Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Speicherschaltung, ein
Speicherbauelement und ein Verfahren zum Betreiben einer Speicherschaltung.The
The present invention relates to a memory circuit
Memory device and a method for operating a memory circuit.
Speicherschaltungen
mit einer großen
Anzahl von Speicherzellen sind Bestandteile einer großen Vielfalt
von mikroelektronischen Geräten,
insbesondere auch von Speicherbauelementen. Die schnell wachsende
Anzahl von Anwendungen digitaler Informationsverarbeitung in praktisch
allen Bereichen der Technik geht mit einem ähnlich schnell wachsenden Bedarf
an Speicherschaltungen hoher Geschwindigkeit und hoher Kapazität einher.memory circuits
with a big one
Number of memory cells are components of a large variety
of microelectronic devices,
in particular also of memory components. The fast growing
Number of applications of digital information processing in practical
All areas of technology have a similarly fast growing demand
associated with high speed and high capacity memory circuits.
Es
gibt eine große
Anzahl verschiedener Technologien der Speicherung von Information
in Speicherzellen. In Speicherschaltungen mit resistiven Speicherelementen
wie auch in einigen anderen Arten von Speicherschaltungen umfasst
der Vorgang des Lesens von Daten aus den Speicherzellen einen Vergleich
des elektrostatischen Potenzials oder der Ladung einer Bitleitung
mit einem Referenzpotenzial bzw. einer Referenzladung. Beispielsweise
ist in der CBRAM-Technologie (CBRAM = Conductive Bridging RAM) das
Referenzpotenzial gewöhnlich der
arithmetische Mittelwert eines Lesepotenzials Vread und
eines Plattenpotenzials bzw. Entladepotenzials VPL.
Eine Möglichkeit,
das Referenzpotenzial zu erzeugen, besteht darin, die beiden wohl
definierten Potenziale an zwei verschiedene Bitleitungen zu legen
und diese anschließend
kurzzuschließen.There are a large number of different technologies for storing information in memory cells. In memory circuits having resistive memory elements as well as in some other types of memory circuits, the process of reading data from the memory cells involves comparing the electrostatic potential or charge of a bit line to a reference potential and reference charge, respectively. For example, in CBRAM (Conductive Bridging RAM) technology, the reference potential is usually the arithmetic mean of a read potential V read and a plate potential or discharge potential V PL . One way to generate the reference potential is to apply the two well-defined potentials to two different bitlines and then short-circuit them.
Die
US 2003/0169625 A1 beschreibt ein Speicherarray mit einer Mehrzahl
von PCRAM-Speicherzellen, die an Kreuzungspunkten von einer Mehrzahl
von Bitleitungen und einer Mehrzahl von Zeilenleitungen angeordnet
sind. Beim Lesen einer Speicherzelle vergleicht eine Leseverstärker das elektrische
Potential an einer Bitleitung mit einem Referenzpotential, das zwi schen
einer Schwellenspannung einer Diode und einem Lesepotential liegt.The
US 2003/0169625 A1 describes a memory array with a plurality
of PCRAM memory cells that are at points of intersection of a plurality
arranged by bit lines and a plurality of row lines
are. When reading a memory cell, a sense amplifier compares the electrical
Potential at a bit line with a reference potential, the rule between
a threshold voltage of a diode and a read potential.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte
Speicherschaltung, ein verbessertes Speicherbauelement und ein verbessertes
Verfahren zum Betreiben einer Speicherschaltung zu schaffen.The
Object of the present invention is an improved
Memory circuit, an improved memory device and an improved
To provide a method of operating a memory circuit.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Speicherschaltung eine Mehrzahl
von parallelen Bitleitungen, die mit einer Mehrzahl von Speicherzellen
verbunden sind; eine Mehrzahl von Leseverstärkern, die mit den Bitleitungen
verbunden sind; eine Mehrzahl von Schaltern, wobei jeder Schalter
mit einem entsprechenden Paar von Bitleitungen aus der Mehrzahl
von Bitleitungen verbunden ist, um das entsprechende Paar von Bitleitungen
schaltbar kurzzuschließen,
wobei die Bitleitungen des entsprechenden Paars von Bitleitungen
mit zwei verschiedenen Leseverstärkern
verbunden sind, und wobei die Bitleitungen des entsprechenden Paars
von Bitleitungen nächste
Nachbarn einer weiteren Bitleitung zwischen den Bitleitungen des
entsprechenden Paars von Bitleitungen sind.According to one
embodiment
According to the present invention, a memory circuit comprises a plurality
of parallel bitlines connected to a plurality of memory cells
are connected; a plurality of sense amplifiers connected to the bitlines
are connected; a plurality of switches, each switch
with a corresponding pair of bit lines of the plurality
is connected by bit lines to the corresponding pair of bit lines
switchable short circuit,
wherein the bitlines of the corresponding pair of bitlines
with two different sense amplifiers
and the bitlines of the corresponding pair
from bitlines next
Neighbors another bit line between the bit lines of the
corresponding pair of bit lines.
