CN1311472C - 磁阻性存储器及其读取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁阻性存储器及其读取方法，该存储器具有第一极点的一控制电路，其可以经由一读取分配器利用切换组件连接至位线的第一端。控制电路具有第二极点，其供应功率至评估器，以及具有第三极点，其连接至参考电压源。另外读出电路具有第三电压源，具有一电压等于这个第一读取电压源的电压、且其可以利用切换组件连接至这些位线的第二端。这个读出电路具有第四电压源，其可利用切换组件连接至这些字线的第二端。该存储器还包括第一写入电流源，其利用切换组件连接至字线的第一端；以及第二写入电流源，其利用切换组件分别连接至所述位线的所述第一端。从而可以提供存储器的可靠性。

Description

磁阻性存储器及其读取方法

[技术领域]

本发明涉及磁阻性存储器及这类磁阻性存储器的存储器单元的读取方法。

[背景技术]

磁阻性存储器是表示动态随机随机存储器(DRAM)及静态随机存取存储器(SRAM)、及非挥发性存储器，举例来说，闪存(Flash)或可电性除程序化随读存储器(EEPROM)，的替代品。这些存储器包括一存储器单元排列，其分别连接对应的位线及字线。一磁阻性存储器的各个存储器单元具有二磁性组件，其利用一介电层彼此隔离。其中，一磁性组件是硬式磁性、且其磁通方向是预定的，而另一磁性则是软性磁性、且其定向可以就对应位线及字线施加适当切换电流而加以反转。安排在这两个磁性组件间的介电层是所谓的”隧穿介电层(tunneldielectric)”，举例来说，适合用于隧穿介电层且具有2nm厚度的一层。这个隧穿介电层，根据其特征，具有取决于其环绕磁场的一电阻。若这个隧穿介电层两侧的磁性组件均具有相同定向，则这个介电层便会具有一不同电阻值，相较于当这两个磁性组件的磁通方向是彼此反向时。这个隧穿介电层的个别电阻值可以就对应位线及字线施加适当电压而决定，进而推演这些磁性组件的定向。整体而言，这种磁阻性存储器，因此，便可以得到一状态系统，其以二元方式操作、且适用于数字信息储存。除了这种功能的固有电阻外，一特殊类型的磁阻性存储器单元亦具有一二极管功能。

在这类存储器单元排列中，在各种情况中，位线及字线可以，举例来说，平行排列于实际存储器单元的上方及下方、及彼此呈现直角地依序排列。随后，这些位线及字线便可以在这个存储器单元排列的边缘，连接写入及读取电路。

目前，磁阻性存储器(MRAM)的海量存储器阵列尚未出现在产品中。市场上目前仅有相对小量的排列(阵列)，其通常是基于”同平面电流(current in-plane)”原理，然而，在海量存储器应用中，”垂直平面电流(current perpendicular to plane)”原理则会具有较佳前景。磁阻性存储器可以提供几个主要优点，诸如：简易制作、非挥发资料储存、及良好的收缩合适性。这种磁阻性存储器应用于海量存储器的合适性主要取决于：是否能够产生足够大的存储器单元方块。具有竞争性的海量存储器必须同时满足下列要求：

-这个排列必须容许一(数百)×(数百)存储器单元的大小。

-读取信号必须具有一特定最小振幅，借以容许足够可靠的评价。

以半导体存储器为例：

■动态随机存取存储器(DRAM)需要大约100-150mV。电压评价利用位于间距的读取放大器，在阵列边缘执行。

■闪存(内嵌式)需要大约10μA。电流评价利用读取放大器，在周边区域执行。

■静态随机存取存储器(SRAM)的开启电流大约150μA、关闭电流可以忽略。阵列存取时间大约600ps-1.2ns。

磁阻性存储器(MRAM)的精确数值并无法先验得到，并且，这个读取信号亦必须逐例检查其是否足以进行灵敏于干扰的可靠评价。

读取动作的能量消耗应该相较于或小于动态随机存取存储器(DRAM)的能量消耗(取决于其架构，1pJ-1nJ)。这些要求亦必须置于磁阻性存储器(MRAM)的任何大量储存应用中。

已知技术已提议各种不同磁阻性存储器单元的架构。然而，这些提议电路的使用均可能具有稳定性问题。

[发明内容]

