CN112086114B - 铁电存储器中的多层存储 - Google Patents

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CN112086114B CN202010960182.2A CN202010960182A CN112086114B CN 112086114 B CN112086114 B CN 112086114B CN 202010960182 A CN202010960182 A CN 202010960182A CN 112086114 B CN112086114 B CN 112086114B
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Abstract

本申请案涉及铁电存储器中的多层存储。本发明描述用于操作一个或若干个铁电存储器单元的方法、系统及装置。在一些实例中,用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作可基于感测多个电荷,包含与所述存储器单元的电介质相关联的第一电荷及与所述存储器单元的极化相关联的第二电荷。在一些情况中,多层存取、感测及其它操作可基于:将与所述存储器单元的电介质相关联的第一电荷转移到感测放大器;隔离所述感测放大器;激活所述感测放大器;将与所述存储器单元的极化相关联的第二电荷转移到所述感测放大器;及第二次激活所述感测放大器。

Description

铁电存储器中的多层存储
分案申请信息
本发明专利申请是申请日为2017年6月6日、申请号为201780039735.7、发明名称为“铁电存储器中的多层存储”的发明专利申请案的分案申请。
技术领域
技术领域涉及铁电存储器中的多层存储。
背景技术
下文大体上涉及存储器装置,且更明确来说,涉及用于使用多个电荷的铁电存储器的多层存取、感测及其它操作。
存储器装置广泛用于将信息存储于各种电子装置中,例如计算机、无线通信装置、相机、数字显示器等等。通过对存储器装置的不同状态进行编程而存储信息。例如,二进制装置具有两个状态,其通常由逻辑“1”或逻辑“0”表示。在其它系统中,可存储多于两个状态。为存取所存储的信息,电子装置可读取或感测存储器装置中的存储状态。为存储信息,电子装置可将状态写入或编程于存储器装置中。
存在各种类型的存储器装置,包含随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM(DRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、铁电RAM(FeRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻式RAM(RRAM)、快闪存储器等等。存储器装置可为易失性或非易失性。非易失性存储器(例如,快闪存储器)可甚至在缺乏外部电源的情况下存储数据达很长的时段。易失性存储器装置(例如,DRAM)可随时间丢失其存储状态,除非其通过外部电源周期性地刷新。二进制存储器装置可例如包含充电或放电电容器。然而,充电电容器可经由泄漏电流随时间变得放电,从而导致所存储的信息丢失。易失性存储器的特定特征可提供性能优势,例如更快的读取或写入速度,而非易失性存储器的特征(例如在无周期性刷新的情况下存储数据的能力)可为有利的。
FeRAM可使用类似于易失性存储器的装置架构,但可因为使用铁电电容器作为存储装置而具有非易失性性质。因此,与其它非易失性及易失性存储器装置相比,FeRAM装置可具有经改进性能。一些FeRAM依赖于多次分割一个存储机构的感测窗而企图产生不同存储器状态,但如此做可能较不可靠且可能需要更复杂的组件及操作。
发明内容
描述一种方法。在一些实例中,所述方法可包含:在感测放大器处接收与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷;在第一时间激活所述感测放大器;在所述感测放大器处接收与所述铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷;及在所述第一时间之后的第二时间激活所述感测放大器。
描述一种方法。在一些实例中,所述方法可包含:第一次激活字线;在激活所述字线之后隔离与所述字线电子通信的感测放大器;在隔离所述感测放大器之后激活所述感测放大器;从所述感测放大器捕获电介质电荷;及第二次激活所述字线。
描述一种设备。在一些实例中,所述设备可包含:铁电电容器,其存储电介质电荷及极化电荷;感测放大器,其经由数字线与所述铁电电容器电子通信;及锁存器,其存储所述电介质电荷且与所述感测放大器电子通信。
描述一种设备。在一些实例中,所述设备可包含:铁电存储器单元;字线,其与所述铁电存储器单元电子通信;感测放大器,其经由数字线与所述铁电存储器单元电子通信;及控制器,其与所述铁电存储器单元、所述字线及所述感测放大器电子通信。在一些实例中,所述控制器可操作以:激活所述字线以将电介质电荷转移到所述感测放大器;隔离所述感测放大器;撤销激活所述字线;第一次激活所述感测放大器;激活所述字线以将极化电荷转移到所述感测放大器;及第二次激活所述感测放大器。
描述一种设备。在一些实例中,所述设备可包含:用于激活与铁电存储器单元电子通信的字线以将电介质电荷转移到经由数字线与所述铁电存储器单元电子通信的感测放大器的构件;用于隔离所述感测放大器的构件;用于撤销激活所述字线的构件;用于第一次激活所述感测放大器的构件;用于激活所述字线以将极化电荷转移到所述感测放大器的构件;及用于第二次激活所述感测放大器的构件。
附图说明
本文中的揭示内容涉及且包含下列图:
图1绘示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的实例存储器阵列;
图2绘示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的存储器单元的实例电路;
图3A及3B绘示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的铁电存储器单元的实例磁滞曲线图;
图4A及4B绘示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的铁电存储器单元的感测技术的时序图;
图5绘示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的实例铁电存储器阵列的框图;
图6绘示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的包含存储器阵列的系统;及
图7到10是根据本发明的各种实例的绘示用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的方法的流程图。
具体实施方式
描述了用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的技术、方法及设备。在一些实例中,感测可基于与存储器单元相关联的多个电荷,且可关于与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷及与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷。这两个电荷的感测可避免与将一个存储类型(例如,与极化相关联的电荷)的感测窗分割成多个片段以产生多个存储器状态相关联的问题及缺点。另外,在一些情况中,当使用隔离感测放大器时,可执行两个感测循环以从铁电单元感测三个存储器层。作为一个实例,一个层可基于电介质相关电荷且两个层可基于极化相关电荷。作为另一实例,两个层可基于电介质相关电荷且一个层可基于极化相关电荷。用于铁电存储器的多层存取(例如,写入、读取)、感测及其它操作促进基于极性而分割极化相关电荷与电介质相关电荷之间的存储器层,这增大在感测期间区分三个状态中的每一者的可靠性。
在一些实例中,存储器单元可至少存储与所述存储器单元的一个部分(例如,电介质元件)相关联的第一电荷及与所述存储器单元的第二部分(例如,极化元件)相关联的第二电荷。感测可基于起始一或多个电路组件以从存储器单元转移第一电荷(或存储电荷的第一部分),而第二电荷(或第二电荷的第二部分)仍存储在存储器单元中。在一些情况中,可激活字线以将与电介质相关的第一电荷从存储器单元转移到感测组件。在一些情况中,感测组件可接收第一电荷且接着在隔离之后经激活以在第一时间感测第一电荷。可将经感测的第一电荷存储在锁存器内。感测还可基于激活字线以在存储第一电荷时转移与存储器单元的极化相关的第二电荷。在一些情况中,感测组件可接收与存储器单元的极化装置相关联的第二电荷且感测组件可经激活以在第二时间感测第二电荷。在一些情况中,经感测的第二电荷可基于一或多个条件自动还原或重写或可基于一或多个操作。
在一些实例中,使用极化相关电荷及电介质相关电荷会提供三态存储器单元。使用这种类型的单元可允许两个状态(例如,与极化相关的状态)为非易失性且一个状态(例如,与电介质相关的状态)为易失性。在第一状态(例如断电或非操作状态)期间可使用非易失性位,且在第二状态(例如扩大单元的存储器大小的操作状态)期间可使用易失性位。在一些情况中,极化相关电荷可包含正极性或负极性。在一些情况中,电介质相关电荷可包含正极性或负极性,且在一些情况中,每一电荷可具有相同极性或不同极性。在一些情况中,使用这种类型的存储器单元会允许双存储方法或技术,其各自基于可与存储器单元的电介质或极化相关联的不同电荷。在一些实例中,易失性存储(例如,电介质相关)及非易失性存储(例如,极化相关)两者可出现在同一物理单元中,从而允许根据本发明的方面的紧密存储及更有效的处理及操作。在包含存取、感测及其它(如下文所描述)的多层操作中,可使用两个存储模式。如下文更详细地所描述,组合易失性及非易失性存储可基于将DRAM型存储器(例如,易失性存储器类型)及FeRAM型存储器(例如,非易失性存储器类型)结合在单元中及与根据本发明的方面的每一类型相关联的相关操作。
下文在存储器阵列的内容背景中进一步描述上文所介绍的本发明的特征。接着描述用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的特定实例。本发明的这些及其它特征进一步通过与基于多个电荷的用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作相关的设备图、系统图及流程图加以说明且参考其加以描述。
图1绘示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的实例存储器阵列100。存储器阵列100还可被称为电子存储器设备。存储器阵列100包含可编程以存储不同状态的存储器单元105。每一存储器单元105可编程以存储表示为状态0及状态1的两个状态。在一些情况中,存储器单元105经配置以存储多于两个逻辑状态(例如,三个或多于三个值)。存储器单元105可包含电容器以存储表示可编程状态的电荷;举例来说,充电及未充电电容器可分别表示两个逻辑状态。DRAM架构通常可使用此类设计,且所采用的电容器可包含具有线性电极化性质的电介质材料。相比之下,铁电存储器单元可包含具有铁电体作为电介质材料的电容器。铁电电容器的电荷的不同电平可表示不同逻辑状态。在一些情况中,铁电电容器可存储与电介质相关联的第一电荷(或电荷的第一部分)及与极化相关联的第二电荷(或电荷的第二部分)。铁电材料具有非线性极化性质;下文论述铁电存储器单元105的一些细节及优势。
可通过激活或选择适当存取线110及数字线115对存储器单元105执行例如读取及写入的操作。存取线110还可被称为字线110且数字线115还可被称为位线115。激活或选择字线110或数字线115可包含将电压施加到相应线。字线110及数字线115由导电材料制成。举例来说,字线110及数字线115可由金属(例如铜、铝、金、钨等等)、金属合金、其它导电材料等等制成。根据图1的实例,每一行存储器单元105连接到单个字线110,且每一列存储器单元105连接到单个数字线115。
通过激活一个字线110及一个数字线115(例如,将电压施加到字线110或数字线115),可在其交叉点处存取单个存储器单元105。存取存储器单元105可包含读取或写入存储器单元105。字线110及数字线115的交叉点可被称为存储器单元的地址。在一些实例中,读取操作可包含从铁电存储器感测多个层。这些操作可包含:通过致使在感测放大器中接收电介质电荷而从存储器单元感测电介质电荷;隔离及激活感测放大器;及将电介质电荷存储在锁存器中。这些操作还可包含:通过致使在感测放大器中接收极化电荷而从存储器单元感测极化电荷;及激活感测放大器。在一些实例中,至少部分地基于来自存储器单元的电介质电荷及极化电荷的极性,读取操作可包含从铁电存储器感测多个层。在一些实例中,至少部分地基于来自存储器单元的电介质电荷及极化电荷的极性,可执行读取操作。在一些实例中,此读取操作可包含:在第一时间存取单元以确定电介质电荷的极性;存储经确定电介质电荷极性;存取单元(即,同一或不同单元)以从存储器单元确定极化电荷;及接着基于读取起始一或多个其它动作,如本发明的各个方面中所描述。在一些情况中,可同时、以重叠间隔、串行、以连续间隔或并行执行不同电荷相关信息的读取操作。
在一些架构中,单元的逻辑存储装置(例如,电容器)可通过选择组件与数字线电隔离。字线110可连接到选择组件且可控制选择组件。举例来说,选择组件可为晶体管且字线110可连接到晶体管的栅极。激活字线110会引起存储器单元105的电容器与其对应数字线115之间的电连接或闭合电路。接着,可存取数字线以读取或写入存储器单元105。在一些实例中,可多次激活字线110以促进感测。在一些情况中,字线110可经第一次激活以促进第一类型的第一电荷(例如,电介质电荷)的感测且经第二次激活以促进第二类型的第二电荷(例如,极化电荷)的感测。在一些情况中,第一次及第二次在时间上可为不连续的或分离的。
可经由行解码器120及列解码器130控制存储器单元105的存取。在一些实例中,行解码器120从存储器控制器140接收行地址且基于所接收的行地址激活适当字线110。类似地,列解码器130从存储器控制器140接收列地址且激活适当数字线115。举例来说,存储器阵列100可包含标记为WL_1到WL_M的多个字线110,及标记为DL_1到DL_N的多个数字线115,其中M及N取决于阵列大小。因此,通过激活字线110及数字线115(例如,WL_2及DL_3),可存取在其交叉点处的存储器单元105。
