一种磁性存储装置、磁性存储阵列结构及其驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种磁性存储装置、磁性存储阵列结构及其驱动方法。
【背景技术】
[0002]由于计算机技术的飞速发展，数据存储的技术也得到了较大进步。U型磁性存储轨道的出现改变了传统的由磁头的移动来读写数据的存储模式，而是使磁畴壁沿着纳米级轨道来回移动，TMR (Tunneling Magnetoresistance,隧道型巨磁电阻效应)读写磁头固定的模式进行数据的读写的。U型磁性存储轨道内部的磁畴壁在电流脉冲作用下沿轨道移动，读写电路设置在U型磁性存储轨道的底部，当磁畴壁沿着U型磁性存储轨道移动到轨道的底部时，TMR读写磁头对磁畴进行数据读写。但是，在U型磁性存储轨道的两条竖直轨道中，只有一条能够用来存储有效数据，另一条竖直轨道只能起到缓存器的作用，因此U型磁性存储轨道的存储利用率仅为50%。
[0003]为了克服U型磁性存储轨道的存储利用率低的问题，现有技术中提出了直线型磁性存储轨道，该直线型磁性存储轨道的存储利用率可以达到100%。但是，由于直线型磁性存储轨道是平铺排列在衬底上的，因此，在相同的衬底面积上制作直线型磁性存储轨道时，直线型磁性存储轨道的面积收益低，从而导致直线型磁性存储轨道阵列的数据存储量受到了限制。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供一种磁性存储装置、磁性存储阵列结构及其驱动方法，解决了现有技术中直线型磁性存储轨道的面积收益低的问题，从而提高了磁性存储轨道的数据存储量。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]第一方面，本发明实施例提供一种磁性存储装置，包括:
[0007]第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和隧道型巨磁电阻效应TMR读写磁头，所述磁性存储装置，还包括:
[0008]沿第一方向设置的第一磁性存储轨道和沿第二方向设置的第二磁性存储轨道，所述第一磁性存储轨道的一端和所述第二磁性存储轨道的一端相连；
[0009]其中，所述TMR读写磁头沿第一方向贯穿所述第二磁性存储轨道设置，或者，所述TMR读写磁头沿第三方向贯穿所述第二磁性存储轨道设置，所述TMR读写磁头的自由层为所述第二磁性存储轨道，所述第一方向为非第二磁性存储轨道所在平面的任一方向。
[0010]在第一种可能的实现方式中，根据第一方面，所述TMR读写磁头为单TMR读写磁头或者双TMR读写磁头。
[0011]在第二种可能的实现方式中，根据第一方面或第一种可能的实现方式，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两正交。
[0012]在第三种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，
[0013]所述TMR读写磁头的第一电极和第一数据线相连；
[0014]所述第一开关元件的栅极和列地址线相连，所述第一开关元件的源极和第二数据线相连，所述第一开关元件的漏极和所述第一磁性存储轨道相连；
[0015]所述第二开关元件的栅极和行地址线相连，所述第二开关元件的源极和第三数据线相连，所述第二开关元件的漏极和所述TMR读写磁头的第二电极相连；
[0016]所述第三开关元件的栅极和所述行地址线相连，所述第三开关元件的源极和第四数据线相连，所述第三开关元件的漏极和所述第二磁性存储轨道相连。
[0017]在第四种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式至第三种可能的实现方式，所述第二磁性存储轨道的长度大于或者等于TMR读写磁头的长度。
[0018]在第五种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式至第四种可能的实现方式，所述第二磁性存储轨道的长度等于TMR读写磁头的长度。
[0019]在第六种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式至第五种可能的实现方式，所述第一磁性存储轨道的纵横比在10: 1到100: 1的范围内。
[0020]第二方面，本发明实施例提供一种磁性存储阵列结构，包括:
[0021]阵列排布的Μ行N列如第一方面中任意一项所述磁性存储装置、Μ条行地址线和Ν条列地址线，其中，任意一行的所有所述磁性存储装置的第二开关元件和第三开关元件的栅极和同一行地址线相连，任意一列的所有所述磁性存储装置的第一开关元件的栅极和同一列地址线相连，Μ和Ν为正整数。
