CN113948142A - 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 - Google Patents
反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113948142A CN113948142A CN202010687680.4A CN202010687680A CN113948142A CN 113948142 A CN113948142 A CN 113948142A CN 202010687680 A CN202010687680 A CN 202010687680A CN 113948142 A CN113948142 A CN 113948142A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- memory cell
- node
- antifuse memory
- antifuse
- detection circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/401—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
- G11C11/4063—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
- G11C11/407—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
- G11C11/409—Read-write [R-W] circuits
- G11C11/4091—Sense or sense/refresh amplifiers, or associated sense circuitry, e.g. for coupled bit-line precharging, equalising or isolating
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
- G11C17/14—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM
- G11C17/18—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/401—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
- G11C11/4063—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
- G11C11/407—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
- G11C11/4074—Power supply or voltage generation circuits, e.g. bias voltage generators, substrate voltage generators, back-up power, power control circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/401—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
- G11C11/4063—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
- G11C11/407—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
- G11C11/409—Read-write [R-W] circuits
- G11C11/4094—Bit-line management or control circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/401—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
- G11C11/4063—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
- G11C11/407—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
- G11C11/409—Read-write [R-W] circuits
- G11C11/4099—Dummy cell treatment; Reference voltage generators
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
- G11C17/14—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM
- G11C17/143—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM using laser-fusible links
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
- G11C17/14—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM
- G11C17/16—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM using electrically-fusible links
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
- G11C17/14—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM
- G11C17/16—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM using electrically-fusible links