在存取后,就可通过感测组件125读取或感测存储器单元105以确定存储器单元105的存储状态。举例来说,在存取存储器单元105之后,存储器单元105的铁电电容器可将第一电荷(例如,电介质电荷)放电到其对应数字线115上。作为另一实例,在存取存储器单元105之后,存储器单元105的铁电电容器可将第二电荷(例如,极化电荷)放电到其对应数字线115上。将铁电电容器放电可基于偏置或施加电压于铁电电容器。放电可引发数字线115的电压的变化,感测组件125可比较所述电压与参考电压(未展示)以便确定存储器单元105的存储状态。举例来说,如果数字线115具有高于参考电压的电压,那么感测组件125可确定存储器单元105中的存储状态与第一预定义逻辑值相关。在一些情况中,此第一值可包含状态1,或可为另一值—包含与使能够存储多于两个值(例如,每单元3个状态或每单元1.5个位)的多层感测相关联的其它逻辑值。在一些实例中,预定义编码逻辑值可经映射到存储器单元状态中以写入到存储器单元及从存储器单元读取,如参考本发明的方面所描述。感测组件125可包含各种晶体管或放大器以便检测及放大信号的差,这可被称为锁存。接着,存储器单元105的检测逻辑状态可经由列解码器130输出作为输出135。
在一些实例中,检测及放大信号的差(即,锁存)可包含锁存在第一时间于感测组件125中感测的第一电荷。此第一电荷的一个实例可包含锁存与存储器单元105相关联的电介质电荷。作为实例,感测组件125可感测与存储器单元105相关联的电介质电荷。可将经感测电介质电荷锁存在感测组件125内的锁存器或与感测组件125电子通信的单独锁存器中。在一些实例中,检测及放大信号的差(即,锁存)可包含锁存在第二时间于感测组件125中感测的第二电荷。此第二电荷的一个实例可包含与存储器单元105相关联的极化电荷。作为实例,感测组件125可感测与存储器单元105相关联的极化电荷。可将经感测极化电荷锁存在感测组件125内的锁存器或与感测组件125电子通信的单独锁存器中。在其它情况中,此第二电荷未被锁存,而是重写回到存储器单元。
可通过激活相关字线110及数字线115设置或写入存储器单元105。如上文所论述,激活字线110会将存储器单元105的对应行电连接到其相应数字线115。通过在激活字线110时控制相关数字线115,可写入存储器单元105—即,可将状态存储在存储器单元105中。列解码器130可接受将写入到存储器单元105的数据,例如输入135。可通过跨铁电电容器施加电压而写入铁电存储器单元105。下文更详细地论述此过程。在一些实例中,存储器单元105可在读取操作之后经写入以包含多个电荷(例如,基于回写操作)。在一些情况中,存储器单元105可在读取操作之后经写入以回写已从单元(或替代地,在一些情况中从其它单元)读取的数据或刷新数据。在一些情况中,写入操作可包含将第一电荷(例如,极化电荷)及第二电荷(例如,电介质电荷)写入到存储器单元105。在一些情况中,将一个电荷写入到存储器单元105可基于单元板极相对于一或多个其它组件(例如,感测放大器)的电压的电压。在一些情况中,将第一电荷(例如,极化电荷)写入到存储器单元可在重叠间隔之前、期间或与将第二电荷(例如,电介质电荷)写入到存储器单元同时发生。在一些情况中,写入操作可基于设置存储器单元105的极化状态、电介质状态或这两者,或通过使用单元或组件选择翻转一或多个数字。
在一些存储器架构中,存取存储器单元105可使存储逻辑状态降级或损毁,且可执行重写或刷新操作以将原始逻辑状态返回到存储器单元105。在DRAM中,举例来说,电容器可在感测操作期间部分地或完全地放电,从而毁坏存储逻辑状态。因而,可在感测操作之后重写逻辑状态。另外,激活单个字线110可导致行中的全部存储器单元放电;因此,可需要重写行中的若干或全部存储器单元105。
一些存储器架构(包含DRAM)可随时间丢失其存储状态,除非其通过外部电源周期性地刷新。举例来说,充电电容器可经由泄漏电流随时间变得放电,从而导致所存储的信息丢失。这些所谓的易失性存储器装置的刷新速率可相对高,例如,对于DRAM阵列的每秒数十个刷新操作,这可导致明显电力消耗。随着存储器阵列越来越大,尤其对于依靠有限电源(例如电池)的移动装置来说,增大的电力消耗可抑制存储器阵列的部署或操作(例如,电力供应、热产生、材料限制等等)。如下文所论述,铁电存储器单元105可具有可引起相对于其它存储器架构改进的性能的有益性质。
举例来说,铁电存储器单元105可允许存储多个电荷,例如电介质电荷及极化电荷。存储这些不同状态可允许基于电荷的多层存取、感测及其它操作,而不必分割或划分相关感测窗。举例来说,在一些情况中,铁电存储器单元105可存储各自具有对应极性(其可用“+”或“-”符号指定)的电介质相关电荷及极化相关电荷。通过执行各种操作,可感测及确定每一电荷的极性及值—从而允许多层存储及感测。在一些情况中,此存储及感测可基于具有不同极性或相同极性的电介质相关电荷及极化相关电荷。
存储器控制器140可经由各种组件(例如行解码器120、列解码器130及感测组件125)控制存储器单元105的操作(例如,读取、写入、重写、刷新等等)。存储器控制器140可产生行及列地址信号以便激活所要字线110及数字线115。存储器控制器140还可提供及控制在存储器阵列100的操作期间所使用的各种电压电平。一般来说,本文中所论述的外加电压的振幅、形状或持续时间可被调整或变化,且可针对用于操作存储器阵列100的各种操作而不同。此外,可同时存取存储器阵列100内的一个、多个或全部存储器单元105;举例来说,在将全部存储器单元105或一群组存储器单元105设置到单个逻辑状态的复位操作期间可同时存取存储器阵列100的多个或全部单元。
图2绘示根据本发明的各种实例的包含存储器单元105且支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的实例电路200。电路200包含存储器单元105-a、字线110-a、数字线115-a及感测组件125-a,其分别可为如参考图1所描述的存储器单元105、字线110、数字线115及感测组件125的实例。存储器单元105-a可包含逻辑存储组件,例如具有第一板极(单元板极230)及第二板极(单元底部215)的电容器205。单元板极230及单元底部215可经由定位在其之间的铁电材料电容式耦合。单元板极230及单元底部215的定向可在不改变存储器单元105-a的操作的情况下翻转。电路200还包含选择组件220及参考信号225。在图2的实例中,可经由板极线210存取单元板极230且可经由数字线115-a存取单元底部215。如上文所描述,可通过使电容器205充电或放电存储各种状态。
可通过操作电路200中表示的各种元件而读取或感测电容器205的存储状态。电容器205可与数字线115-a电子通信。举例来说,当撤销激活选择组件220时,电容器205可与数字线115-a隔离,且当激活选择组件220时,电容器205可连接到数字线115-a。激活选择组件220可被称为选择存储器单元105-a。
在一些情况中,选择组件220是晶体管,且通过将电压施加到晶体管栅极而控制晶体管的操作,其中电压量值大于晶体管的阈值量值。字线110-a可激活选择组件220;举例来说,将施加到字线110-a的电压施加到晶体管栅极,从而连接电容器205与数字线115-a。在替代实施例中,可切换选择组件220及电容器205的位置,使得选择组件220连接在板极线210与单元板极230之间且使得电容器205位于数字线115-a与选择组件220的另一端子之间。在此实施例中,选择组件220可经由电容器205保持与数字线115-a电子通信。此配置可与用于读取及写入操作的替代时序及偏置相关联。
在存储器单元105-a的操作中,固定或恒定电压可使用板极线210施加到单元板极230—例如,固定电压可为供应到感测组件125-a的电压的一半。即,施加到板极线210的电压可保持在固定电压且可不如上文所描述那样变化。此操作可被称为“固定单元板极”。为读取铁电存储器单元105-a,在将电压施加到字线110-a之前,数字线115-a可虚拟接地且随后与虚拟接地隔离。如上,选择铁电存储器单元105-a可引起跨电容器205的电压差,这是因为板极线210保持在有限电压且数字线115-a虚拟接地。因此,数字线115-a的电压可改变,例如,变成某一有限值。在一些情况中,此感应电压可在感测组件125-a处与参考电压进行比较。
由于电容器205的板极之间的铁电材料,且如下文更详细地所论述,电容器205可不在连接到数字线115-a后就放电。在一个方案中,为感测由铁电电容器205存储的逻辑状态,可将字线110-a可偏置以选择存储器单元105-a且可将电压施加到板极线210。在一些情况中,在偏置板极线210及字线110-a之前,数字线115-a虚拟接地且接着与虚拟接地隔离(即,“浮动”)。偏置板极线210可引起跨电容器205的电压差(例如,板极线210电压减去数字线115-a电压)。电压差可产生电容器205上的存储电荷的变化,其中存储电荷的变化的量值可取决于电容器205的初始状态,例如,初始状态是否存储预定义逻辑值(例如,状态1、状态0、三个或多于三个可能值中的一者,所存储的初始状态是否包含电介质电荷及/或极化电荷)。这可基于存储于电容器205上的电荷而引发数字线115-a的电压变化。通过改变到单元板极230的电压的存储器单元105-a的操作可被称为“移动单元板极”。
数字线115-a的电压变化可取决于其本质电容—随着电荷流过数字线115-a,某一有限电荷可存储在数字线115-a中且所得电压取决于本质电容。本质电容可取决于数字线115-a的物理特性,包含尺寸。数字线115-a可连接许多存储器单元105,因此数字线115-a可具有导致不可忽视的电容(例如,大约皮法拉(pF))的长度。接着,可通过感测组件125-a比较数字线115-a的所得电压与参考(例如,参考线的电压)以便确定存储器单元105-a中的存储逻辑状态。
可使用其它感测过程。举例来说,感测可基于与存储器单元(例如,存储器单元105-a)相关联的多个电荷。在一些情况中,存储器单元105-a可至少存储与存储器单元的一个部分或方面相关联的第一电荷及与存储器单元的第二部分或方面相关联的第二电荷。在一些情况中,第一电荷可与存储器单元的电介质相关联。在一些情况中,第二电荷可与存储器单元的极化相关联。还预期其它实例及变化。
感测可基于激活一或多个电路组件以起始从存储器单元105-a转移第一电荷,而第二电荷仍存储在存储器单元105-a中。在一些情况中,字线110-a可经激活以将第一电荷(例如电介质电荷)从存储器单元转移到感测组件125-a(例如,感测放大器)。在一些情况中,感测组件125-a可接收与存储器单元的电介质相关联的第一电荷且感测放大器可经激活以在第一时间感测第一电荷。可将经感测的第一电荷存储在感测组件125-a或与感测组件125-a电子通信的组件内。在一些情况中,可将经感测电介质电荷存储在一或多个锁存器内。
感测还可基于激活一或多个电路组件以起始从存储器单元105-a转移第二电荷,而第一电荷存储在一或多个组件中。在一些情况中,字线110-a可经激活以将第二电荷(例如极化电荷)从存储器单元转移到感测组件125-a(例如,感测放大器)。在一些情况中,感测组件125-a可接收与存储器单元的极化相关联的第二电荷且感测放大器可经激活以在第二时间感测第二电荷。可将经感测的第二电荷存储在感测组件125-a或与感测组件125-a相关的组件内。在一些情况中,可将经感测的第二电荷存储在一或多个锁存器内。在其它情况中,经感测的第二电荷可不被存储且可能仅从感测组件125-a还原或重写到存储器单元(例如,与快速响应输出相关)。
感测组件125-a可包含各种晶体管或放大器以检测及放大信号的差,这可被称为锁存。感测组件125-a可包含感测放大器,其接收及比较数字线115-a的电压与可为参考电压的参考信号225。感测放大器输出可基于比较而经驱动到较高(例如,正)或较低(例如,负或接地)供应电压。例如,如果数字线115-a具有高于参考信号225的电压,那么感测放大器输出可经驱动到正供应电压。在一些情况中,感测放大器可另外将数字线115-a驱动到供应电压。接着,感测组件125-a可锁存感测放大器的输出及/或数字线115-a的电压,其可用于确定存储器单元105-a中的存储状态,例如,状态1、三个可能值中的第一者。替代地,如果数字线115-a具有低于参考信号225的电压,那么感测放大器输出可经驱动到负或接地电压。感测组件125-a可类似地锁存感测放大器输出以确定存储器单元105-a中的存储状态,例如,状态0、三个可能值中的第二者或第三者。接着,存储器单元105-a的锁存逻辑状态可例如经由列解码器130输出作为参考图1的输出135。
关于固定单元板极方案,写入存储器单元105-a可包含使用数字线115-a激活选择组件220及偏置单元底部215。在一些情况中,单元板极230的固定电压量值可为介于感测组件125-a的供应电压之间的值,且可使用感测组件125-a以将数字线115-a的电压驱动到等于高或低(例如,接地或负)供应电压的电压。例如,为写入与极化值相关的第一预定义逻辑值(例如,状态0,或三个或多于三个可能值的第一预定义逻辑值),单元底部215可为低,即,数字线115-a的电压可经驱动到低供应电压。此外,为写入与极化值相关的第二预定义逻辑值(例如,状态1,或三个或多于三个可能值的第二预定义逻辑值),单元底部215可为高—例如,数字线115-a的电压可经驱动到高供应电压。
为写入存储器单元105-a,可跨电容器205施加电压。可使用各种方法。在一个实例中,可经由字线110-a激活选择组件220以便将电容器205电连接到数字线115-a。可通过控制单元板极230的电压(经由板极线210)及单元底部215的电压(经由数字线115-a)而跨电容器205施加电压。为写入状态0(或三个或多于三个可能值的第一预定义逻辑值),单元板极230可为高(即,可将正电压施加到板极线210),且单元底部215可为低(例如,虚拟接地或将负电压施加到数字线115-a)。执行相反过程以写入状态1(或三个或多于三个可能值的第一预定义逻辑值),其中单元板极230为低且单元底部215为高。
图3A及图3B使用根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的存储器单元的磁滞曲线300-a(图3A)及300-b(图3B)绘示非线性电性质的实例。磁滞曲线300-a及300-b分别绘示实例铁电存储器单元写入及读取过程。磁滞曲线300描绘依据电压差V而变化的存储于铁电电容器(例如,图2的电容器205)上的电荷Q。
