一种基于翻转编码电路的阻变存储器及相应数据存储方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体数据存储技术领域，更具体地涉及一种基于翻转编码电路的阻变存储器及相应数据存储方法。
【背景技术】
[0002]阻变存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)是最近几年兴起的一种半导体存储器，由于它具有高集成度、低功耗、与CMOS工艺兼容等优点，因此被认为是最有可能取代FLASH成为下一代主流非挥发存储器的半导体存储器。阻变存储器的存储原理是通过对阻变材料两端加适当的电压后可以对阻变材料进行SET和RESET操作，当阻变存储器被SET后，其阻值为低阻状态，相对应的数据存储值为“ I ”，当阻变存储器被RESET时，其阻值为高阻状态，其相对应的数据存储值为“O”。
[0003]在阻变存储器单元被SET时，其形成的导电细丝的半径和SET电流大小密切相关，SET电流越大，导电细丝的半径也越大。如图1所示，由于阻变存储单元中使用了 MOS管作为选通开关，MOS管存在寄生电容，在阻变单元被SET时，即从高阻态向低阻态变化时，将会产生电流过冲(overshoot)效应，并且SET电流越大，该效应越明显，这将会造成导电细丝的直径发生不可预知的差异化，这将在不同阻态变化和不同读写周期中产生严重的不确定性，特别是在阻变单元用于多值存储时尤其严重。同时，如图2所示，在读取阻变单元信息时，低阻态单元由于其阻值较低，其读取电流会更大，会产生更多的功耗。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于翻转编码电路的数据存储方法，以通过编码在阻变存储器中存储尽量少的“I” (即低阻态)，从而提高阻变存储器存储数据的可靠性，以及降低阻变存储器读取数据的能耗，最终在一定程度上解决上述问题。
[0005]为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种阻变存储器，包括:
[0006]阻变存储器阵列，用于存储数据信息和翻转编码标志位信息；
[0007]阻变存储器写电路，用于将待存储的数据和所述翻转编码标志位信息写入所述阻变存储器阵列；
[0008]阻变存储器读电路，用于将存储的数据从所述阻变存储器阵列中读取出来；
[0009]翻转编码电路，与所述阻变存储器写电路相连，用于在所述阻变存储器写电路将待存储的数据写入所述阻变存储器阵列之前，根据预先设定条件实现所述待存储数据的翻转编码，并设置翻转编码标志位信息；以及
[0010]翻转解码电路，与所述阻变存储器读电路相连，用于在所述阻变存储器读电路将存储的数据和所述翻转编码标志位信息从所述阻变存储器阵列中读取出来之后，根据所述翻转编码标志位信息实现所述存储数据的翻转译码。
[0011 ] 其中，所述翻转编码电路根据所述待存储数据中“ I”的个数是否比“O”的个数多来判断是否对所述待存储数据进行翻转编码，如果多于，则进行翻转编码，并将所述翻转编码标志位置为“ I ”，否则直接写入，并将所述翻转编码标志位置为“O”。
[0012]其中，所述对待存储数据进行翻转编码的步骤包括:将所述待存储数据中的“I”全部翻转为“ O ”，将所述待存储数据中的“ O ”全部翻转为“I”。
[0013]其中，所述翻转解码电路根据所述翻转编码标志位信息来判断是否对所述存储数据进行翻转解码，如果所述翻转编码标志位值为“ I ”，则进行翻转解码，否则直接读出。
[0014]其中，所述对存储数据进行翻转解码的步骤包括:将所述存储数据中的“ I ”全部翻转为“ O ”，将所述存储数据中的“ O ”全部翻转为“I”。
[0015]作为本发明的另一个方面，本发明提供了一种基于翻转编码电路的阻变存储器数据存储方法，包括以下步骤:
[0016]判断待写入数据块中数据“I”的个数是否比数据“O”的个数多；
[0017]假如判断出“I”的个数确实比“O”的个数多，则将所述待写入数据块中的数据进行翻转，并将对应于所述待写入数据块的翻转编码标志位flag置为“ I ”;否则，将对应于所述待写入数据块的翻转编码标志位flag置为“O” ；