- G11C17/165—Memory cells which are electrically programmed to cause a change in resistance, e.g. to permit multiple resistance steps to be programmed rather than conduct to or from non-conduct change of fuses and antifuses
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C29/00—Checking stores for correct operation ; Subsequent repair; Testing stores during standby or offline operation
- G11C29/04—Detection or location of defective memory elements, e.g. cell constructio details, timing of test signals
- G11C29/50—Marginal testing, e.g. race, voltage or current testing
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B20/00—Read-only memory [ROM] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B20/00—Read-only memory [ROM] devices
- H10B20/20—Programmable ROM [PROM] devices comprising field-effect components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
Abstract
本公开提供一种反熔丝存储单元状态检测电路及存储器,电路包括:放大器,第一输入端连接第一参考电压,第二输入端连接第一节点,输出端连接第二节点;反熔丝存储单元阵列,包括多个位线均连接第一节点、字线均连接控制器的反熔丝存储单元子阵列,反熔丝存储单元子阵列包括多个反熔丝存储单元;第一开关元件,第一端连接电源,第二端连接第一节点,控制端连接第二节点;第二开关元件,第一端连接电源,第二端连接第三节点,控制端连接第二节点;第三开关元件,第一端连接第三节点,第二端接地,控制端连接控制器;比较器,第一输入端连接第三节点,第二输入端连接第二参考电压。本公开实施例可以提高反熔丝存储单元存储状态检测的准确度。
Description
技术领域
本公开涉及集成电路技术领域,具体而言,涉及一种反熔丝存储单元状态检测电路及应用该电路的存储器。
背景技术
现有技术往往通过简单的逻辑门电路对反熔丝存储单元的存储状态进行检测。参见图1,以字线连接FsBlin3信号的反熔丝存储单元11为例:如果在编程的时候对该反熔丝存储单元进行烧录,该反熔丝存储单元由未存储状态转变为存储状态,通路电阻降低到较小值(几十千欧姆到几百千欧姆),则当该反熔丝存储单元被选中时,通路电流流经存储状态下的等效电阻,在节点Node1上产生较低的电压,使逻辑门12输出信号D_out为高电平;反之,如果在编程的时候没有对该反熔丝存储单元进行烧录,该反熔丝存储单元在通路中的等效电阻会比较大(几兆欧姆到几百兆欧姆),那么固定电路在该通路上产生的压降将超过逻辑门12的翻转点,使得逻辑门12的输出信号D_out为低电平。
在实际生产中,反熔丝存储单元在未存储状态下的电阻通常会在一个较宽的范围内波动,工艺、电压、温度等因素发生变化也会使得逻辑门电路的翻转点在较宽的范围内变化,这些因素都可能会导致对反熔丝存储单元的存储状态检测发生错误,例如将烧录过的反熔丝存储单元误判为未烧录反熔丝存储单元,或者将未烧录反熔丝存储单元误判为已烧录反熔丝存储单元,造成良率下降。
需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种反熔丝存储单元状态检测电路及应用该电路的存储器,用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的反熔丝存储单元的存储状态检测结果不准确的问题。
根据本公开的第一方面,提供一种反熔丝存储单元状态检测电路,包括:放大器,第一输入端连接第一参考电压,第二输入端连接第一节点,输出端连接第二节点;反熔丝存储单元阵列,包括多个反熔丝存储单元子阵列,所述多个反熔丝存储单元子阵列的位线均连接所述第一节点,所述多个反熔丝存储单元子阵列的字线均连接控制器,所述反熔丝存储单元子阵列包括多个反熔丝存储单元;第一开关元件,第一端连接电源,第二端连接所述第一节点,控制端连接所述第二节点;第二开关元件,第一端连接所述电源,第二端连接第三节点,控制端连接所述第二节点;第三开关元件,第一端连接所述第三节点,第二端接地,控制端连接所述控制器;比较器,第一输入端连接所述第三节点,第二输入端连接第二参考电压。
在本公开的一种示例性实施例中,所述控制器设置为:在第一时间点输出第一控制信号检测所述反熔丝存储单元的存储状态,输出第二控制信号控制所述第三开关元件关断;在第二时间点获取所述比较器的输出信号以确定所述反熔丝存储单元的存储状态;其中,所述第二时间点在所述第一时间点之后。
在本公开的一种示例性实施例中,所述第二时间点根据以下方式确定:获取所述反熔丝存储单元的击穿后的最大电阻和未被击穿时的最小电阻;根据所述最小电阻和所述最大电阻确定所述第一节点的第一电压变化线和第二电压变化线;将所述第一电压变化线与所述第二电压变化线的差值达到预设阈值的时间点设置为所述第二时间点。
在本公开的一种示例性实施例中,所述第二参考电压根据以下方式确定:确定所述第一电压变化线在所述第二时间点的第一电压值和所述第二电压变化线在所述第二时间点的第二电压值;将所述第一电压值和所述第二电压值的平均值设置为所述第二参考电压。
在本公开的一种示例性实施例中,还包括:检测电容,第一端连接所述第三节点,第二端接地。
在本公开的一种示例性实施例中,还包括:触发器,输入端连接所述比较器的输出端,第一输出端和第二输出端均连接所述控制器。
在本公开的一种示例性实施例中,所述反熔丝存储单元包括:选择开关元件,所述选择开关元件的第一端连接所述反熔丝存储单元的位线;反熔丝元件,所述反熔丝元件的第一端连接于所述选择开关元件的第二端;所述选择开关元件的控制端和所述反熔丝元件的控制端均连接于所述控制器。
在本公开的一种示例性实施例中,所述第一开关元件、所述第二开关元件均为P型晶体管,所述放大器的第一输入端为同相输入端,所述放大器的第二输入端为反相输入端;或者,所述第一开关元件、所述第二开关元件均为N型晶体管,所述放大器的第一输入端为反相输入端,所述放大器的第二输入端为同相输入端。