铁电材料的特征为自发电极化,即,其在不存在电场的情况下维持非零电极化。实例铁电材料包含钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)、锆钛酸铅(PZT)及铋钽酸锶(SBT)。本文中所描述的铁电电容器可包含这些或其它铁电材料。铁电电容器内的电极化引起铁电材料的表面处的净电荷且经由电容器端子吸引相反电荷。因此,将电荷存储在铁电材料与电容器端子的界面处。因为可在不存在外部施加的电场的情况下相对长时间甚至无限地维持电极化,所以与例如DRAM阵列中所采用的电容器相比,可显著减少电荷泄漏。这可降低执行如上文针对一些DRAM架构所描述的刷新操作的需要。
可从电容器的单个端子的视角理解磁滞曲线300。通过实例,如果铁电材料具有负极化,那么正电荷积累在端子处。同样地,如果铁电材料具有正极化,那么负电荷积累在端子处。另外,应理解,磁滞曲线300中的电压表示跨电容器的电压差且是方向性的。举例来说,可通过将正电压施加到所述端子(例如,单元板极230)且使第二端子(例如,单元底部215)维持于接地(或近似零伏特(0V))而实现正电压。可通过使所述端子维持于接地且将正电压施加到第二端子而施加负电压—即,可施加正电压以使所述端子负极化。类似地,可将两个正电压、两个负电压或正电压及负电压的任何组合施加到适当电容器端子以产生磁滞曲线300中所展示的电压差。
如磁滞曲线300-a中所描绘,铁电材料可使用零电压差维持正或负极化,从而引起两个可能充电状态:电荷状态305及电荷状态310。根据图3的实例,电荷状态305可表示状态0且电荷状态310可表示状态1。在一些实例中,相应电荷状态的逻辑值可经反转以适应用于操作存储器单元的其它方案。在一些实例中,电荷状态305表示基于多层操作的三个或多于三个可能值的第一预定义逻辑值,如关于本发明的各种方面所描述。在一些实例中,电荷状态310表示基于多层操作的三个或多于三个可能值的第二预定义逻辑值,如关于本发明的各种方面所描述。在一些情况中,基于全部可用多层状态(例如,电介质及极化电荷相关状态),其它逻辑值编码是可能的(例如,非二进制)。
可通过凭借施加电压控制铁电材料的电极化且因此控制电容器端子上的电荷而将逻辑0或1(或三个或多于三个可能值的第一预定义逻辑值)写入到存储器单元。举例来说,跨电容器施加净正电压315会引起电荷积累,直到达到电荷状态305-a。在移除电压315后,电荷状态305-a就沿着路径320,直到其达到零电压电势的电荷状态305。类似地,通过施加净负电压325而写入电荷状态310,这引起电荷状态310-a。在移除负电压325之后,电荷状态310-a沿着路径330,直到其达到零电压的电荷状态310。电荷状态305及电荷状态310还可被称为剩余极化(Pr)值,即,在移除外部偏置(例如,电压)后就余留的极化(或电荷)。矫顽电压是电荷(或极化)为零的电压。
在一些情况中,铁电存储器单元可包含与相关联于存储器单元的极化相关联的电荷,且还可包含与相关联于存储器单元的电介质相关联的电荷。因此,在一些实例中,单个铁电存储器单元可具有两个相关联电荷—一个电荷与电介质相关且一个电荷与极化相关。在一些情况中,这些电荷中的每一者的极性可相同。在其它情况中,这些电荷中的每一者的极性(即,正号或值,负号或值)可不同。
在一些实例中,循环可通过具有单元内的多个状态中的一者而开始。每一状态可与电介质极性及极化极性相关。作为一个实例,电荷状态305-c可为正电介质极性及正极化极性的实例。作为另一实例,电荷状态305-b(或305)可为正电介质极性及正极化极性的实例。另外,作为另一实例,电荷状态360可为负电介质极性及正极化极性的实例。作为另一实例,电荷状态310-b(或310)可为正电介质极性及负极化极性的实例。预期包含一或多个极性的其它实例,包含其中与电介质相关联的第一电荷的极性及与极化相关联的第二电荷的极性是相同极性、不同极性、非负极性或其它组合的实例。
为读取或感测铁电电容器的存储状态,可跨电容器施加电压。作为响应,存储电荷Q改变且改变程度取决于初始电荷状态—即,最终存储电荷(Q)取决于最初是否存储电荷状态305-b或310-b。举例来说,磁滞曲线300-b绘示两个可能极化存储电荷状态305-b及310-b。可跨如参考图2所论述的电容器施加电压335。在其它情况中,固定电压可施加到单元板极且尽管描绘为正电压,但电压335可为负的。响应于电压335,电荷状态305-b可沿着路径340。同样地,如果最初存储电荷状态310-b,那么其沿着路径345。电荷状态305-c及电荷状态310-c的最终位置取决于若干因素,包含特定感测方案及电路。
在一些情况中,最终电荷可取决于连接到存储器单元的数字线的本质电容。举例来说,如果电容器电连接到数字线且施加电压335,那么数字线的电压可由于其本质电容而增加。因而,在感测组件处测量的电压可不等于电压335且代替地可取决于数字线的电压。因此,磁滞曲线300-b上的最终电荷状态305-c及310-c的位置可取决于数字线的电容且可经由负载线分析进行确定—即,可相对于数字线电容定义电荷状态305-c及310-c。因此,电容器的电压(电压350或电压355)可不同且可取决于电容器的初始状态。
通过比较数字线电压与参考电压,可确定电容器的初始状态。数字线电压可为电压335与跨电容器的最终电压(电压350或电压355)之间的差—即,(电压335-电压350)或(电压335-电压355)。可产生参考电压,使得其量值介于两个可能数字线电压的两个可能电压之间以便确定存储逻辑状态—即,数字线电压高于还是低于参考电压。举例来说,参考电压可为两个量((电压335-电压350)及(电压335-电压355))的平均值。在通过感测组件比较后,经感测数字线电压就可经确定为高于或低于参考电压,且可确定铁电存储器单元的存储逻辑值(即,状态0、状态1、三个或多于三个可能值的预定义逻辑值)。
为读取或感测铁电电容器的存储状态,可跨电容器施加电压或可在一或多个不同时间激活与电容器电子通信的字线。作为响应,一或多个存储电荷(其可与电容器的不同组件或元件相关联)可经转移到感测组件且由感测组件接收。举例来说,可基于经施加电压或经激活字线而在第一时间读取或感测第一电荷。可基于经施加电压或经激活字线而在第二时间读取或感测第二电荷。在一些实例中,第二时间可在第一时间之前或之后。在其它情况中,第一时间及第二时间可连续或可至少部分地重叠。
如上文所论述,读取不使用铁电电容器的存储器单元可使存储逻辑状态降级或损毁。然而,铁电存储器单元可在读取操作之后维持初始逻辑状态。举例来说,如果存储电荷状态305-b,那么电荷状态可在读取操作期间沿着路径340到电荷状态305-c,且在移除电压335之后,电荷状态可通过在相反方向上沿着路径340而返回到初始电荷状态305-b。在一些情况中,可基于如本发明的方面中所描述的多个感测操作而发生此电荷返回到初始电荷状态305-b。在一些情况中,初始电荷状态305-b可确保后续存取或其它操作基于初始电荷状态305-b找到正确的基准或参考。此外,可相对于一或多个其它充电状态(例如,电介质充电状态、电荷状态305-c)执行或起始类似操作及电荷返回动作。在一些情况中,可基于如使用本发明的方面所描述的一或多个刷新操作而发生至少一些这些电荷(例如,305-b、305-c)返回到初始状态。
图4A及4B绘示根据本发明的各种实例的支持用于根据本发明的各种实例的铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的铁电存储器单元的感测技术的时序图400-a。
如图4A中所展示,时序图400-a描绘轴405上的电压及轴410上的时间。因此,可在时序图400-a上表示依据时间而变化的各种组件的电压。举例来说,时序图400-a包含字线电压415、均衡电压420-a及420-b,及隔离电压425。时序图400-a还可包含供应电压445(VCC)、PSA_F电压430-a、NSA电压430-b、感测放大器节点电压435-a及435-b、感测放大器供应电压450、中间电压455,及感测放大器数字线电压440-a及440-b。时序图400-a描绘参考图5等等所描述的框图500中所展示的组件的实例操作。此处参考包含图2、5及6等等的其它图的组件描述图4A。作为一个实例,SA_Node_A及SA_Node_B可为包含于感测组件(例如,感测放大器)内的线或元件。在一些实例中,隔离器(例如,开关)可定位在感测组件(例如,感测放大器)与存储器单元(例如,铁电存储器单元)之间且可促进感测组件与数字线的隔离。作为另一实例,均衡器(例如,均衡装置、线性均衡(LEQ)装置)可定位在感测组件(例如,感测放大器)与存储器单元(例如,铁电存储器单元)之间且促进数字线的电压的均衡以促进在一或多个操作期间跨存储器单元的设计电压差。为便于表示,接近零的电压可偏离轴410;在一些情况中,这些电压可等于或近似等于零。图4A还包含间隔460、465、470、475、480及485。提供这些示范性间隔以论述时序图400-a中所展示的操作。然而,在其它实例中,可基于不同应用修改或改变操作的这些间隔及相关联时序。
在论述时序图400-a时,除非另有说明,否则与电压及时间相关的描述可为近似的。描述具有特定电压的组件可为确切的,或所述组件可具有近似所述值的电压。此外,为便于描绘及描述,时序图400-a将电压描绘为近似特定值。所属领域的一般技术人员应认识到,预期基于应用的修改或变化。
可在时序图400-a中所展示的操作之前发生特定操作,且此时序图并不仅限于所展示的操作及信息。举例来说,可使用如上文所论述的固定单元板极技术,其中单元板极在一段时间内具有与一或多个电路组件相关的电压。作为一个实例,单元板极电压可为第一值(例如,VMSA/2)。在一些情况中,单元板极电压可近似恒定—考虑随时间的较小变化。在其它情况中,单元板极电压可随时间变化。在一些实例中,单元板极、目标数字及参考数字中的每一者在第一周期期间可各自具有类似电压。在一些情况中,此电压可为第一值(例如,VMSA/2)。
第一,论述图4A中所展示的顶部时序操作(群组A)。在间隔460期间,字线电压415可以初始值(例如,VNWL)开始,其在一些情况中可为接地电压。具有均衡电压420-a及420-b的一或多个均衡器或均衡装置最初可以VCC电压开始,其中第一均衡器(EQ_A)的均衡电压从VCC转变到接地,接着第二均衡器(EQ_B)的均衡电压从VCC转变到接地。在一些实例中,第一均衡器可为用于目标数字线的均衡装置且第二均衡器可为用于参考数字线的均衡装置。隔离电压425(ISO_A/B)在此间隔期间可保持恒定在VCCP。在一些实例中,隔离电压425可对应于一或多个隔离器或隔离装置的电压。
在间隔465期间,响应于字线第一次被激活,字线电压415可在第一时间增加到VCCP。此字线激活可起始与铁电存储器单元的电介质相关联的电荷的转移或输出。此字线激活可起始存储于铁电存储器单元中的信息的转移或输出。在一些情况中,此字线激活可与激活感测放大器相关,且基于这些操作中的至少一者,可转移或输出存储于铁电存储器单元中的信息。在一些实例中,隔离电压425在此间隔期间可从VCCP降低到参考电压或接地电压。这可对应于通过经由门或其它组件起始隔离器而隔离感测组件。
在间隔470期间,响应于字线被撤销激活,字线电压415从VCCP降低到参考电压或接地电压。在一些情况中,在间隔470开始时,当EQ_A及EQ_B从接地电压转变到VCC时,DL_A及DL_B可转变到接地电压。在一些情况中,此字线撤销激活限制与铁电存储器单元相关联的电荷(例如,电介质电荷)的转移。在一些实例中,隔离电压425在此间隔期间可保持恒定。在一些实例中,均衡电压420-a及420-b中的至少一者(如果非两者)在此间隔期间可增加到VCC。在间隔470开始时,在一些情况中,这可与增加电压以起始目标数字线的预充电使得所述目标数字线具有基于均衡电压420-a及420-b的特定电压相关,如下文关于群组C所论述。
在间隔475期间,隔离电压425可增加到VCCP。在一些实例中,这可对应于通过经由门或其它组件撤销起始隔离器而解除隔离感测组件。响应于字线第二次被激活,字线电压415可在第二时间增加到VCCP。此字线激活可起始与铁电存储器单元的极化相关联的电荷的转移。在一些实例中,对应于均衡电压420-a及420-b的一或多个均衡器或均衡装置最初可以VCC电压开始,其中第一均衡器(EQ_A)的均衡电压从VCC转变到接地,接着第二均衡器(EQ_B)的均衡电压从VCC转变到接地。在一些情况中,字线电压415、均衡电压420-a及420-b及隔离电压425可在此间隔的剩余时间内保持恒定。替代地,在其它实例中,至少一些这些电压可在此间隔期间变化。
在间隔480期间,在一些实例中,均衡电压420-a及420-b中的至少一者可在此间隔期间增加到VCC。在一些情况中,字线电压415及隔离电压425可保持恒定。
在间隔485期间,字线电压415从VCCP降低到VNWL或降低到接地电压。此字线撤销激活限制与铁电存储器单元相关联的电荷的转移。在一些实例中,隔离电压425及均衡电压420-a及420-b在此间隔期间可保持恒定。
第二,论述图4A中所展示的中间时序操作(群组B)。NSA信号可包含高启用信号,其提供接地供应且帮助基于不同参数起始感测组件电压到接地。在一些情况中,NSA信号起始数字电压差量到接地供应的放大。PSA_F可包含帮助起始感测组件电压到增加值的低启用信号。
在一些实例中,NSA电压430-b及PSA_F电压430-a可相关。在一些情况中,如图4A中所展示,电压430-a及430-b可逆相关。举例来说,在间隔470期间,NSA电压430-b可从接地电压或参考电压增加到高电压电力轨值(例如,VMSA)。如所描绘,基于一或多个组件的操作,NSA电压430-b及PSA_F电压430-a可按类似速率且在类似时间增大及减小。在一些情况中,这些电压中的一者可基于另一者增大或减小,或两者可在类似时间、在相同周期期间或同时变化。
第三,论述图4A中所展示的底部时序操作(群组C)。在一些实例中,时序操作可尤其基于一或多个电荷的一或多个极性。仅作为一个实例,可以图4A的群组C展示的时序操作可基于具有第一极性(例如,负极性)的第一电荷及具有不同极性(例如,正极性)的第二电荷。在一些情况中,与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷可具有负极性,且与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷可具有正极性。此外,参考图4A所展示及描述的至少一些对应时序操作可基于这些电荷的极性。
这些时序操作可与感测组件节点(例如,内部节点)的元件及至少部分地位于感测组件内的数字线(例如,第一目标数字线、第二参考数字线)相关。在一些实例中,与感测组件节点的第一元件相关的电压(例如,435-a)可对应于SA_NODE_A且与感测组件节点的第二元件相关的电压(例如,435-b)可对应于SA_NODE_B,如图4A所描绘。在一些实例中,与感测组件节点的第一数字线相关的电压(例如,440-a)可对应于DL_A且与感测组件节点的第二数字线相关的电压(例如,440-b)可对应于DL_B,如图4A所描绘。
