CN1321375C - 存储器读取装置及读取方法 - Google Patents

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CN1321375C CNB021226261A CN02122626A CN1321375C CN 1321375 C CN1321375 C CN 1321375C CN B021226261 A CNB021226261 A CN B021226261A CN 02122626 A CN02122626 A CN 02122626A CN 1321375 C CN1321375 C CN 1321375C
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Abstract

本发明涉及一种存储器读取装置及读取方法，利用双参考电压以读取存储器中的存储单元所储存的数据。该装置包括第一比较器、第二比较器及第三比较器。第一比较器接收低参考电压及存储单元的单元电压并据以输出第一值。第二比较器接收高参考电压及存储单元的单元电压并据以输出第二值。第三比较器接收第一值与第二值并据以输出存储单元所储存的数据。

Description

存储器读取装置及读取方法
技术领域
本发明涉及一种存储器读取装置及读取方法，特别是涉及一种利用双参考电压以读取快闪存储器或非挥发性存储器读取装置。
背景技术
非挥发性存储器具有不需电源即可保存数据的特性，而且具有抹除与写入的功能，因此广泛的应用于各种电子产品上。请参照图1，其绘示为非挥发性，存储器的一个存储单元(cell)示意图。一个存储单元是用以记录一个位的数据。存储单元包括控制栅极(Control Gate)CG、浮动栅极(FloatingGate)FG、源极S与漏极D。存储单元的数据是以浮动栅极FG中所储存的电荷量多少而定：当浮动栅极FG中储存高量的电子，此时需要给予控制栅极CG一个高电压的门槛电压，例如是大于5伏特，才能使此存储单元的源极S与漏极D导通，一般定义此时的数据为0；当浮动栅极FG中储存低量的电子，此时只需要给予控制栅极CG一个低电压的门槛电压，例如是小于3.2伏特，即可使此存储单元的源极S与漏极D导通，一般定义此时的数据为1。
欲读取存储单元中所储存的数据时，需判断流经存储单元的电流大小。流经高门槛电压的存储单元的电流比流经低门槛电压的存储单元的电流小，因此判断流经存储单元的电流大小即可得知存储单元所储存的数据。图2是传统的用以读取非挥发性存储器读取装置电路图。读取电路包括感测放大器SA(senseamplifier)、参考单元Ref(reference cell)、电容C1与电容C2，用以读取存储单元M的数据。参考单元Ref是用以提供一固定值的参考电流Iref。参考电流Iref流经电容C2以提供一参考电压Vref。电容C1是将流经存储单元M的电流转换为单元电压Vcell。感测放大器SA接收参考电压Vref与单元电压Vcell并比较后输出信号D。若存储单元M是储存0，也就是说具有高门槛电压，则单元电压Vcell是小于参考电压Vref，使得输出的信号D为0。因此信号D即为存储单元M所储存的数据。若存储单元M是储存1，也就是说具有低门槛电压，则单元电压Vcell是大于参考电压Vr，使得输出的信号D为1。
请参照图3，其为参考电压Vref、具高门槛电压的单元电压Vcell_h与具低门槛电压的单元电压Vcell_l的示意图。由于流经低门槛电压的单元的电流较大，因此其单元电压Vcell_l亦较大。参考电压Vref与单元电压Vcell的差距需大于一定的程度，例如是ΔV1或ΔV2，才能使感测放大器SA正确的判断。由图中可以知道直到时间t0才能使其差距大到感测放大器可以正确判断的程度，因此造成读取速度太慢。
发明内容
本发明的目的就是在提供一种可以加快读取速度的存储器读取装置。