因此，本发明的目的系提供一种合适架构，借以可靠地写入、读取、及删除这类存储器单元排列的磁阻性存储器单元，也就是说，磁阻性存储器。

根据本发明的磁阻性存储器，包括：一磁阻性存储器单元排列，其排列为二或更多列及/或二或更多行，其中各存储器单元具有一电阻及一二极管；用于各行的一位线，其连接至属于该行的所述存储器单元的第一极点；用于各列的一字线，其连接至属于该列的所述存储器单元的第二极点；以及一第一读取电压源，其具有一第一电压，利用第一切换组件分别连接至所述字线的第一端。另外还包括一控制电路，后者具有：一第一极点，其可以经由一读取分配器利用第二切换组件分别连接至所述位线的第一端；一第二极点，经由该第二极点，电流可以馈入—评价装置；以及一第三极点，其连接至一参考电压源。该存储器还包括：一第三电压源，其具有一电压，等于该第一读取电压源的电压、并可以经由第三切换组件分别连接至所述位线的第二端；一第四电压源，其可以经由第四切换组件分别连接至所述字线的第二端；其中，该参考电压源的电压及该控制电路被设计使得在该控制电路的该第一极点出现一电压约略对应于该第四电压源的电压；并使流过该控制电路的该第二极点的电流约略等于流过该控制电路的该第一极点的电流，且该电流无关于在该控制电路的该第二极点出现的电压；一第一写入电流源，其利用该第一切换组件分别连接至所述字线的所述第一端；以及一第二写入电流源，其利用该第二切换组件分别连接至所述位线的所述第一端。

本发明的原理是基于同时施加固定电压，无关于任何电流，至欲读取存储器单元的两极点，其连接一固定电压源至这个单元的一极点、并连接一控制电路至这个单元的另一极点，其中，这个控制电路维持这个极点的电位，使其无关于任何单元电流。如此，这个电流便可以取决于单元状态，其可以量测电流、或取决于这个单元状态的其它变量加以决定。

根据本发明，“约略等于”表示：在这两个极点的电流最多仅能相差至某个范围，借以使这个评价装置执行的电流评价能够导出一个可靠结论，借以推演出这个单元的状态(假设：这个推演动作可以利用一种或更多种方法达成)。这两个或更多个存储器单元组织为具有行列的一排列。为了执行本发明的方法，由于电压施加于未连接欲读取存储器单元的字线及位线，因此，至少一线必须提供于上述二维的至少一维，也就是说，以列为例或以行为例。为了让本发明能够灵敏地使用，存储器单元的最小数目为二。当然，存储器单元最好的数目最好能够更大，且实务上亦是如此。

流过这个欲读取单元的电流可以约略表示为：

I＝U₁-U*-U_D/R_z；

其中，U₁是第一读取电压源的电压、U*是这个控制电路的第一极点的电压、U_D是跨越这个二极管的压降、且R_z是取决于磁化情况的单元电阻。这个电流是对应于由这个控制电路的第二极点流向这个评价装置、或流向这个评价装置线的电流。这个电流可以利用这个评价装置决定，借以推演出欲评价单元的状态。

举例来说，一终接电阻器可以用来将这个电流转换为可以评价的一电压，在这种例子中，

U_B＝I*R；

其中，U_B是在这个评价装置线上、跨越这个终接电阻器R的压降。

使用导体的内部电阻，为分析方便，予以省略。

因此，这个评价装置的一输入可以连接、或经由一评价装置线连接至这个控制电路的第二极点；在这种例子中，一第一线性或非线性终接电阻器可以由这个评价装置线分支。

如此，这个评价装置便可以是一电压评价装置，并且，利用这个电压评价装置进行评价的电压是可以取决于(举例来说，正比于)流过这个控制电路的第二极点的电流。

如此，根据本发明较佳控制电路的评价装置部分，在这个实施例中，便可以视为一电压/电压转换器。

并且，熟习此项技术者亦可利用各种可能性以提供这个控制电路，据此，这个控制电路的特性，其根据本发明且如先前所述，可以达成。如此，这个控制电路便可以利用一运算放大器及一晶体管进行设计。在这种例子中，这个控制电路是可以一运算放大器，具有二输入，其非反向输入连接至这个参考电压源以做为这个控制电路的第三极点、且其反向输入分别连接至这些位线的第一端以做为这个控制电路的第一极点，其中，这个运算放大器具有一输出，连接具有二源极/漏极区域的一晶体管的栅极区域，这些源极/漏极区域的一区域连接至这个运算放大器的反向输入、且这些源极/漏极区域的另一区域连接至这个评价装置以做为这个控制电路的第二极点。在这种例子中，出现在这个控制电路的第一极点的电压等于出现在第三极点的电压。

在这种例子中，这个使用晶体管的源极区域通常连接至这个控制电路的第一极点。这类控制电路的运算放大器凭借其设计以确认：第一极点的电压总是对应于第三极点的电压，借以使本发明控制电路的基本条件能够利用一运算放大器、以一合适方式确保。

为简化根据本发明的存储器电路，第一电压源最好能够等于第三电压源，也就是说，将第一电压源与第三电压源组合，且除此以外，这个参考电压源最好能够组合这个第四电压源，若这个控制电路利用一运算放大器形成。这样，这些电压间的特别良好匹配便可以达成。

根据本发明的另一较佳实施例，这些单元的电压解耦及这个评价装置电路的电压解耦无关于流过一控制电路的单元电流，这个控制电路具有一双极晶体管，其基极连接至这个参考电压源以做为这个控制电路的第三极点、其发射极分别连接至这些位线的第一端以做为这个控制电路的第一极点、且其双极连接至这个评价装置线以做为这个控制电路的第二极点。这些方法亦可以让这个单元的电压维持于一预定数值，其利用这个参考电压源加以定义。然而，在这种例子中，这个发射极的电压相对于这个参考电压地平移这个基极-发射极二极管响应电压的振幅，也就是说，相对于这个控制电路具有一运算放大器及一金氧半晶体管的情况，在这种例子中，这个第四电压源及这个参考电压源的数值并不需要选择为彼此约略相等，不过，取而代之的是，这个参考电压源的数值必须适应，借以使这个发射极出现与这个第四电压源约略相等的数值。

