用于修复磁存储器中的复位错误的方法
【专利说明】用于修复磁存储器中的复位错误的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年6月12日提交的美国临时申请N0.61/833990的权益。
技术领域
[0003]本文描述的示范性实施例总体上涉及使用破坏性读取和选择性写回的磁存储器，更特别地，涉及修复磁致电阻随机存取存储器(MRAM)中的复位错误的方法，所述MRAM具有自旋转矩复位以用于自参照读取过程。
【背景技术】
[0004]磁电子器件和自旋电子器件是利用主要由电子自旋引起的效应的器件的同义词。磁电子学被用于许多信息器件中来提供非易失性、可靠、耐辐射且高密度的数据存储和检索。众多磁电子信息器件包括但不限于磁致电阻随机存取存储器(MRAM)、磁传感器和盘驱动器的读/写头。
[0005]通常，MRAM包括磁致电阻存储元件的阵列。每个磁致电阻存储元件通常具有包括由各种非磁层分隔开的多个磁层的结构，例如磁隧道结，并且表现出取决于器件的磁状态的电阻。信息以磁化向量的方向的形式存储在磁层中。一个磁层中的磁化向量被磁固定或钉扎，而另一磁层的磁化方向可在分别被称为“平行”和“反平行”状态的相同和相反方向之间自由切换。对应于平行和反平行磁状态，磁存储元件分别具有低(逻辑“O”状态)和高(逻辑“I”状态)电阻状态。因此，对电阻的检测允许诸如MTJ器件之类的磁致电阻存储元件提供磁存储元件中存储的信息。有两种完全不同的方法用于对自由层进行编程:磁场切换和自旋转矩切换。在磁场切换式MRAM中，与MTJ比特(bit)相邻的载流线被用于生成作用于自由层的磁场。在自旋转矩MRAM中，利用通过MTJ自身的电流脉冲来实现切换。自旋极化的隧穿电流所携带的角动量引起自由层的反转，最终状态(平行或反平行)由电流脉冲的极性确定。复位电流脉冲将使得最终状态为平行或逻辑“O”。与复位电流脉冲处于相反极性的置位电流脉冲将使得最终状态为反平行或逻辑“I”。已知在被图案化或以其他方式布置成使得电流流动与界面基本上垂直的MTJ器件和巨磁致电阻器件中发生自旋转矩转移，并且当电流流动与磁畴壁基本垂直时在简单的线状结构中发生自旋转矩转移。任何这种表现出磁致电阻的结构都具有成为自旋转矩磁致电阻存储元件的潜力。
[0006]自旋转矩MRAM是一种新兴的存储器技术，具有如下潜力:非易失性，并且具有无限耐久性，以及快速写入速度，并且密度远高于磁场切换式MRAM。
[0007]存储器中存储的数据是以组(bank)内的页(page)来定义的。队列(rank)是第一方向(列)上的多个组，通道(channel)是第二方向(行)上的多个组。用于访问存储器中的页的过程包括组、行和列地址识别以及与读取或写入操作相关联的数据传送所需的若干个时钟周期。高带宽数据传送可包括访问与一个或多个组、队列或通道中的页上的地址空间范围相关联的数千数据比特。
[0008]对存储器中的组内的页的访问一般包括激活(ACTIVATE)操作，然后是若干个读取/写入(READ/WRITE)操作和预充(PRECHARGE)操作。激活操作打开与指定的行和组地址相关联的页，由此从存储器的阵列中读取该页内的每个单元的状态，通常是1000或更多个数据比特。读取/写入操作执行与打开的页中的指定列地址(例如128比特)相关联的数据传输(读取或写入)。预充操作关闭该页，从而确保在所执行的操作之后该页内的每个单元的最终状态被存储在存储器的阵列中并且该组准备好接收后续的激活命令。
[0009]在激活操作期间，一页数据被从存储器阵列中读取并存储在本地数据存储锁存中，以便随后进行来往于本地数据存储锁存的读取和写入操作。激活操作可由激活命令或执行相同操作的任何其他命令发起。在预充操作期间，来自本地数据存储锁存的数据被写回到存储器阵列，结果，该页被认为已关闭或者没有新的激活操作则不可访问。预充操作可由预充或自动预充命令或者执行相同操作的任何其他命令发起。在ST-MRAM中的预充操作期间，将应用对与打开的页对应的MTJ进行写入的电流脉冲以将数据从本地数据存储锁存写回到ST-MRAM阵列。
