存储器读取电路的制作方法

本实用新型涉及存储器领域，更具体地涉及一种存储器读取电路。

背景技术：

在现有的电子设备中，已经广泛地采用存储器来存储程序和数据。诸如手机、平板之类的移动终端的存储器的容量已经高达64G或更高。存储容量的提高有利于在移动终端中安装更多的应用软件，存储更多的文件、照片和视频等内容，并且可以支持运行更为复杂的系统功能，以满足用户越来越高的要求。随着存储器在移动终端中的应用越来越多，希望存储器的存储密度不断增大、功耗不断减小。然而，在上述存储器的技术发展过程中，存储器的特征尺寸也在不断减小，工作电压在不断降低。存储器的读取延时也会越来截止严重，从而导致存储器的访问速度降低。存储器的存储密度的增加与访问速度的提高通常是矛盾的因素，从而制约着存储器性能的进一步提高。

作为一种现有技术的方案，在存储器的读取电路中采用预充电技术。在对位线进行预充电之后，对所有的位线进行读取。根据从位线中流过的电流的大小，获得存储器中存储的数据。在读取数据时，预充电时间也会影响存储器的读取速度。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种采用改进的预充电方式提高存储单元读取速度的存储器读取电路。

根据本实用新型提供一种存储器读取电路，包括：预充电单元，输入电源电压，用于提供充电路径；存储单元，与字线和位线连接，经由所述位线连接至所述预充电单元的充电路径，用于存储数据；以及输出驱动单元，输出所述存储单元中的数据；其中，所述预充电单元包括充电调节电路，用于调节预充电的时间。

优选地，所述预充电单元还包括：驱动电路，输入预充电信号，输出第一控制信号或者第二控制信号；充电电路，输入所述第一控制信号，打开所述充电路径，或者输入所述第二控制信号，关闭所述充电路径。

优选地，所述预充电信号为第一电平时，所述驱动电路输出第一控制信号；所述预充电信号为第二电平时，所述驱动电路输出第二控制信号。

优选地，所述充电调节电路与所述驱动电路相连接，用于提供第一反馈信号或者第二反馈信号。

优选地，所述充电调节电路提供第一反馈信号时，所述驱动电路持续输出所述第一控制信号；所述充电调节电路提供第二反馈信号时，所述驱动电路输出所述第二控制信号。

优选地，所述电源电压小于第一参考电压，所述充电调节电路输出所述第一反馈信号；所述电源电压大于所述第一参考电压，所述充电调节电路输出所述第二反馈信号。

优选地，所述位线电压大于第二参考电压，所述充电调节电路输出所述第二反馈信号。

优选地，所述充电电路包括第一开关管，所述第一开关管的控制端接收所述第一控制信号或者第二控制信号，第一通路端与所述电源电压相连，第二通路端与所述存储单元的位线相连，提供所述充电路径。

优选地，所述充电调节电路包括第一电阻和第二电阻以及第二开关管与第三开关管；所述第二开关管的控制端通过所述第一电阻与第二电阻与所述电源电压相连接，第一通路端输入所述第一参考电压，第二通路端与所述第三开关管的第二通路端相连接；所述第三开关管的控制端与所述第一开关管的第二通路端相连接，第一通路端接地。

优选地，所述驱动电路包括第四至第六开关管；所述第四开关管的第一通路端与所述电源电压相连接，第二通路端与所述第五开关管的第二通路端相连接，控制端与所述第六开关管的第二通路端相连接，所述第四开关管与所述第六开关管的中间节点与所述第二开关管与所述第三开关管的中间节点相连接；所述第五开关管的控制端输入所述预充电信号，第一通路端接地，所述第四开关管与所述第五开关管的中间节点与所述第一开关管的控制端连接；所述第六开关管的控制端与所述第一开关管的控制端连接，第一通路端接地。