[0022]第三方面，本发明实施例提供一种磁性存储阵列的驱动方法，应用于第二方面所述的磁性存储阵列中，所述磁性存储阵列的驱动方法包括:
[0023]若第Α条行地址线输入第一预设电压，第B条列地址线输入所述第一预设电压，则第A行第B列的磁性存储装置的第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件开启，其中，A为小于或者等于Μ的正整数，Β为小于或者等于Ν的正整数；
[0024]第二数据线输入预设电流脉冲且第四数据线接地，所述磁性存储装置的第一磁性存储轨道和第二磁性存储轨道内的磁畴壁由第二磁性存储轨道向第一磁性存储轨道移动；
[0025]若第三数据线接地且第一数据线第二预设电压，或者，若所述第三数据线接入所述第二预设电压且所述第一数据线接地，则TMR读写磁头写入数据；
[0026]若所述第三数据线接入第三预设电压且所述第一数据线接地，则所述TMR读写磁头读取数据。
[0027]在第一种可能的实现方式中，根据第三方面，所述TMR读写磁头写入数据的方法，具体包括:
[0028]若所述第三数据线接地且所述第一数据线接入所述第二预设电压，则所述TMR读写磁头处于低阻状态，所述TMR读写磁头写入数据0 ;
[0029]若所述第三数据线接入所述第二预设电压且所述第一数据线接地，则所述TMR读写磁头处于高阻状态，所述TMR读写磁头写入数据1。
[0030]在第二种可能的实现方式中，根据第三方面或第一种可能的实现方式，所述TMR读写磁头写入数据的方法，具体包括:
[0031]若所述第三数据线接地且所述第一数据线接入所述第二预设电压，则所述TMR读写磁头处于低阻状态，所述TMR读写磁头写入数据1 ;
[0032]若所述第三数据线接入所述第二预设电压且所述第一数据线接地，则所述TMR读写磁头处于高阻状态，所述TMR读写磁头写入数据0。
[0033]在第三种可能的实现方式中，根据第三方面或第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，所述TMR读写磁头读取数据的方法，具体包括:
[0034]若所述第三数据线接入所述第三预设电压、所述第一数据线接地，且所述TMR读写磁头处于低阻状态，则所述TMR读写磁头读取数据0 ;
[0035]若所述第三数据线接入所述第三预设电压、所述第一数据线接地，且所述TMR读写磁头处于高阻状态，则所述TMR读写磁头读取数据1。
[0036]在第四种可能的实现方式中，根据第三方面或第一种可能的实现方式至第三种可能的实现方式，所述TMR读写磁头读取数据的方法，具体包括:
[0037]若所述第三数据线接入所述第三预设电压、所述第一数据线接地，且所述TMR读写磁头处于低阻状态，则所述TMR读写磁头读取数据1 ;
[0038]若所述第三数据线接入所述第三预设电压、所述第一数据线接地，且所述TMR读写磁头处于高阻状态，则所述TMR读写磁头读取数据0。
[0039]在第五种可能的实现方式中，结合第三方面或第一种可能的实现方式至第四可能的实现方式，
[0040]所述第一预设电压和所述第二预设电压在0.9伏特到5伏特的范围内；所述第三预设电压小于或者等于0.6伏特。
[0041]在第六种可能的实现方式中，结合第三方面或第一种可能的实现方式至第五种可能的实现方式，
[0042]所述第一预设电压和所述第二预设电压为1.2伏特；所述第三预设电压为0.6伏特。
[0043]本发明实施例所提供的一种磁性存储装置、磁性存储阵列结构及其驱动方法，磁性存储装置包括第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和隧道型巨磁电阻效应TMR读写磁头；以及沿第一方向设置的第一磁性存储轨道和沿第二方向设置的第二磁性存储轨道，所述第一磁性存储轨道的一端和所述第二磁性存储轨道的一端相连；其中，所述TMR读写磁头沿第一方向贯穿所述第二磁性存储轨道设置，或者，所述TMR读写磁头沿第三方向贯穿所述第二磁性存储轨道设置，所述TMR读写磁头的自由层为所述第二磁性存储轨道，所述第一方向为非第二磁性存储轨道所在平面的任一方向。
[0044]基于上述实施例的描述，通过沿第一方向设置的第一磁性存储轨道和沿第二方向设置的第二磁性存储轨道，所述第一磁性存储轨道的一端和所述第二磁性存储轨道的一端相连，在空间上形成了 L型的磁性存储轨道，解决了现有技术中直线型磁性存储轨道只能设置于同一平面上，从而导致直线型磁性存储轨道面积收益低的问题，提高了磁性存储轨道的数据存储量。同时，第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件作为选通元件选通磁性存储装置，以使得TMR读写磁头根据巨磁阻效应对数据