专利名称：：基于等重码寻址纳米级和混合微米级/纳米级阵列的制作方法
技术领域：
：本发明涉及纳米级和混合微米级/纳米级电子器件，具体来说涉及用于寻址纳米级存储器阵列的编码器-解复用器的有效率地寻址方案和集成该有效率的寻址方案的混合微米级/纳米级电子装置。
背景技术：
：目前正在对设计和制造纳米级电子装置(包括纳米级存储器)进行大量研究和开发工作。纳米级电子器件展现优于微米级基于光刻的电子器件的许多优点，包括大大缩减的特征尺寸和实现自组装(self-assembly)以及其他相对成本低廉的基于非光刻的制作方法的可能性。但是，纳米级电子装置的设计和制造存在大规模商业生产纳米级电子装置并将纳米级电子装置结合到微米级和更大规模系统、装置和产品中之前有待解决的许多新问题。纳米级存储器阵列是相对较短期商业化的可能候选。纳米级存储器可以作为具有滞后电阻器纳米线交叉杆结点的纳米线交叉杆来制作。可以对给定纳米线交叉杆结点施加相对较大电压，以可逆方式将该给定纳米线交叉杆结点配置在高电阻状态或低电阻状态，具体的电阻状态根据所施加电压的极性来获得。可以对给定纳米线交叉杆结点施加相对4^氐电压，以在不更改电阻状态的情况下读取给定纳米线交叉杆结点的电阻状态。但是，施加量值上更大于以可逆方式配置纳米线交叉杆结点所用的电压的电压，则可能不可逆地击穿施加更大电压的纳米线交叉杆结点。每个纳米线交叉杆结点用作单个位存储器单元，分别以高电阻状态或低电阻状态的形式存储二进制值"0"或"1"。但是，使用常规微电子信号线路和逻辑直接访问构造纳米级阵列存储器的纳米线是困难的。相反，通过与混合微米级/纳米级编码器-解复用器的微米级输出信号线路的选择性互连来寻址纳米线。将经由微米级地址线输入到编码器-解复用器的纳米线地址变换成编码器输出到编码器-解复用器的微米级输出信号线的被寻址纳米线选择电压的模式。由两个编码器-解复用器选择特定纳米线交叉杆结点两端的两个纳米线，促使对通过将两个纳米线地址输入到两个编码器-解复用器而选择的纳米线交叉杆结点施加定义的电压。因为需要将电压量值范围在最小电阻状态变更阈值电压与结点击穿阈值电压之间的量值的写访问电压施加到所选的纳米线交叉杆结点，所以当对所有其他未选的纳米线交叉杆结点施加小于最小电阻状态变更阈值电压以更改所选纳米线结点的信息内容时，编码器-解复用器输出的被寻址纳米线选择电压需要在施加到所选纳米线交叉杆结点的电压与施加到所有其他未选的纳米线交叉杆结点的电压之间产生大的分离，或者换言之，为写访问操作产生合理大的电压裕量。为此原因，纳米线存储器阵列的设计者和制造者认识到需要找到有效的纳米线寻址方案，以及需要基于这些寻址方案来构建编码器-解复用器，以^^为可靠地访问纳米线交叉杆内的个别结点提供足够的电压裕量。
发明内容本发明的多种实施例包括用于确定纳米线寻址方案的方法，以及包括结合用于可靠地寻址纳米线交叉杆内的纳米线结点的纳米线寻址方案的微米^/纳米级电子装置。这些寻址方案需要对所选的纳米线交叉杆结点施加大于写阈值电压，而不对任何未选的纳米线交叉杆结点施加写阈值电压，并且不对纳米线交叉杆内的任何纳米线交叉杆结点施加大于击穿阈值的电压。这样能够实现所选纳米线交叉杆结点的电阻状态或其他物理或电子状态中的变更，而不会更改其余纳米线交叉杆结点的电阻状态或其他物理或电子状态，并且不会击穿所选纳米线交叉杆结点或余下未选的纳米线交叉杆结点。本发明的附加实施例包括结合本发明的纳米线寻址方案实施例的纳米级存储器阵列和其他纳米级电子装置。本发明的某些实施例采用等重码(constant-weightcode),差错控制编码的公知类码，作为施加到选择性地与一组纳米线互连的微米级/纳米级编码器-解复用器的微米级输出信号线的被寻址纳米线选择电压。等重码为给定数量的编码器-解复用器输出信号线提供最佳电压裕量。图1示出组合的纳米级/微米级电子存储器装置的示意图。图2示出组合的纳米级/微米级电子存储器装置内的纳米线交叉杆存储器单元子阵列的抽象表示。图3图示具有滞后电阻器结点特征的栅格状纳米线交叉杆的一部分。图4图示微米^/纳米级交叉杆以及与另一个微米级/纳米级编码器-解复用器组合使用以寻址纳米线交叉杆的个别纳米线交叉杆结点的微米级/纳米级编码器-解复用器的编码器。图5A-C提供电阻器状纳米线交叉杆结点的不同图示。图6示出滞后电阻器纳米线交叉杆结点的双稳态电阻状态和工作控制电压下电阻状态的转变。图7示出表示等重差错控制编码码的表。图8图示计算二进制码(例如等重码)的两个码字&和Ub之间的距离。图9图示一组8个3位矢量的距离的扭X念。图IO示出参考图9讨论的一组3位矢量的距离分布。图11图示确定码字的权重。图12图示等重码。图13图示本发明多种实施例中采用的微米级/纳米级编码器-解复用器。图14A-B图示基于分压器确定从微米级/纳米级编码器-解复用器输出到纳米线的电压。图15图示基于分压器一般性分析从微米级/纳米级编码器-解复用器输出到纳米线的电压。图16A-D使用与图13所用的相同图示约定，图示当将不同地址输入到微米级/纳米级编码器-解复用器的编码器时，微米级/纳米级解复用器交叉杆的纳米线上的电压输出的模式。图17示出微米级/纳米级编码器-解复用器寻址的16单元纳米级存储器阵列。图18图示通过将两个地址输入到两个微米级/纳米级编码器-解复用器，选择纳米级存储器阵列内的特定纳米线交叉杆结点。图19图示将码字u与内部纳米线地址h的成对的位排序成多组w00、w01、wlO和wll。图20以图形方式图示用于确定可能输出电压矢量v的矢量方程。图21图示从图13和16A-D的示范编码器-解复用器中采用的等重码推导可能输出电压矢量v。图22示出(11，66,4,5)等重码的距离分布。图23示出(11,66,4,5)等重码的归一化可能输出电压矢量，以及相关的再次归一化输出电压矢量。图24图示两个基于等重码的编码器-解复用器寻址的纳米级存储器阵列的结点两端产生的可能电压降的简单图形表示。图25A-D图示确定成对的基于等重码的编码器-解复用器的最优电压偏移量t。图26绘制图25A-D的示例的电压裕量曲线和电压分离曲线。图27示出用于确定图24和25A-D的两个基于等重码的编码器-解复用器的最优电压偏移量t的简单几何构造。具体实施例方式本发明关注的是纳米线寻址方案的设计、基于纳米线交叉杆的纳米级电子装置(包括纳米级存储器阵列)的设计，以及用于寻址纳米线交叉杆的微米级/纳米级编码器-解复用器。因此，本发明本质上是跨学科的，基本地理解了差错控制编码、纳米线交叉杆以及纳米级滞后电阻器的特性和特征，会大大地有助于理解本发明多种实施例的描述。下面在第一小节中，概述差错控制编码。在第二小节中，概述用于寻址纳米级存储器阵列的纳米级存储器阵列和方法。在第三小节中，描述滞后电阻器的特征和特性。在第四小节中，描述本发明的多种实施例中采用的等重码。最终，在最后一个小节中，讨论本发明的方法和装置实施例。选择的差错控制编码技术的数学描述本发明的实施例采用从差错控制编码中的公知技术得到的概念。本小节提供有关差错控制码的背景信息，对这些主题熟悉的读者可以跳过。极好的本领域参考文献是教科书"差错控制编码基础和应用，，("ErrorControlCoding:TheFundamentalsandApplications,"LinandCostello,Prentice-Hall,Incorporated,NewJersey,1983)。在本小节中,简要描述了差错控制编码中使用的检错和纠错技术。从上面引述的教科书或从本领域的其他教科书、文献和刊物中可以获得其他详细信息。本小节并非为表示数学上的精度，而是简述某些类型的差错控制编码技术。本发明采用这些差错控制编码技术中固有的概念来实现不同的目的。差错控制编码技术在系统上将补充位或码元引入明文消息中，或使用比必需要的更大量的位或码元来对明文消息编码，以便在编码的消息提供能够用于检查存储或传输中产生的错误以及在一些情况中能够用于纠错的信息。补充或多于必需要的位或码元的一个效果是，当将码字视为矢量空间中的矢量且码字之间的距离是由码字的矢量减法得到度量时，增加有效码字之间的距离。本发明采用差错控制编码中使用的概念来添加补充地址信号线以增加有效地址之间的距离，从而相应地增加信号间距，例如地址信号线的ON和OFF状态之间的电压或电流，并提供接口互连中的故障结点容错(defective-junctiontolerance)。因此，在本发明中，明文消息和差错控制编码的编码的消息类比于输入地址和编码的地址，差错控制编码中的附加码元或位或大于需要的码元或位类似于补充数量或大于必需数量的地址信号线。在描述检错和纠错时，有需要描述将作为一个或多个消息传送、存储和检索的数据，其中消息)u包含作为域F的元素的有序码元序列A,.。消息ja可以表示为域F对乘法和加法是封闭的且包含乘法逆和加法逆的集合。在计算检错和纠错中常见的是，采用包含大小等于质数的整数子集的域，其中加法和乘法算子被定义为模加法和模乘法。实践中，通常采用二进制域。通常，将原始消息编码成也包含域F的有序元素序列的消息c，表示为如下其中c^F。块编码技术将数据编码在块中。在本论述中，块可以视为被编码成包含"个有序码元序列的消息c的包含固定数量的码元A:的消息^。编码的消息一般包含数量比原始消息A多的码元，因此w大于t编码的消息中的r个额外码元(其中r等于"-W用于承载冗余校验信息，以便能够以极端高的检出概率检测传输、存储和检索期间发生的错误。