在本公开的一种示例性实施例中,所述获取所述比较器的输出信号包括:在所述第二时间点控制所述比较器为使能状态以读取所述比较器的输出信号。
根据本公开的第二方面,提供一种存储器,包括如上述任意一项所述的反熔丝存储单元状态检测电路。
本公开实施例通过使用放大器、第一开关元件和第二开关元件,将待测反熔丝存储单元的电阻转换成电流源对第三节点充电,在第二时间点将第三节点的电压与第二参考电压比较得出反熔丝存储单元阵列中当前待测反熔丝存储单元的电阻值,可以使得用于检测反熔丝存储单元的存储状态的电压翻转点得到精确控制,避免相关技术中由于反熔丝存储单元的电阻偏移和逻辑门的翻转电压偏移导致的反熔丝存储单元的存储状态误判。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中反熔丝存储单元状态检测电路的示意图。
图2是本公开示例性实施例中反熔丝存储单元状态检测电路的结构示意图。
图3是应用于图2所示电路的控制器CON的检测方法的流程图。
图4是图2所示电路的等效电路示意图。
图5是本公开实施例确定第二时间点的方式的示意图。
图6是第一电压变化线和第二电压变化线的示意图。
图7是本公开另一个实施例中反熔丝存储单元状态检测电路的结构示意图。
图8是本公开再一个实施例中反熔丝存储单元状态检测电路的结构示意图。
图9是本公开再一个实施例中反熔丝存储单元状态检测电路的结构示意图。
图10是图9所示电路对应的检测方法的流程图。
图11是本公开一个实施例中反熔丝存储单元的结构示意图。
图12是本公开一个实施例中比较器的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外,附图仅为本公开的示意性图解,图中相同的附图标记表示相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体,不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
下面结合附图对本公开示例实施方式进行详细说明。
图2是本公开示例性实施例中反熔丝存储单元状态检测电路的结构示意图。
参考图2,反熔丝存储单元状态检测电路200可以包括:
放大器21,第一输入端连接第一参考电压Vref,第二输入端连接第一节点N1,输出端连接第二节点N2;
反熔丝存储单元阵列22,包括多个反熔丝存储单元子阵列,多个反熔丝存储单元子阵列的位线连接第一节点N1,多个反熔丝存储单元子阵列的字线均连接控制器CON,所述反熔丝存储单元子阵列包括多个反熔丝存储单元;
第一开关元件M1,第一端连接电源VDD,第二端连接第一节点N1,控制端连接第二节点N2;
第二开关元件M2,第一端连接电源VDD,第二端连接第三节点N3,控制端连接第二节点N2;
第三开关元件M3,第一端连接第三节点N3,第二端接地,控制端连接控制器CON;
比较器23,第一输入端连接第三节点N3,第二输入端连接第二参考电压Vtrip。
图2所示的反熔丝存储单元阵列22和反熔丝存储单元的结构请参见图11,图11中示出3个反熔丝存储单元子阵列,对应3条位线,每个反熔丝存储单元子阵列包括多个反熔丝单元111,每个反熔丝单元111包括一个选择开关元件M和一个反熔丝元件F。
在一个实施例中,第一开关元件M1、第二开关元件M2均为P型晶体管,放大器21的第一输入端为同相输入端,第二输入端为反相输入端。在另一个实施例中,第一开关元件M1、第二开关元件M2均为N型晶体管,放大器21的第一输入端为反相输入端,第二输入端为同相输入端。本领域技术人员可以根据第一开关元件M1和第二开关元件M2的设置自行确定放大器的连接方式,本公开不以此为限。
可以理解的是,第三开关元件M3的默认状态为导通,以在通过比较器23进行电压检测之前维持第三节点N3的电压为零。
控制器CON不仅包括对反熔丝存储单元中选择开关元件M的控制逻辑电路,也包括对比较器23输出结果的进一步处理的处理逻辑电路。例如,在图11中,控制逻辑电路会使得Xadd_00到Xadd_nn逐一有效,从而逐一检测反熔丝元件F_00到F_nn的状态,而处理逻辑电路则会利用F_00到F_nn的状态去做冗余替换等操作。
图3是应用于图2所示电路的控制器CON的检测方法的流程图。
参考图3,控制器CON可以设置为执行检测方法300,检测方法300可以包括:
步骤S1,在第一时间点输出第一控制信号检测所述反熔丝存储单元的存储状态,输出第二控制信号控制所述第三开关元件关断;
步骤S2,在第二时间点获取所述比较器的输出信号以确定所述反熔丝存储单元的存储状态;
其中,第二时间点在第一时间点之后。
图4是图2所示电路的等效电路示意图。下面将结合图2~图4对图3所述控制方法进行说明。
参考图4,在本公开实施例中,使用放大器21、第一开关元件M1和第二开关元件M2,将待测反熔丝存储单元的电阻转换成电流源对第三节点充电,以通过对第三节点电位的检测和比较实现对待测反熔丝存储单元的电阻(即存储状态)的检测。
在一个实施例中,可以利用第三节点N3存在的寄生电容C1来检测第三节点N3的电压。
在第一时间点通过第一控制信号选中待测反熔丝存储单元后,第一节点N1所在通路的电阻发生变化,第一节点N1的电压下降。第一开关元件M1的源漏电压发生变化,通过放大器21的反馈电路产生第一电流,该第一电流与待测反熔丝存储单元的电阻负相关。第一电流的产生会改变第一开关元件M1栅极所在的第二节点N2的电压。当控制第二开关元件M2工作在饱和状态时,流经第二开关元件M2和第三节点N3的第二电流与第二开关元件M2的栅极所在的第二节点N2的电压负相关。即,第二电流与待测反熔丝存储单元的电阻负相关,待测反熔丝存储单元的电阻越大,第二电流越小;待测反熔丝存储单元的电阻越小,第二电流越大。
在输出第二控制信号控制第三开关元件M3关断后,第二电流通过寄生电容C1对第三节点N3充电,最终将第三节点N3的电压从零提升到电源VDD。第二电流越大,第三节点N3的充电时间越短,第三节点N3的电压变化速度越快;第二电流越小,第三节点N3的充电时间越长,第三节点N3的电压变化速度越慢。通过以上分析可知,待测反熔丝存储单元的电阻越大,第二电流越小,第三节点N3的电压变化速度越慢;待测反熔丝存储单元的电阻越小,第二电流越大,第三节点N3的电压变化速度越快。
通过在合适的第二时间点使用比较器23将第三节点N3的电压与合适的第二参考电压Vtrip相比较,可以判断待测反熔丝存储单元的电阻,即待测反熔丝存储单元的存储状态。