与现有技术的存储器的读取电路相比，本实用新型实施例的读取电路在预充电电路中加入充电调节电路，不仅可以提高存储器的读取速度，而且可以在不同的电源电压时提供不同的充电时间，可以提高存储器的使用寿命。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出现有技术的存储器示意图。

图2示出根据本实用新型实施例的存储器结构示意图。

图3示出根据本实用新型实施例的预充电单元结构示意图。

图4示出根据本实用新型实施例的预充电单元电路示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

图1示出现有技术的存储器示意图。

如图1所示，现有技术的存储器1000包括存储单元阵列1100、预充电单元1200以及输出驱动电路1300。在预充电单元1200中，开关管管Mp1为预充电管，可以使用PMOS管，开关管Mp1的源端连接着内部电路，开关管Mp1受预充电信号Fpre控制，当预充电信号Fpre为低电平时预充电管Mp1导通，开始对电路充电，当预充电信号Fpre为高电平时预充电管Mp1关断，切断从电源到内部电路的通路。开关管Mn1至Mn16是位线选择管，可以使用NMOS管，位线选择管的数量根据存储器阵列组织形式的不同而不同，可以是两个到多个。每个位线选择管的一端连接存储单元1100中的位线，另一端连接预充电管Mp1的漏端和输出驱动电路1300的输入端。位线选择管由列译码器的译码结果信号S1到S16控制。当存储器进入预充电阶段时，预充电信号Fpre为低电平，同时列译码器进行译码工作，当列译码器完成译码后对应信号S1至S16中的一个会由低电平跳变到高电平，此时相应的位线选择管导通，将其连接的位线和预充电管Mp1连通，预充电管Mp1开始对该位线进行充电。当存储器完成预充电过程进入读取数据阶段，预充电信号Fpre跳变为高电平，预充电管Mp1关断，同时，在预充电阶段被导通的位线选择管保持导通状态，存储单元1100根据存储单元1100存储的内容对位线进行放电或是不发电操作，最后由输出驱动电路1300进行输出，输出驱动电路1300可以为反相器。如果位线被放电则位线为低电平，因此输出驱动电路1300中的反相器的输入端为低电平，恻然在输出端输出高电平的“1”信号。如果位线进行不发电操作，则位线保持为预充电阶段的高电平状态，因此输出驱动电路1300中的反相器输入端为高电平，从而在输出端输出低电平的“0”信号。

现有的存储器当存储阵列增加并且电源电压偏低时，位线的导通电阻增大，在预充电阶段位线电压上升较慢，影响存储器的读取速度。

以下参照附图对本实用新型实施例进行详细的说明。

图2示出根据本实用新型实施例的存储器结构示意图。

如图2所示，本实用新型实施例的存储器2000包括存储单元2100、预充电单元2200以及输出驱动单元2300。存储单元2100例如为浮栅场效应晶体管，其中浮栅中存储的电荷用于表征数字值。晶体管的源极接地，漏极经由位线连接至预充电单元2200中的预充电管，栅极经由字线连接至外部的驱动电路。相应地，存储单元2100的第一端和第二端分别是晶体管的漏极和栅极，分别连接位线和字线。在预充电阶段，预充电单元2200中的预充电管与电源电压相连，打开充电路径对存储单元2100中被选通的位线进行预充电，当进入读取数据阶段时，预充电单元2200中的预充电管被关断，充电路径关闭，存储单元2100对被选通的位线进行放电或者不放电的操作，最后经由输出驱动电路2300输出数据，输出驱动单元2300例如是反相器。当存储单元2100对被选通的位线进行放电操作时，所述位线为低电平，则输出驱动单元2300中的反相器的输入端输入低电平，则输出驱动电路2300中的反相器的输出端输出高电平“1”信号。当存储单元2100对被选通的位线进行不放电操作，则所述位线为预充电阶段被充电的高电平，输出驱动单元2300中的反相器的输入端输入高电平，最后输出驱动电路2300的反相器的输出端输出低电平“0”信号。