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst eine Speicherschaltung eine Mehrzahl
von Speicherzellen, die in einem zweidimensionalen Array angeordnet
sind; eine Mehrzahl paralleler Bitleitungen, die mit der Mehrzahl
von Speicherzellen verbunden sind; eine Mehrzahl von Leseverstärkern, die
mit der Mehrzahl von Bitleitungen verbunden sind; und eine Mehrzahl von
Schaltern, von denen jeder mit einem entsprechenden Paar von Bitleitungen
aus der Mehrzahl von Bitleitungen verbunden ist, um das entsprechende Paar
von Bitleitungen schaltbar kurzzuschließen, wobei eine erste Gruppe
von Bitleitungen aus der Mehrzahl von Bitleitungen ausschließlich mit
an einer ersten Seite des Arrays angeordneten Leseverstärkern verbunden
ist, eine zweite Gruppe von Bitleitungen aus der Mehrzahl von Bitleitungen
ausschließlich
mit an einer zweiten Seite des Arrays angeordneten Leseverstärkern verbunden
ist, und jedes entsprechende Paar von Bitleitungen, das mit einem
Schalter aus der Mehrzahl von Schaltern verbunden ist, aus einer Bitleitung
aus der ersten Gruppe von Bitleitungen und einer Bitleitung aus
der zweiten Gruppe von Bitleitungen besteht.According to one
another embodiment of the
The present invention includes a memory circuit a plurality
of memory cells arranged in a two-dimensional array
are; a plurality of parallel bit lines connected to the plurality
connected by memory cells; a plurality of sense amplifiers, the
are connected to the plurality of bit lines; and a plurality of
Switches, each of which with a corresponding pair of bit lines
is connected from the plurality of bit lines to the corresponding pair
short-circuited by bitlines, with a first group
of bit lines of the plurality of bit lines exclusively with
connected to a first side of the array arranged sense amplifiers
is a second group of bit lines of the plurality of bit lines
exclusively
connected to arranged on a second side of the array sense amplifiers
is, and each corresponding pair of bit lines, that with a
Switch of the plurality of switches is connected, from a bit line
from the first group of bitlines and a bitline
the second group of bitlines.