根据本发明目的，本发明提出一种存储器读取装置，用以读取存储器中的一存储单元所储存的数据。存储单元是依据所储存的数据输出单元电流。读取装置包括第一比较器、第二比较器及第三比较器。第一比较器用以接收低参考电压及对应于单元电流的单元电压并据以输出第一值。第二比较器用以接收高参考电压及单元电压并据以输出第二值。第三比较器用以接收第一值与第二值并据以判断并输出存储单元所储存的数据。
具体地讲，本发明公开一种存储器读取装置，用以读取一存储器中的一存储单元所储存的数据，该存储单元是依据所储存的数据输出一单元电流，该读取装置包括：
一第一参考单元，具有一高门槛电压，用以提供一低参考电流；
一第二参考单元，具有一低门槛电压，用以提供一高参考电流；
一第一负载，用以接收该高参考电流并输出一第一参考电压；
一第二负载，用以接收该低参考电流并输出一第二参考电压；
一第三负载，用以接收该单元电流并输出一单元电压；
一第一比较器，用以接收该第一参考电压及该单元电压并据以输出一第一值；
一第二比较器，用以接收该第二参考电压及该存储单元的电压并据以输出一第二值；以及
一第三比较器，用以接收该第一值与该第二值并据以判断并输出该存储单元所储存的数据。
所述的第一负载、第二负载与第三负载为电容或为电阻。
本发明还公开一种存储器读取装置，用以读取一存储器中的一存储单元的数据，该存储单元是依据所储存的数据输出一单元电流，该读取装置包括：
一参考单元，具有一低门槛电压，用以提供一高参考电流；
一第一负载，用以接收该高参考电流并输出一参考电压；
一第二负载，用以接收该单元电流并输出一单元电压；
一第一比较器，其一第一输入端是接收该单元电压，其一第二输入端为接地，该第一比较器据以输出一第一值；
一第二比较器，用以接收该参考电压及该单元电压并据以输出一第二值；以及
一第三比较器，用以接收该第一值与该第二值并据以判断并输出该存储单元所储存的数据。
所述的第一负载、第二负载与第三负载为电容或者为电阻。
本发明还公开一种存储器读取装置，用以读取一存储器中的一存储单元的数据，该存储单元是依据所储存的数据输出一单元电流，该读取装置包括：
一第一比较器，是接收对应于该单元电流的一单元电压，及一低参考电压，该第一比较器并据以输出一第一值；
一第二比较器，用以接收一高参考电压及该单元电压并据以输出一第二值；以及
一第三比较器，用以接收该第一值与该第二值并据以判断并输出该存储单元所储存的数据。
所述的装置还包括一负载，用以接收该单元电流并输出该单元电压。
所述的装置还包括：
一参考单元，该参考单元为高门槛电压以输出一低参考电流；以及
一负载，用以接收该低参考电流并输出该低参考电压。
所述的负载为电容或者为电阻。
所述的装置还包括：
一参考单元，该参考单元为低门槛电压以输出一高参考电流；以及
一负载，用以接收该高参考电流并输出该高参考电压。
所述的负载为电容或者为电阻。
本发明还公开一种存储器读取方法，用以读取一存储器中的一存储单元的数据，该存储单元是依据所储存的数据输出一单元电流，该方法包括：
接收对应于该单元电流的一单元电压；
接收一低参考电压；
比较该单元电压及该低参考电压并据以输出一第一值；
接收一高参考电压；
比较该单元电压及该高参考电压并据以输出一第二值；以及
比较该第一值与该第二值并据以判断并输出该存储单元所储存的数据。
所述的低参考电压是由一第一参考单元产生，该高参考电压由一第二参考单元产生。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文持举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为非挥发性存储器的一个存储单元(cell)示意图；
图2是传统的用以读取非挥发性存储器读取装置电路图；
图3为参考电压、具高门槛电压的单元电压与具低门槛电压的单元电压的示意图；
图4为依照本发明一较佳实施例的一种存储器读取装置的示意图；
图5A为读取高门槛电压的存储单元时的感测值SA1与SA2的示意图；
图5B为读取低门槛电压的存储单元时的感测值SA1与SA2的示意图；