中间电压455的一个实例可包含小于VMSA 450但大于接地的值。在一些情况中,中间电压455可与VMSA 450相关,例如为VMSA/2或某其它值。在一些情况中,中间电压455可为与一或多个单元板极的电压相关联的电压或与所述电压相关。
在间隔460期间,可撤销激活一或多个均衡器或均衡装置(例如,EQ_A及/或EQ_B,如上文所描述),这可允许数字线电压440-a或数字线电压440-b在无处于或近似处于中间电压455(例如,VMSA/2)的激活电压源(例如,浮动)的情况下具有近似恒定电压。在一些情况中,数字线电压440-a或数字线电压440-b可基于一或多个操作或条件而从此浮动电压降低。
在间隔465期间,数字线电压440-a可从VI降低且保持恒定或近似恒定。在一些情况中,数字线电压440-b可至少部分地基于WL的激活及WL的增加电压(例如,字线电压415)而降低。在一些情况中,DL_A及DL_B可在无低于中间电压455(例如,VMSA/2)的激活电压源(例如,浮动)的情况下具有近似恒定电压。
在间隔470期间,SA_NODE_A及SA_NODE_B可经激活以感测已转移到感测组件且由感测组件接收的电荷。在一些实例中,这可在字线已被激活、撤销激活或两者之后。在一些实例中,节点电压435-a可降低到参考电压或接地电压。在一些实例中,节点电压435-b可增加到高电压电力轨值(例如,VMSA),其可为感测组件(例如,感测放大器)的操作电压。在一些实例中,可在其它操作期间或之后输出已经转移的电荷。举例来说,最初可在感测组件处接收电荷(例如,电介质电荷),可在执行其它操作(例如感测或确定与铁电存储器单元的极化相关联的电荷或条件)时转移经感测的初始值(例如,状态1、状态0)。在一些情况中,电荷(例如,电介质电荷)可在其已被感测之后自动或立即转移。在一些情况中,电荷(例如,电介质电荷)可在一些情况中在确定或感测与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷之前、期间或之后转移。这可允许在执行其它操作(例如,与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷的感测)时基于电荷(例如,电介质电荷)的同时或至少重叠转移的更快处理。
在一些实例中,基于电荷(例如,电介质电荷)的感测,可执行回写或刷新操作。在一些情况中,当使用易失性存储器或易失性存储器元件时,可能需要执行刷新以避免易失性存储器单元的放电。如间隔470及475中所展示,在感测电荷之后,此电荷可经重写(自动地、在存储于锁存器或其它装置中之后,或基于另一条件)以将感测值或状态回写到存储器单元或刷新存储值或状态(例如,基于使用易失性存储器或存储器元件)。在一些情况中,可仅执行图4A的不同间隔中所展示的操作的部分作为回写或刷新操作的部分,包含基于本文中所论述的本发明的方面的间隔460到475(等等)的操作。
在间隔475期间,节点电压435-b、数字线电压440-b及数字线电压440-a中的至少一些可降低到参考电压或接地电压。在一些情况中,这可基于隔离电压(例如,隔离电压425)增加,其可与通过经由门或其它组件撤销起始隔离器而解除隔离感测组件相关。在一些情况中,这可基于激活感测放大器,其可至少部分地对应于感测放大器节点电压435-a及435-b。
也在间隔475期间,数字线电压440-b及数字线电压440-a可随时间增加。在一些情况中,此增加可为非恒定或阶梯式,如图4A中所展示。在一些情况中,此增加可基于字线的激活,或与NSA信号及PSA_F信号(例如,PSA_F电压430-a、NSA电压430-b)相关的一或多个组件的激活及撤销激活。如所展示,在间隔475期间,数字线电压440-b及数字线电压440-a分别增加及降低。在一些情况中,这些变化可基于转移到数字线(例如,DL_A及DL_B)的铁电电荷。在一些情况中,数字线电压440-b可增加到高电压电力轨值(例如,VMSA),且数字线电压440-a可降低到参考电压(例如,接地电压)。
在一些实例中,至少部分地基于来自存储器单元的电荷(例如,电介质电荷)及极化相关电荷的极性,可执行写入操作。在一些实例中,此写入操作可包含:在第一时间存取单元以确定电介质电荷的极性(如上文参考间隔465及/或其它间隔所描述);存储经确定电介质电荷极性;存取单元以确定来自存储器单元的极化相关电荷(如上文参考间隔475及/或其它间隔所描述);及将经确定电介质电荷极性及极化电荷写入到单元。在一些情况中,可相对于从其确定这些值之同一第一单元、可与第一单元电子通信的不同单元、其它单元或一些组合发生写入经确定电介质电荷极性及极化电荷。在一些情况中,此写入操作可包含在第一时间将经确定电介质电荷极性写入到存储器单元及在第二时间将经确定极化电荷写入到存储器单元。在一些实例中,这些第一及第二时间可基于其它操作而在时间上同时、重叠、连续或分离。在其它实施例中,多层感测及存取(如参考本发明的方面所描述)可允许基于电介质电荷及极化电荷及/或任一(些)相关联极性的某一组合感测至少三个逻辑值,且将至少一些(或全部)多层存储器信息回写到同一单元。替代地或另外,在一些情况中,基于电介质电荷及极化电荷及/或任一(些)相关联极性的某一组合的多层写入可促进将多层存储器信息写入到不同于最初含有多层存储器信息的存储器单元的第二相异存储器单元。
在一些实例中,在间隔460、465、470及间隔475的第一部分期间发生的操作可与在感测组件处感测与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷相关。在一些实例中,在间隔475的第二部分期间发生的操作可与在感测组件处感测与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷相关。
在间隔480及485期间,数字线电压440-a可增加到中间电压455且数字线电压440-b可降低到中间电压455。在一些实例中,这些电压变化可基于撤销激活WL及如上文所论述的字线电压(例如,字线电压415)的对应降低。在一些实例中,在间隔480及485期间发生的操作可与还原与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷及与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷中的至少一者相关。
如图4B中所展示,时序图400-b描绘轴405上的电压及轴410上的时间。因此,可在时序图400-b上表示依据时间而变化的各种组件的电压。举例来说,时序图400-b包含字线电压415、均衡电压420-a及420-b,及隔离电压425。时序图400-b还可包含供应电压445(VCC)、PSA_F电压430-a、NSA电压430-b、感测放大器节点电压435-a及435-b、感测放大器供应电压450、中间电压455,及感测放大器数字线电压440-a及440-b。时序图400-b描绘参考图5等等所描述的框图500中所展示的组件的实例操作。此处参考包含图2、5及6等等的其它图的组件描述图4B。作为一个实例,SA_Node_A及SA_Node_B可为包含于感测组件(例如,感测放大器)内的线。在一些实例中,隔离器(例如,开关)可定位在感测组件(例如,感测放大器)与存储器单元(例如,铁电存储器单元)之间且可促进感测组件与数字线的隔离。作为另一实例,均衡器(例如,均衡装置、线性均衡(LEQ)装置)可定位在感测组件(例如,感测放大器)与存储器单元(例如,铁电存储器单元)之间且促进数字线的电压的均衡以促进在一或多个操作期间跨存储器单元的设计电压差。为便于表示,接近零的电压可偏离轴410;在一些情况中,这些电压可等于或近似等于零。图4B还包含间隔460、465、470、475、480及485。提供这些示范性间隔以论述时序图400-b中所展示的操作。然而,在其它实例中,可基于不同应用修改或改变操作的这些间隔及相关联时序。
在论述时序图400-b时,除非另有说明,否则与电压及时间相关的描述可为近似的。描述具有特定电压的组件可为确切的,或所述组件可具有近似所述值的电压。此外,为便于描绘及描述,时序图400-b将电压描绘为近似特定值。所属领域的一般技术人员应认识到,预期基于应用的修改或变化。
可在时序图400-b中所展示的操作之前发生特定操作,且此时序图并不仅限于所展示的操作及信息。如上文关于图4A所论述,可使用各种单元板极技术。
除非另有说明,否则与图4A相关的描述及揭示内容还适用于图4B。但在特定应用中,与图4B相关的描述或操作可脱离与图4A相关的描述及揭示内容,这是特别预期的。为了简洁起见,与图4B的群组A及群组B相关的论述在此处不重复,且可类似于关于图4A的论述。类似特征、揭示内容及描述可适用于图4B的群组A及群组B。
此处,论述图4B中所展示的底部时序操作(群组C)。在一些实例中,时序操作尤其可基于一或多个电荷的一或多个极性。仅作为一个实例,可以图4B的群组C展示的时序操作可基于具有第一极性(例如,正极性)的第一电荷及具有第二极性(例如,正极性、负极性)的第二电荷。在一些情况中,在感测放大器处的与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷可具有正极性且在感测放大器处的与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷可具有负极性。在一些情况中,在感测放大器处的与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷可具有正极性且在感测放大器处的与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷可具有正极性。在其它实例中,可使用其它极性值及组合。此外,参考图4B所展示及描述的对应时序操作可基于这些电荷的极性。
这些时序操作可与感测组件节点(例如,内部节点)的元件及至少部分地位于感测组件内的数字线(例如,第一目标数字线、第二参考数字线)相关。更明确来说,在一些实例中,与感测组件节点的第一元件相关的电压可对应于与包含于感测组件(例如,感测放大器)内的数字线相关的SA_NODE_A且与感测组件节点的第二元件相关的电压可对应于与包含于感测组件(例如,感测放大器)内的数字线相关的SA_NODE_B,如图4A所描绘。在一些实例中,与感测组件节点的第一数字线相关的电压可对应于DL_A且与感测组件节点的第二数字线相关的电压可对应于DL_B,如图4A所描绘。
在间隔460期间,可撤销激活一或多个均衡器或均衡装置(例如,EQ_A及/或EQ_B,如上文所描述),这允许数字线电压440-a及数字线电压440-b在无处于或近似处于中间电压455(例如,VMSA/2)的激活电压源(例如,浮动)的情况下具有近似恒定电压。在一些情况中,数字线电压440-a或数字线电压440-b可降低。在一些情况中,中间电压455是用于DL_A及DL_B的预充电电压。
在间隔465期间,数字线电压440-b及数字线电压440-a可至少部分地基于WL的激活及WL的增加电压(例如,字线电压415)而保持近似恒定。DL_A及DL_B可在无相对于中间电压455(例如,VMSA/2)的激活电压源(例如,浮动)的情况下各自具有近似恒定电压。
在间隔470期间,SA_NODE_A及SA_NODE_B可经激活以感测已转移到感测组件且由感测组件接收的电荷。在一些实例中,这可在字线已被激活及/或撤销激活之后。在一些实例中,节点电压435-a可降低到参考电压或接地电压。在一些实例中,节点电压435-b可增加到高电压电力轨值(例如,VMSA),其可与感测组件的电压相关。
在间隔475期间,节点电压435-a、数字线电压440-b及数字线电压440-a中的至少一些可降低到接地电压。在一些情况中,可基于在第二次激活字线之前数字线电压440-b及数字线电压440-a降低到接地电压而促进电荷(例如,极化电荷)转移。在一些情况中,数字线电压的降低可基于隔离电压(例如,隔离电压425)增加,其可对应于通过经由门或其它组件撤销起始隔离器而解除隔离感测组件。另外,在间隔475期间,数字线电压440-b及数字线电压440-a可随时间增加。在一些情况中,此增加可为非恒定或阶梯式,如图4B中所展示。在一些情况中,此增加可基于字线(例如,字线电压415)的激活,或与NSA及PSA_F(例如,PSA_F电压430-a、NSA电压430-b)相关的一或多个组件的激活及撤销激活。如所展示,在间隔475期间,数字线电压440-a及数字线电压440-b可分别增加及降低,其中数字线电压440-a可增加到高电压电力轨值(例如,VMSA),且数字线电压440-b可降低到参考电压(例如,接地电压)。
在一些实例中,在间隔460、465、470及间隔475的第一部分期间发生的操作可与在感测组件处感测与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷相关。在一些实例中,在间隔475的第二部分期间发生的操作可与在感测组件处感测与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷相关。在一些实例中,在间隔470期间发生的操作可与还原与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷相关。
在间隔480及485期间,数字线电压440-a可增加到中间电压455且数字线电压440-b可降低到中间电压455。在一些实例中,这些电压变化可基于撤销激活字线及如上文所论述的字线电压(例如,字线电压415)的对应降低。在一些实例中,在间隔480及485期间发生的操作可与还原与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷相关。
图5展示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的存储器阵列100-a的框图500。存储器阵列100-a可被称为电子存储器设备且可包含存储器控制器140-a及存储器单元105-b,其可为参考图1及2所描述的存储器控制器140及存储器单元105的实例。存储器控制器140-a可包含偏置组件510及时序组件515且可如在图1到3及6等等中所描述那样操作存储器阵列100-a。存储器控制器140-a可与字线110-b、数字线115-b、感测组件125-b、板极线210-a、隔离器530及均衡器535电子通信,其可为参考图1、2、4A、4B等等所描述的字线110、数字线115、感测组件125、板极线210、具有(若干)隔离电压425的隔离器或隔离装置、具有(若干)均衡电压420-a及420-b的均衡器或均衡装置的实例。存储器阵列100-a还可包含参考组件520及锁存器525。存储器阵列100-a的组件可彼此电子通信且可执行参考图1到3、4A及4B等等所描述的功能。在一些情况中,参考组件520、感测组件125-b、锁存器525及其它组件可为存储器控制器140-a的组件。