这个终接电阻器用以描述一电阻器，其中，欲评价电压经由其中一极点馈入、且其中另一极点连接至另一参考电压。这个参考电压通常是地点(GND)，但是，这个参考电压亦可以是其它电位，举例来说，甚至是大于这个读取电压源的一电压。在这种例子中，这个电路必须适当地适应，其是熟习此项技术者所熟悉的一方法。

为了本发明的目的，在这种例子中，”约略相等的电压”是表示：这些电压间(也就是说，第一电压及第三电压间、或参考电压及第四电压间)的差异必须小于这个二极管的响应电压，借以避免任何不想要的电流路径，穿过不想要读取的存储器单元。这些电压数值间的匹配精密度要求亦必须延伸至整个单元阵列，其中，个别单元亦同样会发生泄漏电流、并加总于整个阵列。由此，第一电压及第三电压间或第四电压及参考电压间的匹配条件相关于这个单元阵列的整体大小及架构，但是，通常是表示一更严格条件，相较先前所述的条件。然而，这个条件可以利用合适电路方法充分满足(其是实体组合第一电压源U1及第三电压源U3、或第四电压源U4及参考电压源U5(其仅适用于适当的实施例，举例来说，一运算放大器)，也就是说，不要分别提供这些电压)。

在这种例子中，这个参考电压可以小于这个第一电压。然而，这个第一电压亦可以小于这个参考电压。在这种例子中，根据本发明的电路必须执行适当变动。举例来说，这些晶体管可能必须反向，其非提供一运算电压至连接地点GND的极点，也就是说，利用一NMOS晶体管取代一PMOS晶体管，其中，这个单元阵列的二极管偏压方向保留。

对于欲读取存储器单元的一给定电阻及这个二极管功能的响应电压而言，这个第一电压及这个控制电路的第一极点的电压间的电压差应该进行设计，借以使其足以达成一足够电流，流过欲读取单元的存储器。

这个磁阻性存储器单元的二极管最好进行定向，借以使一电流能够在施加电压时，流过这个存储器单元。根据这些电压的选择，这表示：保留这些二极管的定向可以是必要的。

为了改善这个电路的时间响应，这个电路的时间响应最好能够让这个读取分配器亦连接至(或可以连接至)一预充电源(一第二电压源，U2)。这个预充电源的电压最好能够基本上等于出现在这个控制电路的第一极点的电压，其是经由这个控制电路制作，借以做为这个电压源U5的数值的一函数(也就是说，在一运算放大器电路的例子中，预充电源U2＝电压U5)。本实施例是有利用本发明的下列实施例，其中，这个单元阵列内的电容必须充电、或必须保留其电荷，特别是，这个选择位线的寄生电容。另外，在这种例子中，这个预充电源及这个第四电压源亦可以组合形成单一电压源。

原则上，利用这个预充电源U2的预充电动作亦可以省略。在这种例子中，这些电容器的充电或电荷保留必须利用这个单元阵列内的单元电阻执行。然而，执行这个动作所需要的时间是介于亳秒范围，且对于许多应用而言过长。

这个磁阻性存储器最好能够进行架构，借以使这个评价装置线能够具有二评价装置路径，其可以利用切换装置，分别连接至这个控制电路的第二极点；其中，一终接电阻器是由个别的评价装置路径分支，且在这种例子中，这两个评价装置路径可以利用个别切换组件，分别连接至这个电压评价装置的一输入、及分别连接至并联这个电压评价装置的一电容。

这个较佳的组件排列可以有效地得到两个评价装置路径，而非先前所述的单一评价装置路径。这表示：欲读取存储器单元产生的电阻可以执行两个彼此无关的评价。

在这种例子中，这两个终接电阻器可以具有完全相同的电阻数值，或者，这两个终接电阻器的电阻数值亦可以不同。这两个提供电容用以暂时储存发生在量测期间及量测后的电压，借以使这两个电压能够利用具有二输入的适当电压评价装置进行比较。这个两彼此无关的评价装置路径排列可以，举例来说，执行存储器单元的二次评价及一平均程序，并经由这种方法，更精确地决定电阻数值及存储器单元的二元内容。

然而，两次评价间亦可以执行一切换尝试，借以由欲读取存储器单元的任何电阻数值变化，推演出这个存储器单元的先前二元状。为了执行这类切换尝试，根据本发明的磁阻性存储器最好亦能够具有：一第一写入电流源，其可以利用切换组件，分别连接至这些字线的第一端；以及一第二写入电流源，其可以利用切换组件，分别连接至这些位线的第一端。这类切换尝试利用电流(由分别流过这些字线及位线的写入电流源提供)、并配合将电压(利用第三及第四电压源提供)施加至欲读取存储器单元，而以一特定方向执行。