[0018]将所述待写入数据块中的数据和所述翻转编码标志位flag的值一起写入所述阻变存储器阵列；
[0019]判断是否还有待写入数据块，如果还有就重复上述步骤，直至所有数据写入完毕。
[0020]其中，所述待写入数据块的大小为16位或32位。
[0021]其中，所述将所述待写入数据块中的数据进行翻转的步骤包括:将所述待写入数据块中的“ I ”全部翻转为“0”，将所述待写入数据块中的“O”全部翻转为“ I ”。
[0022]作为本发明的再一个方面，本发明还提供了一种基于翻转编码电路的阻变存储器数据读取方法，包括以下步骤:
[0023]根据地址信息读取存储的数据块中的数据和对应的翻转编码标志位flag ;
[0024]如果所述翻转编码标志位为“ I ”，则对所述存储的数据块中的数据进行翻转；
[0025]将读取的所述数据块中的数据输出；
[0026]判断是否还有待读取数据块，如果还有就重复上述步骤，直至所有数据读取完毕。
[0027]其中，所述对存储的数据块中的数据进行翻转的步骤包括:将所述读取的数据块中的“ I ”全部翻转为“ O ”，将所述读取的数据块中的“ O ”全部翻转为“I”。
[0028]基于上述技术方案可知，本发明通过编码在阻变存储器中存储尽量少的“I” (即低阻态)，提高了阻变存储器数据存储的可靠性，降低了数据读取过程中的能耗。
【附图说明】
[0029]图1为阻变存储单元中发生过冲效应的示意图；
[0030]图2为阻变存储器不同阻态读取数据示意图；
[0031]图3为本发明的基于翻转编码电路的阻变存储器的整体结构框图；
[0032]图4为本发明的基于翻转编码电路的阻变存储器数据存储方法的流程图；
[0033]图5为本发明的基于翻转编码电路的阻变存储器数据读取方法的流程图；
[0034]图6为本发明的基于翻转编码电路的阻变存储器数据存储方法的示意图；
[0035]图7为本发明的基于翻转编码电路的阻变存储器数据读取方法的示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面详细描述本发明的具体实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0037]本发明公开了一种阻变存储器，包括:
[0038]阻变存储器阵列，用于存储数据信息和翻转编码标志位信息；
[0039]阻变存储器写电路，用于将待存储的数据和翻转编码标志位信息写入阻变存储器阵列；
[0040]阻变存储器读电路，用于将存储的数据从阻变存储器阵列中读取出来；
[0041]翻转编码电路，与阻变存储器写电路相连，用于在阻变存储器写电路将待存储的数据写入阻变存储器阵列之前，根据预先设定条件实现待存储数据的翻转编码，并设置翻转编码标志位信息；以及
[0042]翻转解码电路，与阻变存储器读电路相连，用于在阻变存储器读电路将存储的数据和翻转编码标志位信息从阻变存储器阵列中读取出来之后，根据翻转编码标志位信息实现存储数据的翻转译码。
[0043]其中，翻转编码电路根据待存储数据中“I”的个数是否比“O”的个数多来判断是否对待存储数据进行翻转编码，如果多于，则进行翻转编码，并将翻转编码标志位置为“ I ”，否则直接编码，并将翻转编码标志位置为“O”。对待存储数据进行翻转编码的步骤包括:将待存储数据中的“ I ”全部翻转为“ O ”，将待存储数据中的“ O ”全部翻转为“I”。
[0044]翻转解码电路根据翻转编码标志位信息来判断是否对存储数据进行翻转解码，如果翻转编码标志位值为“I”，则进行翻转解码，否则直接解码。对存储数据进行翻转解码的步骤包括:将存储数据中的“I”全部翻转为“O”，将存储数据中的“O”全部翻转为“I”。
[0045]本发明还公开了一种基于翻转编码电路的阻变存储器数据存储方法，包括以下步骤:
[0046]判断待写入数据块中数据“I”的个数是否比数据“O”的个数多；
[0047]假如判断出“I”的个数确实比“O”的个数多，则将待写入数据块中的数据进行翻转，并将对应于待写入数据块的翻转编码标志位flag置为“I”;否则，将对应于待写入数据块的翻转编码标志位flag置为“O” ；