获取比较器23的输出信号的方法既可以为将比较器23设置为使能状态并在第二时间点读取比较器23的输出信号,也可以为在第二时间点通过比较器23的使能引脚控制比较器23在第二时间点转变为使能状态并读取比较器23的输出信号,输出第三节点N3的电压和第二参考电压Vtrip的比较结果。
在合适的时间点采用合适的第二参考电压和比较器进行检测,可以使比较器的翻转点得到精确控制,防止电阻偏移或者逻辑门自身翻转点偏移导致的存储状态检测错误。因此,本公开实施例中,对第二时间点的选择和对第二参考电压Vtrip的电压值的设置是实现精确检测的重要手段。
图5是本公开实施例确定第三时间点的方式的示意图。
参考图5,在本公开的一种示例性实施例中,第二时间点可以根据以下方式确定:
步骤S51,获取所述反熔丝存储单元的击穿后的最大电阻和未被击穿时的最小电阻;
步骤S52,根据所述最小电阻和所述最大电阻确定所述第一节点的第一电压变化线和第二电压变化线;
步骤S53,将所述第一电压变化线与所述第二电压变化线的差值达到预设阈值的时间点设置为所述第二时间点。
在本公开实施例中,第二时间点T2与第一时间点T1的差值与第一电压变化线和第二电压变化线的差值相关。
图6是第一电压变化线和第二电压变化线的示意图。
设反熔丝存储单元在未被击穿时的最小电阻为R1,在击穿后的最大电阻为R2,R1可以通过检测多个反熔丝存储单元在未被击穿时的电阻得出,R2可以通过检测多个反熔丝存储单元在击穿后的电阻得出。上述R1和R2都是统计结果,当反熔丝存储单元在研发和生产过程中,会对R1和R2进行统计分析,以此确定R1和R2的具体值。
参考图6,在通路电阻包括R1时,随时间t的变化第三节点N3的电压V1(t)从第一时间点T1开始由0上升至VDD的第一电压变化线为:
V1(t)=I1(t)*t/C1(1)
其中,I1(t)是在通路电阻包括R1时的第二电流。这里假设第三节点N3的等效电容约等于C1。
在通路电阻包括R2时,随时间t的变化第三节点N3的电压V2(t)从第一时间点T1开始由0上升至VDD的第二电压变化线为:
V2(t)=I2(t)*t/C1(2)
其中,I2(t)是在通路电阻包括R2时的第二电流。
可知R1>R2,I1(t)<I2(t),V1(t)<V2(t),第一电压变化线和第二电压变化线的差值ΔV(t)为:
ΔV(t)=V2(t)-V1(t)=(I2(t)-I1(t))*t/C1(3)
确定ΔV(t)等于预设阈值的时间点,即可得到第二时间点。预设阈值可以根据比较器23的参数确定,例如,大于比较器23的差分输入电压阈值的二倍。预设阈值越大,检测准确度越高;预设阈值越小,检测时间越短。因此,本领域技术人员可以根据实际情况自行调整预设阈值的设置数值,以实现检测准确度和检测时间的共同最优方案。
可以理解的是,在开始检测时,可以通过多种方式控制第三节点N3的电压为零,以利于准确检测。
在本公开的一种示例性实施例中,还可以根据图6所示电压变化线确定参考电压Vtrip。可以首先确定第一电压变化线V1(t)在第二时间点T2的第一电压值V1(T2)和第二电压变化线V2(t)在第二时间点T2的第二电压值V2(T2);然后将第一电压值V1(T2)和第二电压值V2(T2)的平均值设置为参考电压Vtrip,即:
通过上述方式计算第二时间点并根据第二时间点确定用于控制比较器翻转点的参考电压Vtrip,可以在检测比较器输出信号时获得更加准确的检测结果,有效提高检测精度。
图7是本公开另一个实施例中反熔丝存储单元状态检测电路的结构示意图。
参考图7,为了减小第三节点N3的寄生电容容值偏差造成的放电线随机偏差,可以对第三节点N3添加一个额外的电容C2。即,检测电路200还可以包括:
检测电容C2,检测电容C2的第一端连接第三节点N3,第二端接地。
检测电容C2的作用与寄生电容C1相同,均是为了检测第三节点N3的电压。在检测电容C2的容值与寄生电容C1的容值相差较大时,可以将第三节点N3处的等效电容看作是检测电容C2,此时公式(1)~(4)涉及的C1可以替换为C2。
图8是本公开再一个实施例中反熔丝存储单元状态检测电路的结构示意图。
参考图8,在本公开的其他实施例中,检测电路200还可以包括:
触发器24,触发器24的输入端连接比较器23的输出端,触发器24的第一输出端和第二输出端均连接控制器CON。
触发器24例如可以为D触发器,用于对比较器23的输出信号进行锁存,以方便控制器CON读取。本领域技术人员可以自行设置触发器24的型号,本公开不以此为限。
可以理解的是,检测电容C2或触发器24的设置不影响图3所示控制方法的实施,不影响第二时间点和第二参考电容的选取逻辑。
图9是本公开再一个实施例中反熔丝存储单元状态检测电路的结构示意图。
参考图9,在一个实施例中,第三节点N3可以用于连接多个位线,反熔丝存储单元阵列22可以包括:
多个反熔丝存储单元子阵列22m(m为位线序号),每个反熔丝存储单元子阵列22m对应一条位线BLm,每个反熔丝存储单元子阵列22m包括多个反熔丝存储单元;
与反熔丝存储单元子阵列22m对应的多个第四开关元件M4m,每个第四开关元件M4m的第一端连接对应的反熔丝存储单元子阵列22m的位线BLm,每个第四开关元件M4m的第二端连接第三节点N3,每个第四开关元件M4m的控制端连接控制器CON,第四开关元件M4m的默认状态为关断状态。
其中,每个反熔丝存储单元子阵列22m例如可以包括连接在一条位线上的16个反熔丝存储单元,即一列反熔丝存储单元。在一些实施例中,一条位线对应一个第一开关元件M1、一个第二开关元件M2、一个放大器21和一个比较器23。可以理解的是,每个反熔丝存储单元子阵列22m可以连接多个字线WLn,n为字线序号。
通过在第一节点连接多个反熔丝存储单元子阵列22m,可以实现对多个反熔丝存储单元子阵列22m中的反熔丝存储单元的存储状态的检测,具体方式如图10所示。
图10是图9示电路对应的检测方法的流程图。
参考图10,在图9所示电路中,控制器CON可以设置为执行以下方法:
步骤S1,在第一时间点输出第一控制信号检测所述反熔丝存储单元的存储状态,输出第二控制信号控制所述第三开关元件关断;
步骤S101,在第三时间点对该反熔丝存储单元对应的第四开关元件输出第三控制信号以控制该第四开关元件导通;
步骤S2,在第二时间点获取比较器的输出信号以确定该反熔丝存储单元的存储状态;
其中,第一时间点和第三时间点均在第二时间点之前。
即图3所示的方法还可以包括步骤S101,步骤S101与步骤S1的顺序可以调换。
在图10所示实施例中,第三时间点可以在第一时间点之前,也可以在第一时间点之后,还可以与第一时间点相等,只要第三时间点和第一时间点均在第二时间点之前即可,以在第二时间点开始检测第三节点N3的电压前开启充电通路。
