一种电感储能式直流电压转换器及非易失存储芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及存储领域，具体涉及一种电感储能式直流电压转换器及非易失存储芯片。
【背景技术】
[0002]关于MRAM:
[0003]本发明的背景是MRAM技术的成熟。MRAM是一种新的内存和存储技术，可以像SRAM/DRAM 一样快速随机读写，还可以像Flash闪存一样在断电后永久保留数据。
[0004]它的经济性相当好，单位容量占用的硅片面积比SRAM有很大的优势，比在此类芯片中经常使用的NOR Flash也有优势，比嵌入式NOR Flash的优势更大。它的性能也相当好，读写时延接近最好的SRAM，功耗则在各种内存和存储技术最好。而且MRAM不像DRAM以及Flash那样与标准CMOS半导体工艺不兼容。MRAM可以和逻辑电路集成到一个芯片中。
[0005]MRAM 的原理:
[0006]MRAM的原理，是基于一个叫做磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junct1n，MTJ)的结构。它是由两层铁磁性材料夹着一层非常薄的非铁磁绝缘材料组成的。如图:
[0007]下面的一层铁磁材料是具有固定磁化方向的参考层，上面的铁磁材料是可变磁化方向的记忆层，它的磁化方向可以和固定磁化层同向或反向。由于量子物理的效应，电流可以穿过中间的隧道势皇层，但是MTJ的电阻和可变磁化层的磁化方向有关。磁化方向可以和固定磁化层同向为低电阻态，如图1所示；磁化方向可以和固定磁化层反向为高电阻态，如图2所示。
[0008]读取MRAM的过程就是对MTJ的电阻进行测量。使用比较新的STT-MRAM技术，写MRAM也比较简单:使用比读更强的电流穿过MTJ进行写操作。一个自下而上的电流把可变磁化层置成与固定层同向，自上而下的电路把它置成反向。
[0009]MRAM 的架构
[0010]每个MRAM的记忆单元由一个MTJ和一个MOS管组成，MOS管的栅极(gate)连接到芯片的字线(Word Line)负责接通或切断这个单元，MTJ和MOS管串接在芯片的位线(BitLine)上，读写操作在位线上进行，如图3所示。
[0011]一个MRAM芯片由一个或多个MRAM存储单元的阵列组成，每个阵列有若干外部电路，如:
[0012]?行地址解码器:把收到的地址变成字线的选择
[0013]?列地址解码器:把收到的地址变成位线的选择
[0014]?读写控制器:控制位线上的读(测量)写(加电流)操作
[0015]?输入输出控制:和外部交换数据
[0016]MRAM芯片内部的直流供电
[0017]除了上面几个主要功能子系统外，MRAM还需要一个辅助子系统:供电子系统，与闪存芯片一样，MRAM读写过程中都需要对MTJ施加特殊的电压值，因此需要进行直流电压的转换。
[0018]直流电压的转换通常采用以下几种成熟的技术:
[0019](I)线性直流电压转换(通常称为LD0)，这是一种最简单直接的电压转换方式，基本原理是通过一个控制一个开关MOS管的电阻，实现特定的、稳定的输出电压，缺点是效率低，例如如果从1.5V转换为0.5V，至少会损失2/3的功率；
[0020](2)开关式电压转换，通过高速开关与储能器件，进行电压转换，可以分为两类:
[0021](a)电容储能式(通常称为Charge Pump)，开关式电压转换的效率高于线性转换，电容储能式直流电压转换通常对于某些特定的电压比例可以有很好的转换效率，但一般情况下，效率不算太理想；
[0022](b)电感储能式(通常称为DC/DC Converter)，这是效率最理想的电压转换形式。
[0023]存储芯片的耗电，大量地消耗在存储单元阵列读写过程网络寄生电容的充放电上面，功耗和操作电压的平方成正比，DRAM, SRAM使用1.0_1.5V的电压，闪存芯片使用高电压；而MRAM读写时的操作电压很小，通常读电压为0.1V，写电压为0.5V左右，这是非常大的优势。如果电压转换的效率太低，这个功耗的优势很大程度就被抵消了。
[0024]目前MRAM芯片内的电压转换模式，都是效率不理想的线性直流电压转换或电容储能式模式，而电感储能式的DC/DC转换，因为需要外接电感，应用起来麻烦，成本也高，因而也没有采用。
【发明内容】
[0025]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种电感储能式直流电压转换器，采用集成在芯片中的电感，使得电感储能式直流电压转换器能够集成于芯片中，无需外接电感，应用方便。
[0026]本发明还提供一种非易失存储芯片，集成电感储能式直流电压转换器，提高了芯片中直流电压的转换效率，降低非易失存储芯片的功耗，且降低非易失存储芯片的成本，更适用于对待机功耗要求很严格的物联网和可穿戴电子设备等领域。
[0027]本发明提供一种电感储能式直流电压转换器，包括集成在芯片中的电感，电感储能式直流电压转换器能够集成于芯片中。
[0028]本发明提供的电感储能式直流电压转换器，采用集成在芯片中的电感，使得电感储能式直流电压转换器能够集成于芯片中，无需外接电感，应用方便。
[0029]进一步地，电感储能式直流电压转换器通过调节开关占空比，输出不同的电压。
[0030]进一步地，电感储能式直流电压转换器还包括电容，电容的一端与电感的输出端连接，另一端接地。当需要输出电流更大或对电压纹波要求更严时需要使用电容。
[0031]进一步地，芯片为存储芯片。
[0032]进一步地，非易失存储芯片包括一个或多个存储模块，以及一个或多个上述电感储能式直流电压转换器，电感储能式直流电压转换器用于向存储模块供电。
[0033]进一步地，电感储能式直流电压转换器通过存储模块的读写控制信号调节开关占空比，输出不同的电压，分别用于向存储模块的读电路与写电路供电，因而使用一个电感储能式直流电压转换器就可以向存储模块的读电路与写电路供电，而现有技术中的线性直流电压转换或电容储能式模式，必须使用两个转换器分别向存储模块的读电路与写电路供电，因此本发明提供的电感储能式直流电压转换器能够降低了非易失存储芯片的成本。
[0034]进一步地，存储模块为MRAM模块。
[0035]进一步地，多个MRAM模块不需要同时进行读写操作，使用一个电感储能式直流电压转换器提供不同的电压。
[0036]本发明还提供一种芯片，包括一个或多个上述电感储能式直流电压转换器。
[0037]与现有技术相比，本发明提供的电感储能式直流电压转换器及非易失存储芯片，具有以下有益效果:
[0038](I)将电感储能式直流电压转换器集成到芯片中，提高了芯片中直流电压的转换效率，降低了芯片功耗，适用于对待机功耗要求很严格的物联网和可穿戴电子设备等领域；
[0039](2)电感储能式直流电压转换器包括集成在芯片