存储器控制器140-a可经配置以通过将电压施加到字线110-b、板极线210-a或数字线115-b而激活那些各种节点。举例来说,偏置组件510可经配置以施加电压以操作存储器单元105-b以读取或写入存储器单元105-b,如上文所描述。在一些情况中,存储器控制器140-a可包含行解码器、列解码器或两者,如参考图1所描述。这可使存储器控制器140-a能够存取一或多个存储器单元105。偏置组件510还可提供电压电势到参考组件520以便产生用于感测组件125-b的参考信号。另外,偏置组件510可提供用于感测组件125-b的操作的电压电势。
在一些情况中,存储器控制器140-a可使用时序组件515来执行其操作。举例来说,时序组件515可控制各种字线选择或板极偏置的时序(包含用于切换及电压施加的时序)以执行本文中所论述的存储器功能,例如读取及写入。在一些情况中,时序组件515可控制偏置组件510的操作。
在一些实例中,参考图5以及本发明中的其它图及描述来描述电子存储器设备。在一些实例中,此设备可包含:铁电存储器单元;字线,其与铁电存储器单元电子通信;感测放大器,其经由数字线而与铁电存储器单元电子通信;及控制器,其与铁电存储器单元、字线及感测放大器电子通信。在一些实例中,控制器可操作以:激活字线以将电介质电荷转移到感测放大器;隔离感测放大器;撤销激活字线;第一次激活感测放大器;激活字线以将极化电荷转移到感测放大器;及第二次激活感测放大器。
在一些实例中,控制器还可操作以执行额外或更少操作。在一些实例中,此控制器可操作以起始将电介质电荷存储在与感测放大器电子通信的锁存器中。在一些实例中,此控制器可操作以至少部分地基于电介质电荷或极化电荷或两者而起始对铁电存储器单元的回写操作。在一些实例中,此控制器可操作以至少部分地基于位于感测放大器或锁存器或两者中的电荷而起始对铁电存储器单元的回写操作。
参考组件520可包含用来产生感测组件125-b的参考信号的各种组件。参考组件520可包含经配置以产生参考信号的电路。在一些情况中,参考组件520可为其它铁电存储器单元105。在一些实例中,参考组件520可经配置以输出具有介于两个感测电压之间的值的电压,如参考图3所描述。或参考组件520可经设计以输出虚拟接地电压(即,近似0V)。
感测组件125-b可比较来自存储器单元105-b的信号(经由数字线115-b)与来自参考组件520的参考信号。在确定逻辑状态(例如,三个或多于三个可能值的第一预定义逻辑值)后,感测组件就接着可将输出存储于锁存器525中,其中所述输出可根据存储器阵列100-a是其部分的电子装置的操作而使用。
感测组件125-b可包含一或多个节点(例如,内部节点)及至少部分地位于感测组件内的一或多个数字线(例如,第一目标数字线、第二参考数字线)。在一些实例中,与感测组件节点的第一元件相关的电压可对应于SA_NODE_A且与感测组件节点的第二元件相关的电压可对应于SA_NODE_B,如上文所论述及图4A及4B中所描绘。在一些实例中,与感测组件节点的第一数字线相关的电压可对应于DL_A且与感测组件节点的第二数字线相关的电压可对应于DL_B,如上文所论述及图4A及4B中所描绘。在一些实例中,可使用简化感测组件,其无需更复杂的实施方案或布局,从而避免与其它替代品(例如,节距间多路复用感测放大器)相关联的额外成本及约束。在一些情况中,此简化感测组件可类似于DRAM存储器应用中所使用的感测组件。
在一些实例中,支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的存储器阵列或其它设备可包含平衡感测组件布局。在一些情况中,此平衡感测组件布局可包含将一或多个隔离器定位于阵列的端上及将一或多个均衡器定位于对应隔离器的外部。在一些情况中,可使用具有相异性质的铁电电容器来促进用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作。除其它性质以外,此电容器还可在一或多个电压(例如,1.2V操作)下提供低电介质泄漏、高电介质电容及/或高极化电容。在一些情况中,这些性质(例如,电容)中的一或多者可具有近似介于5与20毫微微法拉之间的值,但还预期其它变化。
隔离器530可包含一或多个组件以使感测组件125-b隔离而避免与存储器阵列100-a的一或多个组件电子通信。在一些情况中,隔离器530可为或包含开关或防止电子流往返于感测组件125-b的另一组件。在一些情况中,隔离器530可通过来自存储器控制器140-a的一或多个信号激活以使感测组件125-b与存储器阵列100-a的一或多个组件(例如数字线115-b、均衡器535或其它)隔离。在一些情况中,隔离器530可在感测组件125-b从存储器单元105-b接收第一电荷之后隔离感测组件125-b。此隔离可基于感测组件125-b接收与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷,及隔离第一电荷以保存第一电荷且起始所描述或基于图4A及4B中的时序功能的其它功能。
均衡器535可包含一或多个组件以均衡存储器阵列100-a的一或多个组件的电压。在一些情况中,均衡器535可为或包含均衡装置或LEQ装置。均衡器535可影响一或多个数字线的电压到第一电平以促进在一或多个操作期间跨铁电电容器的设计电压差。在一个实例中,控制信号(例如,线性均衡信号)可用于通过增加或降低施加到切换组件的线性均衡电压而激活或撤销激活均衡器535。在一些情况中,可使用均衡器535以将数字线电压保持在值或在未使用数字线时防止所述数字线的电压浮动。
均衡器535可为或包含一或多个开关或晶体管(例如,场效应晶体管(FET))。如参考图4A及4B所展示及描述,均衡器535可影响感测组件数字线(例如,DL_A、DL_B)及存储器单元或存储器阵列的其它组件的一或多个操作。在一些情况中,均衡器535可通过来自存储器控制器140-a的一或多个信号激活以均衡存储器阵列100-a的一或多个组件。在一些情况中,均衡器535可经激活以将目标数字预充电到第一电压值(例如,接地),且均衡器535可独立于隔离器530而操作。在一些情况中,除包含所描述或对应于图4A及4B中的时序操作的其它操作以外,均衡器535还可在隔离感测组件(例如,感测组件125-b)时将目标数字充电到第一电压值。
在一些实例中,可执行一或多个操作以用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作。下文描述实例方法及技术,但这些方法及技术可被重新排序、修改、改变,或组合或省略一些操作。如所描述,这些操作可被执行且与图2到6等等中的论述、时序操作及组件相关。
在一些实例中,存储器阵列(例如,存储器阵列100-a)的一些组件可经偏置到VMSA/2的初始电压。这些组件可包含单元板极、目标数字线及参考数字线等等。在一些情况中,目标数字线可在一段时间内浮动(例如,移除电压源或电压驱动器)且参考数字线可被拉到低于初始值(例如,低于VMSA/2)的参考电压。接着,在一些情况中,可激活字线(例如,字线110-b),这可至少部分地致使与铁电存储器单元(例如,存储器单元105-b)的电介质相关联的第一电荷从存储器单元转移到目标数字线上且由感测组件(例如,感测组件125-b)接收。
在一些情况中,在接收第一电荷之后,感测组件可被隔离(例如,使用隔离器,例如隔离器530)。在一些情况中,此隔离可基于关闭一或多个隔离门。接着,在一些情况中,感测组件可经激活(例如,起动)以分离与感测放大器节点相关的数字线。因此,具有高于第一阈值的电介质电荷的数字将使其电压增加到VMSA,且具有低于第一阈值的电介质电荷的数字将使其电压降低到接地。在一些情况中,与不同数字相关的不同单元或其它组件可保持或存储不同极性。举例来说,在一些情况中,与VMSA电压数字相关的单元可保持一个极化类型(例如,正)。在一些情况中,与接地电压数字相关的单元可保持一或多个极化类型(例如,正、负)。在一些情况中,第一电荷可经保持或存储于一或多个锁存器(例如,525)中,锁存器可包含于感测组件中或与感测组件电子通信。
作为另一实例,且如参考本发明的方面所论述,存储器单元可允许至少一个状态为易失性(例如,与电介质信息相关),且至少一个状态为非易失性(例如,与极化相关)。在一些情况中,存储器单元可允许与电介质电荷相关的两个状态(例如充电或放电)为易失性,且可允许与铁电组件的极化相关的一个状态为非易失性。
如上文所论述,这可允许基于易失性存储的操作,从而允许基于第一感测电荷(例如,电介质)立即、自动或以其它方式提供信息的第一位,同时潜在地执行与其它多层存储器信息(例如极化相关电荷)相关的额外操作。在一些替代例中,使用极化相关电荷及电介质相关电荷提供三态存储器单元。在一些情况中,使用这种类型的单元允许两个状态(例如,与极化相关的状态)为非易失性,其中一个状态(例如,与电介质相关的状态)为易失性。
在一些情况中,额外信息(例如,与易失性存储器存储及信息相关)可从单独存储器阵列或存储器单元的一或多个组件上载或传递到存储器阵列100-a的一或多个组件。举例来说,在一些情况中,不同存储器单元可存储两个、一或多个非易失性位(例如,在断电期间)。在一些情况中,两个单元中的至少一者可存储一个易失性位,其可基于存储器单元中的一者或可从另一存储器单元或其它阵列组件转移或传递,从而允许在不同存储器单元当中共享易失性存储器位。
作为与多层存取、感测、读取及/或写入相关的技术的一个实例,下列表格描述用于两个不同单元的各种编码案例。在此实例中,展示与一或多个单元相关的与第一电荷(例如,电介质)相关的不同感测值及与第二电荷(例如,极化电荷)相关的不同感测值及极性。一个单元状态(例如,“c”)可与电介质电荷的状态及经感测电介质电荷被充电还是放电相关。另一单元状态(例如,“d”)可与极化电荷的状态及经感测极化电荷被充电还是放电以及与极化电荷相关联的极化(例如,+或-)相关。在一些实例中,至少一个位可为非易失性且至少一个位可为易失性。根据本发明的各种方面的各种编码案例可包含:
第一值/第二值 编码位
c/c 可用
c/d+ 0 0 0
c/d- 0 0 1
d+/c 0 1 0
d-/c 0 1 1
d+/d+ 1 0 0
d+/d- 1 0 1
d-/d+ 1 1 0
d-/d- 1 1 1
在一些实例中,如使用本发明的方面所描述,当存取单元时,最高有效位可在执行任何其它操作之前立即或即刻可用(例如,当两个单元中的一者处于电介质充电状态时)于一或多个操作(例如,回写、刷新)且最高有效位可在执行其它操作时输出或转移。在一些情况中,一旦激活感测组件(例如,感测放大器),最高有效位便可立即、迅速或即刻可用。
在一些情况中,字线可被撤销激活,这可在感测组件被隔离时发生。接着,在一些情况中,目标数字可独立于隔离器(例如,在隔离器外部)预充电到接地。在一些情况中,可通过一或多个均衡器或LEQ装置(例如,均衡器535)执行此预充电。均衡器相对于隔离器的此定位可允许经由经隔离感测组件执行的感测操作同时操作制备数字线以供激活以转移与存储器单元的极化相关联的电荷。
在一些情况中,单元板极接着可从第一电压(例如,VMSA/2)激活(例如,起动)到第二更高电压(例如,VMSA)。可在均衡器将一或多个数字保持于或偏置到参考电压(例如,接地)时执行激活单元板极。在一些情况中,以此方式激活单元板极可增大将从铁电存储器单元输出的第二电荷。替代地,在一些情况中,单元板极电压在与第二电荷相关的操作期间可维持在VMSA/2,且多个单元板极可连接或“连结”在一起,这可减少单元板极噪声等等。
在一些情况中,感测组件可被撤销激活,感测组件可被解除隔离(例如,重新附接),且一个均衡器(例如,目标相关LEQ)还可被撤销激活。另外,可第二次激活字线,且参考电压可经驱动到参考数字电压。
替代地,在一些情况中,如果单元板极从VMSA/2驱动到VMSA,且单元板极参考到接地,那么单元板极可从VMSA脉冲回到VMSA/2且可使用处于或近似处于VMSA/2的参考。在一些情况中,此替代操作可允许使用VMSA/2的参考电压而不必将电压驱动回到接地,这节省电力且提供其它优势。
在一些情况中,第二次激活数字线可至少部分地致使与铁电存储器单元(例如,存储器单元105-b)的极化相关联的第二电荷从存储器单元转移到目标数字线上且由感测组件接收。接着,在一些情况中,感测组件可经第二次激活(例如,起动)以分离与感测放大器节点相关的数字。因此,具有具第一极性(例如,负)的极化相关电荷的数字将会把数字线电压驱动到第一值(例如,VMSA),且具有具第二极性(例如,正)的极化相关电荷的数字将会把数字线电压驱动到第二值(例如,接地)。
在一些实例中,如果单元板极电压保持在或近似VMSA/2(如上文所描述),那么将极化电荷从存储器单元转移到目标数字线上将已还原存储器单元的极化。但,如果单元板极经驱动到VMSA(如上文所描述),那么一些存储器逻辑状态或值可已经还原且其它存储器逻辑状态或值可还未还原。作为一个实例,如果单元板极经驱动到VMSA,那么可已还原对应于与极化相关电荷相关的第一存储逻辑状态或值(例如,1)的极化,但可还未还原对应于与极化相关电荷相关的第二存储逻辑状态或值(例如,逻辑值0、三个或多于三个可能值的第一预定义逻辑值)的极化。且,在一些情况中,为还原或回写对应于第二存储逻辑状态或值的极化,将电压从第一值驱动到第二值(例如,从VMSA到接地)且接着驱动到中间值(例如,VMSA/2)的单元板极电压脉冲可还原或回写第二存储逻辑状态或值的极化。根据本发明的方面,可在相关周期期间发生一或多个写入操作。举例来说,在一些情况中,与第一电荷(例如,电介质电荷)相关联的信息及与第二电荷(例如,极化相关电荷)相关联的信息可各自回写到原始存储器单元(及/或在一些情况中回写到另一存储器单元)。可同时、串行、连续、并行、在重叠周期期间或基于某一其它关系发生这些写入操作。在一些情况中,第一电荷或第二电荷中的至少一者是否回写到存储器单元可取决于电容器的放电状态。在一些实例中,如果电容器被放电,那么可发生电荷的回写操作。在其它操作中,如果电容器未被放电,那么可不发生电荷的回写操作。替代地或另外,如果电容器未被放电,但已经过预定周期,那么可发生电荷的回写操作以刷新电容器。
在一些情况中,在预充电操作之前,保持或存储第一电荷的锁存器可经激活以取决于第一电荷的极性而将目标数字驱动到电压电平。举例来说,保持或存储第一电荷的锁存器可经激活以基于第一电荷的第一极性(例如,正)而将目标数字驱动到第一较高电压电平(例如,VMSA/2)。替代地,保持或存储第一电荷的锁存器可经激活以基于第一电荷的第一极性(例如,负)而将目标数字驱动到第二较低电压电平(例如,接地)。