图6为降低参考单元Ref_2的门槛电压后，感测低门槛电压的存储单元时的感测值SA1与SA2的示意网；
图7为以电阻为负地的存储器读取装置示意图；
图8为存储器读取装置的另一示意图。
具体实施方式
请参照图4，其为依照本发明一较佳实施例的一种存储器读取装置的示意图。存储器读取装置用以读取非挥发性存储器中的一存储单元所储存的数据。读取装置包括参考单元Ref_1、Ref_2、负载L1、L2、L3、比较器CP1、CP2及CP3。参考单元Ref_1为高门槛电压，用以提供低参考电流Ir1。参考单元Ref_2为低门槛电压，用以提供高参考电流Ir2。负载L1用以接收低参考电流Ir1并输出低参考电压Vr1。负载L2用以接收高参考电流Ir2并输出高参考电压Vd。负载L3用以接收流经存储单元M的单元电流Icell并据以输出单元电压Vcell。比较器CP1用以接收参考电压Vr1及单元电压Vcell，比较后输出感测值SA1。比较器CP2用以接收参考电压Vr2及单元电压Vcell，比较后输出感测值SA2。比较器CP3用以接收感测值SA1与SA2并据以判断并输出该存储单元M所储存的数据D。
在本实施例中，负载L1、L2及L3为电容，因此其感测值的变化如图5A及图5B所示。图5A绘示为读取高门槛电压的存储单元时的感测值SA1与SA2的示意图。由于流经高门槛电压的存储单元的电流Icell为低电平，因此单元电压Vcell亦为低电平。所以单元电压Vcell与低参考电压Vr1的差距不大，而单元电压Vcell与高参考电压Vr2的差距就比较大。感测值SA1与SA2的值分别为：
SA1＝Av*(Vcell-Vr1)；
SA2＝Av*(Vr2-Vcell)；
其中，Av为比较器CP1与CP2的放大增益值。所以在感测高门槛电压的存储单元时，感测值SA1是小于感测值SA2。由于是依据感测值SA1与SA2的差值而判读存储单元储存的数据，感测值SA1与SA2的差值比起传统的单参考单元的读取装置所产生的结果为大。由图中可知在时间t’即可得到ΔV1的差值，因此可以使读取速度加决。
图5B为读取低门槛电压的存储单元时的感测值SA1与SA2的示意图。由于流经低门槛电压的存储单元的电流Icell为高电平，因此单元电压Vcell亦为高电平。所以单元电压Vcell与低参考电压Vr1的差距较大，而单元电压Vcell与高参考电压Vr2的差距就比较小。所以感测值SA2小于感测值SA1。由于是依据感测值SA1与SA2的差值而判读存储单元储存的数据，感测值SA1与SA2的差值比起传统的单参考单元的读取装置所产生的结果为大。由图中可知在时间t”即可得到ΔV2的差值，因此可以使读取速度加快。
经由适当的调整参考单元Ref_2的门槛电压，可以在感测低门槛电压的存储单元时加大感测值SA1与SA2的差距。图6绘示即为降低参考单元Ref_2的门槛电压后，感测低门槛电压的存储单元时的感测值SA1与SA2的示意图。降低参考单元Ref_2的门槛电压使得感测值SA2为负值，如此可以在感测低门槛电压的存储单元时加大感测值SA2与SA1的差距，以加快读取的速度。
本实施例中的负载亦可以由电阻构成。请参照图7，其绘示为以电阻为负载的存储器读取装置示意图。其中，电流Icell，Ir1及Ir2产生的方式与图5中相同，是分别由存储单元M、参考单元Ref_1及Ref_2所产生。与图5中的负载不同的地方在于负载为电阻R1、R2及R3，且与电源VDD耦接。而其操作原理为相同。
请参照图8，其为存储器读取装置的另一作法。与图7中不同的是，以接地的方式产生参考电压Vr1，节省电阻R1及参考单元Ref_1，而达成相同的效果。
本发明上述实施例所公开的存储器读取装置采用双参考电压以判读存储单元所储存的数据，可以加快读取的速度与稳定度。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等效变化，因此本发明的保护范围以权利要求为淮。

Claims (18)

1.一种存储器读取装置，用以读取一存储器中的存储一位数据的存储单元所储存的数据，该存储单元是依据所储存的数据输出一单元电流，其特征在于，该读取装置包括：