在线性块码中，2k码字构成域F上的所有n元组的重矢量空间的k维子空间。码字的汉明权重是码字中的非零元素的数量，两个码字之间的汉明距离是两个码字的元素不同的数量。例如，考虑如下两个码字a和b,假定二进制域中的元素a=(l0011)b=(l0001)码字a具有为3的汉明权重，码字b具有为2的汉明权重，码字a和b之间的汉明距离是l，因为码字a与b仅第四个元素不同。线性块码常常由三元素元组[n,k，d]指定，其中n是码字长度，k是消息长度，或相对于码字数量的以2为底的对数，以及d是不同码字之间的最小汉明距离，等于码中的最小汉明权重非零码字。对用于传输、存储和检索的数据编码，然后将编码的数据解码，可以当数据的传输、存储和检索期间未发生错误时，以符号方式按如下描述其中c(s)是传输之前编码的消息，以及c(r)是最初检索或接收的消息。因此，将初始消息p编码以产生编码的消息c(s)，然后传送、存储或传送和存储该编码的消息c(s),然后作为最初接收的消息c(r);险索或接收该编码的消息c(s)。当未被破坏时，然后将最初接收的消息c(r)解码以生成原始消息M。如上文指示的，当未发生任何错误时，最初编码的消息c(s)等于最初接收的消息c(r)，并直接将最初接收的消息c(r)解码成原始消息K.，而不进行纠错。当传输、存储或检索编码的消息期间发生错误时，消息编码和解码可以4要如下表示因此，如上文提到的，最终的消息p(r)可以等于初始消息p(s)或可以不等于初始消息(I(S)，具体取决于采用来对原始消息(I(S)编码并将最初接收的消息c(r)解码或重构以生成最终接收的消息(i(r)的检错和纠错的保真度。#全错是确定如下项的过程c(r)"(力虽然纠错是从最初接收的已破坏消息来重构初始编码的消息的过程c(。—c(力编码过程是用于将码元表示为n的消息转换成编码的消息c的过程。或者，可以将消息M视为包含由F的元素构成的字母的有序码元集合的字，以及可以将编码的消息c视为也包含由F的元素构成的字母的有序码元集合的码字。字n可以是F的元素中选择的k个码元的任何有序组合，而码字c定义为经由编码过程从F的元素中选择的n个码元的有序序列线性块编码技术通过将字ja视为k维矢量空间中的矢量并将矢量p乘以生成器矩阵来对长度k的字编码，如下所示c=/i.g以符号形式将上面等式中的码元展开得到如下备选表达式的其中之<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>线性块码的生成器矩阵G可以具有如下形式:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>或因此，生成器矩阵G可以被转换成以kxk的单位矩阵/w增广矩阵P的形式。生成器以此形式生成的码称为"系统码"。当此生成器矩阵应用于字M时，得到的码字c具有如下形式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>注意，在本文论述中，采用校验码元在消息码元之前的约定。也可以使用检验码元在消息码元之后的备选约定，其中插入生成器矩阵内的奇偶校^r和标识子矩阵以生成符合备选约定的码字。因此，在系统线性块码中，码字包含在包含原始字p的码元之前的r个奇偶校验码元c,。当没有发生错误时，原始字或消息以明文形式出现在对应的码字内并且易于从其中提取。奇偶校验码元证明是原始消息或字p的码元的线性组合。第二有用矩阵的一种形式是如下定义的奇偶校验矩阵巧n:或<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>奇偶校验矩阵可以用于系统检错和纠错。检错和纠错包括按如下从最初接收或检索的消息c(r)来计算检验子S:帥o，&…，、)-射Bf其中HT是奇偶校验矩阵/7^的转置，表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>注意，当采用二进制域时，x--x，所以一般未示出上面/^中示出的减号。汉明码是为纠错目的而创建的线性码。对于大于或等于3的任何正整数m，存在具有码字长度n、消息长度k、奇偶校验码元数量r和最小汉明距离dmin的汉明码，如下所示it=2w—w-l汉明码的奇偶校验矩阵H可以表示为其中Im是mxm单位矩阵，而子矩阵Q包括所有2"-w-l个m元组的相异列，其中每列具有2或2以上的非零元素。例如，对于m二3，[7，4，3]线性块汉明码的奇偶校验矩阵是"000U1飞汉明码的生成器矩阵由如下给出其中QT是子矩阵Q的转置，I，_m—,是(2"-m-l)x(2m-w-l)的单位矩阵。通过系统地从奇偶校验矩阵H删除/列，一般可以得到缩减的汉明码的奇偶校验矩阵H'，其中正如下文将论述的，本发明的一个实施例涉及将上述的差错控制编码技术用于非常困难的问题空间，其中不由长度k的消息生成长度k+r的码字，而是由输入到k个输入信号线的地址生成k+r个内部信号线之间的互连。换言之，本发明的一个实施例涉及将差错控制编码技术应用于最大大小2k的地址空间内的地址，来生成地址信号线与用2k个地址寻址的最多2k个信号线之间的互连映射。在多种应用中，还采用其他类型的码来增加码字之间的汉明距离。这些备选码的许多没有线性块码的便利特性，包括易于使用生成器矩阵来生成，以及线性块码的透明、贯通(pass-through)特征能够直接从码字中读取编码的值。对于线性块码，明文消息直接传递到附加地包含奇偶校验码元或位的码字。在其他类型的码中，明文消息在对应的码字中是不可直接读取的。在这两种情况中，码字包含比枚举要编码的所有有效消息所必需的码元或位的数量更大数量的码元或位。在线性块码的情况中，附加的码元或位是补充明文码元或位的奇偶校验码元或位，而在其他类型的码中，有效消息分布在等于码字大小的维的矢量空间上。组合码(Combinatoriccode)提供增加码字之间的汉明距离的直接途径。为了创建组合码(也称为"等重码，，或"r-hot码，，)，可以从n位的总码字空间中选择具有固定数量的1的r位组合，以生成长度为n的C:=.码字。当然，可以通过从n位的总码字空间中选择具有固定数量的0的r位组合，以生成具有完全相同数量的码字的对称码。例如，可以通过选择具有含值"1"的刚好3位的所有可能的11位码字来得到包含(^"="！:165个码字的组合码，下表中提供这些码字11100000000110000001001010001000010010100000100011000001000011000010000010100100000001100110001000001010100000010011000000100011000001000010100010000001100011000100000101001000OO糊OO"IOO001000100010010000001100011000001ooo化o"ooo0001000100100001100100000010100010000100001100000101010000000110100000000110111010000000"00000001010100001000100100100001000101000010000101000100000100101000000010101100001000010100100000100101000001000101000010000100100100000010100110000100001010001000010010001000100001100000"10000000010110000000100101000001000011000001100010000010011000000011100000000101001000000110010000000101111001000000110000000011010000010010010001000100010010001000010010010000010001100000000110110000010001010001000OIOO簡OOO0100010010001000010001010000000"00110000010001010000100010010000100100001010000110100000001010100000010010010000100001010000110000100001001010000001101000000010011000000010110000000001111100010000010110000000101000000101001000010010001000化0100001000101000000110001110000000011000000100101000010001001000100010001000100100000110000111000000001100000010010100000100100011000001000CTI001000110010000001010010000010010001000100000110000101100000001001001000001100100000010010100000010101110000100001010