接着,在第一电荷及第二电荷中的每一者已经还原或回写到存储器单元之后,字线可被撤销激活,且数字线可被带到类似或相同电压值或电平(例如,VMSA/2)。在一些情况中,写入操作可基于设置存储器单元的极化状态、电介质状态或这两者,或通过使用单元或组件选择翻转一或多个数字。
在一些实例中,参考图5以及本发明中的其它图及描述来描述电子存储器设备。在一些实例中,此设备可包含:铁电电容器,其存储电介质电荷及极化电荷;感测放大器,其经由数字线而与铁电电容器电子通信;及锁存器,其存储电介质电荷且与感测放大器电子通信。在其它实例中,此设备可包含其它组件或可省略一些这些元件。在一些情况中,设备可包含定位在数字线与感测放大器之间的电子通信路径中的至少一个均衡器。
在一些情况中,设备可包含定位在数字线与感测放大器之间的电子通信路径中的至少一个隔离器。在一些情况中,至少一个均衡器及至少一个隔离器经配置以彼此独立地操作。在其它情况中,至少一个均衡器及至少一个隔离器经配置以彼此相依地操作。
图6绘示根据本发明的各种实例的支持用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的系统600。系统600包含装置605,其可为或包含用来连接或物理支撑各种组件的印刷电路板。装置605包含存储器阵列100-b,其可为参考图1及5所描述的存储器阵列100的实例。在各种实例中,装置605可为计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机、移动电话、可穿戴装置(例如,智能手表、心率监测器)、另一类型便携式电子装置等等。存储器阵列100-b可含有存储器控制器140-b及一或多个存储器单元105-c,其可为参考图1及5所描述的存储器控制器140及参考图1、2及5所描述的存储器单元105的实例。装置605还可包含处理器610、BIOS组件615、一或多个外围组件620及输入/输出控制组件625。装置605的组件可经由总线630彼此电子通信。
处理器610可经配置以经由存储器控制器140-b操作存储器阵列100-b。在一些情况中,处理器610可执行参考图1及5所描述的存储器控制器140或140-a的功能。在其它情况中,存储器控制器140-b可经集成到处理器610中。处理器610可为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件,或其可为这些类型的组件的组合,且处理器610可执行本文中所描述的各种功能,包含起始或促进用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的至少一些操作。举例来说,处理器610可经配置以执行存储于存储器阵列100-b中的计算机可读指令以使装置605执行各种功能或任务。
BIOS组件615可为包含经操作为固件的基本输入/输出系统(BIOS)的软件组件,其可初始化及运行系统600的各种硬件组件。BIOS组件615还可管理处理器610与各种组件(例如,外围组件620、输入/输出控制组件625等)之间的数据流。BIOS组件615可包含存储于只读存储器(ROM)、快闪存储器或任何其它非易失性存储器中的程序或软件。
一或多个外围组件620中的每一者可为经集成到装置605中的任何输入或输出装置,或此类装置的接口。实例可包含磁盘控制器、声音控制器、图形控制器、以太网控制器、调制解调器、USB控制器、串行或并行端口,或外围卡槽,例如外围组件互连件(PCI)或加速图形端口(AGP)槽。
输入/输出控制组件625可管理处理器610与一或多个外围组件620、输入装置635或输出装置640之间的数据通信。输入/输出控制组件625还可管理未经集成到装置605中的外围设备。在一些情况中,输入/输出控制组件625可表示到外部外围设备的物理连接或端口。
输入635可表示装置605外部的装置或信号,其提供输入到装置605或其组件。这可包含用户接口或与其它装置的接口或其它装置之间的接口。在一些情况中,输入635可为经由一或多个外围组件620而与装置605介接或可由输入/输出控制组件625管理的外围设备。
输出640可表示装置605外部的装置或信号,其经配置以从装置605或其组件中的任一者接收输出。输出640的实例可包含显示器、音频扬声器、打印装置、另一处理器或印刷电路板等等。在一些情况中,输出640可为经由(若干)外围组件620而与装置605介接或可由输入/输出控制组件625管理的外围设备。
存储器控制器140-b、装置605及存储器阵列100-b的组件可由经设计以实行其功能的电路构成。这可包含经配置以实行本文中所描述的功能的各种电路元件,例如,导电线、晶体管、电容器、电感器、电阻器、放大器或其它有源或无源元件。
在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于激活与铁电存储器单元电子通信的字线以将电介质电荷转移到经由数字线与铁电存储器单元电子通信的感测放大器的构件。在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于隔离感测放大器的构件。在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于撤销激活字线的构件。在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于第一次激活感测放大器的构件。在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于激活字线以将极化电荷转移到感测放大器的构件。在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于第二次激活感测放大器的构件。
在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于起始将电介质电荷存储在与感测放大器电子通信的锁存器中的构件。在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于至少部分地基于电介质电荷或极化电荷或两者而起始对铁电存储器单元的回写操作的构件。
在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于至少部分地基于位于感测放大器或锁存器或两者中的电荷而起始对铁电存储器单元的回写操作的构件。在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于在第二次激活感测放大器之前将电介质电荷写入到铁电存储器单元的构件。
在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于起始在第一周期期间接收第一电荷的构件。在一些实例中,存储器阵列100-b可包含用于起始在第二周期期间接收第二电荷的构件,其中第一周期与第二周期重叠。
图7展示根据本发明的各种实例的绘示用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的方法700的流程图。可通过如参考图1、5及6所描述的存储器阵列100实施方法700的操作。举例来说,可通过如参考图1及5所描述的存储器控制器140执行方法700的操作。在一些实例中,存储器控制器140可执行一组代码以控制存储器阵列100的功能元件以执行下文所描述的功能。另外或替代地,存储器控制器140可使用专用硬件来执行下文所描述的功能。
在框705,方法可包含在感测放大器处接收与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷,如参考图1到6所描述。在一些实例中,起始一或多个电路组件可从存储器单元转移第一电荷(例如,与电容器的电介质组件相关的电荷)。在转移第一电荷之后将相异第二电荷存储于存储器单元中时可发生此转移。在一些情况中,可激活字线—单独或与其它组件组合—以从存储器单元转移第一电荷,且可在感测组件(例如,感测放大器)处接收第一电荷。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框705的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框710,方法可包含在第一时间激活感测放大器,如参考图1到6所描述。在一些情况中,感测组件可接收与存储器单元的电介质相关联的第一电荷,且可在第一时间激活感测放大器以感测第一电荷。此第一时间可发生在已通过感测组件接收与存储器单元的电介质相关联的电荷之后。在一些实例中,在第一时间激活感测放大器之后,经感测的第一电荷可存储于感测组件自身或与感测组件通信的组件内。在一些情况中,经感测的第一电荷可存储于包含在感测组件中或与感测组件电子通信的一或多个锁存器中。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框710的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框715,方法可包含在感测放大器处接收与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷,如参考图1到6所描述。感测还可基于起始一或多个电路组件以从存储器单元105-a转移第二电荷。在一些情况中,从存储器单元转移第二电荷及通过感测组件的接收可发生在从存储器单元转移第一电荷之后。在一些情况中,可在第一电荷存储于一或多个电路组件中时发生从存储器单元转移第二电荷及通过感测组件的接收。在一些情况中,字线可经激活以将第二电荷从存储器单元转移到感测组件(例如,感测放大器)。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框715的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框720,方法可包含在第一时间之后的第二时间激活感测放大器,如参考图1到6所描述。在一些情况中,感测组件可接收与存储器单元的极化装置相关联的第二电荷且感测放大器可在第二时间经激活以感测第二电荷。在一些实例中,在第二时间激活感测放大器之后,经感测的第二电荷可存储于感测组件自身或与感测组件电子通信的组件内。
在一些情况中,经感测的第二电荷可存储于包含在感测组件中或与感测组件电子通信的一或多个锁存器中。替代地,在一些情况中,第二电荷可未存储,可写入或重写到一或多个存储器单元。举例来说,可存储第一电荷(例如,与铁电存储器的电介质相关联),但可不存储第二电荷。代替地,第二电荷可经自动写入到存储器单元,包含从其转移第二电荷的存储器单元。
在一些情况中,第二电荷是否自动写入到存储器单元可基于与一或多个其它电压相比的单元板极的电压的值。在一些情况中,将第二电荷写入到存储器单元可基于单元板极脉冲(例如,从感测组件电压到接地且到中间电压(例如一半的感测组件电压)的脉冲)。在一些情况中,是否已自动写入(例如,还原)第二电荷可基于存储器值或状态。
举例来说,基于单元板极电压,可自动还原或重写具有值1的存储器单元的极化,而可不自动还原或重写具有值0的存储器单元的极化。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框720的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在一些情况中,方法及操作可与关于两个相异存储器单元的操作相关。在一些实例中,可同时、在重叠周期期间、串行、在分离时间、基于其它关系或某一组合执行这些操作。此外,本发明中参考第一存储器单元所描述的操作及方面还适用于参考多于一个存储器单元的操作,且预期本发明的方面的此延伸。在一些情况中,第一存储器设备可接收与第二铁电存储器单元的电介质及/或极化相关联的一或多个电荷。在一些情况中,可通过第一组件接收与电介质及/或极化相关联的一或多个电荷。此组件的实例可包含但不限于第二感测放大器。在接收与电介质及/或极化相关联的一或多个电荷之后,可激活第二感测放大器。在激活(例如,第二铁电存储器单元的)第二感测放大器之后,第二存储器单元可至少部分地基于激活第二感测放大器而输出存储于第二铁电存储器单元中的信息。可通过第一存储器单元的组件(或阵列、设备或系统的另一装置或组件)接收此输出或转移的信息,且可执行一或多个操作。
描述一种设备。在一些实例中,所述设备可包含:用于在感测放大器处接收与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷的构件;用于在第一时间激活所述感测放大器的构件;用于在所述感测放大器处接收与所述铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷的构件;及用于在所述第一时间之后的第二时间激活所述感测放大器的构件。在一些实例中,接收所述第一电荷可发生在第一周期期间且接收所述第二电荷可发生在第二周期期间,其中所述第一周期与所述第二周期重叠。在一些实例中,所述第一电荷可具有第一极性且所述第二电荷可具有与所述第一电荷相反的第二极性。在一些实例中,所述第一电荷及所述第二电荷可具有相同极性。
在一些实例中,所述设备可包含用于在接收所述第一电荷之后隔离所述感测放大器的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于激活字线以至少部分地起始在所述感测放大器处接收所述第一电荷的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于基于在所述第一时间激活所述感测放大器而将所述第一电荷存储于锁存器处的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于在第二次激活所述感测放大器之后将所述第一电荷写入到所述铁电存储器单元的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于基于第一次激活所述感测放大器而输出存储于所述铁电存储器单元中的信息的构件,其中输出所述信息与接收所述第二电荷重叠。
在一些实例中,所述设备可包含用于在所述第二次激活所述感测放大器之前将所述第一电荷写入到所述铁电存储器单元的构件。在一些实例中,所述设备可包含:用于在第二感测放大器处接收与第二铁电存储器单元的电介质相关联的电荷的构件;用于激活所述第二感测放大器的构件;及用于基于激活所述第二感测放大器而输出存储于所述第二铁电存储器单元中的信息的构件。
