用于提供参考单元的系统和方法
【专利说明】用于提供参考单元的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求共同拥有的于2013年9月9日提交的美国非临时专利申请N0.14/021，674的优先权，该非临时专利申请的内容通过援引全部明确纳入于此。
[0003]领域
[0004]本公开一般涉及参考单元。
[0005]相关技术描述
[0006]技术进步已产生越来越小且越来越强大的计算设备。例如，当前存在各种各样的便携式个人计算设备，包括较小、轻量且易于由用户携带的无线计算设备，诸如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)以及寻呼设备。更具体地，便携式无线电话(诸如蜂窝电话和网际协议(IP)电话)可通过无线网络传达语音和数据分组。此外，许多此类无线电话包括被纳入于其中的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录器以及音频文件播放器。同样，此类无线电话可处理可执行指令，包括可被用于访问因特网的软件应用，诸如web浏览器应用。如此，这些无线电话可包括显著的计算能力。
[0007]许多便携式个人计算设备还包括实现数据存储的存储器设备，诸如磁阻随机存取存储器(MRAM)设备。MRAM设备是使用多个磁性存储元件来存储数据的存储器设备。磁性存储元件的一示例是磁性隧道结(MTJ)元件。自旋转移矩(STT)MTJ元件可以通过使用电流来将MTJ元件的自由磁性层的磁矩的取向相对于该MTJ元件的固定磁性层对齐来存储数据。例如，当自由磁性层与固定磁性层具有相同取向时，MTJ元件可以处于平行状态并且可具有第一电阻值(Rp)。第一电阻值可以表示特定逻辑状态(例如，逻辑O)。当自由磁性层具有不同于固定磁性层的取向时，MTJ元件可以处于反平行状态并且具有第二电阻值(Rap)。第二电阻值可以表示另一特定逻辑状态(例如，逻辑I)。当MTJ元件被读取时，第一电阻值可对应于指示特定逻辑状态的第一电压值，并且第二电阻值可以对应于指示另一逻辑状态的第二电压值。
[0008]为了读取存储在MRAM中的逻辑状态，MRAM的特定MTJ元件可以经由字线被选择，并且电流可以被生成以通过该特定MTJ元件。可以使用感测放大器电路来将通过该特定MTJ元件的电流与参考电流作比较以确定存储着的逻辑状态。替换地，该电流可以被转换成电压，并且可以将该电压与参考电压作比较以确定存储着的逻辑状态。
[0009 ] 参考电路可以提供电阻值。参考电流和/或参考电压可以基于该电阻值来确定。例如，参考电路可以包括第一参考MT J元件和第二参考MT J元件。第一参考MTJ元件可以具有对应于第一逻辑状态(例如，逻辑O)的第一电阻值，并且第二参考MTJ元件可以具有对应于第二逻辑状态(例如，逻辑I)的第二电阻值。电阻值可以由参考电路使用第一参考MTJ元件和第二参考MTJ元件来生成。然而，MTJ元件的有效电阻值可能由于制造变化和缺陷而随不同的MTJ元件变化。此类变化可能减小读取感测余量，这可能导致总体管芯产出损失。
[0010]概述
[0011]公开了提供参考单元的系统和方法。参考单元可以使用多个磁性隧道结(MTJ)元件来提供电阻值。使用较大数目的参考MTJ元件来生成电阻值可以减小个体参考MTJ元件的电阻值变化对电阻值的影响。
[0012]例如，存储器阵列可包括多个MTJ单元列。每个MTJ单元可以使用单个MTJ元件和单个晶体管来实现。特定的MTJ单元列可以親合至特定的位线。特定的MTJ单元行可以连接至特定的字线。该特定的位线和该特定的字线可被用于选择特定M T J单元列的特定行处的特定MTJ单元。MTJ单元可以对应于数据单元。该数据单元可被用于存储逻辑状态(例如，逻辑O或逻辑I)。
[0013]多个MTJ单元可被用作参考单元(例如，提供电阻值的参考电路)。例如，参考单元可包括四个MTJ单元。参考单元的特定MTJ单元的单个晶体管可被配置成实现对该特定MTJ单元的单个MTJ元件的读取访问。这四个MTJ单元可以被互连，从而参考单元被耦合至共同的位线。这四个MTJ单元中的每一个MTJ单元可以耦合至不同的字线。
[0014]参考单元可以被激活以生成电阻值。在一特定实施例中，参考电压可以根据电阻平均参考方案、基于电阻值来确定。在另一实施例中，参考电压可以根据电流平均参考方案、基于电阻值来确定。
[0015]在一特定实施例中，一种装置包括一组数据单元和耦合到该组数据单元的参考单元。该参考单元包括四个磁性隧道结(MTJ)单元。这四个MTJ单元中的每一个MTJ单元親合至不同的字线。这四个MTJ单元中的每一个MTJ单元包括MTJ元件和单个晶体管。每个特定MTJ单元的单个晶体管被配置成实现对该特定MTJ单元的MTJ元件的读取访问。
