本发明专利技术揭示一种自旋转移力矩磁阻随机存取存储器（ＳＴＴ－ＭＲＡＭ）阵列，其包括多个位单元（４２０到４３２）、一加电控制器（４０５）及第一多个预充电晶体管（４１０到４１３）。所述多个位单元各自耦合到多个位线（ＢＬ）及字线（ＷＬ）中的一者。所述加电控制器经配置以在加电期间提供加电控制信号以控制所述位线或所述字线中的至少一者的电压电平。所述第一多个预充电晶体管分别耦合到所述多个位线或所述多个字线中的至少一者，每一预充电晶体管经配置以基于所述加电控制信号而将对应的位线或字线放电到所要电压电平。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例与随机存取存储器(RAM)有关。更明确地说，本专利技术的实施例与自旋转移力矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)中加电期间的数据保护有关。
技术介绍
随机存取存储器(RAM)是现代数字架构的普遍存在的组件。RAM可为独立装置或可集成或嵌入于使用RAM的装置(例如，微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、芯片上系统(SoC)及如所属领域的技术人员将了解的其它类似装置)中。RAM可为易失性或非易失性的。每当电力被移除时，易失性RAM就失去其所存储的信息。即使当电力从非易失性 RAM移除时，所述存储器也可维持其存储内容。虽然非易失性RAM具有能够在未施加电力的情况下维持其内容的优点，但常规非易失性RAM与易失性RAM相比具有较慢的读取/写入时间。磁阻随机存取存储器(MRAM)为具有与易失性存储器相当的响应(读取/写入)时间的非易失性存储器技术。与随电荷或电流流动存储数据的常规RAM技术相比来说，MRAM 使用磁性元件。如图IA及图IB中所说明，磁性隧道结(MTJ)存储元件100可由两个磁性层110及130形成，磁性层110及130中的每一者可保持一磁场，所述两者通过绝缘(隧道势垒)层120而分离。所述两个层中的一者(例如，固定层110)被设置为具有特定极性。 另一层(例如，自由层130)的极性132能够自由改变以与可施加的外部场的极性匹配。自由层130的极性132的改变将改变MTJ存储元件100的电阻。举例来说，当极性对准(图 1A)时，出现低电阻状态。当极性未对准(图1B)时，那么出现高电阻状态。已简化MTJ 100 的说明，且所属领域的技术人员将了解，所说明的每一层可包含一个或一个以上材料层，如此项技术中所已知。参看图2A，针对读取操作说明常规MRAM的存储器单元200。单元200包括晶体管 210、位线220、数字线230及字线M0。可通过测量MTJ 100的电阻来读取单元200。举例来说，可通过激活相关联晶体管210来选择特定MTJ 100，此激活可使电流从位线220切换通过MTJ 100。由于隧道磁阻效应，MTJ 100的电阻基于两个磁性层(例如，110、130)中的极性的定向而改变，如上文所论述。任一特定MTJ 100内的电阻可根据因自由层的极性而产生的电流来确定。按照惯例，如果固定层110及自由层130具有相同极性，那么电阻为低， 且读取“0”。如果固定层110及自由层130具有相反极性，那么电阻较高，且读取“1”。参看图2B，针对写入操作说明常规MRAM的存储器单元200。MRAM的写入操作为磁性操作。因此，晶体管210在写入操作期间是断开的。电流传播经过位线220及数字线 230以建立磁场250及沈0，磁场250及260可影响MTJ 100的自由层的极性及因此影响单元200的逻辑状态。因此，可将数据写入到MTJ 100且存储在MTJ 100中。MRAM具有使其成为通用存储器的候选者的若干合意特性，例如高速度、高密度 (艮P，较小的位单元大小)、低电力消耗及无随时间的降级。然而，MRAM具有可缩放性问题。 具体地说，当位单元变得较小时，用于切换存储器状态的磁场增加。因此，电流密度及电力消耗增加以提供较高磁场，从而限制MRAM的可缩放性。不同于常规MRAM，自旋转移力矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)使用在穿过薄膜(自旋过滤器)时变为经自旋极化的电子。STT-MRAM也被称为自旋转移力矩 RAM(STT-RAM)、自旋力矩转移磁化切换RAM (自旋RAM)及自旋动量转移(SMT-RAM)。