[0010]在激活操作期间使用复位操作的MRAM实现中，例如在具有用于自参照读取的自旋转矩复位的设计中，作为激活操作内的自参照读取操作的一部分，页或字中的所有比特被用复位写入电流复位到预定的状态，例如“低”。当该页在预充操作期间被关闭时，具有表明其状态需要被改变的最终状态的比特被用置位写入电流设置为“高”。如果在自参照读取操作期间对从这些比特读取的数据应用纠错码(ECC)，则经纠正的数据可用于确定最终状态，由此确定哪些比特在预充操作期间被选择性设置，从而减轻或消除若干个激活/预充周期中错误的累积。然而，在自参照读取操作期间不复位的比特将保留在“高”状态，并且由于失败的比特不改变状态，所以自参照读取操作的结果将不正确地把失败的比特读取为处于“低”状态中。如果对于该比特最终数据状态是“低”，则电路在预充操作期间将不会向它应用置位写入脉冲，导致错误被写入到该字。重申一下，复位错误不是总会被ECC修复。这种错误将与其他来源(例如写回错误和硬失败)相结合，从而增大了每ECC字具有多于可纠正数目的坏比特的机率，例如每单比特纠正ECC字多于一个坏比特。
[0011]因此，希望提供一种用于针对MRAM中的自旋转矩比特的自参照读取进行复位错误修复的方法。另外，结合附图和前述技术领域和【背景技术】，示范性实施例的其他期望特征和特性将从随后的详细描述和附图中变得清楚。
【发明内容】
[0012]提供了用于针对MRAM中的自旋扭矩比特的自参照读取进行复位错误修复的方法和装置。
[0013]第一示范性实施例是一种修复存储器阵列中的多个存储器单元中的复位错误的方法，该方法包括:执行自参照读取以识别与每个存储器单元相关联的第一状态或第二状态之一，包括将每个存储器单元复位到第一状态；通过纠错码识别至少一个存储器单元中的错误；对一个或多个存储器单元执行操作，所述操作包括从以下各项选择的群组之一:至少部分地根据纠错操作的结果，选择性地将反转存储器单元设置到第二状态；和将至少一部分存储器单元复位到第一状态；以及选择性地将被确定为与第二状态相关联的每个相应的存储器单元设置到第二状态。
[0014]第二示范性实施例是一种修复存储器阵列中的多个存储器单元中的复位错误的方法，该方法包括:执行自参照读取以识别与每个存储器单元相关联的第一状态或第二状态之一，包括将每个存储器单元复位到第一状态；将至少一部分存储器单元复位到第一状态；以及选择性地将被确定为与第二状态相关联的每个存储器单元设置到第二状态。
[0015]第三示范性实施例是一种存储器装置，包括:多个存储器单元；以及耦合到存储器单元的电路，该电路被配置为:执行自参照读取以识别与每个存储器单元相关联的第一状态或第二状态之一，包括将每个存储器单元复位到第一状态；对一个或多个存储器单元执行操作以纠正复位错误，所述操作包括从以下各项选择的群组之一:至少部分地根据纠错操作的结果，选择性地将反转存储器单元设置到第二状态；和将至少一部分存储器单元复位到第一状态；以及将被确定为与第二状态相关联的每个存储器单元设置到第二状态。
【附图说明】
[0016]以下将结合接下来的附图描述本发明，附图中相似的数字表示相似的元件，并且
[0017]图1是可用于应用根据示范性实施例的方法的存储器互连系统的框图；
[0018]图2是ST-MRAM组的部分示意图；
[0019]图3是用于读取、复位和写入比特的已知步骤的流程图；
[0020]图4是非易失性存储器的组的行/页中的字的已知组织；
[0021]图5是根据示范性实施例的用于读取自参照感测放大器的步骤的流程图；以及
[0022]图6是根据另一示范性实施例的用于读取自参照感测放大器的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0023]以下详细描述只是说明性的，而并不打算限制主题的实施例或者这种实施例的应用和使用。本文描述为示范性的任何实现方式不一定要被理解为比其他实现方式更优选或有利。另外，不希望受到之前的技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
或接下来的详细描述中给出的任何表述的或暗