100000010100000001測00000101000100001010000100001100000010100110100000001100000001010100000100簡000010010001000010100000101000110100000001011000000010011000000100010100001000001100001100010000010100010000100011000000111000000001o簡o0000100011000000110001000001000"000000100111100000100010100100000100110000001001000000110001000001100000110001000000100101100100000010"0000000101000000101001000001010翻1000010000010010011001000000101010000001001010000010001001000100000101000110000100001010000100010001010000011010000000101001000001000101000001011000000001110000000001110表1有时，将消息编码成组合码更为复杂些，但是可以在逻辑电路级直接构造执行此操作的逻辑。组合码具有为2的保证最小汉明距离，并且可以具有相当好的码字间平均汉明距离分离。例如，在上面fn)码中，、3J码字之间的平均汉明距离是4.39。组合码在相对较窄范围内产生总信号的可区别性方面也具有优势，因为这些码具有恒等权重，其中权重定义为具有值"1"的位的数量。通过选择固定长度的随机码字获得称为"随机"码的另一种相似类型的码。例如，可以选择固定长度二进制n位码字大小，并选择足够数量的随机n位二进制数，以便获取期望数量的二进制码字2k,其中">^:。J的值越大，码字之间期望的最小汉明距离越大。当创建随机码时，可以执行距离检查以拒绝汉明距离小于就已经选择的那些码字而言的最小值的新码字，并可以使用具有大约相同数量的"1"和"0"的随机码字以便获得增加的平均汉明距离和增加的最小汉明距离。本发明的方法和系统中可采用的又一种类型的码是随机线性码。在随机线性码中，生成器矩阵是在线性约束下随机生成的，而非作为由表示奇偶校验和的信息元素的线性和生成的奇偶校验矩阵与单位矩阵的组合来生成的。随机线性块码一般不是对称的，但是线性的。平衡线性码是基于线性块码的互补重复码，它是通过将线性块码中的每个码字的补余追加到该码字以产生平衡的线性码码字。以此方式乂人[n、k、d]线性码生成的平衡线性码生成等重码。下一小节中描述等重码。纳米级存储器阵列和用于寻址纳米级存储器阵列的方法在当前小节中，论述组合微米级/纳米级电子存储器装置。本发明不限于可应用于微米级/纳米级电子存储器装置，或甚至可应用于微米^L/纳米级电子装置，而是还可以在纯纳米级互连接口和其他纳米级装置中应用，也还可以在亚微米级电子装置、互连接口和存储器中应用。在描述的实施例中，由传送到交叉纳米级地址信号线的地址来寻址单个纳米线。在其他电路中，可以通过单个地址寻址纳米线的子集，而非单个纳米线。本发明涉及电路的组件的通用寻址，而不限于唯一地寻址单个组件或信号线，也不限于选址特定大小的组件或信号线。图1示出组合的纳米级/4效米级电子存储器装置的示意图。组合微米级/纳米级电子存储器装置100通过参考电压信号线102和两组地址信号线104和106接口到外部电子环境。组合微米级/纳米级电子存储器装置100的存储器单元在逻辑上可以^L为构成二维阵列，其中每个存储器单元由一对坐标(x，y)指定，其中x坐标指定该存储器单元所在的二维阵列的行，而y坐标指定存储器单元所在的二维阵列的列。该组信号线106可以用于指定2P个二维存储器单元阵列行的其中一行，其中p是该组地址信号线106中的地址信号线的数量，而该组地址信号线104指定存储器单元的逻辑二维阵列中的2q列的其中一列，其中q是该组地址信号线104中的地址信号线的数量。虽然存储器单元的二维阵列的维数p和q无需是相等的，但是在下文论述中，为了符号表示的简短，将假定这两个维数都等于p。在电子存储器装置100内以电子方式使用外部多组地址信号线104和106以选择纳米线交叉杆存储器单元子阵列的列和行，并由此选择特定纳米线交叉杆存储器单元子阵列，以及所选的纳米线交叉杆阵列内的特定行或列。例如，在一个配置中，该组地址信号线106的上方三个地址信号线108可以指定纳米线交叉杆子阵列的七个水平行110-116的其中之一，该组地址信号线104的上方三个地址信号线118可以指定纳米线交叉杆存储器单元子阵列的六个垂直列120-125的其中之一。该组地址信号线106中下方三个地址信号线126指定所选纳米线交叉杆存储器单元子阵列内的特定行的纳米级存储器单元，该组地址信号线104中的下方三个地址信号线128指定所需纳米线交叉杆存储器单元子阵列内的特定列的纳米级存储器单元。注意，一般来说，会采用大量输入地址信号线来寻址比图1所示的更大数量的纳米线交叉杆存储器单元子阵列的列和行，以及寻址每个纳米线交叉杆存储器单元子阵列内的更大数量的纳米级存储器单元行和列。选择图l所示的小数量的输入地址线仅仅是为了图示便利。通过编码器130-142来访问纳米线交叉杆存储器单元子阵列的每一行和每一列。在图l中，编码器接收高阶三个输入地址信号线并输出更大数量的编码的地址信号线。例如，编码器137接收直接与高阶输入地址信号线128互连的三个地址信号线144,并输出五个编码的地址信号线146。编码器输出的地址信号线通过经由编码器访问的列或行内的所有纳米线交叉杆存储器单元子阵列。例如，编码器137输出的五个编码的地址信号线146通过纳米线交叉杆存储器单元子阵列150-156。每个纳米线交叉杆存储器单元子阵列还连接到两个参考电压信号线。例如，纳米线交叉杆存储器单元子阵列150通过参考电压信号线158和160连接到参考电压。输入的地址信号线可以是微米级地址信号线或可以具有甚至更大的维数。编码的地址信号线一般是目前可用的光刻技术制作的微电子或亚微电子信号线。相对此，纳米线交叉杆存储器单元子阵列由纳米级连线或纳米线构成。纳米线具有小于IOO纳米的横截面直径，而亚^:电子信号线具有大于IOO纳米的横截面直径。因为每个纳米线交叉杆存储器单元子阵列内有两个纳米级互连接口。一般来说，编码器130-142内的电路比纳米级交叉杆存储器单元子阵列内的电路远复杂得多。但是，每个编码器提供对纳米线交叉杆存储器单元子阵列的整个行或列的访问，由此需要将编码器的区域中仅一部分分配给任何一个存储器交叉杆。正如下文论述的，更详细地来说，通过每个编码器输出的补充地址信号线有助于实现缺陷耐受和容错的纳米级互连接口。图2示出组合的纳米级/微米级电子存储器装置内的纳米线交叉杆存储器单元子阵列的抽象表示。纳米线交叉杆存储器单元子阵列200由具有相似大小区域204的水平延伸纳米线和相似大小区域206的垂直延伸纳米线的纳米线交叉杆202构成。孩i电子编码的地址信号线的垂直列208通过水平延伸纳米线204，其中选择性整流连接或纳米级分子结点二极管连接将微电子内部信号线与特定的水平延伸纳米线互连。在备选实施例中，可以在确定纳米线204上信号的納米线交叉杆结点处采用电阻欧姆连接、半导体门连接或其他类型的物理方法。相似地，一组210水平微电子编码的地址信号线通过垂直延伸纳米线的区域206，水平^[鼓电子地址信号线通过整流连接或分子二极管选择性地互连到所选的垂直延伸纳米线。注意，还通过电阻连接将每个水平延伸和垂直延伸的纳米线分别接到垂直参考电压信号线212和水平参考电压信号线214。该组垂直内部微电子地址信号线208上ON和OFF电压或等效的高和低电压的每个唯一;^莫式唯一地选址特定的水平延伸纳米线，并将所选的纳米线置于与其余水平延伸纳米线显著不同的电压。相似地，该组210水平内部《效电子地址信号线上ON和OFF电压的每个不同模式选择唯一的垂直延伸纳米线，并将该所选垂直延伸纳米线置于与其余垂直延伸纳米线显著不同的电压。所选的水平延伸纳米线和所选垂直延伸纳米线在纳米线交叉杆内的单个交叉点处互连，并通过该组垂直和水平内部微电子信号线208和210上存在的ON和OFF电压^f莫式将该交叉点处的纳米线交叉杆结点置于与纳米线交叉杆内的所有其他纳米线交叉杆结点不同的电压电平。在世界上多个实验室中已设计了多种不同类型的纳米线交叉杆并为其创建原型。不同类型的纳米线交叉杆在纳米线交叉杆内纳米线交叉杆结点处具有不同的化学和物理特性。最初，大量工作致力于开发类似二极管的纳米线交叉杆结点，它提供良好的电压裕量和防止纳米线交叉杆内的许多非期望信号路径。但是，已证明类似二极管的结点难以可靠地进行制造。目前，正在对设计和制作具有滞后电阻器结点的纳米线交叉杆投入大量工作。图3图示具有滞后电阻器结点特征的栅格状纳米线交叉杆的一部分。如图3所示，纳米线交叉杆包括第一组平行纳米线302-310和大约与第一组平行纳米线302-310垂直的重叠第二組平行纳米线314-318。如图3所示，第二组重叠平行纳米线314-318的每个纳米线经由单个滞后电阻器连接到第一组纳米线302-310的每个纳米线，例如滞后电阻器320将纳米线318与低下的纳米线302互连。