一种写入方法、电路以及阵列与流程

文档序号:40042007发布日期:2024-11-19 14:18阅读:223来源:国知局
技术简介:
本专利针对NAND型SOT-MRAM在选择性写入时因VCMA电压调控复杂导致的精度不足问题,提出通过电压调控模块对磁隧道结进行分类,生成差异化的控制电压和写入电压,使不同存储需求的磁隧道结按预设概率翻转,实现精确写入。
关键词:NAND型磁存储,选择性写入

本申请涉及集成电路,尤其涉及一种写入方法、电路以及阵列。


背景技术:

1、随着对存储器功耗和写入速度的需求,磁随机存储器(mram)已成为具有前景的下一代存储器之一。

2、基于自旋轨道矩(spin orbit torque,sot)写入的mram具有读写路径分离的特点,可以解决目前存在的数据写入时器件的磨损老化问题,同时,sot-mram具有更快的写入速度和更低的写入功耗。但由于sot-mram需要在写入和读取端口设置开关管进行读写控制,限制了sot-mram的集成密度。基于此,nand型sot-mram单元采用在sot底电极上放置多个mtj的结构,来提升sot-mram的集成密度,同时多个mtj共用sot底电极的结构可以节省写通道的晶体管数量,进而减小单个存储单元的占地面积。

3、nand型sot-mram通过对多个mtj进行选通,来实现数据写入。mtj的选通主要基于sot层中的自旋电流以及电压控制磁各项异性(voltage controlled magneticanisotropy,vcma)电压。然而当前对多个mtj的vcma电压的调控比较复杂,难以在nand型sot器件阵列中实现选择性写入,进而导致nand型sot器件难以应用于精确存储中。


技术实现思路

1、本申请提供一种写入方法、电路以及阵列,用于提供一种能够精确实现nand型磁存储单元的选择性写入的技术方案。

2、第一方面,本申请提供了一种写入电路,包括电压调控模块以及nand型磁存储单元;nand型磁存储单元包括自旋轨道矩层以及设置在自旋轨道矩层上的多个磁隧道结。

3、电压调控模块用于根据预设存储需求,生成写入电压和与多个磁隧道结一一对应的控制电压,并将写入电压提供给自旋轨道矩层,将控制电压提供给对应磁隧道结,以使得初始化后的多个磁隧道结按照预设的翻转概率进行翻转。

4、在一种可能的实现方式中,电压调控模块具体用于,根据预设存储需求,对多个磁隧道结进行分类,并根据多个磁隧道结的分类结果,确定写入电压以及多个磁隧道结对应的控制电压。

5、在一种可能的实现方式中,多个磁隧道结的分类结果包括第一存储需求磁隧道结,和/或第二存储需求磁隧道结。

6、在写入电压和对应控制电压下,第一存储需求磁隧道结具有第一翻转概率,第二存储需求磁隧道结具有第二翻转概率。

7、其中,第一翻转概率大于第二翻转概率。

8、在一种可能的实现方式中,第一存储需求磁隧道结用于存储第一类存储数据,第一存储需求磁隧道结用于存储第二类存储数据,第一类存储数据的精度大于第二类存储数据的精度。

9、在一种可能的实现方式中,电路还包括两个第一开关管和多个第二开关管,两个第一开关管分别与自旋轨道矩层的两端连接,多个第二开关管与多个磁隧道结的顶部一一对应连接;

10、电压调控模块包括第一电压调控单元以及与多个磁隧道结一一对应设置的多个第二电压调控单元。

11、第一电压调控单元用于通过第一开关管向自旋轨道矩层提供写入电压。

12、每个第二电压调控单元用于通过对应第二开关管向对应磁隧道结提供对应控制电压。

13、在一种可能的实现方式中,电路还包括两个第一开关管和一个第二开关管,两个第一开关管分别与自旋轨道矩层的两端连接,第二开关管与多个磁隧道结的顶部连接。

14、电压调控模块包括第一电压调控单元和第二电压调控单元。

15、第一电压调控单元用于通过第一开关管向自旋轨道矩层提供写入电压。

16、第二电压调控单元用于通过第二开关管向多个磁隧道结提供控制电压。

17、第二方面,本申请提供了一种写入阵列,包括若干个矩阵式排布的如第一方面任一项的写入电路。

18、第二方面,本申请提供了一种写入方法,应用于nand型磁存储单元中,nand型磁存储单元包括自旋轨道矩层以及设置在自旋轨道矩层上的多个磁隧道结。

19、写入方法包括:

20、根据预设存储需求,将多个磁隧道结分类为第一存储需求磁隧道结和第二存储需求磁隧道结。

21、根据多个磁隧道结的分类结果,确定写入电压以及与多个磁隧道结对应的控制电压,在写入电压和对应控制电压下,第一存储需求磁隧道结具有第一翻转概率,第二存储需求磁隧道结具有第二翻转概率,其中,第一翻转概率大于第二翻转概率。

