电子设备及其操作方法
【专利说明】电子设备及其操作方法
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求2014年12月18日提交的申请号为10-2014-0183310的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本发明的示例性实施例涉及电子设备中的存储电路或器件及其应用。
【背景技术】
[0004]近年来，随着电子设备趋向于小型化、低功耗、高性能、多功能性等，在本领域中已经需要能够储存各种电子设备(诸如，计算机、便携式通信设备等)中的信息的半导体器件，并且已经对半导体器件进行研究。此类半导体器件包括能够利用根据施加至其的电压或电流而在不同的电阻状态之间切换的特性来储存数据的半导体器件，例如，电阻式随机存取存储器(RRAM)、相变随机存取存储器(PRAM)、铁电随机存取存储器(FRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)、电熔丝等。
【发明内容】
[0005]各种实施例针对提供一种电子设备，所述电子设备通过补偿寄生电流(sneakcurrent)并执行读取操作而具有增加的读取裕度(margin)。
[0006]而且，各种实施例针对提供一种电子设备，所述电子设备通过在先储存用于补偿寄生电流的信息来不引起读取速度的延迟。
[0007]在一个实施例中，电子设备可以包括半导体存储装置。
[0008]半导体存储装置可以包括:单元阵列，包括布置在多条列线和多条行线中的多个电阻式存储单元；以及读取电路，适用于:在读取操作中，基于偏置信息来产生偏置电流，将偏置电流供应至感测节点，将来自感测节点的读取电流供应至从所述多条列线中选中的列线，以及利用感测节点处的电压电平来感测耦接至选中的列线的选中的存储单元中的数据，其中偏置信息在读取操作之前被确定并被储存在半导体存储装置中。
[0009]所述多个电阻式存储单元中的每个可以包括:可变电阻元件，适用于根据储存在可变电阻元件中的数据的逻辑值来具有高电阻状态或低电阻状态；以及选择元件，串联耦接至可变电阻元件。
[0010]所述多个电阻式存储单元中的每个可以耦接至所述多条列线中的对应的列线和所述多条行线中的对应的行线。
[0011]读取电路可以包括:第一电流发生单元，适用于产生参考电流并将参考电流供应至感测节点；第二电流发生单元，适用于储存偏置信息，以及根据偏置信息来产生补偿电流并将补偿电流供应至感测节点；感测单元，适用于利用感测节点处的电压电平来感测选中的存储单元的数据；以及读取电压驱动单元，适用于从感测节点接收偏置电流、并且将读取电流施加至选中的列线。
[0012]偏置电流可以是参考电流和补偿电流的总和。
[0013]第一电流发生单元和第二电流发生单元可以产生具有引起单元阵列中的最大读取裕度的量的偏置电流。
[0014]第二电流发生单元可以包括:储存器，适用于储存偏置信息；电压发生单元，适用于产生具有与偏置信息相对应的电平的补偿电压；以及电流发生单元，适用于产生具有与补偿电压的电平相对应的量的补偿电流。
[0015]偏置信息可以指示引起单元阵列中的最大读取裕度的偏置的量。
[0016]储存器可以包括储存偏置信息的多个非易失性存储元件。
[0017]读取电压驱动单元可以包括:内部节点，在读取操作中耦接至选中的列线；比较器，适用于将读取电压与内部节点处的电压进行比较；以及晶体管，耦接至感测节点与内部节点并设置在感测节点与内部节点之间，并且适用于受比较器的比较结果控制以将读取电流施加至选中的列线。
[0018]电子设备还包括微处理器，所述微处理器可以包括:控制单元，被配置为从微处理器的外部接收包括命令的信号，以及执行命令的提取、命令的解码或控制微处理器的信号的输入或输出；以及操作单元，被配置为基于控制单元解码命令的结果来执行操作；以及存储装置，被配置为储存用于执行操作的数据、与执行操作的结果相对应的数据或被执行操作的数据的地址，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是微处理器中的存储装置的部分。
[0019]电子设备还包括处理器，所述处理器可以包括:核心单元，被配置为基于从处理器的外部输入的命令通过利用数据来执行与命令相对应的操作；高速缓冲存储装置，被配置为储存用于执行操作的数据、与执行操作的结果相对应的数据或被执行操作的数据的地址；以及总线接口，连接在核心单元和高速缓冲存储装置之间，并且被配置为在核心单元和高速缓冲存储装置之间传输数据，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是处理器中的高速缓冲存储装置的部分。
