电压，所述第一级pmos管的栅极和漏极连接所述nmos管的漏极，自所述第一级pmos管的漏极产生所述栅极控制信号，所有所述第一级参考电流支路的nmos管的栅极均连接所述第一钳位电压，所述nmos管的源极分别与所述参考阵列中对应位线相连接；
21、所述第二级参考电流支路包括：一第二级传输门、一第二级pmos管；所述第二级pmos管的源极通过所述第二级传输门连接所述电源电压，所述第二级pmos管的栅极连接所有所述第一级参考电流支路的第一级pmos管的栅极，所述第二级pmos管的漏极输出所述参考电流。
22、优选地，所述第一钳位电压采用一钳位电压产生模块产生，所述钳位电压产生模块用于在读出操作前产生所述第一钳位电压；以及还用于在读出操作前产生一第二钳位电压至所述相变存储器阵列，以使所述相变存储器阵列的位线电压与所述参考阵列的位线电压相同。
23、优选地，所述目标相变存储单元的相变电阻为晶态时，所述目标相变存储单元输出的所述目标电流大于所述参考电流，则所述电流比较模块产生高电平的读出信号，否则输出低电平的读出信号。
24、本专利技术技术方案的优点或有益效果在于：
25、本专利技术读参考发生器利用具有半导体性质的晶态相变电阻来响应目标相变存储单元的相变电阻产生的温度变化，使参考电流具有温度自调性，避免参考阵列的电流值与目标相变存储阵列的电流值在温度变化时发生混叠，提高了相变存储器在外界温度发生改变时的读出可靠性，结构简单，成本低。
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1.一种用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，每一所述参考单元中，所述定值电阻的阻值满足以下关系：
3.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，所述多个参考单元为n*m个参考单元，其中，n≥1，m≥1；
4.根据权利要求3所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，所述参考阵列中同一时刻存在至多一条所述字线被选中，所述位线存在至少一条被选中。
5.根据权利要求3所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，所述m条位线中每一条所述位线相互独立，每一条所述位线上悬挂的参考单元的总数与所述相变存储器阵列中每一条位线上悬挂的目标相变存储单元总数相同。
6.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，每一所述目标相变存储单元中的相变电阻的阈值电压大于等于所述相变存储器阵列的位线电压；
7.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储
8.根据权利要求7所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，每一所述第一级参考电流支路分别包括：一第一级传输门、一第一级PMOS管、一NMOS管；所述第一级PMOS管的源极通过所述第一级传输门连接电源电压，所述第一级PMOS管的栅极和漏极连接所述NMOS管的漏极，自所述第一级PMOS管的漏极产生所述栅极控制信号，所有所述第一级参考电流支路的NMOS管的栅极均连接所述第一钳位电压，所述NMOS管的源极分别与所述参考阵列中对应位线相连接；
9.根据权利要求7所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，所述第一钳位电压采用一钳位电压产生模块产生，所述钳位电压产生模块用于在读出操作前产生所述第一钳位电压；以及还用于在读出操作前产生一第二钳位电压至所述相变存储器阵列，以使所述相变存储器阵列的位线电压与所述参考阵列的位线电压相同。
10.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，所述目标相变存储单元的相变电阻为晶态时，所述目标相变存储单元输出的所述目标电流大于所述参考电流，则所述电流比较模块产生高电平的读出信号，否则输出低电平的读出信号。
...【技术特征摘要】
1.一种用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，每一所述参考单元中，所述定值电阻的阻值满足以下关系：
3.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，所述多个参考单元为n*m个参考单元，其中，n≥1，m≥1；
4.根据权利要求3所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，所述参考阵列中同一时刻存在至多一条所述字线被选中，所述位线存在至少一条被选中。
5.根据权利要求3所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，所述m条位线中每一条所述位线相互独立，每一条所述位线上悬挂的参考单元的总数与所述相变存储器阵列中每一条位线上悬挂的目标相变存储单元总数相同。
6.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，每一所述目标相变存储单元中的相变电阻的阈值电压大于等于所述相变存储器阵列的位线电压；
7.根据权利要求1所述的用于追踪相变存储器温度变化的读参考发生器，其特征在于，还包括一参考电流产生模块，所述参...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴青玉，解晨晨，宋以琛，黄伟钢，
申请(专利权)人：上海新储集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：
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