在写入操作期间，经自旋极化的电子对自由层施加力矩，所述力矩可切换自由层的极性。读取操作与常规MRAM的类似之处在于，使用电流来检测MTJ存储元件的电阻/逻辑状态，如前文中所论述。如图3A中所说明，STT-MRAM位单元300包括MTJ 305、晶体管310、位线320及字线330。为读取及写入操作两者而接通晶体管310，以允许电流流经MTJ 305，使得可读取或写入逻辑状态。参看图3B，说明STT-MRAM单元301的更详细图以进一步论述读取/写入操作。 除先前论述的元件(例如，MTJ 305、晶体管310、位线320及字线330)之外，还说明源极线340、读出放大器350、读取/写入电路360及位线参考370。如上文所论述，STT-MRAM 中的写入操作是与电有关的。读取/写入电路360在位线320与源极线340之间产生写入电压。视位线320与源极线340之间的电压的极性而定，可改变MTJ 305的自由层的极性，且可对应地将逻辑状态写入到单元301。同样，在读取操作期间，产生经由MTJ 305而在位线320与源极线340之间流动的读取电流。当准许电流经由晶体管310流动时，可基于位线320与源极线340之间的电压差动而确定MTJ 305的电阻(逻辑状态)，所述电压差动与参考370进行比较且接着由读出放大器350放大。所属领域的技术人员将了解，存储器单元301的操作及构造在此项技术中是已知的。举例来说，在IEDM会议录Q005)的 M·细美(M. Hosomi)等人的“具有自旋转移力矩磁阻磁化切换的新颖非易失性存储器自方宠 RAM(A Novel Nonvolatile Memory with Spin Transfer Torque Magnetoresistive Magnetization Switching :Spin_RAM) ”中提供额外细节，所述文献以全文引用的方式并入本文中。STT-MRAM的电写入操作消除了因MRAM中的磁性写入操作而导致的缩放问题。另外，对于STT-MRAM来说，电路设计较不复杂。然而，在系统加电期间，位线320及字线330 中存在发生电压浪涌的可能，所述电压浪涌在量值上可类似于或大于写入阈值。此些电压浪涌可具有干扰MTJ 305的逻辑状态且因此使存储器的完整性降级的显著可能。
技术实现思路
本专利技术的示范性实施例是针对用于STT-MRAM中加电期间的数据保护的系统、电路及方法。因此，本专利技术的实施例是针对一种STT-MRAM阵列，其包括多个位单元、一加电控制器及第一多个预充电晶体管。所述多个位单元各自耦合到多个位线及字线中的一者。所述加电控制器经配置以在加电期间提供加电控制信号以控制所述位线或所述字线中的至少一者的电压电平。所述第一多个预充电晶体管分别耦合到所述多个位线或所述多个字线中的至少一者，每一预充电晶体管经配置以基于所述加电控制信号而将对应的位线或字线放电到所要电压电平。本专利技术的另一实施例是针对一种在STT-MRAM阵列的加电期间保护数据的方法。 所述方法包括在加电期间向第一多个预充电晶体管提供加电控制信号；以及响应于所述加电控制信号而将多个位线或多个字线中的至少一者保持到所要电压电平。本专利技术的另一实施例是针对一种用于在STT-MRAM阵列的加电期间保护数据的设备。所述设备包括用于在加电期间向第一多个预充电晶体管提供加电控制信号的装置； 以及用于响应于所述加电控制信号而将多个位线或多个字线中的至少一者保持到所要电压电平的装置。本专利技术的另一实施例可包括一种计算机可读取媒体，所述计算机可读取媒体包括存储在其上以用于在自旋转移力矩磁阻随机本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种自旋转移力矩磁阻随机存取存储器（ＳＴＴ－ＭＲＡＭ）阵列，其包含：多个位单元，其各自耦合到多个位线及字线中的一者；加电控制器，其经配置以在加电期间提供加电控制信号以控制所述位线或所述字线中的至少一者的电压电平；第一多个预充电晶体管，其分别耦合到所述多个位线或所述多个字线中的至少一者，每一预充电晶体管经配置以基于所述加电控制信号而将对应的位线或字线放电到所要电压电平。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨赛森，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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