每个滞后电阻器具有至少两个不同的稳定电阻状态。任意地对相对高的电阻状态赋予布尔值"0"，以及对相对低的电阻状态赋予布尔值"1"。因此，20每个滞后电阻器纳米线交叉杆结点或存储器单元可以存储单个位的信息。可以通过在纳米线交叉杆结点两端施加相对较大电压降来以可逆方式将纳米线交叉杆结点的电阻状态从高电阻状态切换到低电阻状态，以及从低电阻状态切换到高电阻状态。下一小节将更详细地论述滞后电阻器。图4图示本发明的纳米级存储器阵列中，微米级/纳米级交叉杆以及与另一个微米级/纳米级编码器-解复用器组合使用以寻址纳米线交叉杆的个别纳米线交叉杆结点的微米级/纳米级编码器-解复用器的编码器。编码器402接收输入地址a(图4中未示出)并在多个微米级输出信号线404-410上输出纳米线选择电压模式(voltagepattern)u。微米级输出信号线404-410通过电阻结点(例如电阻结点416)选择性地与纳米线(例如纳米线414)互连。不同于参考图3论述的纳米线交叉杆的情况，编码器-解复用器的微米级/纳米级交叉杆部分的电阻微米级/納米级结点无需以可逆方式在不同电阻状态之间切换。相反，孩史米级输出信号线404-410与纳米线(例如纳米线414)之间的互连模式促成从能够由微米级/纳米级编码器-解复用器分别寻址的大量纳米线中以电子方式选择单个纳米线。因此，作为纳米线存储器阵列来采用的纳米线交叉杆在每个结点处包括滞后电阻器，其电阻状态能以可逆方式改变以便存储信息，而微米级/纳米级编码器-解复用器的微米级/纳米线交叉杆中的微米级输出信号线与纳米线之间的结点被制造成包含电阻互连、制造成不包含任何互连或在制造之后将其稳定地配置。滞后电阻器的物理和电子特征米级存储器阵列。图5A-C提供电阻器状纳米线交叉杆结点的不同图示。在图5A中，提供电阻纳米线交叉杆结点的物理表示以表示在足够倍数的光学显微镜可对纳米线交叉杆结点成像的情况下，能够获得的电阻纳米线交叉杆结点的图片。如图5A所示，第一纳米线502位于第二纳米线504下方，其中这两个纳米线502和504近似地;波此垂直。电阻单元506位于这两个纳米线之间，具体为这两个纳米线之间的重叠区域中。纳米线可以由导电聚合物、碳纳米管、金属或半导体原子或分子的类聚合物链或能够在分子尺寸上制作的其他导电或半导体材料的几个平行线构成。纳米线的形状和横截面几何形状由构成它们的分子确定,但是通常在分子尺寸上是复杂的，而非图5A所示的简单矩形。位于这两个纳米线之间最接近的接触点处的电阻单元506可以由表现为电阻器的一个或少量分子构成。可以在纳米线交叉杆结点两端施加电压，以使一定量的电流流过该结点，根据欧姆定律，该电流的量与所施加的电压成正比与电阻单元506的电阻成反比。图5B示出图5A所示的电阻纳米线交叉杆结点的更完整示意的图示。图5C示出图5A所示的电阻纳米线交叉杆结点的更简要示意的图示。在表示电阻纳米线交叉杆结点的余下附图中采用图5C所示的示意图约定。可通过目前可用技术制作的电阻结点的一种特别重要类型是滞后电阻纳米线交叉杆结点。滞后电阻纳米线交叉杆结点的电阻可以通过对滞后电阻纳米线交叉杆结点施加状态转换电压来控制，该电阻在两个双稳态电阻状态之间交替转换。在一个电阻状态中，纳米线交叉杆结点具有相对低电阻或阻抗，而在另一个电阻状态中，该纳米线交叉杆结点具有相对高电阻或阻抗。在目前论述中，忽略纳米线交叉杆结点因内部电容和其他属性所致的时间相关行为，并且因此术语"电阻"和"阻抗"是可互换的。图6示出滞后电阻器纳米线交叉杆结点的双稳态电阻状态和工作控制电压下电阻状态的转变。图6示出相对于电流垂直轴602与电压水平轴604绘制的电流/电压关系。电流垂直轴以微安培(iiA)递增，电压轴604按伏特(V)递增。滞后电阻纳米线交叉杆结点的高电阻状态称为"断开"状态，由负电压轴部分上方的纳米线交叉杆结点的断开开关形606以示意图形式表示。滞后电阻纳米线交叉杆结点的低电阻状态称为"闭合"状态，由图6中电压轴的正数部分上方的闭合开关形608示意表示。图6示出实验室中制备的实际滞后电阻纳米线交叉杆结点的工作特征。闭合状态的电流/电压关系绘制为直线段610，断开状态的电流/电压关系绘制为直线段612，相对于水平轴正向倾斜。闭合状态电流/电压关系可以表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>以及断开状态电流/电压关系可以表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>滞后电阻纳米线交叉杆结点的最大工作电压范围614从刚好负击穿电压)P7616以上到刚好正击穿电压F/618以下。当滞后电阻纳米线交叉杆结点处于断开即高电阻状态时，其电压可以处在最小工作电压范围620上，而滞后电阻纳米线交叉杆结点不会进行电阻状态向闭合状态的转变。该最小工作范围从负电压K。"622到正电压rc,。se624。随着所施加的电压增加到J^。,e624，滞后电阻纳米线交叉杆结点突变地转换626到闭合状态，图6中这由将两个电压线段630和632的端点互连的虚线箭头626表示，而电压线段630和632分别表示断开和闭合电流/电压关系的工作电压范围线段。可以将电压提升到Ktoe以上而刚好在正击穿电压&+以下，此点之后进一步的电压提升会不可逆转地击穿滞后电阻纳米线交叉杆结点。在滞后电阻纳米线交叉杆结点处于闭合状态时，随着电压下降，对应的电流下降到零，然后电流在正方向上提升。随着所施加的负电压在量值上达到F。，时，滞后电阻纳米线交叉杆结点突变地从闭合状态转换到开路状态，如图6中虚线垂直箭头634所示。还可以进一步降低电压，而滞后电阻纳米线交叉杆结点仍处于断开状态，直到达到负电压r/为止，在此点之后电压进一步降低会不可逆地击穿滞后电阻纳米线交叉杆结点。因此，滞后电阻纳米线交叉杆结点在电压巳-与电压r。p^之间(在最大工作电压范围的负极限电压部分中)处于断开状态或高电阻率状态，而在最大工作电压范围的正极限电压部分中(电压K,。,e与G之间)处于闭合状态，而在最小工作电压范围620上时可能处于断开或可能处于闭合状态，具体取决于所处在的上一个状态转换，闭合状态到断开状态的转换634或断开状态到闭合状态的转换626。本发明的多种实施中使用的等重码等重码是平衡线性码的超类。但是，不同于平衡线性码，对于等重码一般没有简单的矩阵生成器，当然可以容易地根据平衡线性码生成相对稀少的等重码的某个类。等重码是公知的差错控制编码码，并且已经开发并发布了具有期望特征的等重码的许多示例。出于当前论述的目的，可以考虑按码表所表示的等重码。图7示出表示等重错误控制编码码的表。图7所示的表702包括含有地址a广am.!列表的第一列704和对应码字u广Um^的第二列706。因此，对应于每个地址ai有唯一的码字Ui。在图7的等重码表702中，前四行708包含表示为二进制数的地址和对应码字，而其余行示出地址和对应码字的符号表示。这些地址全部具有t的二进制数位的固定长度。这些码字具有"个二进制数位的固定程度。等重码中的码字的数量是M，或换言之是表的长度。在许多线性块码中，码大小刚好是2的乘方。相比较，等重码不是。因此，当对于许多线性块码，k-log2M时，k以般等于等重码的上限(log2M)。图8图示计算二进制码(例如等重码)的两个码字Ua和Ub之间的距离。图8示出两个码字Ua802和Ub804的二进制行矢量表示，并图示4要码字Ua802与ub804的逐位异或(bitwiseexclusiveOR)806来计算码字Ua与Ub之间的距离《^。对于图8所示的特定码字，其距离等于4(图8中的808)，这是两个码字在值上相区别的码字的位矢量表示内的位置的数目。图9图示一组8个3位二进制矢量的距离的概念。8个3位二进制矢量标记图9中立方体900的每个顶点。任何2个3位矢量之间的距离d等于需要遍历以便从3位矢量对的第一3位矢量到第二3位矢量的立方体的边的最小数量。例如在图9中，3位矢量"000"904与3位矢量"111"906之间的距离是三908。矢量"000"与矢量"111"之间的一个最小长度路径构成边908-910。较大长度的矢量可以视为标记超维立方体的顶点，其中矢量之间的距离等于矢量所标记的顶点之间的最小超维立方体路径长度。在图9中，一对矢量之间的最小距离dmin是1或一个边，任何两个矢量之间的最大距离dmax是3，对应于通过立方体的体对角线互连的两个顶点，并且一对矢量还可能由2的中间距离(例如顶点904与912)相隔。图IO示出参考图9论述的一组3位矢量的距离分布。距离分布1002是以直方图形式绘制的每个可能距离上唯一矢量对的数量。例如，直方图的第一列1004表示不同的12对3位矢量按1的距离彼此相隔的情况。参考图9论述的一组3位矢量的距离分布具有筒单几何解释。立方体具有12个不同的边，并且因此12对矢量彼此相隔一个边长。立方体有四个不同体对角线，并且因此有不同的四对4皮此相隔距离3的矢量。最后，立方体具有六个面，每个面具有两个面对角线，其中每个面对角线对应于相隔两个边距离的不同矢量对，总共(6)(2)=12对矢量相隔距离2。还要注意，对参考图9论述的任何一对3位矢量的异或运算，得到与图9的立方体中标记的顶点之间确定的分支长度相同的距离。图11图示确定码字的权重。码字的权重是表示码字的位矢量中所含的位值的和。