如先前所述，这些电压源及写入电流源必须能够分别连接至这些字线及位线的个别使用端。为达成此目的，本较佳实施例提供分配器，借以将输出及输出信号及电压传送至各个字线及位线。因此，这些分配器分支导体追踪系统，其端点分别排列这些字线及位线的切换组件。因此，这些位线便可以利用一读取分配器(其中，各个位线具有一切换组件)，连接至这个控制电路。同样地，这些位线亦可以利用这个读取分配器，连接至这个第二写入电流源，在这种例子中，这个第二写入电流源及这个控制电路可以利用切换组件，连接至这个读取分配器。

同样地，这些位线亦可以利用这个读取分配器，连接至这个读取分配器，在这种例子中，这个预充电源及这个控制电路可以利用切换组件，连接至这个读取分配器。

连接这个第二写入电流源、这个控制电路、及这个预充电流至这个评价装置分器器的这些切换组件可以利用另一种方法产生接触，因为，举例来说，这个控制电路及这个写入电流源间可能没有任何直接电性连接点。

这些第三及第四电压源可以利用电压分配器(其中，各个位线及字线具有一切换组件)，连接至这些位线及字线。

同样地，这个读取电压源亦可以利用一读取电压分配器(同样地，各个字线具有一切换组件)，连接至这些字线。

最后，这个第一写入电流源可以利用这个读取电压分配器，同样地连接至这些字线，在这种例子中，这个第一写入电流源及这个第一读取电压源可以利用类似方法，连接至这个读取电压分配器，其中，这个第二写入电流源及这个控制电路可以利用切换组件，连接至这个读取电压分配器。

这些切换组件，如先前所述，最好能够有至少部分是晶体管，虽然最好能够合部都是晶体管。

这些使用的磁阻性存储器单元最好是所谓的垂直电流存储器单元(垂直平面电流)。在这些单元中，这些存储器单元的组件(亦即：位线、第一磁性组件、隧穿介电层、第二磁性组件、字线)彼此垂直排列，相对于一集成电路表面或其硅结构。在这个评价程序期间，因此，这个电流便可以由上往下或由下往上地流动。

本发明亦有关于一种方法。先前装置所述的任何详细均可以应用于本方法，并且做为这部分说明的参考。

根据本发明的这种读取一磁阻性存储器的存储器单元的方法，该磁阻性存储器包括：一磁阻性存储器单元排列，其排列为二或更多列及/或二或更多行，各个存储器单元具有一电阻及一二极管；用于各行的一位线，其连接至属于该行的所述存储器单元的第一极点；用于各列的一字线，其连接至属于该列的所述存储器单元的第二极点；以及一参考电压源，其具有一参考电压，连接至一控制电路的第三极点，该控制电路的第一极点连接至欲读取的该存储器单元的第一极点，其中，该控制电路产生一电压，其出现在该控制电路的第一极点、并关联于该控制电路的第三极点的该参考电压(举例来说，等于这个参考电压)；该方法的步骤包括：

A：施加一第一读取电压源，其具有不等于该参考电压的一第一电压，至欲读取的一存储器单元的第二极点；

B：施加一第三电压源，其具有等于该第一电压的一电压，至未连接欲读取的该存储器单元的位线；

C：施加一第四电压源，其具有等于出现在该控制电路的第一极点的电压的一电压，至未连接欲读取的该存储器单元的字线；

D：评价流过该控制电路的第二极点及欲读取的该存储器单元的电流、或利用一评价装置，评价该电流的一导出变量，其中，电流经由该控制电路的第二极点馈入。

举例来说，一种可能导出变量可能是电压。因此，这个导出变量可以是跨越一第一终接电阻器的压降，且可以利用并联地连接这个第一终接电阻器的一电压评价装置进行评价，其中，这个电压正比于流过欲读取存储器单元的电流。

虽然这个电压评价装置执行施加电压的一量测以经由电流推演出欲读取存储器单元的电阻数值，电压亦会出现在未寻址字线及位线，并且，配合这些存储器单元的二极管，这些电压亦可以免除不注意电流的发生。整体而言，这种排列可以大幅改善读取程序的稳定性、并相当程度的降低整个系统的功率损耗。

根据本发明方法步骤的连续说明并不具有任何时间顺序。虽然这些步骤可以连接执行，然而，最重要的是，这些步骤A、B、C的所有条件均必须满足，借以在得到一可靠量测前，确保这个电压评价装置的可靠评价。就实用性及速度的考虑而言，如此，这些步骤A、B、C最好能够基本上同时执行。另外，步骤D亦最好能够基本上同时执行、或在其它步骤后尽快执行。

根据本发明的方法亦包括：在连接存储器单元的这些线上产生一预充电，因为这些线具有相对大的寄生电容。这种方法可以改善这个存储器的响应(且特别是，降低存取时间)，且具有下列步骤的特征：