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben einer
Speicherschaltung folgende Schritte: Auswählen einer ersten Bitleitung,
die mit einer zu lesenden oder zu beschreibenden oder aufzufrischenden
Speicherzelle verbunden ist, wobei die erste Bitleitung mit einem
ersten Leseverstärker
verbunden ist; Anlegen eines ersten vorbestimmten Potenzials an
eine zweite Bitleitung, wobei die zweite Bitleitung und die erste
Bitleitung einander nächste Nachbarn
sind, und wobei die zweite Bitleitung mit dem ersten Leseverstärker verbunden
ist; Anlegen eines zweiten vorbestimmten Potenzials an eine dritte
Bitleitung, wobei die dritte Bitleitung und die erste Bitleitung
einander nächste
Nachbarn sind, und wobei die dritte Bitleitung mit einem zweiten
Leseverstärker
verbunden ist; Kurzschließen
der zweiten und der dritten Bitleitung; Abtasten des Speicherzustands der
zu lesenden oder zu beschreibenden Speicherzelle; und Lesen eines
Datums aus der Speicherzelle.According to one
another embodiment of the
The present invention comprises a method for operating a
Memory circuit comprises the following steps: selecting a first bit line,
those with a to-be-read or written or to be refreshed
Memory cell is connected, wherein the first bit line with a
first sense amplifier
connected is; Applying a first predetermined potential
a second bitline, the second bitline and the first
Bit line each other nearest neighbors
and wherein the second bit line is connected to the first sense amplifier
is; Applying a second predetermined potential to a third one
Bit line, wherein the third bit line and the first bit line
each other next
Neighbors are, and where the third bit line with a second
sense amplifier
connected is; short
the second and the third bit line; Sampling the memory state of
memory cell to be read or written; and reading one
Date from the memory cell.
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben einer
Speicherschaltung mit einem Array von Speicherzellen folgende Schritte:
Auswählen
einer ersten Bitleitung, die mit einer zu lesenden oder zu beschreibenden
oder aufzufrischenden Speicherzelle verbunden ist, wobei die erste
Bitleitung mit einem ersten Leseverstärker verbunden ist, der an
einer ersten Seite des Arrays angeordnet ist; Anlegen eines ersten
vorbestimmten Potenzials an eine zweite Bitleitung, die mit dem
ersten Leseverstärker
verbunden ist; Anlegen eines zweiten vorbestimmten Potenzials an
eine dritte Bitleitung, die mit einem zweiten Leseverstärker verbunden
ist, der an einer zweiten Seite des Arrays angeordnet ist; Kurzschließen der
zweiten und der dritten Bitleitung; Abtasten des Speicherzustands
der zu lesenden oder zu beschreibenden Speicherzelle; und Lesen
eines Datums aus der Speicherzelle.According to another exemplary embodiment of the present invention, a method for operating a memory circuit having an array of memory cells comprises the following steps: selecting a first bit line to be read with one or to be described or refreshed memory cell, the first bit line being connected to a first sense amplifier disposed on a first side of the array; Applying a first predetermined potential to a second bit line connected to the first sense amplifier; Applying a second predetermined potential to a third bit line connected to a second sense amplifier disposed on a second side of the array; Shorting the second and third bit lines; Sensing the memory state of the memory cell to be read or written; and reading a date from the memory cell.
Die
oben genannten Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der
folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
verdeutlicht. Die beigefügten
Zeichnungen stellen jedoch lediglich typische Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung dar und sollen deshalb den Schutzbereich
nicht beschränken.
Die vorliegende Erfindung umfasst weitere ähnlich wirkende Ausführungsbeispiele.The
The above-mentioned features of the present invention are described in the
following description in conjunction with the accompanying drawings
clarified. The attached
However, drawings represent only typical embodiments of the
present invention and are therefore intended to the scope
do not limit.
The present invention includes other similar-acting embodiments.
1 zeigt
ein schematisches Schaltungsdiagramm einer herkömmlichen Speicherschaltung. 1 shows a schematic circuit diagram of a conventional memory circuit.
2 zeigt
ein weiteres schematisches Schaltungsdiagramm der in 1 gezeigten
herkömmlichen
Speicherschaltung. 2 shows another schematic circuit diagram of the in 1 shown conventional memory circuit.
3 zeigt
ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Speicherschaltung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 3 shows a schematic circuit diagram of a memory circuit according to a first embodiment of the present invention.
4 zeigt
ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Speicherschaltung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 4 shows a schematic circuit diagram of a memory circuit according to a second embodiment of the present invention.
5 zeigt
ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Speicherbauelements gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 5 shows a schematic circuit diagram of a memory device according to a third embodiment of the present invention.