[0020]电子设备还包括处理系统，所述处理系统可以包括:处理器，被配置为解码由处理器接收到的命令，并且基于解码命令的结果来控制对信息的操作；辅助存储器件，被配置为储存用于解码命令的程序和信息；主存储器件，被配置为在运行程序时调用并储存来自辅助存储器件的程序和信息，使得处理器能够利用程序和信息来执行操作；以及接口器件，被配置为执行处理器、辅助存储器件或主存储器件与外部之间的通信，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是处理系统中的辅助存储器件或主存储器件的部分。
[0021]电子设备还包括数据储存系统，所述数据储存系统可以包括:储存器件，被配置为储存数据并且保存储存的数据而不管电源如何；控制器，被配置为根据从外部输入的命令来控制数据至储存器件的输入和数据从储存器件的输出；临时储存器件，被配置为临时储存在储存器件和外部之间交换的数据；以及接口，被配置为执行所述储存器件、控制器和临时储存器件中的至少一个与外部之间的通信，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是数据储存系统中的所述储存器件或临时储存器件的部分。
[0022]电子设备还包括存储系统，所述存储系统可以包括:存储器，被配置为储存数据并且保存储存的数据而不管电源如何；存储器控制器，被配置为根据从外部输入的命令来控制数据至存储器的输入和数据从存储器的输出；缓冲存储器，被配置为缓冲在存储器和外部之间交换的数据；以及接口，被配置为执行存储器、存储器控制器和缓冲存储器中的至少一个与外部之间的通信，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是存储系统中的存储器或缓冲存储器的部分。
[0023]在一个实施例中，电子设备可以包括半导体存储装置。
[0024]所述半导体存储装置可以包括:多个单元阵列，其中每个单元阵列包括布置在多条列线和多条行线中的多个电阻式存储单元；以及多个读取电路，所述多个读取电路中的每个适用于:在读取操作中，基于偏置信息来产生偏置电流，当对应的单元阵列选自所述多个单元阵列时将偏置电流供应至感测节点，将来自感测节点的读取电流供应至从所述多条列线中选中的列线，以及利用感测节点处的电压电平来感测储存在耦接至选中的列线的选中的存储单元中的数据，其中偏置信息在读取操作开始之前被确定并被储存在半导体存储装置中。
[0025]所述多个电阻式存储单元中的每个可以包括:可变电阻元件，适用于根据储存在可变电阻元件中的数据的逻辑值来具有高电阻状态或低电阻状态；以及选择元件，串联耦接至可变电阻元件。
[0026]所述多个电阻式存储单元中的每个可以耦接至所述多条列线中的对应的列线和所述多条行线中的对应的行线。
[0027]所述多个读取电路中的每个可以包括:第一电流发生单元，适用于产生参考电流并将参考电流供应至感测节点；第二电流发生单元，适用于储存偏置信息，以及根据偏置信息来产生补偿电流并将补偿电流供应至感测节点；数据感测单元，适用于通过将感测节点处的电压电平与参考电压的电压电平进行比较来感测选中的存储单元的数据；以及读取电压驱动单元，适用于从感测节点接收偏置电流、以及将读取电流施加至选中的列线。
[0028]偏置电流可以是参考电流和补偿电流的总和。
[0029]第一电流发生单元和第二电流发生单元可以产生具有引起选中的单元阵列中的最大读取裕度的量的偏置电流。
[0030]第二电流发生单元可以包括:储存器，适用于储存偏置信息；电压发生单元，适用于产生具有与偏置信息相对应的电平的补偿电压；以及电流发生单元，适用于产生具有与补偿电压的电平相对应的量的补偿电流。
[0031 ] 偏置信息可以指示引起所述多个单元阵列中的选中的单元阵列中的最大读取裕度的偏置电流的量。
[0032]电子设备还包括微处理器，所述微处理器可以包括:控制单元，被配置为从微处理器的外部接收包括命令的信号，以及执行命令的提取、命令的解码或控制微处理器的信号的输入或输出；以及操作单元，被配置为基于控制单元解码命令的结果来执行操作；以及存储装置，被配置为储存用于执行操作的数据、与执行操作的结果相对应的数据或被执行操作的数据的地址，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是微处理器中的存储装置的部分。
[0033]电子设备还包括处理器，所述处理器可以包括:核心单元，被配置为基于从处理器的外部输入的命令通过利用数据来执行与命令相对应的操作；高速缓冲存储装置，被配置为储存用于执行操作的数据、与执行操作的结果相对应的数据或被执行操作的数据的地址；以及总线接口，连接在核心单元和高速缓冲存储装置之间，并且被配置为在核心单元和高速缓冲存储装置之间传输数据，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是处理器中的高速缓冲存储装置的部分。
[0034]电子设备还包括处理系统，所述处理系统可以包括:处理器，被配置为解码由处理器接收到的命令，并且基于解码命令的结果来控制对信息的操作；辅助存储器件，被配置为储存用于解码命令的程序和信息；主存储器件，被配置为在运行程序时调用并储存来自辅助存储器件的程序和信息，使得处理器能够利用程序和信息来执行操作；以及接口器件，被配置为执行处理器、辅助存储器件或主存储器件与外部之间的通信，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是处理系统中的辅助存储器件或主存储器件的部分。
[0035]电子设备还包括数据储存系统，所述数据储存系统可以包括:储存器件，被配置为储存数据并且保存储存的数据而不管电源如何；控制器，被配置为根据从外部输入的命令来控制数据至储存器件的输入和数据从储存器件的输出；临时储存器件，被配置为临时储存在储存器件和外部之间交换的数据；以及接口，被配置为执行所述储存器件、控制器和临时储存器件中的至少一个与外部之间的通信，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是数据储存系统中的所述储存器件或临时储存器件的部分。
[0036]电子设备还包括存储系统，所述存储系统可以包括:存储器，被配置为储存数据并且保存储存的数据而不管电源如何；存储器控制器，被配置为根据从外部输入的命令来控制数据至存储器的输入和数据从存储器的输出；缓冲存储器，被配置为缓冲在存储器和外部之间交换的数据；以及接口，被配置为执行存储器、存储器控制器和缓冲存储器中的至少一个与外部之间的通信，其中包括可变电阻元件的半导体存储装置是存储系统中的存储器或缓冲存储器的部分。
[0037]在一个实施例中，一种包括半导体存储装置的电子设备的操作方法可以包括:在改变第一偏置电流的量时，通过执行多个读取操作来检测引起单元阵列中的最大读取裕度的第一偏置电流的量；储存指示检测到的第一偏置电流的量的偏置信息；在读取操作中，基于储存的偏置信息来产生第二偏置电流，以及将第二偏置电流供应至感测节点；响应于读取电压来将来自感测节点的读取电流供应至选中的列线；以及基于感测节点处的电压电平来感测储存在所述多个存储单元中的选中的存储单元中数据。
[0038]半导体存储装置可以包括单元阵列，所述单元阵列包括布置在多条列线和多条行线中的多个电阻式存储单元。
[0039]第二偏置电流可以具有引起单元阵列中的最大读取裕度的量。
[0040]产生第二偏置电流可以包括:产生基本恒定的参考电流；以及产生根据偏置信息而变化的补偿电流，其中第二偏置电流是参考电流和补偿电流的总和。
[0041]产生补偿电流可以包括:利用电源电压和多个电阻器来产生多个电压，所述多个电阻器彼此串联親接；响应于多个选择信号来选择所述多个电压中的一个；输出选中的电压作为补偿电压；以及响应于补偿电压来产生补偿电流。
[0042]选择信号可以基于偏置信息而被选择性地激活。补偿电流可以具有与补偿电压的电平成反比的量。
【附图说明】
[0043]图1示出常规电阻式存储器件的单元阵列结构。
[0044]图2示出读取储存在图1的存储单元M22中的数据的操作。
[0045]图3示出当储存在图1的存储单元M22中的数据被读取时与寄生电流相关的问题。
[0046]图4示出电阻式存储器出现寄生电流时与未出现寄生电流时读取裕度之间的差升。
[0047]图5示出根据本公开的一个实施例的半导体存储器件。
[0048]图6示出根据本公开的一个实施例的图5的读取电路和图5的单元阵列，所述单元阵列包括在读取操作期间被施加电压的列线和行线。
[0049]图7示出根据本公开的一个实施例的图6的补偿电流发生单元。
[0050]图8示出根据本公开的一个实施例的包括多个单元阵列的半导体存储器件。
[0051]图9是示出根据本公开的一个实施例的电子设备的操作方法的流程图。
[0052]图10示出基于公开的技术实施存储电路的微处理器的配置图的示例。
[0053]图11示出基于公开的技术实施存储电路的处理器的配置图的示例。
[0054]图12示出基于公开的技术实施存储电路的系统的配置图的示例。
[0055]图13示出基于公开的技术实施存储电路的数据储存系统的配置图的示例。
[0056]图14示出基于公开的技术实施存储电路的存储系统的配置图的示例。
【具体实施方式】
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