当第四开关元件为P型晶体管时,第三控制信号为低电平;当第四开关元件为N型晶体管时,第三控制信号为高电平。当第四开关元件为其他类型的元件时,第三控制信号也可以为其他类型的信号,本公开对此不作特殊限制。
图11本公开实施例中反熔丝存储单元的示意图。
参考图11,反熔丝存储单元111可以包括:
选择开关元件M,选择开关元件M的第一端连接反熔丝存储单元111的位线;
反熔丝元件F,反熔丝元件F的第一端连接于选择开关元件M的第二端;
其中,选择开关元件M的控制端和反熔丝元件F的控制端均连接于控制器。
图12是本公开一个实施例中比较器23的示意图。
参考图12,在一个实施例中,可以使用差分放大器实现比较器23的功能,在比较器23中采用自偏置电路。差分放大器采用简单的两级比较器,可以准确控制翻转点,通过自偏置电路以避免过多的偏置电流走线。
本公开实施例提供的反熔丝存储单元状态检测电路和反熔丝存储单元状态检测方法,通过在第一时间点通过放大器、第一开关元件、第二开关元件、待测反熔丝存储单元的电阻构建恒流源,对第三节点N3充电,在第二时间点检测第三节点的电压,使用比较器将第三节点的电压与第二参考电压进行比较,可以精确控制比较器的输出翻转点。通过计算反熔丝存储单元未被击穿时的最小电阻R1和击穿后的最大电阻R2,并确定第三节点电压在R1和R2下的电压变化线的差值最大的时间点,可以确定状态检测最准确的第二时间点,通过使用第二时间点对应的两条电压变化线的值的平均值作为参考电压,可以使比较器的输出更为准确,避免相关技术中由于反熔丝存储单元的电阻偏移和逻辑门的翻转电压偏移导致的反熔丝存储单元的存储状态误判。
根据本公开的一个方面,提供一种存储器,包括如上述任意一项所述的反熔丝存储单元状态检测电路。该存储器例如可以是DRAM存储器。
应当注意,尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元,但是这种划分并非强制性的。实际上,根据本公开的实施方式,上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之,上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和构思由权利要求指出。
Claims (10)
1.一种反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,包括:
放大器,第一输入端连接第一参考电压,第二输入端连接第一节点,输出端连接第二节点;
反熔丝存储单元阵列,包括多个反熔丝存储单元子阵列,所述多个反熔丝存储单元子阵列的位线均连接所述第一节点,所述多个反熔丝存储单元子阵列的字线均连接控制器,所述反熔丝存储单元子阵列包括多个反熔丝存储单元;
第一开关元件,第一端连接电源,第二端连接所述第一节点,控制端连接所述第二节点;
第二开关元件,第一端连接所述电源,第二端连接第三节点,控制端连接所述第二节点;
第三开关元件,第一端连接所述第三节点,第二端接地,控制端连接所述控制器;
比较器,第一输入端连接所述第三节点,第二输入端连接第二参考电压。
2.如权利要求1所述的反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,所述控制器设置为:
在第一时间点输出第一控制信号检测所述反熔丝存储单元的存储状态,输出第二控制信号控制所述第三开关元件关断;
在第二时间点获取所述比较器的输出信号以确定所述反熔丝存储单元的存储状态;
其中,所述第二时间点在所述第一时间点之后。
3.如权利要求2所述的反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,所述第二时间点根据以下方式确定:
获取所述反熔丝存储单元的击穿后的最大电阻和未被击穿时的最小电阻;
根据所述最小电阻和所述最大电阻确定所述第一节点的第一电压变化线和第二电压变化线;
将所述第一电压变化线与所述第二电压变化线的差值达到预设阈值的时间点设置为所述第二时间点。
4.如权利要求3所述的反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,所述第二参考电压根据以下方式确定:
确定所述第一电压变化线在所述第二时间点的第一电压值和所述第二电压变化线在所述第二时间点的第二电压值;
将所述第一电压值和所述第二电压值的平均值设置为所述第二参考电压。
5.如权利要求1所述的反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,还包括:
检测电容,第一端连接所述第三节点,第二端接地。
6.如权利要求1所述的反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,还包括:
触发器,输入端连接所述比较器的输出端,第一输出端和第二输出端均连接所述控制器。
7.如权利要求1所述的反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,所述反熔丝存储单元包括:
选择开关元件,所述选择开关元件的第一端连接所述反熔丝存储单元的位线;
反熔丝元件,所述反熔丝元件的第一端连接于所述选择开关元件的第二端;
所述选择开关元件的控制端和所述反熔丝元件的控制端均连接于所述控制器。
8.如权利要求1所述的反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,所述第一开关元件、所述第二开关元件均为P型晶体管,所述放大器的第一输入端为同相输入端,所述放大器的第二输入端为反相输入端;或者,所述第一开关元件、所述第二开关元件均为N型晶体管,所述放大器的第一输入端为反相输入端,所述放大器的第二输入端为同相输入端。
9.如权利要求2所述的反熔丝存储单元状态检测电路,其特征在于,所述获取所述比较器的输出信号包括:
在所述第二时间点控制所述比较器为使能状态以读取所述比较器的输出信号。
10.一种存储器,其特征在于,包括如权利要求1~9任一项所述的反熔丝存储单元状态检测电路。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010687680.4A CN113948142B (zh) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 |
PCT/CN2021/097849 WO2022012200A1 (zh) | 2020-07-16 | 2021-06-02 | 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 |