图3示出根据本实用新型实施例的预充电单元结构示意图。

如图3所示，本实用新型实施例的预充电单元2200包括驱动电路2210、充电电路2230以及充电调节电路2240。其中，驱动电路2210输入预充电信号Frst，充电电路2230一方面与存储单元2100相连，对存储单元2100中被选通的位线进行充电，另一方面与充电调节电路2240相连，充电调节电路2240根据电源电压的大小或者位线电压的大小向驱动电路发出反馈信号。

在本实用新型实施例中，不同的电源电压预充电单元2200对位线的充电时间不同。例如，当电源电压为低电压，预充电阶段时，预充电信号Frst为低电平，驱动电路2210向充电电路2230发出第一控制信号，充电电路2230中的预充电管导通，对存储单元2100中被选通的位线进行充电，此时电源电压低于充电调节电路2240中的第一参考电压，充电调节电路2240向驱动电路2210发出第一反馈信号，驱动电路2210继续发出第一控制信号，充电继续进行直到被充电的位线电压大于第二参考电压，充电调节电路2240向驱动电路2210发出第二反馈信号，在第二反馈信号的作用下，驱动电路2210发出第二控制信号，充电电路2230中的预充电管关断，预充电结束。当电源电压为高电压，预充电阶段，预充电信号Frst为低电平，驱动电路2210向充电电路2230发出第一控制信号，充电电路2230对存储单元2100中被选通的位线进行充电，但是此时电源电压高于充电调节电路2240中的第一参考电压，所以充电调节电路2240向驱动电路2210发出第二反馈信号驱动电路2210发出第二控制信号，充电电路2230中的预充电管关断，预充电结束。在被实用新型实施例中，通过调节充电调节电路2240中的第一参考电压，实现对预充电时间的调节，可以使预充电单元2200在不同的电源电压下的充电时间不同。

图4示出根据本实用新型实施例的预充电单元电路示意图。

如图4所示，本实用新型实施例的充电电路2230的第一开关管M1为预充电管，充电调节电路2240包括第二开关管M2和第三开关管M3，驱动电路2210包括从上到下的第四开关管M4、第五开关管M5以及第六开关管M6。这些开关管的实现方式有很多，在本实用新型实施例中以场效应管为例，其中，第一开关管M1、第二开关管M2和第四开关管M4为PMOS管，第三开关管M3、第五开关管M5以及第六开关管M6为NMOS管。第一开关管M1的源极与电源电压VCC相连，栅极输入第一控制信号或者第二控制信号，输入第一控制信号或者第二控制信号，漏极一方面与存储单元2100中的位线相连，另一方面与充电调节电路2240中的第三开关管M3的栅极相连，在本实用新型实施例中的第二参考电压可以为第三开关管M3的阈值电压。充电调节电路2240中的第二开关管M2的栅极通过第一电阻R1和第二电阻R2与电源电压VCC相连，其中第一电阻R1和第二电阻R2起分压的作用，第二开关管M2的源极输入参考电压Vref，漏极和第三开关管M3的漏极连接，并且第三开关管M3的源极与第六开关管M6的源极相连接地。驱动电路2210的第四开关管M4的源极与电源电压VCC相连，漏极与第五开关管M5的漏极相连，第四开关管M4与第五开关管M5的中间节点与第一开关管M1的栅极连接，输出第一控制信号或者第二控制信号。第四开关管M4的栅极与第六开关管M6的漏极连接，并且第四开关管M4与第六开关管M6的中间节点与第二开关管M2与第三开关管M3的中间节点相连接，第六开关管M6的栅极与第一开关管M1的栅极连接，第五开关管M5的源极接地，栅极输入预充电信号Frst。

综上所述，与现有技术的存储器的读取电路相比，本实用新型实施例的读取电路在预充电电路中加入充电调节电路，不仅可以提高存储器的读取速度，而且可以在不同的电源电压时提供不同的充电时间，可以提高存储器的使用寿命。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。