在步骤D、C、或B前，

A2：施加一预充电源，其电压大体上等于出现在该控制电路的第一极点的电压，至连接欲读取的该存储器单元的第一极点的位线；以及

在步骤A2后且在步骤D、C、或B前，

A3：中断该预充电源及连接欲读取的该存储器单元的第一极点的位线。

如先前所述，根据本发明的方法 可以进一步调整以改善欲读取存储器单元的数值决定精确度。举例来说，两个彼此无关的读取程序可以执行，其中，在各个例子中出现的电压暂时储存于两个电容，其个并联地连接至这个电压评价装置的输入。利用这种方法暂时储存的电压数值，最后，可以在这个电压评价装置中同时进行评价。然而，这种方法亦可以改善，借以连续执行二次读取程序，并在其间进行一次切换。这样的好处是，电压量测并不需要如此精确，因为重点放在切换尝试前后、可能发生在得到电压间的可能差异。如此，这个方法包括电压数值的一第一读取程序，跟随一切换尝试，并再跟随电压数值的一第二读取程序。这种多步骤方法的较佳实施例更包括下列步骤：

E：储存跨越该第一终接电阻器的压降于并联该电压评价装置的一第一电容中；

F：中断该第一电容及该第一终接电阻器及该控制电路的第二极点；

G：中断该第一读取电压源及欲读取的该存储器单元；

H：中断该控制电路及欲读取的该存储器单元；

I：施加出现在该第四电压源的电压至所有所述字线；

J：施加出现在该第三电压源的电压至所有所述位线；

K：施加一第一电流源至连接欲读取的该存储器单元的第二极点的字线；

L：施加一第二电流源至连接欲读取的该存储器单元的第二极点的位线；

M：中断该第一电流源及连接欲读取的该存储器单元的第二极点的字线；

N：中断该第二电流源及连接欲读取的该存储器单元的第二极点的位线；

O：施加该第一读取电压源至欲读取的该存储器单元的第二极点；

p：连接该控制电路的第一极点至欲读取的该存储器单元；

Q：施加该第三电压源至未连接欲读取的该存储器单元的位线；

R：施加该第四电压源至未连接欲读取的该存储器单元的字线；

S：连接该控制电路的第二极点至一第二终接电阻器、并联该第二终接电阻器的一第二电容、及并联该第二电容的该电压评价装置的一第二输入；

T：储存跨越该第二终接电阻器的压降于该第二电容中；

U：中断该第二电容及该第二终接电阻器及该控制电路的第二极点；以及

V：在该电压评价装置中，比较储存在该第一电容及该第二电容(C2)的电压。

应该注意的是，根据本发明的实施例(如先前所述)配合一电压评价装置的使用及做为电流导出变量的电压侦测以进行说明，因为这两个量测所需要的暂时储存可以利用简易方法执行。另外，只有在其它程序可能会发生于这个单元阵列或整个电路的储存及评价程序间的时候，我们才会需要步骤U，借以清空这个第二电容器。事实上，部分步骤可以同时执行、或基本上同时执行。举例来说，这些步骤A、B、C、D、E最好能够基本上同时执行。同样地，这些步骤F、G、H亦最好能够基本上同时执行，在这种例子中，这些步骤应该在第一读取程序后(亦即：在步骤A、B、C、D、E后)执行，借以做为过渡至写入尝试的步骤。另外，这些步骤I、J、K、L亦最好能够基本上同时执行，虽然这些步骤应该在中断这些步骤F、G、H后执行。另外，这些步骤M、N亦最好能够基本上同时执行，虽然这些步骤亦应该在这些步骤A至L后再度执行。最后，这些步骤O、P、Q、R、S、T亦最好能够基本上同时执行。这些步骤包括后续的第二读取程序。

根据本发明，这种方法的特征亦包括：这个参考电压小于这个第一电压，虽然相反情况亦可以考虑，如本发明的先前存储器所述。另外，在这种例子中，对于欲读取存储器单元的一给定电阻及这个二极管功能的响应电压而言，这个电压差亦应该足以达成一足够电流，流过欲读取的存储器单元。

[附图说明]

本发明参考所附附图，利用较佳实施例详细说明如下，其中：

第1图表示读取程序期间，根据本发明磁阻性存储器的一较佳实施例；以及

第2图表示根据本发明磁阻性存储器另一较佳实施例，其电压源进行组合。

[具体实施方式]

如先前所述，本发明可以利用一简易评价装置(具有一输入)及一简易评价方法加以执行。重复读取方法，其详细说明如下，可以提供一更可靠的评价结构，虽然亦会产生更大的区域单元电阻变动。