US17/570,476 US11854605B2 (en) | 2020-07-16 | 2022-01-07 | State detection circuit for anti-fuse memory cell, and memory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010687680.4A CN113948142B (zh) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113948142A true CN113948142A (zh) | 2022-01-18 |
CN113948142B CN113948142B (zh) | 2023-09-12 |
Family
ID=79326411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010687680.4A Active CN113948142B (zh) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11854605B2 (zh) |
CN (1) | CN113948142B (zh) |
WO (1) | WO2022012200A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11854633B2 (en) * | 2020-07-16 | 2023-12-26 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Anti-fuse memory cell state detection circuit and memory |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050151578A1 (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-14 | Chien-Hua Huang | Fuse state detection circuit |
US20060176750A1 (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-10 | Dong Pan | Circuit and method for reading an antifuse |
US20110012668A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Nick Rosik | Programmable efuse and sense circuit |
CN104217744A (zh) * | 2013-06-04 | 2014-12-17 | 力旺电子股份有限公司 | 电流感测放大器及其感测方法 |
CN104751895A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 存储器、电熔丝存储阵列的检测电路及方法 |
CN106297891A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-01-04 | 英特格灵芯片(天津)有限公司 | 一种熔丝存储装置的检测方法及装置 |
US10332609B1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-25 | Micron Technology, Inc. | Systems and methods for improving fuse systems in memory devices |
CN210271793U (zh) * | 2019-09-29 | 2020-04-07 | 长鑫存储技术有限公司 | 反熔丝存储单元电路及阵列电路 |
Family Cites Families (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3866481B2 (ja) | 2000-05-12 | 2007-01-10 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路 |
US6597598B1 (en) | 2002-04-30 | 2003-07-22 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Resistive cross point memory arrays having a charge injection differential sense amplifier |
US20030214867A1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-20 | Matthew Goldman | Serially sensing the output of multilevel cell arrays |
US7082061B2 (en) | 2004-12-03 | 2006-07-25 | Macronix International Co., Ltd. | Memory array with low power bit line precharge |
US7333383B2 (en) | 2005-08-23 | 2008-02-19 | Infineon Technologies Ag | Fuse resistance read-out circuit |
JP4824500B2 (ja) * | 2005-10-28 | 2011-11-30 | エルピーダメモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
US8243542B2 (en) * | 2005-11-30 | 2012-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Resistance variable memory devices and read methods thereof |
JP2007207404A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Elpida Memory Inc | オーバードライブ書き込み方法、ライトアンプ電源生成回路及びこれらを備えた半導体記憶装置 |