换言之，码字的权重是该码字内的"1"位的数量。可以通过统计码字的位矢量表示中的"1"位1102的数量来计算码字的权重，或可以将其计算为该码字与所有0位码字uo1104之间的距离。可以采用函数形式将码字的权重指定为w(u)或wu。论述了码字的权重W(U)、一组码字中的两个码字之间的最小距离dmin、码的长度M和码字的长度n，现在可以描述用于指定等重码的符号约定。图12图示等重码。将等重码指定为四整数元组(n,M,cUn，W)，其中n是码字的长度，M是码中码字的数量或码的大小，dmin是码中任何两个码字之间的最小距离，以及w是码中每个码字的权重。正如名称所暗示的，在等重码中，所有码字具有完全相同的固定权重w。等重码可以考虑对地址矢量ai1204运算以产生码字Ui1206的运算子M,w)1202。等重码还具有这样的特征对n长度位矢量1210运算以得到地址矢量ai1212的逆运算子M，w)1208。加密运算子五(w,M,d她，w)为每个地址ai得到一个唯一的码字Ui,而逆运算子Mw)将码字Ui的某个距离内的所有码字映射到与码字w对应的地址ai。这种逆运算子F1的多对一映射是等重码和其他纠错码的纠错方面的勤出。将需要通过噪声信道传输的文本或数字值拆分成长度k的段，每个段视为一个地址，该地址通过等重码运算子五编码为码字序列，并传输这些码字。将码字映射回未编码的信息的逆运算子f1能够容许接收的码字中的小量误码，一般小于本发明的实施例本发明的方法实施例和装置实施例在微米级/纳米级编码器-解复用器中采用等重码，其中成对使用等重码寻址纳米线交叉杆内的纳米线交叉杆结点，包括纳米级存储器阵列中的存储器单元。但是，可以使用本发明的单个基于等重码的编码器-解复用器实施例，来寻址级和混合级装置。而且，可以使用本发明多于两个基于等重码的编码器-解复用器实施例，来利用更大维数寻址纳米级或混合级装置内的纳米线或其他组件，包括按3维容积布置的纳米级组件。下文描述的纳米级存储器阵列实施例仅是其中可以使用本发明的基于等重码的编码器-解复用器实施例的大量不同类型的电子装置的其中之一。图13图示本发明多种实施例中采用的微米级/纳米级编码器-解复用器。如上文论述的，微米级/纳米级编码器-解复用器包括微米级/纳米级交叉杆1302和编码器1304。本发明的孩i米级/纳米级编码器-解复用器包括通过算法方式或表查询方式实现等重码编码运算子f(/7，MoUW的编码器1304。编码器1304接收k位外部纳米线地址a1306并将输入的地址a转换成等重码码字u1308。由编码器1304以微米级输出信号线1310-1315上的高和低电压的模式输出码字u。由电阻结点(例如电阻结点1322)将;f敫米级输出信号线选择性地与纳米线1316-1319互连。编码器在微米级输出信号线1310-1315上输出的信号产生输出到纳米线1316-1319的电压。对于来自编码器的任何特定模式的电压输出，对应于等重码码字u，将在纳米线上产生电压输出的才莫式，其中最高电压输出到内部纳米线地址h等于输出的码字u的纳米线。如图13中所能看到的，可以从将纳米线与源于编码器的微米级输出信号线互连的电阻器的模式直接读取纳米线地址h。例如，考虑纳米线地址h等于000111的纳米线1316,纳米线与微米级输出信号线之间的电阻互连的模式从左到右开始是，"0"、"0"、"0"、T、"1"和"l",其中"0"指示无连接而"1"指示纳米线与微米级输出信号线之间的电阻互连。纳米线以Sxx形式的名称标记，其中"xx"等于纳米线的2二进制数位的外部地址a。在将特定地址a输入到编码器时，由编码器-解复用器对特定纳米线的电压输出的模式是由于分压器效应所致。图14A-B图示基于分压器确定从^t米级/纳米级编码器-解复用器输出到纳米线的电压。图14A示出具有至微米级输出信号线1313-1315的电阻互连1322、1402和1404的纳米线1316。在图14A中，编码器对卩微米级输出信号线的电压输出的模式示出为微米级输出信号线1406上的数字二进制值"O"和"1"。考虑对应于二进制值"1"的电压为IV,下文也称为源电压,27而对应于二进制输出值"0"的电压为地，也称为汲取电压，纳米线1316可以视为分压器1410。承载"1"输出并通过电阻连接互连到纳米线的^t米级输出信号线可以^L为纳米线1410与源电压源1412之间通过^^共电阻为R的电阻器的一组平行互连。承载"0"输出并通过电阻连接互连到纳米线的微米级输出信号线可以视为纳米线1410与地线1414之间通过公共电阻为R的电阻器的一组平行互连。换言之，出于分析输出电压的目的，微米级输出信号线与纳米线之间的所有互连的电阻考虑采用完全相同的电阻。而且，当纳米线与微米级输出信号线之间没有互连时，电阻视为实质是无限大，其中纳米线与微米级输出信号线之间没有电连接。在图14A-B所示的特定情况中，承载信号'T，的单个;[敖米级输出信号线1313对应于纳米线1410通过电阻R至源电压的单个互连，而承载输出信号"0"的两个微米级输出信号线1314和1315对应于纳米线1410通过电阻为R的并联电阻器至地线的两个互连1414。将纳米线互连到源电压的总电阻是R,而纳米线至地线的并联互连的总电阻是l。根据分压器公式，源电压与地线之2间的电压降的三分之二发生在电压源与纳米线1414之间，电压降的三分之一发生在纳米线与地线1416之间。因此，输出到分压器纳米线1410的电压是X。3图15图示基于分压器一般性分析从微米级/纳米级编码器-解复用器输出到纳米线的电压。如图15所示，当通过电阻结点互连到纳米线的n个微米级输出信号线承载'T，电压信号，且通过电阻结点互连到纳米线的m个微米级输出信号线承载"0"电压信号时，电压源与纳米线分压器1502之间的总电阻是^1504，而纳米线分压器n1502与地线之间的总电阻是l1506。因此，纳米线分压器上产生的m电压v。ut等于f^4^。为了方便，以归一化电压(范围从OV到IV)的方式来论述纳米线上的输出电压。因此，当通过电阻结点互连到纳米线的n个^[效米级输出信号线承载'T，电压信号，且通过电阻结点互连到纳米线的m个微米级输出信号线承载"0"电压信号时，给定纳米线的归一化电压「是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage29</formula>。附+w图16A-D使用与图13所用的相同图示约定，图示当将不同外部地址a输入到编码器时，微米级/纳米级编码器-解复用器交叉杆的纳米线上的电压输出的才莫式。例如，如图16A所示，外部地址"00"1602的输入促使码字"000111"1604从编码器1304输出，然后在四个纳米线1316-1319上产生列1606中所示的电压模式。不惊奇，内部纳米线地址h等于000111(与输出的码字u000111完全相同)(图16中的1604)的纳米线S。。承载最高输出电压，而其余未选的纳米线1317-1319承载实质上较小的输出电压。每个输入地址a通过将比其余纳米线上的电压大的电压置于所选纳米线上，来选择特定纳米线。图16B-D示出分别对应于输入地址"01"、"10"和"11"的输出电压模式。图17示出^t米级/纳米级编码器-解复用器寻址的16单元纳米级存储器阵列。如图17所示，第一微米级/纳米级编码器-解复用器1702将电压模式或码字输出到第一组平行纳米线1704-1707，而第二微米级/纳米级编码器-解复用器1710将电压模式输出到第二组平行纳米线1712-1715。图18图示通过将两个外部地址输入到两个微米级/纳米级编码器-解复用器，选择纳米级存储器阵列内的特定纳米线交叉杆结点。第一^:米级/纳米级编码器-解复用器1702^皮+lV的电压源驱动，第二微米级/纳米级编码器-解复用器1710被-IV的电压源驱动。两个纟效米级/纳米级编码器-解复用器都具有0V的电压汲取。地址"01"1802输入到第一编码器-解复用器1702,在第一组纳米线1704-1707上产生列1804所示的电压^^莫式。地址"10"1806输入到第二编码器-解复用器1710，在第二组平行纳米线1712-1715上产生行1808所示的电压模式。16位纳米级存储器阵列1700中，每对纳米线之间的每个纳米线交叉杆结点两端的电压降可以计算为第一组平行纳米线1704-1707中的纳米线对的第一个纳米线上输出的电压与第二组平行纳米线1712-1715中的纳米线对的第二纳米线上输出的电压之差。图18中示出每个结点两端的电压降。例如，纳米线交叉杆结点1812两端的电压降^V计算为纳米线1704上的电压输出乙减去纳米线1712上的电33压專lr出-乙。减法乙一乙得到2v,对应于结点1812示出的电压降。如3333图18可见到的，图18中的圈点的单个结点1814具有2V的相对较高电压降，而其余结点两端的其余电压降范围从2v到iv。被选纳米线33交叉杆结点是第一编码器-解复用器1702选择的纳米线1705与第二编码器-解复用器1710选择的纳米线1714之间的纳米线交叉杆结点。如前一小节论述的，可以通过施加特定极性的适当相对较高电压降，来设置滞后电阻器的电阻状态。但是，如果电压降超过结点的击穿电压，则该结点#1击穿。因此，为了实现写操作，两个编码器-解复用器需要在被选存储器单元(图18示例中的[Sm、SJ)两端产生量值足够改变结点的特定电阻状态但是量值比击穿该结点的击穿电压小的电压，或换言之，这两个编码器-解复用器需要在被选存储器单元两端产生大于写阈值且小于击穿阈值的写访问电压范围内的写访问电压。