一第一参考单元，具有一高门槛电压，用以提供一低参考电流；
一第二参考单元，具有一低门槛电压，用以提供一高参考电流；
一第一负载，用以接收该高参考电流并输出一第一参考电压；
一第二负载，用以接收该低参考电流并输出一第二参考电压；
一第三负载，用以接收该单元电流并输出该存储单元的电压；
一第一比较器，用以接收该第一参考电压及该存储单元的电压并据以输出一第一值；
一第二比较器，用以接收该第二参考电压及该存储单元的电压并据以输出一第二值；以及
一第三比较器，用以接收该第一值与该第二值并据以判断并输出该存储单元所储存的数据。
2.如权利要求1所述前存储器读取装置，其特征在于所述的第一负载、第二负载与第三负载为电容。
3.如权利要求1所述的存储器读取装置，其特征在于所述的第一负载、第二负载与第三负载为电阻。
4.一种存储器读取装置，用以读取一存储器中的存储一位数据的存储单元的数据，该存储单元是依据所储存的数据输出一单元电流，其特征在于，该读取装置包括：
一参考单元，具有一低门槛电压，用以提供一高参考电流；
一第一负载，用以接收该高参考电流并输出一参考电压；
一第二负载，用以接收该单元电流并输出一单元电压；
一第一比较器，其一第一输入端是接收该单元电压，其一第二输入端为接地，该第一比较器据以输出一第一值；
一第二比较器，用以接收该参考电压及该单元电压并据以输出一第二值；以及
一第三比较器，用以接收该第一值与该第二值并据以判断并输出该存储单元所储存的数据。
5.如权利要求4所述的存储器读取装置，其特征在于所述的第一负载、第二负载与第三负载为电容。
6.如权利要求4所述的存储器读取装置，其特征在于所述的第一负载、第二负载与第三负载为电阻。
7.一种存储器读取装置，用以读取一存储器中的存储一位数据的存储单元的数据，该存储单元是依据所储存的数据输出一单元电流，其特征在于，该读取装置包括：
一第一比较器，是接收对应于该单元电流的一单元电压，及一低参考电压，该第一比较器并据以输出一第一值；
一第二比较器，用以接收一高参考电压及该单元电压并据以输出一第二值；以及
一第三比较器，用以接收该第一值与该第二值并据以判断并输出该存储单元所储存的数据。
8.如权利要求7所述的存储器读取装置，其特征在于所述的装置还包括一负载，用以接收该单元电流并输出该单元电压。
9.如权利要求8所述的存储器读取装置，其特征在于所述的负载为电容。
10.如权利要求8所述的存储器读取装置，其特征在于所述的负载为电阻。
11.如权利要求7所述的存储器读取装置，其特征在于所述的装置还包括：
一参考单元，该参考单元为高门槛电压以输出一低参考电流；以及
一负载，用以接收该低参考电流并输出该低参考电压。
12.如权利要求11所述的存储器读取装置，其特征在于所述的负载为电容。
13.如权利要求11所述的存储器读取装置，其特征在于所述的负载为电阻。
14.如权利要求11所述的存储器读取装置，其特征在于所述的装置还包括：
一参考单元，该参考单元为低门槛电压以输出一高参考电流；以及
一负载，用以接收该高参考电流并输出该高参考电压。
15.如权利要求14所述的存储器读取装置，其特征在于所述的负载为电容。
16.如权利要求14所述的存储器读取装置，其特征在于所述的负载为电阻。
17.一种存储器读取方法，用以读取一存储器中的存储一位数据的存储单元的数据，该存储单元是依据所储存的数据输出一单元电流，其特征在于，该方法包括：
接收对应于该单元电流的一单元电压；
接收一低参考电压；
比较该单元电压及该低参考电压并据以输出一第一值；
接收一高参考电压；
比较该单元电压及该高参考电压并据以输出一第二值；以及
比较该第一值与该第二值并据以判断并输出该存储单元所储存的数据。
18.如权利要求17所述的存储器读取方法，其特征在于所述的低参考电压是由一第一参考单元产生，该高参考电压由一第二参考单元产生。
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