JP5078118B2 (ja) * | 2006-10-23 | 2012-11-21 | パナソニック株式会社 | 半導体記憶装置 |
KR101123074B1 (ko) | 2009-04-30 | 2012-03-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 퓨즈 회로 및 그를 포함하는 반도체 장치 |
CN101916583B (zh) | 2010-07-30 | 2015-12-09 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 灵敏放大器以及存储器 |
KR101855295B1 (ko) | 2011-09-08 | 2018-05-09 | 삼성전자주식회사 | 데이터 리드회로, 이를 포함하는 불휘발성 메모리 장치 및 불휘발성 메모리 장치의 데이터 리드 방법 |
CN103366790A (zh) | 2012-03-30 | 2013-10-23 | 硅存储技术公司 | 用于读出放大器的可调整参考发生器 |
KR20140008865A (ko) * | 2012-07-12 | 2014-01-22 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 저항 변화 메모리 장치 |
KR102216563B1 (ko) | 2014-04-07 | 2021-02-18 | 삼성전자주식회사 | 불 휘발성 메모리 장치 및 그것을 포함하는 메모리 시스템 |
JP6396730B2 (ja) * | 2014-09-19 | 2018-09-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
CN104505123B (zh) | 2014-12-05 | 2018-04-20 | 深圳市国微电子有限公司 | 一种反熔丝存储器的读取应用电路 |
US9627088B2 (en) | 2015-02-25 | 2017-04-18 | Ememory Technology Inc. | One time programmable non-volatile memory and read sensing method thereof |
KR20180063514A (ko) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 전자 장치 |
KR102570472B1 (ko) | 2017-01-10 | 2023-08-25 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 장치 |
JP2018160296A (ja) | 2017-03-22 | 2018-10-11 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
TWI652683B (zh) | 2017-10-13 | 2019-03-01 | 力旺電子股份有限公司 | 用於記憶體的電壓驅動器 |
TWI669714B (zh) | 2018-05-29 | 2019-08-21 | 力旺電子股份有限公司 | 電壓控制裝置及記憶體系統 |
US10930344B2 (en) * | 2018-06-01 | 2021-02-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | RRAM circuit and method |
US10658048B2 (en) | 2018-08-16 | 2020-05-19 | Stmicroelectronics S.R.L. | Floating boosted pre-charge scheme for sense amplifiers |
US10411710B1 (en) * | 2018-12-05 | 2019-09-10 | Xilinx, Inc. | Adaptive read scheme for configuration SRAMs in a programmable device |
CN109799374A (zh) | 2019-03-11 | 2019-05-24 | 歌尔股份有限公司 | 感测放大器 |
CN210639992U (zh) * | 2019-11-28 | 2020-05-29 | 长鑫存储技术有限公司 | 可编程存储单元、可编程存储阵列 |
CN210925501U (zh) * | 2019-11-28 | 2020-07-03 | 长鑫存储技术有限公司 | 一次可编程存储器的读写电路 |
US11854633B2 (en) * | 2020-07-16 | 2023-12-26 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Anti-fuse memory cell state detection circuit and memory |
US11817159B2 (en) * | 2020-07-16 | 2023-11-14 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Circuit for detecting anti-fuse memory cell state and memory |
CN114598269A (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-07 | 长鑫存储技术(上海)有限公司 | 共源共栅结构、输出结构、放大器与驱动电路 |
-
2020
- 2020-07-16 CN CN202010687680.4A patent/CN113948142B/zh active Active
-
2021
- 2021-06-02 WO PCT/CN2021/097849 patent/WO2022012200A1/zh active Application Filing
-
2022
- 2022-01-07 US US17/570,476 patent/US11854605B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050151578A1 (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-14 | Chien-Hua Huang | Fuse state detection circuit |