在一些实例中,所述设备可包含用于在所述第一时间激活所述感测放大器之后撤销激活字线且使用至少一个均衡器对目标数字线预充电的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于撤销激活所述感测放大器的构件;用于将所述感测放大器与数字线解除隔离的构件;及用于激活字线以至少部分地起始在所述感测放大器处接收所述第二电荷的构件。在一些实例中,所述用于在隔离所述感测放大器之后激活所述感测放大器的构件可包含用于增加所述感测放大器内的数字线之间的电压差的构件。
在一些实例中,所述设备可包含用于确定在所述第二时间激活所述感测放大器时单元板极的电压是否小于或等于所述感测放大器的参考电压的构件,及用于基于所述确定而在所述第二时间之后将所述第二电荷写入到所述铁电存储器单元的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于在所述第二时间之后将所述第一电荷写入到所述铁电存储器单元的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于在第一周期期间写入所述第一电荷且在与所述第一周期重叠的第二周期期间写入所述第二电荷的构件。
图8展示根据本发明的各种实例的绘示用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的方法800的流程图。可通过如参考图1、5及6所描述的存储器阵列100实施方法800的操作。举例来说,可通过如参考图1及5所描述的存储器控制器140执行方法800的操作。在一些实例中,存储器控制器140可执行一组代码以控制存储器阵列100的功能元件以执行下文所描述的功能。另外或替代地,存储器控制器140可使用专用硬件来执行下文所描述的功能。
在框805,方法可包含在感测放大器处接收与铁电存储器单元的电介质相关联的第一电荷,如参考图1到6所描述。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框805的操作,如参考图1到2及4到6所描述。在一些情况中,基于将第一电荷从铁电存储器单元转移到一或多个其它组件(例如,感测组件),电容器或存储元件可电介质充电,且可维持所述电荷(例如,基于在偏置电容器之后使用一或多个方法使电容器绝缘)。在一些实例中,因为电容器与其它组件或元件绝缘,所以电容器可仅基于电荷的泄漏而放电(例如,类似于DRAM型行为)。在其它实例中,基于将第一电荷从铁电存储器单元转移到一或多个其它组件(例如,感测组件),电容器或存储元件可电介质放电(作为写入(编程)操作的部分)。两个可能状态(电介质充电相对于电介质放电)之间的差异可基于电容器被放电(例如,移除电介质电荷)还是未被放电(例如,留下电介质电荷)。在电介质电荷最初未被放电(例如,基于有意操作)的情况中,单元可由于存储器的易失性性质而缓慢地泄漏到放电状态。在一些情况中,且如本发明的方面中所描述,单元可在到达放电状态之前刷新(例如,在感测之后、在周期之后、基于一或多个操作自动或立即)。
在框810,方法可包含在接收第一电荷之后隔离感测放大器。在一些情况中,感测放大器可为或经包含作为感测组件的部分,如参考图3及6等等所描述。在一些情况中,隔离感测放大器可包含启用隔离组件以防止电子流动到感测放大器。在一些情况中,隔离感测放大器可包含经由开关或另一组件产生开路。可基于在第一电荷的转移之后的时间、在感测组件处接收第一电荷之后的时间、基于来自一或多个其它组件的信号、某一组合或其它信息或操作而执行感测放大器的此隔离。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框810的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框815,方法可包含在第一时间激活感测放大器,如参考图1到6所描述。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框815的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框820,方法可包含:撤销激活感测放大器;将感测放大器与数字线解除隔离(其可间接隔离字线);及激活字线以起始在感测放大器处接收第二电荷。在一些实例中,在接收第一电荷且使用感测组件感测第一电荷之后,感测组件(例如,感测放大器)可经撤销激活以停止读取或感测。这可基于将第一电荷或基于第一电荷的电荷存储或锁存于感测组件或另一组件内。在一些情况中,感测放大器可与字线解除隔离。在一些情况中,这可基于撤销激活感测放大器或至少在撤销激活感测放大器之后发生。
替代地,感测放大器可被解除隔离且撤销激活感测放大器可基于所述解除隔离。在一些情况中,对感测放大器解除隔离可包含启用电子流,使得电子当前能够流动到感测放大器。在一些情况中,基于周期、对感测放大器解除隔离或另一条件,字线可经激活以起始将第二电荷转移到感测放大器且在感测放大器处接收第二电荷。在一些情况中,激活字线可包含激活字线以从存储器单元自身或另一位置转移电荷。在一些情况中,激活字线以起始接收第二电荷可为字线在给定读取操作、给定循环或其它周期期间的第二激活。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框820的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框825,方法可包含在感测放大器处接收与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷,如参考图1到6所描述。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框825的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框830,方法可包含在第一时间之后的第二时间激活感测放大器,如参考图1到6所描述。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框830的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在一些情况中,可执行与图7及8等等中所描述的操作相关的额外操作。举例来说,方法可包含至少部分地激活字线以起始在感测放大器处接收第一电荷。在一些情况中,方法可包含至少部分地基于在第一时间激活感测放大器而将第一电荷存储于锁存器处。在一些情况中,方法还可包含在第二次激活感测放大器之后将第一电荷写入到铁电存储器单元。在一些情况中,基于将第一电荷写入到铁电存储器单元,电容器或存储元件可电介质充电(例如,基于在偏置电容器之后使用一或多个方法使电容器绝缘)。在一些实例中,由于电容器与其它组件或元件绝缘,因此电容器可仅基于电荷的泄漏而放电。在其它实例中,基于将第一电荷写入到铁电存储器单元,电容器或存储元件可电介质放电(作为写入/编程操作的部分)。
在一些情况中,通过感测第一充电或放电状态(例如,与电介质相关),可确定对应于充电或放电状态的逻辑值(例如,值1、值0、其它值)。至少部分地基于第一充电或放电状态,可基于状态的极化确定额外逻辑值或额外位信息。作为一个实例,在放电状态的情况中,可基于读取与放电状态相关的极化(+/-)确定额外(0.5位)信息。在一些实例中,可转移或输出与第一充电或放电状态相关的经感测或确定的逻辑值(例如,值1、值0、其它值)。在一些情况中,此转移或输出可在一或多个随后操作期间(例如在如此处所描述的极化信息或状态的感测或确定期间)发生。在一些情况中,此转移或输出可在随后操作期间发生,如使用本发明的方面所描述。
在其它情况中,方法可包含在第一时间激活感测放大器之后撤销激活字线,及使用至少一个均衡器对目标数字线预充电。在一些实例中,在隔离感测放大器之后激活感测放大器可包含增加感测放大器内的数字线之间的电压差。在某些实例中,第一电荷具有第一极性且第二电荷具有与第一电荷相反的第二极性。在其它实例中,第一电荷及第二电荷具有相同极性。
在一些情况中,方法可包含:确定在第二时间激活感测放大器时单元板极的电压是否小于或等于感测放大器的参考电压;及至少部分地基于所述确定而在第二时间之后将第二电荷写入到铁电存储器单元。在一些情况中,方法可包含在第二时间之后将第一电荷写入到铁电存储器单元。在其它情况中,方法可包含在第二时间之后将第一电荷写入到铁电存储器单元可至少部分地基于确定及/或其它操作。在一些实例中,第一电荷可具有各种值(例如,正、零等)。此值可取决于所执行的操作的内容背景,包含例如在破坏性读取及负极化还原或正极化状态中的放电电介质状态,以及根据本发明的方面的其它实例的内容背景中。
图9展示根据本发明的各种实例的绘示用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的方法900的流程图。可通过如参考图1、5及6所描述的存储器阵列100实施方法900的操作。举例来说,可通过如参考图1及5所描述的存储器控制器140执行方法900的操作。在一些实例中,存储器控制器140可执行一组代码以控制存储器阵列100的功能元件以执行下文所描述的功能。另外或替代地,存储器控制器140可使用专用硬件来执行下文所描述的功能。
在框905,方法可包含第一次激活字线,如参考图1到6所描述。在一些情况中,这激活可起始将与存储器单元的电介质相关联的第一电荷转移到感测组件。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框905的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框910,方法可包含在激活字线之后隔离与所述字线电子通信的感测放大器,如参考图1到6所描述。在一些情况中,此隔离可保持或保护已在感测组件中接收的与存储器的电介质相关联的电荷使的免于降级。在一些情况中,此隔离还可促进对或使用(若干)隔离组件外部的组件执行其它操作。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框910的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框915,方法可包含在隔离感测放大器之后激活所述感测放大器,如参考图1到6所描述。在一些情况中,此激活可促进第一电荷的感测及随后捕获。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框915的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框920,方法可包含从感测放大器捕获电介质电荷,如参考图1到6所描述。在一些情况中,此捕获可基于激活感测放大器且可通过锁存器促进或执行,所述锁存器可与感测放大器分离或可与感测放大器电子通信。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框920的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框925,方法可包含第二次激活字线,如参考图1到6所描述。在一些情况中,此激活可起始将与存储器单元的极化相关联的第二电荷转移到感测组件。在一些情况中,第二电荷可具有与第一电荷相同的极性或不同的极性。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框925的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
描述一种设备。在一些实例中,所述设备可包含:用于第一次激活字线的构件;用于在激活所述字线之后隔离与所述字线电子通信的感测放大器的构件;用于在隔离所述感测放大器之后激活所述感测放大器的构件;用于从所述感测放大器捕获电介质电荷的构件;及用于第二次激活所述字线的构件。
在一些实例中,所述设备可包含用于在所述第二次激活所述字线之后第二次激活所述感测放大器的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于在隔离所述感测放大器时撤销激活所述字线的构件。在一些实例中,所述设备可包含用于在所述第二次激活所述字线之后确定极化电荷的构件。
图10展示根据本发明的各种实例的绘示用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作的方法1000的流程图。可通过存储器阵列100实施方法1000的操作,如参考图1、5及6所描述。举例来说,可通过如参考图1及5所描述的存储器控制器140执行方法1000的操作。在一些实例中,存储器控制器140可执行一组代码以控制存储器阵列100的功能元件以执行下文所描述的功能。另外或替代地,存储器控制器140可使用专用硬件来执行下文所描述的功能。
在框1005,方法可包含第一次激活字线,如参考图1到6所描述。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框1005的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框1010,方法可包含在激活字线之后隔离与所述字线电子通信的感测放大器,如参考图1到6所描述。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框1010的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框1015,方法可包含在隔离感测放大器之后激活所述感测放大器,且在隔离所述感测放大器时撤销激活字线,如参考图1到6所描述。在一些情况中,字线的此撤销激活可基于通过感测放大器接收第一电荷且基于使感测放大器与字线隔离。这时撤销激活字线使其它操作能够执行且允许在随后时间激活字线以促进其它操作。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框1015的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框1020,方法可包含从感测放大器捕获电介质电荷,如参考图1到6所描述。在一些情况中,电介质电荷最初可在感测组件处接收,且可在一些情况中在其已被感测之后自动或立即转移。在一些情况中,电荷(例如,电介质电荷)可在一些情况中在确定或感测与铁电存储器单元的极化相关联的第二电荷之前、期间或之后转移。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框1020的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框1025,方法可包含第二次激活字线,如参考图1到6所描述。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框1025的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