22、将写入电压提供给自旋轨道矩层,将控制电压提供给对应磁隧道结,以使初始化后的多个磁隧道结按照预设的翻转概率进行翻转。

23、在一种可能的实现方式中,根据多个磁隧道结的分类结果,确定nand型磁存储单元的写入电压以及多个磁隧道结对应的控制电压包括:

24、根据多个磁隧道结中第一存储需求磁隧道结的数量,确定写入电压;

25、根据写入电压,以及磁隧道结的分类结果,确定对应磁隧道结的控制电压。

26、在一种可能的实现方式中,写入电压的大小,与多个磁隧道结中第一存储需求磁隧道结的数量成正比关系;

27、第一存储需求磁隧道结的控制电压,与该第一存储需求磁隧道结和nand型磁存储单元的写入电压端之间的距离成反比关系。

28、在采用上述技术方案的情况下,本申请提供的电压调控模块可以根据预设存储需求,生成写入电压和与多个磁隧道结一一对应的控制电压,并将该写入电压提供给自旋轨道矩层,将该控制电压提供给对应的磁隧道结。此时,按照写入电压的提供方向,自旋轨道矩层上的多个磁隧道结底部的电压逐渐变化,也就是说,多个磁隧道结底部的电压与其在自旋轨道矩层上的位置相关,基于此,每个磁隧道结顶部与底部之间的vcma电压不同,故每个磁隧道结对应的翻转电压也不同,因此本申请可以根据预设存储需求生成的每个磁隧道结对应的控制电压,来控制磁隧道结的翻转概率,从而可以精确实现nand型磁存储单元的选择性写入,进而使nand型磁存储单元sot器件可以应用于精确存储中。



技术特征:

1.一种写入电路,其特征在于,包括电压调控模块以及nand型磁存储单元;所述nand型磁存储单元包括自旋轨道矩层以及设置在所述自旋轨道矩层上的多个磁隧道结;

2.根据权利要求1所述的写入电路,其特征在于,所述电压调控模块具体用于,根据预设存储需求,对所述多个磁隧道结进行分类,并根据所述多个磁隧道结的分类结果,确定写入电压以及所述多个磁隧道结对应的控制电压。

3.根据权利要求2所述的写入电路,其特征在于,所述多个磁隧道结的分类结果包括第一存储需求磁隧道结,和/或第二存储需求磁隧道结;

4.根据权利要求3所述的写入电路,其特征在于,所述第一存储需求磁隧道结用于存储第一类存储数据,所述第一存储需求磁隧道结用于存储第二类存储数据,所述第一类存储数据的精度大于所述第二类存储数据的精度。

5.根据权利要求1所述的写入电路,其特征在于,所述电路还包括两个第一开关管和多个第二开关管,所述两个第一开关管分别与所述自旋轨道矩层的两端连接,所述多个第二开关管与所述多个磁隧道结的顶部一一对应连接;

6.根据权利要求1所述的写入电路,其特征在于,所述电路还包括两个第一开关管和一个第二开关管,所述两个第一开关管分别与所述自旋轨道矩层的两端连接,所述第二开关管与所述多个磁隧道结的顶部连接;

7.一种写入阵列,其特征在于,包括若干个矩阵式排布的如权利要求1-6中任一项所述的写入电路。

8.一种写入方法,其特征在于,应用于nand型磁存储单元中,所述nand型磁存储单元包括自旋轨道矩层以及设置在所述自旋轨道矩层上的多个磁隧道结;

9.根据权利要求8所述的写入方法,其特征在于,根据所述多个磁隧道结的分类结果,确定所述nand型磁存储单元的写入电压以及所述多个磁隧道结对应的控制电压包括:

10.根据权利要求8所述的写入方法,其特征在于,所述写入电压的大小,与所述多个磁隧道结中所述第一存储需求磁隧道结的数量成正比关系;


技术总结
本申请提供了一种写入方法、电路以及阵列,涉及集成电路技术领域。写入电路,包括电压调控模块以及Nand型磁存储单元;Nand型磁存储单元包括自旋轨道矩层以及设置在自旋轨道矩层上的多个磁隧道结。电压调控模块用于根据预设存储需求,生成写入电压和与多个磁隧道结一一对应的控制电压,并将写入电压提供给自旋轨道矩层,将控制电压提供给对应磁隧道结,以使得初始化后的多个磁隧道结按照预设的翻转概率进行翻转。本申请可以根据预设存储需求生成的每个磁隧道结对应的控制电压,来控制磁隧道结的翻转概率,从而可以精确实现Nand型磁存储单元的选择性写入,进而使Nand型磁存储单元可以应用于精确存储中。

技术研发人员:张洪超,韩则地,王旻,周剑锋,刘宏喜,王戈飞
受保护的技术使用者:青岛海存微电子有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/18
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