详细而言，这些步骤包括：

1.读取这个单元状态、并储存这个信息，

2.以特定方向进行后续切换尝试，

3.再次读取这个单元状态、并储存这个信息，

4.比较这些结果并进行评价。

第1图表示根据本发明磁阻性存储器的一电路的实施例。其中，这个电路具有一矩阵，其包括m条字线(5a，5b)及n条位线(4a，4b)，其中，这些选择字线(5a)经由一读取电压分配器13及一切换组件6a，利用一第一读取电压源(U1)连接至一预定电位(举例来说，2V)。属于这个欲读取存储器单元3a的位线4a最好能够利用这些切换组件8a及21进行简易连接，借以连接至一第二电压(举例来说，1V)。在这个较佳实施例中，这个控制电路1，其包括一运算放大器1a及一晶体管(举例来说，一PMOS串连晶体管22)，将欲读取存储器单元3a维持于这个电位，无论这个单元电流的大小如何，因为一电压源U5施加至这个运算放大器的另一输入、并供应尽可能等于电压源U2的一电压。在本发明的实施例中，虽然这个晶体管22的源极区域的位线电压维持于1V的常数，但是这个晶体管22的漏极区域仍然具有一可变电压，其相关于欲读取存储器单元的电阻，因为这个欲读取存储器单元3a的电阻(其相关于磁化状态)定义流过这个存储器单元的电流，且其经由这个晶体管22及这个电阻器R1或R2而流至这个评价装置电路。因此，这个电流会造成一压降，其相关于跨越这个评价装置电路的终接电阻器R1、R2的单元电阻，其中，这个实施例的电压等于这个晶体管22的漏极电压。

这个电压可以在这个电压评价装置2中进行实时评价、或可以利用第1图所示电容器C1及C2暂存储存，其中，电容C1在一复数读取程序中价先评价。

未寻址的字线5b利用这个切换组件7b，经由这个第四电压源U4及一电压分配器16以维持在一电位，其基本上对应于这个第二电压(也就是说，以本实施例而言为1V)，就像是这个第二电压源U2所提供。未寻址的位线4b利用一第三电压源U3，经由一第二电压分配器15及切换组件9b以维持在一电位，其基本上等于这个第一电压(举例来说，2V)。由此可知，所有位线及字线均可以维持在固定位准。因此，这个观念不仅具有实体简易的优点，并且亦可以达成其功能。

根据本发明，若仅仅执行单一评价程序，则这个电压的暂时储存便可以不需要这个第一电容器C1。在这种例子中，电流、电压、或任何导出变量均可以利用一评价装置2实时决定，其连接至这个评价装置线10、或且并联这个第一电容C1(也就是说，这两个位置具有相同电位)。

一写入程序(举例来说，用于一切换尝试)的执行是，首先施加这些电压源U3及U4至所有字线及位线。这个电流经由这些电流源I1及I2施加，其利用切换组件18及20连接至这些电流源，且同时，这个评价装置不只是利用这个切换组件19与这个存储器单元排列中断，且这个第一读取电压源U1亦利用这个切换组件17与这个存储器单元排列中断，及这个电压源U2亦利用这个切换组件21与这个存储器单元排列中断。举例来说，这些电流源I1及I2的电流位准经由写入电流源I1及I2施加至这个字线5a及这个位线4a，并且亦经由这个电压源U3及U4提供。

第2图表示本发明的另一实施例，其中，这些电压源U1及U3、及这些电压源U2及U4(其电压在各种例子中约略相等)组合形成共享电压源U1及U2。否则，第2图所示的电路及其操作方法对应于上述实施例，如第1图所示。这个电压源U5亦可以利用这种方法整合，也就是说，本发明实施例亦可以省略这个电压源U5，若这个控制电路的第三极点直接连至这个预充电源U2。

[附图符号]

C1             第一电容

C2         第二电容

R1         第一终接电阻器

R2         第二终接电阻器

U1         第一读取电压源

U2         第二读取电压源

U3         第三电压源

U4         第四电压源

U5         第五电压源

I1         第一写入电流源

I2         第二写入电流源

1          控制电路

1a         运算放大器

2          电压评价装置

3a，3b，3c，3d 磁阻性存储器单元

4a，4b     位

5a，5b     字线

6a，6b     连接字线至读取电压源、写入电流源的切换组件

7a，7b     连接字线至第四电流源的切换组件

8a，8b     连接位线至电压评价装置、写入电流源的切换组件

9a，9b     连接位线至第三电压源的切换组件

10         评价装置线/连接线

11         第一评价装置路径

12         第二评价装置路径

13         读取电压分配器

14         读取分配器

15，16     电压分配器

17         连接读取电压源至读取分配器的切换组件

18         连接第一写入电流源至读取分配器的切换组件

19         连接评价装置线至读取分配器的切换组件

20         连接第二写入电流源至评价装置分配器的切换组件

21         连接第二读取电压源至评价装置分配器的切换组件

22         评价晶体管

23        连接第一评价装置路径至连接线的切换组件

24        连接第二评价装置路径至连接线的切换组件

25        连接第二评价装置路径至电压评价装置及第二电容的切

          换组件

26        连接第一评价装置路径至电压评价装置及第一电容的切

          换组件

Claims (26)