在框1030,方法可包含在第二次激活字线之后第二次激活感测放大器,及在第二次激活字线之后确定极化电荷,如参考图1到6所描述。在一些情况中,在第二次激活字线之后第二次激活感测放大器可促进感测第二电荷,例如与存储器单元相关联的极化电荷,其已经转移到感测组件。在一些情况中,在第二次激活字线之后确定极化电荷可基于感测感测组件中的极化电荷。在一些情况中,极化电荷可自动还原或回写到存储器单元,或替代地,可基于一或多个操作而还原或回写。在某些实例中,可通过感测放大器、字线或电容器执行或促进框1030的操作,如参考图1到2及4到6所描述。
因此,方法700、800、900及1000可为操作铁电存储器单元的方法且可提供用于铁电存储器的多层存取、感测及其它操作。应注意,方法700、800、900及1000描述可能实施方案,且操作及步骤可经重新布置或以其它方式经修改使得其它实施方案是可能的。在一些实例中,可组合来自方法700、800、900及1000中的两者或多于两者的特征,或可省略、重新排序或以其它方式修改来自方法的特征。
本文中的描述提供实例且不限制权利要求书中所陈述的范围、适用性或实例。在不脱离本发明的范围的情况下可对所论述的元件的功能及布置进行改变。各种实例可视情况省略、替换或添加各种程序或组件。再者,可在其它实例中组合关于一些实例所描述的特征。
本文中所陈述的描述以及附图描述实例配置且不表示可实施或在权利要求书的范围内的所有实例。如本文中所使用的术语“实例”、“示范性”及“实施例”表示“充当实例、例子或说明”而非“优选”或“优于其它实例”。实施方式出于提供对所描述技术的理解的目的而包含特定细节。然而,可在不具有这些特定细节的情况下实践这些技术。在一些例子中,以框图形式展示众所周知的结构及装置以避免模糊所描述实例的概念。
在附图中,类似组件或特征可具有相同参考标签。此外,可通过在参考标签后加破折号及区分类似组件的第二标签来区分相同类型的各种组件。当在说明书中使用第一参考标签时,描述可适用于具有相同第一参考标签的类似组件中的任一者,而与第二参考标签无关。
可使用各种不同科技及技术中的任一者来表示本文中所描述的信息及信号。例如,可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子或其的任何组合表示可贯穿上文描述所引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。一些图式可将信号绘示为单个信号;然而,所属领域的一般技术人员将理解,信号可表示信号的总线,其中总线可具有各种位宽度。
如本文中所使用,术语“虚拟接地”是指保持在约零伏特(0V)的电压但不与接地直接连接的电路的节点。因此,虚拟接地的电压可暂时波动且在稳定状态返回到约0V。可使用各种电子电路元件来实施虚拟接地,例如由运算放大器及电阻器构成的分压器。其它实施方案也是可能的。“虚拟接地”或“经虚拟接地”表示连接到约0V。
术语“电子通信”是指组件之间的关系,其支持组件之间的电子流。这可包含组件之间的直接连接或可包含中间组件。电子通信中的组件可为有源交换的电子或信号(例如,在通电电路中)或可不是有源交换的电子或信号(例如,在断电电路中),但可经配置及可操作以在使电路通电后就交换电子或信号。通过实例,经由开关(例如,晶体管)物理连接的两个组件电子通信,而不管开关的状态(即,断开或闭合)为何。
术语“隔离”是指组件之间的关系,其中电子当前无法在其之间流动;如果组件之间存在开路,那么其彼此隔离。例如,通过开关物理连接的两个组件可在开关断开时彼此隔离。
如本文中所使用,术语“短接”是指组件之间的关系,其中经由所述两个组件之间的单个中间组件的激活而在组件之间产生导电路径。举例来说,短接到第二组件的第一组件可在两个组件之间的开关闭合时与第二组件交换电子。因此,短接可为动态操作,其实现电子通信的组件(或线)之间的电荷的流动。
本文中所论述的装置(包含存储器阵列100)可形成在半导体衬底(例如硅、锗、硅锗合金、砷化镓、氮化镓等)上。在一些情况中,衬底是半导体晶片。在其它情况中,衬底可为绝缘体上覆硅(SOI)衬底(例如玻璃上硅(SOG)或蓝宝石上硅(SOP))或另一衬底上的半导体材料的外延层。可经由使用各种化学物种(包含但不限于磷、硼或砷)掺杂而控制衬底或衬底的子区域的导电率。可通过离子植入或通过任何其它掺杂方法在衬底的初始形成或生长期间执行掺杂。
本文中所论述的一个或若干晶体管可表示场效应晶体管(FET)且包括包含源极、漏极与栅极的三端子装置。所述端子可经由导电材料(例如,金属)连接到其它电子元件。源极及漏极可为导电的且可包括重度掺杂(例如,简并)半导体区域。可通过轻度掺杂半导体区域或沟道分离源极及漏极。如果沟道是n型(即,多数载子是电子),那么FET可被称为n型FET。如果沟道是p型(即,多数载子是空穴),那么FET可被称为p型FET。沟道可通过绝缘栅极氧化物封端。可通过施加电压到栅极而控制沟道导电率。例如,分别施加正电压或负电压到n型FET或p型FET可导致沟道变得导电。当施加大于或等于晶体管的阈值电压的电压到晶体管栅极时,可“开启”或“激活”所述晶体管。当施加小于晶体管的阈值电压的电压到晶体管栅极时,可“关闭”或“撤销激活”所述晶体管。
可使用经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其的任何组合而实施或执行结合本文中的揭示内容所描述的各种说明性框、组件及模块。通用处理器可为微处理器,但在替代例中,处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可被实施为计算装置的组合(例如,DSP及微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一或多个微处理器,或任何其它此类配置)。
可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施本文中所描述的功能。如果在由处理器执行的软件中实施,那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体传输。其它实例及实施方案是在本发明及所附权利要求书的范围内。举例来说,由于软件的性质,可使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬接线或这些中的任意者的组合来实施上文所描述的功能。实施功能的特征还可物理上位于各种位置处,包含经分布使得在不同物理位置处实施功能的部分。再者,如本文中所使用,包含在权利要求书中,如物件列表(举例来说,以例如“至少一者”或“一或多者”的词组开始的物件列表)中所使用的“或”指示包含列表,使得例如A、B或C中的至少一者的列表意指A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即,A及B及C)。
计算机可读媒体包含非暂时性计算机存储媒体及包含促进计算机程序从一个位置传输到另一位置的任何媒体的通信媒体两者。非暂时性存储媒体可为可由通用或专用计算机存取的任何可用媒体。通过实例而非限制,非暂时性计算机可读媒体可包括RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘(CD)ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置,或可用来以指令或数据结构的形式携载或存储所要程序代码构件且可由通用或专用计算机或通用或专用处理器存取的任何其它非暂时性媒体。
再者,任何连接被适宜地称为计算机可读媒体。举例来说,如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字用户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波的无线科技来从网站、服务器或其它远程源传输软件,那么同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字用户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波的无线科技包含在媒体的定义中。如本文中所使用,磁盘及光盘包含CD、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光光盘,其中磁盘通常磁性地重现数据,而光盘运用激光光学地重现数据。上文的组合还包含在计算机可读媒体的范围内。
提供本文中的描述以使所属领域的技术人员能够进行或使用本发明。所属领域的技术人员将容易明白本发明的各种修改,且本文中定义的通用原理可应用于其它变化而不脱离本发明的范围。因此,本发明不限于本文中所描述的实例及设计,而应符合与本文中所揭示的原理及新颖特征一致的最宽范围。

Claims (19)

1.一种设备,其包括:
存储器单元,其包括铁电电容器;
感测组件,其通过存取线与所述存储器单元电子通信,其中所述感测组件经配置以在第一时间被激活以从所述存储器单元接收电介质电荷且所述感测组件经配置以在不同于所述第一时间的第二时间被激活以从所述存储器单元接收极化电荷;
第一选择组件,其与所述存取线电子通信且其经配置以将所述感测组件与所述存取线隔离;及
平衡组件,其与所述存取线电子通信且其经配置以促进跨所述铁电电容器的电压差。
2.根据权利要求1所述的设备,其进一步包括:
锁存器,其与所述感测组件电子通信,所述锁存器经配置以存储至少与所述存储器单元的电介质相关联的第一电荷和与所述存储器单元的极化相关联的第二电荷。
3.根据权利要求2所述的设备,其中所述锁存器经配置以在所述第一时间存储与所述存储器单元的所述电介质相关联的所述第一电荷,且在不同于所述第一时间的所述第二时间存储于所述存储器单元的所述极化相关联的所述第二电荷,其中至少部分基于激活所述存取线而存储所述第二电荷。
4.根据权利要求2所述的设备,其中所述存储器单元经配置以至少部分基于与所述存储器单元的所述电介质相关联的所述第一电荷和与所述存储器单元的所述极化相关联的所述第二电荷将逻辑状态存储到所述锁存器。
5.根据权利要求3所述的设备,其中所述存储器单元经配置以在所述第二时间之前接收与所述存储器单元的所述电介质相关联的所述第一电荷。
6.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一选择组件位于所述感测组件与所述存储器单元之间,并且其中所述平衡组件包括线性平衡LEQ组件且所述平衡组件位于所述感测组件与所述存储器单元之间。
7.一种方法,其包括:
通过在第一时间将电压施加到与存储器单元耦合的存取线,将电介质电荷从所述存储器单元转移到感测组件;
至少部分基于将所述电压施加到所述存取线,通过撤销激活与所述存取线耦合的选择组件而将所述感测组件与所述存取线隔离;
至少部分基于撤销激活所述选择组件而将所述电压从所述存取线移除;
在将所述电压从所述存取线移除之后激活所述选择组件;及
至少部分基于激活所述选择组件,通过在第二时间将所述电压施加到所述存取线,将极化电荷从所述存储器单元转移到所述感测组件。
8.根据权利要求7所述的方法,
其中至少部分基于激活所述选择组件将所述极化电荷从所述存储器单元转移到所述感测组件。
9.根据权利要求7所述的方法,其进一步包括:
至少部分基于在所述第一时间将所述电压施加到所述存取线和在所述第二时间将所述电压施加到所述存取线而确定所述存储器单元的逻辑状态。
10.根据权利要求9所述的方法,其中确定所述存储器单元的逻辑状态包括:
在所述第一时间将所述电压施加到所述存取线之后激活所述感测组件以感测所述电介质电荷;
在感测到所述电介质电荷后撤销激活所述感测组件;及
在所述第二时间将所述电压施加到所述存取线之后激活所述感测组件以感测所述极化电荷。
11.根据权利要求10所述的方法,其进一步包括:
在感测到所述电介质电荷之后,将所述电介质电荷存储到与所述感测组件耦合的锁存器;及
在感测到所述极化电荷之后,将所述极化电荷存储到与所述感测组件耦合的第二锁存器。
12.根据权利要求10所述的方法,其进一步包括:
在所述第二时间将所述电压施加到所述存取线之后,至少部分基于激活所述感测组件,将所述逻辑状态写回到所述存储器单元以感测所述极化电荷。
13.根据权利要求7所述的方法,其中所述存储器单元包括铁电存储器单元,所述铁电存储器单元包含铁电电容器。
14.一种设备,其包括:
存储器单元,其包括铁电电容器;
感测组件,其通过存取线与所述存储器单元电子通信;
选择组件,其与所述感测组件电子通信;及
控制器,其与所述存储器单元、所述存取线和所述感测组件电子通信,其中所述控制器可操作以:
将电介质电荷从所述存储器单元转移到所述感测组件:
至少部分基于起始将所述电介质电荷从所述存储器单元转移到所述感测组件,通过撤销激活与所述存取线耦合的所述选择组件而将所述感测组件与所述存取线隔离;
在将所述感测组件与所述存取线隔离之后激活所述选择组件;及
至少部分基于激活所述选择组件,将极化电荷从所述存储器单元转移到所述感测组件。
15.根据权利要求14所述的设备,其中所述控制器可操作以:
通过在第一时间将电压施加到所述存取线而起始将所述电介质电荷从所述存储器单元转移到所述感测组件;及
通过在第二时间将所述电压施加到所述存取线而起始将所述极化电荷从所述存储器单元转移到所述感测组件。
16.根据权利要求15所述的设备,其中所述控制器可操作以:
在所述第一时间将所述电压施加到所述存取线之后激活所述感测组件;及
在所述第二时间将所述电压施加到所述存取线之后激活所述感测组件。
17.根据权利要求15所述的设备,其中所述控制器可操作以:
起始在所述第一时间之后通过撤销激活所述选择组件而从所述存取线移除所述电压。
18.根据权利要求14所述的设备,其中所述控制器可操作以:
至少部分基于被转移到所述感测组件的所述电介质电荷和所述极化电荷而确定所述存储器单元的逻辑状态。
19.根据权利要求14所述的设备,其进一步包括:
平衡组件,其与所述存储器单元耦合,其中所述控制器可操作以:
在将电压从所述存取线移除之后激活所述平衡组件以促进跨所述铁电电容器的电压差。
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