US20060176750A1 (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-10 | Dong Pan | Circuit and method for reading an antifuse |
US20110012668A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Nick Rosik | Programmable efuse and sense circuit |
CN104217744A (zh) * | 2013-06-04 | 2014-12-17 | 力旺电子股份有限公司 | 电流感测放大器及其感测方法 |
CN104751895A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 存储器、电熔丝存储阵列的检测电路及方法 |
CN106297891A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-01-04 | 英特格灵芯片(天津)有限公司 | 一种熔丝存储装置的检测方法及装置 |
US10332609B1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-25 | Micron Technology, Inc. | Systems and methods for improving fuse systems in memory devices |
CN210271793U (zh) * | 2019-09-29 | 2020-04-07 | 长鑫存储技术有限公司 | 反熔丝存储单元电路及阵列电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113948142B (zh) | 2023-09-12 |
WO2022012200A1 (zh) | 2022-01-20 |
US11854605B2 (en) | 2023-12-26 |
US20220130448A1 (en) | 2022-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10475491B2 (en) | Random code generator with antifuse differential cell and associated sensing method | |
US7633820B2 (en) | Current limit circuit and semiconductor memory device | |
JP3621334B2 (ja) | 不揮発性メモリ装置 | |
US9105357B2 (en) | Semiconductor memory device and defective judging method thereof | |
KR100190080B1 (ko) | 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 테스트용 고전압 감지 회로 | |
CN210925501U (zh) | 一次可编程存储器的读写电路 | |
US11817159B2 (en) | Circuit for detecting anti-fuse memory cell state and memory | |
US9754640B1 (en) | Sensing circuit and method utilizing voltage replication for non-volatile memory device | |
US8553487B2 (en) | Internal power supply circuit, semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device | |
CN113948142B (zh) | 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 | |
US20210208618A1 (en) | On-chip reference current generating circuit | |
US20190086355A1 (en) | Semiconductor apparatus including a capacitance measuring circuit | |
CN113948144B (zh) | 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 | |
CN113948141B (zh) | 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 | |
US20220020443A1 (en) | Anti-fuse memory cell state detection circuit and memory | |
CN112863584A (zh) | 一次可编程存储器的读写电路 | |
US11881274B2 (en) | Program control circuit for antifuse-type one time programming memory cell array | |
US11817163B2 (en) | Circuit for detecting state of anti-fuse storage unit and memory device thereof | |
CN113948143B (zh) | 反熔丝存储单元状态检测电路及存储器 | |
US8331157B2 (en) | Semiconductor memory device | |
KR100689804B1 (ko) | 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로 | |
JP3185670B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
KR20170067639A (ko) | 저항성 메모리 및 그 메모리 셀 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |