电阻式随机存取存储器(reram)与导电桥式随机存取存储器(cbram)交叉耦合的熔丝与读 ...的制作方法
【专利说明】电阻式随机存取存储器（RERAM)与导电桥式随机存取存储 器（CBRAM)交叉耦合的熔丝与读取方法及系统
[0001] 相关申请案
[0002] 本申请案主张2013年3月8日申请的共同拥有的第61/775, 337号美国专利临时 申请案的优先权，所述案出于所有目的以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及电阻式随机存取存储器（ReRAM)及导电桥式随机存取存储器（CBRAM) 且，特定来说涉及一种ReRAM与CBRAM交叉耦合的熔丝与读取方法及系统。
【背景技术】
[0004] 电阻式随机存取存储器为基于电介质（其通常为绝缘）可被强制导电的概念。这 可通过（例如）在跨电介质材料施加足够高电压之后形成的至少一个细丝或导电路径来实 现。不同机构（例如缺损、金属迀移等等）可导致形成此导电路径。一旦形成导电路径，可 通过适当施加电压将其重设（例如切断）导致高电阻或设置（例如重新成形）导致更低电 阻。接着，可使用适当电子评估电路以读取包括经电子修改传导性的此电介质材料的存储 器单元。当被施加外部电场时，ReRAM及CBRAM类存储器单元改变其导电状态。如果使用 单极读取操作来读取存储器单元的状态，那么将扰乱所述存储器单元所"记忆"的电阻值。
【发明内容】
[0005] 因此，存在即使当先前读取操作改变电阻存储器元件的电阻值时，或单元电阻值 归因于存储器单元数据保持性不佳而改变时仍能可靠地读取电阻存储器单元的需要。
[0006] 根据实施例，电阻式随机存取存储器可包括：经配置为存储器单元的第一电阻式 存储器装置及第二电阻式存储器装置；及耦合有所述第一及第二电阻式存储器装置以读取 其导电状态值的交叉耦合读取电路，其中当第一及第二电阻式存储器装置可针对不同导电 状态值经编程时可存储一位值。
[0007] 根据进一步实施例，当第一及第二电阻式存储器装置中的一者可经编程以具有第 一导电状态值且另一者可经编程以具有第二导电状态值时，可将所述一位值存储在电阻式 随机存取存储器中。根据进一步实施例，第一导电状态值可具有比第二导电状态值更低的 电阻。根据进一步实施例，第一导电状态值可具有比第二导电状态值高的电阻。根据进一步 实施例，当第一电阻式存储器装置在第一导电状态值且第二电阻式存储器装置在第二导电 状态值时，所述一位值可为逻辑一。根据进一步实施例，当第一电阻式存储器装置可在第二 导电状态值且第二电阻式存储器装置可在第一导电状态值时，所述一位值可为逻辑零。根 据进一步实施例，当第一电阻式存储器装置可在第一导电状态值且第二电阻式存储器装置 可在第二导电状态值时，所述一位值可为逻辑零。根据进一步实施例，当第一电阻式存储器 装置可在第二导电状态值且第二电阻式存储器装置可在第一导电状态值时，所述一位值可 为逻辑。根据进一步实施例，电阻式随机存取存储器可为导电桥式随机存取存储器。
[0008] 根据进一步实施例，电路可经配置以自适应调整交叉耦合读取电路的跳变值。根 据进一步实施例，可在读取操作期间控制施加到第一电阻式存储器装置的暴露电压。根据 进一步实施例，可使用电流源控制读取操作暴露电压。根据进一步实施例，可控制电流源的 值以优化存储器读取速度及电阻式存储器装置扰动强度。根据进一步实施例，可从第一及 第二电阻式存储器装置读取所述一位值且将其存储在一位锁存器中。根据进一步实施例， 可在微控制器中提供多个第一及第二电阻式存储器装置以存储配置信息。根据进一步实施 例，可从未调节电压电源向所述多个第一及第二电阻式存储器装置供电。根据进一步实施 例，可使用至少一个读出放大器验证所述多个第一及第二电阻式存储器装置的读出导电状 态值。
[0009] 根据另一实施例，电阻式随机存取存储器可包括：第一及第二电阻式存储器装置； 第一及第二晶体管，其具有连接到所述第一及第二电阻式存储器装置中的相应者的源极， 其中所述源极可通过所述连接的第一及第二电阻式存储器装置而简并；及耦合到第一及第 二电阻式存储器装置且经调适以汲入参考电流的二极管连接晶体管；其中二极管连接晶体 管与所述第一及第二晶体管形成简并电流镜。
[0010] 根据进一步实施例，可通过参考电流控制在第一及第二电阻式存储器装置上的暴 露电压。根据进一步实施例，第一及第二晶体管的漏极可包括第一及第二寄生电容。
[0011] 根据又一实施例，用于读取在电阻式随机存取存储器中的单一位的方法可包括如 下步骤：提供经配置为存储器单元的第一及第二电阻式存储器装置及与所述第一及第二电 阻式存储器装置耦合以读取其导电状态值的交叉耦合读取电路；读取第一及第二电阻式存 储器装置的导电状态值；及从第一及第二电阻式存储器装置所读出的导电状态值确定一位 值。
[0012] 根据所述方法的进一步实施例，其可包括提供用于存储多个一位值的多个存储器 单元的步骤。根据所述方法的进一步实施例，在确定多个一位值时交叉親合读取电路读取 多个存储器单元的第一及第二电阻式存储器装置中的每一者的导电状态值。
【附图说明】
[0013] 通过参考下文结合附图的描述可获得本发明的更完整理解，其中：
[0014] 图1说明根据本发明的特定实例实施例的包括耦合在简并电流镜电路中的两个 电阻式存储器装置的单一位电阻式随机存取存储器的示意图；
[0015] 图2说明根据本发明的教示的与跳变值相比50毫伏及100毫伏的读取电路偏移 值（偏移误差）的跳变点分布的图表；
[0016] 图3及4说明根据本发明的教不50晕伏及100晕伏偏移值相应的跳变点分布的 图表；
[0017] 图5及5A说明根据本发明的指定实施例的单一位电阻式随机存取存储器的读取 及擦除/写入电路的示意图；及
[0018] 图6说明图5及5A所展不的读取及f祭除/与入电路的不意时序图。
[0019] 尽管本发明易受多种修改及替代形式影响，但已在图式中展示且在本文详细描述 其特定实例实施例。然而，应了解，本文特定实例实施例的描述不希望将本发明限制为本文 所揭示的特定形式，而相反，本发明希望涵盖通过所附权利要求书所界定的所有修改及等 效方案。
【具体实施方式】
[0020] 通过将导电与非导电电阻式存储器单元布置为交叉耦合布置以促进读取数据状 态，所述存储器单元的电阻值可具有非常小的差异且仍能正确读取。这允许所述存储器单 元两者的电阻随时间变化且仍具有介于其电阻之间的足够差异来读取经编程的所需数据 状态。
[0021] 根据多种实施例，可针对读取操作提供布置，其将所选择的电阻式存储器装置暴 露于电场，所述电场实质上不改变所述电阻式存储器装置的导电状态且，另外，可提供在存 储器装置的逻辑一（0N)与逻辑零（OFF)状态之间一致的适应性内建跳变点。一位存储器 单元包括两个电阻式存储器装置。
[0022] 此读取布置及操作的潜在用途为低频率读取操作及低干扰目的，例如用于使用根 据多种实施例的配置熔丝的某些微控制器产品中。多种实施例还可被用于熔丝电路（校准 及配置熔丝）。
[0023] 当跨电阻式存储器装置施加外部电场时，ReRAM(电阻式随机存取存储器）及 CBRAM(导电桥式随机存取存储器）类存储器单元改变电阻式存储器装置的导电状态。如果 采用单极读取设备，那么读取操作将扰乱电阻式存储器装置所记忆的导电状态值。为了不 产生具有使电阻式存储器装置的导电状态改变为相反状态的意义的干扰机构且具有电阻 式导电状态分辨率的更好涵盖范围，可使用代表单一位的两个电阻式存储器装置根据本发 明的多种实施例实施交叉耦合电路。因此所发生的读取操作将使得所暴露的大部分电阻式 存储器装置为不在其相反方向改变其导电状态值的电阻式存储器装置。
[0024] 此读取设备的另一特质为跳变点介于两个导电状态值中间，所以即使导电状态值 可在两个交叉耦合电阻式存储器装置的相同方向上改变，当正确读取操作时可覆盖的传导 性范围比（将电阻式存储器装置导电状态与固定参考相比的）其它实施方案更高。
[0025] 可通过电流源控制在单极读取期间所产生的干扰且可在读取速度与干扰强度之 间优化电流值折衷。
[0026] 使用此种读取设备，在因为可最大化此电路实施方案数据保持性的意义上，熔丝 实施方案可比其它方案更安全。因为即使两个电阻式存储器装置中的导电状态都在改变； 低导电状态ReRAM或CBRAM电阻式存储器装置更不导电且非传导ReRAM或CBRAM电阻式存 储器装置甚至更不导电，由于跳变