一种相变存储器的写入电路和写入方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及相变存储器相关技术领域，特别是一种相变存储器的写入电路和写入方法。
【背景技术】
[0002]相变存储器，具体为相变电阻(PCM)具有存储单元尺寸小，非挥发性，循环寿命长，稳定性好，功耗低和可嵌入功能强等优点，特别是在器件特征尺寸的微缩方面的优势尤为突出，业界认为在不久的将来会有越来越大的技术优势。因此它被认为是下一代非挥发存储技术的最佳解决方案之一，在低压，低功耗，高速，高密度和嵌入式存储方面有广阔的前景。
[0003]相变存储器主要是通过施加不同大小的特殊脉冲，导致相变材料局部区域因不同温度而产生非晶态(amorphous state)与晶态(crystalline state)变化。非晶态表示逻辑“I”，晶态表示逻辑“O”。
[0004]一般情况，将材料从非晶体到多晶体的转化过程称作置位(Set)，从多晶体到非晶体的转化过程称作重置(Reset)。对于重置操作，只需要将温度提升到熔化温度以上然后迅速的冷却便能够达到非晶体的状态，相对来说比较容易。然而对于置位操作，则需要将温度提升到结晶温度以上，熔化温度以下，然后缓慢的冷却结晶。
[0005]目前的相变存储器的数据写入方法主要是:采用写入结构在相变材料上加一个电流或者电压脉冲。其中，电流脉冲的示意图如图1a和Ib所示，横坐标为时间，纵坐标为电流。图1a表示写入电路产生的重置(Reset)电流，作重置(Reset)操作时被加入到相变材料，使其发生晶态到非晶态的转变。图1b表示置位(Set)电流，作置位(Set)操作时被加入到相变材料，使其发生非晶态到晶态的转变。如果相变过程正确完成，则电流脉冲结束后，相变材料维持对应的状态直到下一次写入操作。
[0006]由于置位(Set)操作需要温度能够缓慢的下降以便于相变材料能够达到结晶的状态达到低电阻的电学特性，因此对于温度的下降时间有一定的要求。
[0007]由于相变存储工艺偏差和不成熟，相变材料在高阻状态和低阻状态时的具体值是未知的，每次数据写入做置位(Set)或重置(Reset)操作时，相变存储器呈现出来的阻值都不同，给写入数据和读取数据带来不确定性。
【发明内容】
[0008]基于此，有必要针对现有技术相变存储器写入数据不准确的技术问题，提供一种相变存储器的写入电路和写入方法。
[0009]—种相变存储器的写入电路，包括:操作单元、逻辑控制单元和电压调整反馈单元；
[0010]所述操作单元，用于根据所接收的写入操作信号向包括所述相变存储器的相变存储器阵列基本单元执行相应的写入操作；
[0011]所述电压调整反馈单元，用于获取所述写入操作信号和所述相变存储器的端电压，选择所述写入操作信号相应的阈值电压与所述端电压进行比较，当所述端电压大于所述阈值电压时，向所述逻辑控制单元输出断开开关控制信号；
[0012]所述逻辑控制单元，用于在接收到所述断开开关控制信号后，控制所述操作单元与所述相变存储器阵列基本单元断开。
[0013]一种相变存储器的写入方法，包括:
[0014]操作单元输出步骤，包括:根据所接收的写入操作信号向包括所述相变存储器的相变存储器阵列基本单元执行相应的写入操作；
[0015]电压反馈步骤，包括:获取写入操作信号和所述相变存储器的端电压，选择所述写入操作信号相应的阈值电压与所述端电压进行比较，且:
[0016]当所述端电压大于所述阈值电压时，控制所述操作单元与所述相变存储器阵列基本单元断开。
[0017]本发明通过电压调整反馈单元对相变存储器的电压与阈值电压进行比较，当相变存储器的电压达到阈值电压时断开操作单元与相变存储器阵列基本单元的连接，从而停止对相变存储器阵列基本单元进行写入操作。由于直接检测相变存储器的电压，因此在写入数据时，即使相变存储器的阻值不确定，都可以得到相变存储器在非晶态和晶态时的一个固定的电压值，从而保持了写入数据的一致性。
【附图说明】
[0018]图1a为重置操作时电流脉冲示意图；
[0019]图1b为置位操作时电流脉冲示意图；
[0020]图2为本发明一种相变存储器的写入电路的电路原理图；
[0021 ]图3为一个例子中电压调整电路的示意图；
[0022]图4为本发明一种相变存储器的写入方法的工作流程图；
[0023]图5为本发明一个实施例中逻辑控制单元的电路原理图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0025]如图2所示为本发明一种相变存储器的写入电路的电路原理图，包括:操作单元1、逻辑控制单元2和和电压调整反馈单元4;
[0026]所述操作单元I，用于根据所接收的写入操作信号向包括所述相变存储器31的相变存储器阵列基本单元3执行相应的写入操作；
[0027]所述电压调整反馈单元4，用于获取所述写入操作信号和所述相变存储器的端电压，选择所述写入操作信号相应的阈值电压与所述端电压进行比较，当所述端电压大于所述阈值电压时，向所述逻辑控制单元输出断开开关控制信号；
[0028]所述逻辑控制单元2，用于在接收到所述断开开关控制信号后，控制所述操作单元2与所述相变存储器阵列基本单元3断开。
[0029]在对相变存储器阵列基本单元3执行写入操作时，选通管32选通，操作单元I对相变存储器阵列基本单元3执行写入操作，操作单元I所执行的写入操作可以采用现有的各种写入操作方式，例如【背景技术】中所介绍的在相变材料上加一个电流或者电压脉冲的方法。即操作单元I执行写入操作可以是操作单元I输出写入电流，其中，电流脉冲的示意图如图1所示。在操作单元I对相变存储器阵列基本单元3执行写入操作时，相变存储器阵列基本单元3的相变存储器31的端电压会上升，当端电压的电压继续上升超过与写入操作相应的阈值电压时，电压调整反馈单元4输出断开开关控制信号，从而停止对相变存储器阵列基本单元3进行写入操作。因此，使得相变存储器31的端电压能够稳定在与写入操作相应的阈值电压，使得每次写入数据时，都可以在非晶态和晶态时得到一个固定的电压值，从而保持了写入数据的一致性。
[0030]所述电压调整反馈单元4包括:基准电压输出电路42和比较器41，所述基准电压输出电路42的输出端与所述比较器41的第一输入端连接，所述比较器41的第二输入端与所述相变存储器阵列基本单元3连接，所述比较器41的输出端与所述逻辑控制单元2连接，所述基准电压输出电路输出所述写入操作相应的阈值电压。
[0031]本实施例中，采用比较器41对基准电压输出电路42所输出的阈值电压与相变存储器阵列基本单元3的相变存储器31的电压进行比较，保证测量准确。
[0032]作为一个例子，比较器41的第一输入端为正输入端，比较器41的第二输入端为负输入端，当相变存储器31的电压高于或等于阈值电压时，比较器41的输出端输出高电平作为断开开关控制信号。
[0033]在其中一个实施例中:
[0034]所述写入操作包括置位操作和重置操作，所述阈值电压包括与置位操作相应的置位阈值电压、与重置操作相应的重置阈值电压，所述写入操作信号包括与置位操作相应的置位操作信号、与重置操作相应的重置操作信号，所述置位阈值电压低于所述重置阈值电压；
[0035]所述基准电压输出电路42包括:电压调整电路421、置位开关422和重置开关423，所述电压调整电路421包括输出置