1.一种磁阻性存储器，包括：

一磁阻性存储器单元排列，其排列为二或更多列及/或二或更多行，其中各存储器单元(3a，3b，3c，3d)具有一电阻及一二极管；

用于各行的一位线(4a，4b)，其连接至属于该行的所述存储器单元(3a，3b，3c，3d)的第一极点；

用于各列的一字线(5a，5b)，其连接至属于该列的所述存储器单元(3a，3b，3c，3d)的第二极点；以及

一第一读取电压源(U1)，其具有一第一电压，利用第一切换组件(6a，6b，17)分别连接至所述字线的第一端，

其特征在于：

一控制电路(1)，具有：

一第一极点，其可以经由一读取分配器(14)利用第二切换组件(8a，8b)分别连接至所述位线(4a，4b)的第一端；

一第二极点，经由该第二极点，电流可以馈入一评价装置(2)；以及

一第三极点，其连接至一参考电压源(U5)；

一第三电压源(U3)，其具有一电压，等于该第一读取电压源(U1)的电压、并可以经由第三切换组件(9a，9b)分别连接至所述位线(4a，4b)的第二端；

一第四电压源(U4)，其可以经由第四切换组件(7a，7b)分别连接至所述字线(5a，5b)的第二端；

其中，该参考电压源(U5)的电压及该控制电路(1)被设计使得在该控制电路的该第一极点出现一电压约略对应于该第四电压源(U4)的电压；并使流过该控制电路(1)的该第二极点的电流约略等于流过该控制电路(1)的该第一极点的电流，且该电流无关于在该控制电路(1)的该第二极点出现的电压；

一第一写入电流源(I1)，其利用该第一切换组件(6a，6b，17)分别连接至所述字线(5a，5b)的所述第一端；以及

一第二写入电流源(i2)，其利用该第二切换组件(8a，8b，18)分别连接至所述位线(4a，4b)的所述第一端。

2.如权利要求1所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该评价装置(2)的一输入连接或可以经由一评价装置线(10)连接至该控制电路(1)的该第二极点，其中，一第一线性或非线性终接电阻器(R1)由该评价装置线(10)分支。

3.如权利要求2所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该评价装置(2)是一电压评价装置，且利用该评价装置(2)进行评价的电压正比于流过该控制电路(1)的该第二极点的电流。

4.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该控制电路(1)具有一运算放大器，具有二输入，其非反相输入连接至该参考电压源(U5)以做为一第三极点、其反相输入分别连接至所述位线的所述第一端以做为一第一极点，其中，该运算放大器具有一输出，连接至具有二源极/漏极区域的一晶体管的栅极区域，所述源极/漏极区域的一区域连接至该运算放大器的该反相输入、所述源极/漏极区域的另一区域将电流馈入该评价装置(2)以做为一第二极点，且其中，出现在该第一极点的电压等于出现在该第三极点的电压。

5.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该参考电压源(U5)与该第四电压源(U4)具有相同电位。

6.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该控制电路(1)具有一双极晶体管，其基极连接至该参考电压源(U5)以做为该控制电路(1)的一第三极点，其发射极分别连接至所述位线的所述第一端以做为该控制电路(1)的一第一极点，且其集电极将电流馈入该评价装置(2)以做为该控制电路(1)的一第二极点。

7.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该第一电压源(U1)与该第三电压源(U3)具有相同电位。

8.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该参考电压小于该第一电压。

9.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

对于欲读取的该存储器单元(3a)的一给定电阻及该二极管的响应电压而言，该电压差足以达成一足够电流，流过欲读取的该存储器单元(3a)。

10.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

所述磁阻性存储器单元(3a，3b，3c，3d)的所述二极管进行定向，借以让一电流能够在施加该第一电压及该参考电压时，流过欲读取的该存储器单元(3a)。

11.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

一预充电源(U2)连接至该读取分配器(14)。

12.如权利要求11所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该预充电源(U2)的电压等于出现在该控制电路(1)的该第一极点的电压。

13.如权利要求12所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该预充电源(U2)与该第四电压源(U4)具有相同电位。

14.如权利要求2所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该评价装置线(10)具有二评价装置路径(11，12)，其利用第五切换组件(20，21)分别连接至该控制电路(1)的该第二极点；

其中，一终接电阻器(R1，R2)由该个别评价装置路径(11，12)分支；以及

其中，各该个别评价装置路径(11，12)分别利用第六切换组件(24，25)连接至该电压评价装置(2)的一输入、及连接至与其并联的个别电容(C1，C2)。

15.如权利要求1所述的磁阻性存储器，其特征在于：

所述位线(4a，4b)利用该读取分配器(14)同样连接至该预充电源(U2)，其中，该预充电源(U2)及该控制电路(1)利用其它切换组件(19，21)连接至该读取分配器(14)。

16.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该第三及第四电压源(U3，U4)利用电压分配器(15，16)，连接至所述位线及字线(4a，4b，5a，5b)，其中，各所述位线及字线(4a，4b，5a，5b)具有所述的第三与第四切换组件(7a，7b，9a，9b)。

17.如权利要求1至3的任何一项所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该第一读取电压源(U1)利用一读取电压分配器(13)，连接至所述字线(5a，5b)，其中，各所述字线(5a，5b)具有所述的第一切换组件(6a，6b)。