纳米级存储器阵列一般通过一次写和读一个结点来进行操作，当然行范围和列范围操作也是可行的。为了对单个存储器单元执行写操作，编码器-解复用器需要在被选纳米线交叉杆结点两端设置写访问电压，以及在所有未选结点两端设置小于阈值写电压的电压降。在图18所示的情况中，如果击穿电压阈值是2.5伏，且阈值电阻状态改变电压是1.5伏，则在被选纳米线交叉杆结点[S。i、SJ两端施加图示的2V电压降，将被选纳米线交叉杆结点设置成特定的电阻状态或二进制值，而其余纳米线交叉杆结点将不受影响，并且重要地是，没有纳米线交叉杆结点会被击穿。可用于表征任何寻址方案(包括图18所示的寻址方案)的参数是等于未选结点两端产生的最大电压降除以被选结点两端产生的电压降的比率&。比率^与编码器-解复用器的驱动电压的归一化或比例无关。在图18所示的特定示例中，比率^等于2。比率^越小，被选结点与未选结点之间的电压降的区分性越好。寻址方案的归一化电压裕量p^是1-^或在图18所示的情况中是丄。归一化电压裕量^是在最高电压降的情况下被选结点的电压状态与未选结点的电压状态之间电压的归一化差值。因此，在图18所示的示例中，将归一化系数l应用于绝对电压裕量到l的归一化电压裕量。3如上论述的，由编码器-解复用器输出到给定纳米线的归一化电压r等于对于本发明的编码器-解复用器中基于等重码的编码器，可以将输出到纳米线Sh的归一化电压Vh表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage31</formula>其中AND是逐位逻辑与运算(bitwiselogicANDoperation);u是编码器-解复用器输出的码字；以及h是纳米线Sh的内部纳米线地址。交集u^顺h的权重pKu^Zh)是承载"1"信号的微米级输出信号线与纳米线之间的互连的数量。内部纳米线地址的权重『(h)是纳米线与微米级输出信号线之间的互连的总数。给定码字U和内部納米线地址h,可以将码字U和纳米线J4址h的对应位元对分成四个不同类别，每个类别表示不同的2位值考虑位元对(bitpair)是2位整数，其中该位元对的最低有效位取自内部纳米线地址h,可以将位元对分組碎见为将位元对分区成具有如下整数值的位元对W中的位元对的值=3M。中的位元对的值=2,中的位元对的值=1附。中的位元对的值=0图19图示将码字u与纳米线选择电压模式h的成对的位排序成多组w00、w01、wlO和wll。在图19中，码字u1902和纳米线地址hl904都示出为二进制值"0"和'T，的矢量，将其对齐以使纳米线地址1904的特定位置中的二进制值对应于码字1902的等同位置中的二进制值。例如，纳米线地址1904的第三个位置1906中的二进制值"0"对应于码字1902的第三个位置1908中的二进制值"0"。然后，可以通过将位元对重新安排以将位元对与相同值合并在一起成为4个集合，来将位元对分类成四组w。。1910、w。1912、w。1914和wn1916。可以容易地看到内部纳米线地址与码字之间的距离dh-u可以表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage32</formula>而且，码字和纳米线地址的^L重w可以表示为因为h和u都是等重码的码字，所以<formula>formulaseeoriginaldocumentpage33</formula>等重码中码字之间的距离d总是偶数，所以2总是整数。通过组合上面的公式，可以在编码器-解复用器将码字u输出到微米级输出信号线时，将具有内部纳米线地址h的纳米线上输出的电压^的表达式表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>注意，因为等重码的码字之间的距离落在区间中，所以根据上面的公式归一化电压输出Vh落在区间内。可以将输出电压Vh与输出码字u和纳米线地址h之间的距离之间的线性关系变换成矢量方程<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>其中V是按降序排列的、编码器-解复用器寻址的纳米线的可能输出电压矢量；以及d是按升序排列的、包含等重码中码字之间的可能距离的距离分布矢量。图20以图形方式图示用于确定可能输出电压矢量v的矢量方程。图21图示从图13和16A-D的示范编码器-解复用器中采用的等重码推导可能输出电压矢量v。在图21中，表2102列出编码器-解复用器中釆用的码中的码字之间的可能距离。这些值生成距离分布矢量d2104,并且筒单算术运算得到结果2106，以及列出图16A-D中编码器-解复用器观察到的两个不同归一化输出电压1和1/3的可能输出电压矢量v。虽然上面的矢量方程得到可能的归一化输出电压的矢量，但是，可以使用归一化可能输出电压矢量v和非归一化源v一和汲取V,。w电压，以相似的方式按如下公式推导出绝对输出电压的矢量vabs:v,(n)vk+vw可以将用于根据权重w的等重码的距离分布计算归一化可能输出电压的矢量的上述矢量方程应用于特定示范等重码。图22示出(11,66,4,5)等重码的距离分布。如图22中可见到的，距离分布表征为(11,66,4，5)的码字的四个不同可能码字距离4(图22中的2202)、6(图22中的2204)、8(图22中的2206)、以及任何码字与自己之间的无价值距离0(图22中的2208)。使用计算归一化可能输出电压矢量的矢量方程，可以容易地计算(11，66，4，5)等重码的归一化可能输出电压矢量v。图23示出(11，66,4,5)等重码的归一化可能输出电压矢量，以及相关的再次归一化输出电压矢量。这些矢量以图解形式示出，其中可能的输出电压值沿着垂直电压区间。图23中示出的第一矢量2302对应于范围[O,l]中的归一化电压。实心圆2304对应于#:选纳米线上的电压输出，对此编码器-解复用器输出的内部纳米线地址h与码字u之间的距离是0。笫一个空心圆2306对应于在相距u的距离d咖或4的地址h的未选纳米线上的电压输出。第二个空心圆2308对应于相距编码器-解复用器输出的码字u中间距离6的内部地址h的未选纳米线上的电压输出。最终，空心圆2310对应于相距编码器-解复用器输出的码字u最大距离d顧或8的地址h的未选纳米线上输出的电压。通过对第一归一化输出电压矢量2302再次归一化处理，得到图23以图解形式显示的第二矢量2312。再次归一化通过按如下公式重新调整编码器-解复用器的源电压和汲取电压来执行将源电压和汲取电压的这些值代入上述的原始矢量方程，得到第二矢量方程<formula>formulaseeoriginaldocumentpage35</formula>图23中的第二再次归一化矢量2312通过将此新推导的矢量方程应用于(11，66，4，5)等重码的距离分布矢量来得到。设置能够相对直接地表征纳米级存储器阵列的电特性的多个假定，可以相对于编码器-解复用器所基于的差错控制码为电压裕量确定最优化标准。在下文中，假定被分析的納米级存储器阵列中的两个编码器-解复用器都采用相同的等重码。假定两个编码器-解复用器的极性彼此相反，由此第一编码器-解复用器选择的纳米线相对于第二编码器-解复用器选择的纳米线具有最高可能电压，从而在被选纳米线交叉杆结点两端提供尽可能大的电压降。假定两个编码器-解复用器的源电压和汲取电压之差是完全相同的，并且由纳米线交叉杆存储器阵列的滞后电阻器纳米线交叉杆结点的写电压阈值来指示。假定微米级/纳米级解复用器交叉杆中的电阻器是线性的，配置的电阻器全35部具有相同电阻R,以及微米级/纳米级解复用器交叉杆中未配置的结点表现为开路开关，或换言之具有无限大电阻。假定微米级/纳米级解复用器交叉杆的微米级输出信号线和纳米线具有可忽略不计的电阻，假定驱动编码器-解复用器的电压源在负载下保持恒定。假定存储器阵列中的滞后电阻器是完全相同的，且具有完全相同的物理和电子特征，包括完全相同的写访问阔值和击穿阈值。可以采用图形形式，对应于第一编码器-解复用器的源和汲取电压范围与第二解复用器的源和汲取电压范围之间的多种电压偏移t，将纳米级存储器阵列中产生的电压裕量和为纳米级存储器阵列内使用特定等重码得到的被选和未选结点产生的电压模式直观化。图24图示两个基于等重码的编码器-解复用器寻址的纳米级存储器阵列的纳米线交叉杆结点两端产生的可能电压降的简单图形表示。图24使用基于上述(11,66,4,5)等重码的编码器-解复用器的特定示例。由第一编码器-解复用器利用再次归一化的可能输出电压矢量2402,来控制输出到纳米级存储器阵列的行纳米线的电压。注意，此再次归一化的可能输出电压矢量与图23所示并参考图23描述的再次归一化的可能输出电压矢量2312完全相同。由第二编码器-解复用器利用反相极性控制输出到纳米级存储器阵列的列纳米线的电压，其可能输出电压矢量2404移置到行控制编码器-解复用器的可能输出电压矢量2402的右边。将列控制编码器-解复用器的可能输出电压矢量2404相对于图23的可能输出电压矢量反相，以反映这样的事实，即控制纳米级存储器阵列的列纳米线的第二编码器-解复用器具有与控制纳米级存储器阵列的行纳米线的第一编码器-解复用器相反的极性。