[0016]在另一特定实施例中，一种方法包括经由四条字线激活第一存储器阵列的参考单元。该参考单元可以包括四个磁性隧道结(MTJ)单元。该方法还包括生成通过親合至参考单元的第一位线的参考电流，其中这四个MTJ单元耦合至第一位线。
[0017]由所公开的至少一个实施例提供的一个特定优点为从减小个体参考MTJ元件的电阻值变化对电阻值的影响的参考单元提供电阻值的能力。
[0018]本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了，整个申请包括下述章节:附图简述、详细描述以及权利要求书。
[0019]附图简述
[0020]图1是包括参考单元的磁阻随机存取存储器(MRAM)设备的特定解说性实施例的示图；
[0021]图2解说了图1的参考单元的操作；
[0022]图3解说了可由图1的MRAM设备使用的感测放大器的操作；
[0023]图4是包括参考单元的MRAM设备的另一解说性实施例的示图；
[0024]图5是包括参考单元的MRAM设备的另一解说性实施例的示图；
[0025]图6是包括参考单元的MRAM设备的另一解说性实施例的示图；
[0026]图7是用于提供参考电压的方法的特定解说性实施例的流程图；以及
[0027]图8是包括参考单元的便携式设备的框图；以及
[0028]图9是用于制造包括参考单元的电子设备的制造过程的特定解说性实施例的数据流图。
[0029]详细描述
[0030]图1解说了磁阻随机存取存储器(MRAM)设备100，其包括耦合至感测放大器102的存储器阵列或存储器组(例如，存储器阵列128)。存储器阵列128可包括多个MTJ单元列。每个MTJ单元可被配置成存储逻辑状态(例如，逻辑O或逻辑I)。每个MTJ单元可以使用相同类型的组件或电路系统来实现。在一特定实施例中，每个MTJ单元可以使用耦合到单个晶体管的单个MTJ元件来实现。例如，(解说为参考单元132的一部分的)MTJ单元122可以包括耦合至晶体管126的MTJ元件124。每个特定MTJ单元的单个晶体管可被配置成实现对该特定MTJ单元的MTJ元件的读取访问、写入访问、或两者。
[0031]存储器阵列128可以包括耦合至相应位线和字线的一组数据单元。该组数据单元可以包括多个数据单元列(例如，第一数据单元列140、第二数据单元列142)。例如，第一数据单元列140包括数据单元116和数据单元134。每个数据单元可以是包括耦合至单个晶体管的单个MTJ元件的MTJ单元。例如，数据单元116包括親合至晶体管120的MTJ元件174。每一数据单元列可以对应于特定的位线。例如，第一数据单元列140对应于位线114，并且第二数据单元列142对应于位线152。一列中的每个数据单元可以连接至其对应的位线和不同的字线。例如，数据单元116可以连接至位线114和字线104。
[0032]存储器阵列128包括参考单元130和参考单元132。每个参考单元130、132包括多个(例如，四个)MTJ单元。例如，参考单元132包括MTJ单元122、146、148和150。参考单元(例如，参考单元130、参考单元132)的每个MTJ单元可以连接至不同的字线。例如，MTJ单元122连接至字线106，MTJ单元146连接至字线108，MTJ单元148连接至字线110，并且MTJ单元150连接至字线112。参考单元(例如，参考单元130、参考单元132)的每个MTJ单元可以连接至共同的位线。例如，参考单元132的MTJ单元122、146、148和150各自连接至位线118。作为另一示例，参考单元130具有连接至位线136并且各自连接至字线106、108、110和112之一的四个MTJ单
J L ο
[0033]参考单元(例如，参考单元130、参考单元132)的这些MTJ单元可以与一个MTJ单元列对齐。例如，参考单元132的MTJ单元122、146、148和150可以与MTJ单元列144对齐。与数据单元列140和142形成对比，MTJ单元列144中的MTJ单元与其相关联的位线(例如，与MTJ单元列144相关联的位线118)断开连接。
[0034]参考单元(例如，参考单元130、参考单元132)的每个MTJ单元还可以与多个MTJ单元行中的不同行对齐。例如，MTJ单元122可以与第一 MTJ单元行对齐，MTJ单元146可以与第二 MTJ单元行对齐，MTJ单元148可以与第三MTJ单元行对齐，并且MTJ单元150可以与第四MTJ单元行对齐。第一 MTJ单元行可以包括MTJ单元154和162。第二 MTJ单元行可以包括MTJ单元156和164。第三MT J单元行可以包括MTJ单元158和166。第四MT J单元行可以包括MT J单元160和168。该多个MTJ单元行中的每一个MTJ单元可以与对应的位线断开连接。例如，MTJ单元154、156、158和160与位线114断开连接，并且MTJ单元162、164、166和168与位线152断开连接。
[0035]数据单元(例如，