个由MRAM存储单元组成的阵列，每个阵列与控制电路连接，如图4所示，控制电路包括行地址解码器、列地址解码器、读写控制器以及输入输出控制。
[0063]本发明的一个实施例的MRAM芯片，MRAM存储单元的内容保存时间有限，控制电路还包括自刷新控制器与定时器，自刷新控制器分别与行地址解码器、列地址解码器、读写控制器连接，定时器在设定的自刷新周期时间到时，给自刷新控制器发送信号，自刷新控制器启动自刷新操作。
[0064]本实施例中的MRAM芯片的自刷新操作方法，包括以下步骤:
[0065](I)定时器在设定的自刷新周期时间到时，给自刷新控制器发送信号；
[0066](2)自刷新控制器启动每一个阵列的自刷新操作；
[0067]步骤⑵中自刷新操作包括以下步骤:
[0068](21)控制列地址解码器选择打开所有的位线；
[0069](22)选择第一个字线，控制读写控制器把整个一行的MRAM中的内容读出来，再写回去；
[0070](23)选择下一个字线，进行同样的操作，直到整个MRAM阵列都被刷新。
[0071]在另一个实施例中，MRAM芯片包括非易失的上次自刷新时间寄存器，可以用MRAM芯片中的部分存储单元实现，自刷新控制器每次进行自刷新操作后把当前时间记录在上次自刷新时间寄存器中。
[0072]对于包括上次自刷新时间寄存器的MRAM芯片，自刷新操作方法包括以下步骤:
[0073](I)定时器在设定的自刷新周期时间到时，给自刷新控制器发送信号；
[0074](2)自刷新控制器启动自刷新操作。
[0075](3)自刷新操作完成后，将当前时间写入上次自刷新时间寄存器。
[0076]步骤(3)中要在整个自刷新操作完成后，再去写上次自刷新时间寄存器。这样如果在自刷新的过程中遇到断电，下次上电时会重新开始进行自刷新。
[0077]MRAM芯片还包括开机时间寄存器，也可以用MRAM芯片中的部分存储单元实现，系统开机时将开机时间写入开机时间寄存器。
[0078]系统开机后，自刷新控制器从自刷新时间寄存器读取上次自刷新时间，从开机时间寄存器读取开机时间，计算包括断电时间在内的距上次自刷新的时间；如果得到的时间大于或等于自刷新周期，启动自刷新操作。如果得到的时间小于自刷新周期，将定时器设定为自刷新周期与距上次自刷新的时间的差值。
[0079]本实施例中的MRAM芯片的自刷新操作方法，用于系统开机时，包括以下步骤:
[0080](I)系统开机时，将开机时间写入开机时间寄存器；
[0081](2)自刷新控制器从上次自刷新时间寄存器读取上次自刷新时间；
[0082](3)从开机时间寄存器读取开机时间；
[0083](4)计算包括断电时间在内的距上次自刷新的时间；
[0084](5)如果步骤⑷得到的时间大于或等于设定的自刷新周期，启动自刷新操作；如果步骤(4)得到的时间小于自刷新周期，将定时器设定为自刷新周期与距上次自刷新的时间的差值；
[0085](6)将当前时间写入上次自刷新时间寄存器。
[0086]进一步地，步骤(5)中自刷新操作包括以下步骤:
[0087](51)控制列地址解码器选择打开所有的位线；
[0088](52)选择第一个字线，控制读写控制器把整个一行的MRAM中的内容读出来，再写回去；
[0089](53)选择下一个字线，进行同样的操作，直到整个MRAM阵列都被刷新。
[0090]设定的自刷新周期小于所述MRAM存储单元的内容保存时间，在信息丢失前进行刷新，以保证MRAM芯片的可靠存储。
[0091]本实施例中，设定的自刷新周期大于或等于I分钟，不像DRAM，自刷新的周期一般在几十毫秒左右，自刷新本身的耗电也不小。而MRAM的自刷新周期通常在几分钟到几星期之间，自刷新本身的耗电可以忽略不计。
[0092]本发明提供的MRAM芯片及其自刷新操作方法，降低MRAM存储单元的MTJ的势皇，也就是在减小MRAM内容保存时间的代价下，降低MRAM存储单元的操作功耗；这种MRAM芯片适合于对功耗要求高的应用；由于内容保存时间较短，不再是永久保持内容，需要引入自刷新技术，以保证MRAM芯片的可靠存储；设定的自刷新周期小于MRAM存储单元的内容保存时间，在信息丢失前进行刷新，以保证MRAM芯片的可靠存储；设定的自刷新周期大于或等于I分钟，自刷新本身的耗电可以忽略不计。