双箭头粗体线2406将第一编码器-解复用器的净皮选纳米线输出电压2408与第二编码器-解复用器的被选纳米线输出电压2410连接。被选输出电压2408与2410之间的垂直距离等于两个再次归一化的可能输出电压矢量2402和2404的其中之一的长度，等于由可能输出电压矢量2402和2404描述的编码器-解复用器控制的纳米级存储器阵列中的被选纳米线交叉杆结点两端生成的电压降，它们相对于图24所示的绝对电压2412排列。虚线(例如虚线2414)示出所有可能未选的电压降。在任何情况中，在对应纳米级存储器阵列结点处产生的电压降等于虚线互连的两个输出电压的电压电平之间的垂直距离。例如，在图24所示的排列中，第一编码器-解复用器的源电压等于第二编码器-解复用器的汲取电压，而笫一编码器-解复用器的汲取电压等于第二编码器-解复用器的源电压，被选行纳米线和最低电压未选列纳米线互连的结点两端的电压降(由虚线2416和2418表示)均为零。相比之下，最低电压未选行纳米线和最高电压未选列纳米线两端的电压降(由虚线2418表示)在量值上等于被选纳米线交叉杆结点两端的电压降(由线2406互连的实心圆2408和2410描述)但极性相反。在图24中，第一再次归一化的可能输出电压矢量2402上的电压状态连接到第二再次归一化的可能输出电压矢量2404上的电压状态所表示的电压降的极性对应于将第一和第二电压状态互连的线的斜度的符号。图25A-D图示确定成对的基于等重码的编码器-解复用器的最优电压偏移量t。图25A-D示出一系列图解，例如图25A中的图解2502，它与图24中呈示的上述构造相似。但是，与图24中不同的是，第二再次归一化的可能输出电压矢量2402在垂直方向上相对于第一再次归一化的可能输出电压矢量2402偏移了电压偏移量t。偏移量t从图25A中图解2502中示出的-1偏移量稳定地增加到图25D所示的最后一个图解，其中t为+l。图25A-D中的图解旨在示出最大电压降情况下被选纳米线交叉杆结点两端的电压降与未选纳米线交叉杆结点两端的电压降之间的电压裕量或差值相对于电压降t如何变化。最初，图解2502中t--l,被选纳米线交叉杆两端的电压降是O，由水平线2506指示。相比之下，第一编码器-解复用器的最低电压未选纳米线和第二编码器-解复用器的最高电压未选纳米线两端的电压降，虚线2508连接的两个电压状态之间的垂直距离属于大的量值。在此情况中，比率仏基本是无限大，电压裕量基本是无限大负值。在此情况中，纳米级存储器阵列无法按预想的工作。随着电压偏移量t增加(图25A-D中从左到右的图解)，达到电压裕量为正的图解(图25B中的2510)。此图解对应于第一可操作纳米级存^f诸器阵列。电压偏移量t2512对于第一可操作纳米级存储器阵列稍微为正。继续向右，下一个图解(图25C中的2518)示出具有更好正电压裕量的纳米级存储器阵列，这是通过在最大电压降情况下，在被选纳米线交叉杆结点两端的电压降与未选纳米线交叉杆结点两端的电压降之间附加间距来产生的。继续下一个图解(图25C中的2520),发生交叉，其中最大电压降情况下未选纳米线交叉杆结点两端的电压降现在是虚线2526和2528互连的电压状态。这两个虚线互连的电压状态之间的垂直距离现在大于最低电压行纳米线与最高电压列纳米线之间的纳米线交叉杆结点两端的电压降。虛线2526指示被选行纳米线2522与最低电压未选列纳米线2521的电压状态之间的差值。虚线2528指示被选列纳米线2530与最高电压未选行纳米线2532的电压状态之间的差值。注意，论述仅涉及电压降量值，而未涉及带符号的电压降，并假定两个极性的写访问的电压阔值是相等量值的。去除这些假定将偏移绝对最优电压偏移量t，但是下文描述非最优标准。随着图25C和D中的图解从左到右，电压偏移量t持续增加，被选纳米线交叉杆结点两端的电压降和最高电压未选纳米线交叉杆结点两端的电压降也持续增加，而比率仏也增加，并随着偏移量电压t向无限大增加而逼近l。这容易地在图25A-D中看出，随着电压偏移量t持续增加，具有等于两个虚线2526和2528的顶边和底边的平行四边形越来越向下拉伸并变窄。在极限下，平行四边形的体对角线长度(连接两个被选纳米线电压状态)和平行四边形的虚线边的长度逼近相等，而电压裕量^逼近0。图26绘制图25A-D的示例的电压裕量曲线和电压分离曲线。垂直轴2602以归一化伏特为单位递增，水平轴以电压偏移量t递增。电压裕量曲线2606在t-0.量值t时，发生一个未选纳米线交叉杆结点电压曲线2612到另一个未选纳米线交叉杆结点电压曲线2614的相交2610。第一未选纳米线交叉杆结点电压曲线2612对应于图25A中的虚线2508互连的电压状态的差值，而第二未选纳米线交叉杆结点电压曲线2614对应于图25C中的虚线2526和2528互连的电压状态的差值。图27示出用于确定图24和25A-D的两个基于等重码的编码器-解复用器的最优电压偏移量t的简单几何构造。图27使用基本与图24和图25A-D中所用的相同的图示约定。在图27中，电压差s2702表示从第一编码器-解复用器控制的最低电压未选纳米线到最高电压未选纳米线的电压区间的斜面度(splay)或宽度。当点划线2712互连的电压状态被与点划线2714互连的电压状态相同的电压差分离时，出现最优电压偏移量t。这是因为如图26所示，最优电压偏移量t出现在两个不同未选纳米线交叉杆结点电压曲线2612和2614的交点2610处。当然，斜面度s与编码器-解复用器使用的具体等重码相关。要计算相对于再次归一化电压区间的斜面度s，可以首先按如下公式将斜面度计算为u与v之差么&对应的电压状态与u与v之差flL,所对应的电压状态之间的归一化电压上的差然后，将这两个状态之间的归一化电压差乘以将归一化电压缩放的缩放常量，得到将其简化，得到:它可以表示为:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage40</formula>其中注意，在图27中，将可能的电压输出矢量再次归一化，以使被选纳选纳米线在电压上最大距离)为1。两个可能的电压输出矢量的端部的线段2710-2711表示编码器-解复用器的汲取电压与第一未选纳米线电压状态之间的电压差。在图27所示的构造中可见到，在如下情况下，出现最优电压偏移量t:1-t=t+s而且，通过对图27所示的构造的观察，当被选纳米线交叉杆结点两端的电压降是l+t且未选最大电压降纳米线交叉杆结点两端的电压降是1-1时，出现最优偏移量电压t。相对于^而言，最优的t通过如下公式得到<formula>formulaseeoriginaldocumentpage40</formula>然后可以将电压比率仏计算为它预示最优电压裕量是:刀，虽然装置相对于绝对电压的电压裕量取决于电压偏移量t和两个编码器-解复用器的源和汲取电压。但是，可以在上面的公式中看到最优电压裕量取决于编码器-解复用器实现的寻址方案中所采用的等重码的特征，而与两个编码器-解复用器的电压偏移量t以及源和汲取电压无关。为了将仏减至最小并由此将K增加到最大，需要将比率^—减至最小，或尽可能地靠近1，这意味着具有最优电压裕量的纳米级存储器阵列中使用的等重码的斜面度S需要尽可能地低。但是，将^减至最小仅仅是选择最佳可能等重码的一个因素。另一个考虑是，微米级/纳米级解复用器交叉杆中的^f鼓米级输出信号线的数量是n,即等重码的码字以位数计的长度。因此，最优等重码不仅需要低&值，而且需要n的低值。当然，n还需要至少与纳米线交叉杆存储器阵列的1维M的1og2—样大。而且，编码器-解复用器所需的芯片面积与nM(混合级纳米线交叉杆的面积)成比例，。因此，在为实现纳米级存储器阵列的编码器-解复用器，选择最佳等重码时，还需要将乘积nM减至最小。下表2示出n的多种范围的^的数学证明的下限<table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table>表2换言之，可以确定给定码字大小的任何等重码的最小^值，具有计算的下限^的码字大小n的等重码对于在编码器-解复用器中用于存储器阵列是最优的。下表3示出一些特定最优等重码具有低&的已知等重码<table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>表3这些等重码可以与下表4所示先前为提供最佳编码器-解复用器的实现而确定的已知平tf线性码相对比<table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>表4将表3中所示的等重码与图4所示的平衡线性码的参数进行比较，可展示出，对于给定电压裕量K,产生给定电压裕量^的等重码具有比提供基本相同电压裕量的最佳平衡线性码显著更低的n值。下表5中示出》匕比專交<table>tableseeoriginaldocumentpage43</column></row><table>表5由于差错控制编码码生成的复杂性和表征这些码空间的困难性，目前还没有提供在编码器-解复用器的实现中使用的等重码相对于平衡线性码和其他差错控制码的相对优点测量的分析公式。但是，公知的是，等重码的码空间远远大于平衡线性码的码空间。换句话说，对于给定的一组约束，例如最小M或最大仏比率，存在比平衡线性码多的等重码。为此原因，可能的是对于给定编码器-解复用器设计问题，总是能够发现更优化的等重码。