18.如权利要求17所述的磁阻性存储器，其特征在于：

该第一写入电流源(I1)利用该读取电压分配器(13)同样连接至所述字线(5a，5b)，其中，该第一写入电流源(I1)及该第一读取电压源(U1)利用其它切换组件(16，17)连接至该读取电压分配器(13)。

19.一种读取一磁阻性存储器的存储器单元的方法，该磁阻性存储器包括：

一磁阻性存储器单元排列，其排列为二或更多列及/或二或更多行，其中各个存储器单元(3a，3b，3c，3d)具有一电阻及一二极管；用于各行的一位线(4a，4b)，其连接至属于该行的所述存储器单元(3a，3b，3c，3d)的第一极点；用于各列的一字线(5a，5b)，其连接至属于该列的所述存储器单元(3a，3b，3c，3d)的第二极点；以及一参考电压源(U5)，其具有一参考电压，连接至一控制电路(1)的第三极点，该控制电路(1)的第一极点连接至欲读取的该存储器单元(3a)的第一极点，其中，该控制电路(1)产生一电压，其出现在该控制电路(1)的第一极点、并关联于该控制电路(1)的第三极点的该参考电压；

该方法的步骤包括：

A：施加一第一读取电压源(U1)，其具有不等于该参考电压的一第一电压，至欲读取的一存储器单元(3a)的第二极点；

B：施加一第三电压源(U3)，其具有等于该第一电压的一电压，至未连接欲读取的该存储器单元(3a)的位线(4b)；

C：施加一第四电压源(U4)，其具有等于出现在该控制电路(1)的第一极点的电压的一电压，至未连接欲读取的该存储器单元(3a)的字线(5b)；

D：评价流过该控制电路(1)的第二极点及欲读取的该存储器单元(3a)的电流、或利用一评价装置，评价该电流的一导出变量，其中，电流经由该控制电路(1)的第二极点馈入。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：

出现在该控制电路(1)的第一极点的电压等于该控制电路(1)的第三极点的该参考电压。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于：

该导出变量跨越一第一终接电阻器(R1)的一压降，利用并联于该第一终接电阻器(R1)的一电压评价装置(2)进行评价，其中，该压降正比于流过欲读取的该存储器单元(3a)的电流。

22.如权利要求19至21的任何一项所述的方法，其特征在于：

步骤A至D同时执行。

23.如权利要求19至21的任何一项所述的方法，其特征在于：

该方法更包括下列步骤：

在步骤D、C、或B前，

A2：施加一预充电源(U2)，其电压等于出现在该控制电路(1)的第一极点的电压，至连接欲读取的该存储器单元(3a)的第一极点的位线(4a)；以及

在步骤A2后且在步骤D、C、或B前，

A3：中断该预充电源(U2)及连接欲读取的该存储器单元(3a)的第一极点的位线(4a)。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于：

该方法更包括下列步骤：

E：储存跨越该第一终接电阻器(R1)的压降于并联该电压评价装置(2)的一第一电容(C1)中；

F：中断该第一电容(C1)及该第一终接电阻器(R1)及该控制电路(1)的第二极点；

G：中断该第一读取电压源(U1)及欲读取的该存储器单元(3a)；

H：中断该控制电路(1)及欲读取的该存储器单元(3a)；

I：施加出现在该第四电压源(U4)的电压至所有所述字线(5a，5b)；

J：施加出现在该第三电压源(U3)的电压至所有所述位线(4a，4b)；

K：施加一第一电流源(I1)至连接欲读取的该存储器单元(3a)的第二极点的字线(5a)；

L：施加一第二电流源(I2)至连接欲读取的该存储器单元(3a)的第二极点的位线(4a)；

M：中断该第一电流源(I1)及连接欲读取的该存储器单元(3a)的第二极点的字线(5a)；

N：中断该第二电流源(I2)及连接欲读取的该存储器单元(3a)的第二极点的位线(4a)；

O：施加该第一读取电压源(U1)至欲读取的该存储器单元(3a)的第二极点；

P：连接该控制电路(1)的第一极点至欲读取的该存储器单元(3a)；

Q：施加该第三电压源(U3)至未连接欲读取的该存储器单元(3a)的位线(4b)；

R：施加该第四电压源(U4)至未连接欲读取的该存储器单元(3a)的字线(5b)；

S：连接该控制电路(1)的第二极点至一第二终接电阻器(R2)、并联该第二终接电阻器(R2)的一第二电容(C2)、及并联该第二电容(C2)的该电压评价装置(2)的一第二输入；

T：储存跨越该第二终接电阻器(R2)的压降于该第二电容(C2)中；

U：中断该第二电容(C2)及该第二终接电阻器(R2)及该控制电路(1)的第二极点；以及

V：在该电压评价装置(2)中，比较储存在该第一电容(C1)及该第二电容(C2)的电压。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于：

该参考电压小于该第一电压。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于：

对于欲读取的该存储器单元(3a)的一给定电阻及该二极管的响应电压而言，该电压差足以达成一足够电流，流过欲读取的该存储器单元(3a)。

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