[0093]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种MRAM芯片，包括一个或多个由MRAM存储单元组成的阵列，每个阵列与控制电路连接，所述控制电路包括行地址解码器、列地址解码器、读写控制器以及输入输出控制，其特征在于，所述MRAM存储单元的内容保存时间有限，所述控制电路还包括自刷新控制器与定时器，所述自刷新控制器分别与所述行地址解码器、所述列地址解码器、所述读写控制器连接，所述定时器在设定的自刷新周期时间到时，给所述自刷新控制器发送信号，所述自刷新控制器启动自刷新操作。2.如权利要求1所述的MRAM芯片，其特征在于，所述MRAM芯片包括非易失的上次自刷新时间寄存器，所述自刷新控制器每次进行自刷新操作后把当前时间记录在所述上次自刷新时间寄存器中。3.如权利要求2所述的MRAM芯片，其特征在于，所述MRAM芯片包括开机时间寄存器，系统开机时将开机时间写入所述开机时间寄存器。4.如权利要求3所述的MRAM芯片，其特征在于，系统开机后，所述自刷新控制器从所述自刷新时间寄存器读取上次自刷新时间，从所述开机时间寄存器读取开机时间，计算包括断电时间在内的距上次自刷新的时间；如果得到的时间大于或等于自刷新周期，启动自刷新操作。5.如权利要求3所述的MRAM芯片，其特征在于，系统开机后，所述自刷新控制器从所述自刷新时间寄存器读取上次自刷新时间，从所述开机时间寄存器读取开机时间，计算包括断电时间在内的距上次自刷新的时间；如果得到的时间小于自刷新周期，将所述定时器设定为自刷新周期与所述距上次自刷新的时间的差值。6.如权利要求5所述的MRAM芯片，其特征在于，设定的自刷新周期小于所述MRAM存储单元的内容保存时间。7.一种如权利要求1-6任一项所述的MRAM芯片的自刷新操作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (O定时器在设定的自刷新周期时间到时，给自刷新控制器发送信号； (2 )自刷新控制器启动每一个阵列的自刷新操作。8.如权利要求7所述的自刷新操作方法，其特征在于，步骤(2)中自刷新操作包括以下步骤: (21)控制列地址解码器选择打开所有的位线； (22)选择第一个字线，控制读写控制器把整个一行的MRAM中的内容读出来，再写回去; (23)选择下一个字线，进行同样的操作，直到整个MRAM阵列都被刷新。9.一种如权利要求3-6任一项所述的MRAM芯片的自刷新操作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (O定时器在设定的自刷新周期时间到时，给自刷新控制器发送信号； (2)自刷新控制器启动自刷新操作。 (3)所述自刷新操作完成后，将当前时间写入上次自刷新时间寄存器。10.一种如权利要求3-6任一项所述的MRAM芯片的自刷新操作方法，用于系统开机时，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (O系统开机时，将开机时间写入开机时间寄存器； (2)自刷新控制器从上次自刷新时间寄存器读取上次自刷新时间； (3)从开机时间寄存器读取开机时间； (4)计算断电的时间，并加上定时器记录的时间； (5)如果步骤(4)得到的时间大于或等于设定的自刷新周期，启动自刷新操作；如果步骤(4)得到的时间小于自刷新周期，将定时器设定为自刷新周期与距上次自刷新的时间的差值; (6)将当前时间写入上次自刷新时间寄存器。11.如权利要求10所述的自刷新操作方法，其特征在于，步骤(5)中自刷新操作包括以下步骤: (51)控制列地址解码器选择打开所有的位线； (52)选择第一个字线，控制读写控制器把整个一行的MRAM中的内容读出来，再写回去; (53)选择下一个字线，进行同样的操作，直到整个MRAM阵列都被刷新。
【专利摘要】本发明提供一种MRAM芯片，包括一个或多个由MRAM存储单元组成的阵列，每个阵列与控制电路连接，控制电路包括行地址解码器、列地址解码器、读写控制器以及输入输出控制，MRAM存储单元的内容保存时间有限，控制电路还包括自刷新控制器与定时器，定时器在设定的自刷新周期时间到时，给自刷新控制器发送信号，自刷新控制器启动自刷新操作。本发明还提供上述MRAM芯片的自刷新操作方法。本发明提供的MRAM芯片及其自刷新操作方法，减小内容保存时间以降低操作功耗；由于不再是永久保存，需要引入自刷新技术，以保证MRAM芯片的可靠存储。这种MRAM芯片适合于对功耗要求高的应用。
【IPC分类】G11C11/16
【公开号】CN105632546
【申请号】CN201510428868
【发明人】郭一民, 戴瑾
【申请人】上海磁宇信息科技有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年7月21日