没有用于生成和表征等重码的便利矩阵生成器和线性表达式。因此，基于等重码的编码器所需的逻辑可能显著比基于平衡线性码的编码器所需的逻辑复杂。但是，可以采用多种^l支术来改善等重码生成的复杂性，包括使用算法码生成，而不使用逻辑中实现的码表。在大的块式存储器(tiledmemories)(例如图1所示的存^f渚器)中，可以通过多个个体纳米级存储器阵列来分摊基于等重码的编码器的电路成本和复杂性。虽然上文引述用于实现编码器-解复用器的等重码的优化标准中使用的这些假设取决于许多上面讨论的假设，并且虽然这些假设可能不支持实际的装置，但是描述的装置代表可以直接推导优化标准的理想情况。分子电子学领域的研究人员确信，可以将这些优化标准延伸到应用于非理想的真实系统，尽管如此可以将在物理学上针对理想且简单指定的系统推导的更相似的公式可以(即使是大约地)应用于更复杂的真实情况中。虽然本发明是参考特定实施例来描述的，但是无意将本发明限于此实施例。本领域技术人员将会显见到本发明精神内的修改。例如，对于任何给定的实际应用，可以更改编码器-解复用器所基于的被选等重码的多种优化标准。例如，在某些应用中，将&减至最小比将n或nM减至最小更为重要。而且，在实际系统中，系统的复杂性和不统一性可能不允许严格的量化分析，将无法确切地指定对于具体应用提供最优等重码而要最小化或最大化的等重码的那些参数。尽管如此，所有目前分析和可得到的证据都揭示，一般情况下，等重码是编码器-解复用器所基于的最优差错控制编码码，针对设计问题从具有适当n和M值的等重码中选择具有最小^值的一个或多个等重码将提供针对该设计问题的最优等重码。虽然在描述的实施例中，编码器-解复用器采用相同的等重码，但是在备选实施例中，这些编码器-解复用器可以采用具有不同n和M值的不同等重码，并且可以在附加参数上有所不同。虽然描述的实施例是纳米级存储器阵列，但是本发明的基于等重码的编码器-解复用器可以在几乎不限数量的不同纳米级和混合纳米级/微米级电子装置的任何一种中采用来寻址信号线。例如，可以将单个编码器-解复用器用于寻址纳米级线性串联锁存器阵列。而且，虽然描述的纳米级存储器实施例采用滞后电阻器结点，但是本发明的基于等重码的编码器-解复用器实际可以用于寻址基于具有二极管或相似二极管的纳米线结点的纳米线交叉杆，或特征类似于其他类型的熟知电子装置的纳米线结点的装置。虽然描述的实施例涉及纳米级和混合微米级/纳米级装置，但是认识到有益于描述的实施例的等重码的特性在纯微米级装置和其他装置可能也是有用的。虽然在描述的实施例中，每个寻址的纳米线具有与等重码的码字对应的唯一内部地址，但是在备选实施例中，两个或两个以上的纳米线可以共用特定的等重码地址，并且可以被同时选择。虽然描述的实施例全部使用电压信号，但是在备选实施例中可以采用电流信号和其他类型的信号。虽然在上文论述的编码器-解复用器实施例中，输出到被选纳米线的区分的信号是比输出到未选纳米线的信号高的电压信号，但是在备选实施例中，区分的信号可以具有比输出到未选纳米线的信号小的量值。前文描述中，为了解释的目的，使用了特定术语，以便提供对本发明的透彻理解。但是对于本领域人员来说，显然实施本发明并一定需要这些特定细节。前文对本发明的特定实施例的描述是出于说明和描述的目的来提出的。它们不意味着是穷举的或将本发明限制于所公开的具体形式。显然，根据上面的原理，许多修改和变化都是可能的。示出和描述这些实施例，以便最佳地解释本发明的原理和实践应用，从而使本领域技术人员能够最佳地通过适于具体应用而设想的多种修改来利用本发明和多种实施例。本发明的范围应该由所附权利要求及其等效物限定。权利要求1.一种编码器-解复用器，包括k个输入信号线(1306)；编码器(1304)，所述编码器(1304)为所述k个输入信号线上接收的每个不同外部地址生成n位等重码码字(1308)内部地址；n个输出信号线(1310-1315)，由所述编码器在所述n个输出信号线(1310-1315)上输出n位等重码码字内部地址；以及与所述n个输出信号线互连的多个编码器-解复用器寻址的信号线(1316-1319)，所述编码器-解复用器寻址的信号线各与一个n位等重码码字内部地址关联。2.如权利要求1所述的编码器-解复用器，其中所述n个输出信号线(1310-1315)选择性地与所述编码器-解复用器寻址的信号线(1316-1319)互连，以便在所述编码器将特定的n位等重码码字(1308)内部地址输出到所述n个输出信号线时，对与所述n位等重码码字内部地址关联的编码器-解复用器寻址的信号线输入可与输入到不与所述n位等重码码字内部地址关联的所有编码器-解复用器寻址的信号线的信号相区别的信号。3.如权利要求1所述的编码器-解复用器，其中对与所述n位等重码码字(1308)内部地址关联的所述编码器-解复用器寻址的信号线输入可与输入到不与所述n位等重码码字内部地址关联的所有编码器-解复用器寻址的信号线输入的信号相区别的所述信号是如下的其中之一量值大于输出到不与所述n位等重码码字内部地址关联的所有编码器-解复用器寻址的信号线的电压信号的电压信号；量值小于输出到不与所述n位等重码码字内部地址关联的所有寻址的信号线的电压信号的电压信号；量值大于输出到不与所述n位等重码码字内部地址关联的所有编码器-解复用器寻址的信号线的电压信号的电流信号；量值小于输出到不与所述n位等重码码字内部地址关联的所有编码器-解复用器寻址的信号线的电压信号的电流信号。4.如权利要求1所述的编码器-解复用器，其中所述k个输入信号线(1306)和所述n个输出信号线(1310-1315)是^f效米级信号线，所述编码器(1304)在微米级或亚微米级逻辑中实现，所述多个编码器-解复用器寻址的信号线(1316-1319)是纳米线。5.如权利要求1所述的编码器-解复用器，被用于下列一项或多项与第二编码器-解复用器一起，寻址纳米线交叉杆(1700)中的纳米线交叉杆结点；寻址納米级或混合级装置的线性排序的纳米级组件；以及与附加的编码器-解复用器一起，寻址按3个或3个以上逻辑维安排的纳米级或混合级装置的纳米级组件。6.如权利要求1所述的编码器-解复用器，其中所述等重码(1308)具有等重码的大小M的最小^比率，所述^比率是所述等重码的不同码字之间的最大距离与所述等重码的不同码字之间的最小距离之比，其中k等于上限(7W),以及编码器-解复用器寻址的信号线(1316-1319)的数量小于或等于M。7.—种纳米级存储器阵列，包括具有第一组i个平行纳米线和第二组j个平行纳米线的纳米线交叉杆(1700),所述第一组纳米线的纳米线与所述第二组纳米线中的纳米线彼此不平行，并因此形成具有所述第一组平行纳米线的每个纳米线与所述第二组平行纳米线的每个纳米线之间形成纳米线结点的最近接触点的栅格；第一编码器-解复用器(1702)，所述第一编码器-解复用器(1702)通过输出等效于大小为M>i的等重码的码字的电压模式来控制所述第一组平行纳米线(1704-1707)上的电压；以及第二编码器-解复用器(1710),所述第二编码器-解复用器(1710)通过输出等效于大小为M>j的等重码的码字的电压模式来控制所述第二组平行纳米线(1712-1715)上的电压。8.如权利要求7所述的纳米级存储器阵列，其中所述纳米线结点9.如权利要求8所述的纳米级存储器阵列，其中所述第一和第二编码器-解复用器(1702、1710)的每一个将等效于等重码的码字的电压模式输出到选择性地互连到所述第一和第二编码器-解复用器控制的平行纳米线组(1704-1707和1712-1715)的纳米级输出信号线，从而对于每个输出码字，将具有等于所述码字的内部纳米线地址的被选纳米线置于最接近于所述编码器-解复用器的源电压的电压状态，以及将所有未选纳米线置于比所述被选纳米线更远离所述源电压的电压状态。10.如权利要求9所述的纳米级存储器阵列，其中选择所述两个编码器-解复用器当前选择的纳米线之间的纳米线结点，不选择所有其他纳米线结点；以及其中所述等重码在被选纳米线与未选纳米线之间提供足够电压间隔，以确保所述被选纳米线结点两端存在量值大于写访问阈值但小于击穿阈值的电压降，而在所述未选纳米线结点两端存在小于所迷写访问阈值的电压降。全文摘要本发明的多种实施例包括用于确定纳米线寻址方案的方法，以及包括集成用于可靠地寻址纳米线交叉杆(1700)内的纳米线结点的纳米线寻址方案的微米级/纳米级电子装置。这些寻址方案能够实现被选纳米线交叉杆结点的电阻状态或其他物理或电子状态的改变，而不改变其余纳米线交叉杆结点的电阻状态或其他物理或电子状态，并且不击穿被选纳米线交叉杆结点或其余未选纳米线交叉杆结点。本发明的附加实施例包括结合本发明的纳米线寻址方案实施例的纳米级存储器阵列(1700)和其他纳米级电子装置。本发明的某些实施例采用等重码(1308)，公知类码或差错控制编码码，作为施加到选择性地与一组纳米线(1310-1315)互连的微米级/纳米级编码器-解复用器的微米级输出信号线(1316-1319)的被寻址纳米线选择电压。文档编号H04J99/00GK101310340SQ200680041290公开日2008年11月19日申请日期2006年7月21日优先权日2005年9月6日发明者G·S·斯尼德,G·塞罗伊西,P·J·屈克斯,R·M·罗思,R·S·威廉斯,W·J·罗比内特申请人:惠普开发有限公司