6 zeigt
ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 6 shows a schematic flow diagram of a method according to another embodiment of the present invention.
1 zeigt
ein schematisches Schaltungsdiagramm einer herkömmlichen Speicherschaltung 10. Die
Speicherschaltung 10 weist eine Mehrzahl von Speicherzellen 12 auf,
die in schematischer Weise durch Kreise repräsentiert werden. Obwohl die
vorliegende Erfindung auch für
andere Speichertechnologien und andere Typen von Speicherzellen
verwendet werden kann, beziehen sich die nachfolgende Beschreibung
der herkömmlichen Speicherschaltung 10 und
der Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung auf die CBRAM-Technologie. 1 shows a schematic circuit diagram of a conventional memory circuit 10 , The memory circuit 10 has a plurality of memory cells 12 which are represented schematically by circles. Although the present invention may be applied to other memory technologies and other types of memory cells, the following description will refer to the conventional memory circuit 10 and the embodiments of the present invention to the CBRAM technology.
In
einer CBRAM-Speicherschaltung kann jede Speicherzelle 12 einen
Auswahltransistor und ein resistives Speicherelement umfassen. Ein
erster Anschluss des resistiven Speicherelements ist mit einem leitfähigen Bauglied
(gewöhnlich
Platte genannt) verbunden, an dem eine Plattenspannung VPL anliegt (alle Spannungen in Bezug auf
ein vorbestimmtes Referenzpotenzial). Der andere Anschluss des resistiven
Speicherelements ist mit dem Source-Drain-Bereich des Auswahltransistors
verbunden. Das resistive Speicherelement weist (mindestens) zwei
Widerstandszustände
auf, einen niedrigen Widerstandszustand und einen hohen Widerstandszustand,
die eine logische "0" bzw. eine logische "1" repräsentieren.In a CBRAM memory circuit, each memory cell 12 a selection transistor and a resistive memory element. A first terminal of the resistive memory element is connected to a conductive member (commonly called a plate) to which a plate voltage V PL is applied (all voltages with respect to a predetermined reference potential). The other terminal of the resistive memory element is connected to the source-drain region of the selection transistor. The resistive memory element has (at least) two resistance states, a low resistance state and a high resistance state, representing a logical "0" and a logical "1", respectively.
Ferner
weist die Speicherschaltung 10 eine Mehrzahl paralleler
Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 und
eine Mehrzahl paralleler Wortleitungen 31, 32, 33, 34 auf.
Die Speicherzellen 12 sind an Kreuzungspunkten der Bitleitungen
und der Wortleitungen angeordnet.Furthermore, the memory circuit 10 a plurality of parallel bitlines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 and a plurality of parallel word lines 31 . 32 . 33 . 34 on. The memory cells 12 are arranged at crossing points of the bit lines and the word lines.
Ferner
weist die Speicherschaltung 10 eine Mehrzahl von Leseverstärkern 41, 42, 43, 44 auf,
von denen jeder mit zwei Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 verbunden
ist. Bei jedem Leseverstärker 41, 42, 43, 44 wird
eine mit dem Leseverstärker
verbundene Bitleitung als True-Bitleitung und die andere mit dem
gleichen Leseverstärker
verbundene Bitleitung als Complement-Bitleitung bezeichnet. Im Folgenden
werden die Bitleitungen 21, 23, 25, 27 True-Bitleitungen
genannt und die Bitleitungen 22, 24, 26, 28 Complement-Bitleitungen
genannt. Die Nomenklatur könnte
jedoch genauso umgekehrt sein.Furthermore, the memory circuit 10 a plurality of sense amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 on, each with two bit lines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 connected is. At each sense amplifier 41 . 42 . 43 . 44 For example, a bit line connected to the sense amplifier is called a true bit line, and the other bit line connected to the same sense amplifier is called a complement bit line. The following are the bitlines 21 . 23 . 25 . 27 Called true bitlines and the bitlines 22 . 24 . 26 . 28 Called complement bitlines. However, the nomenclature could be the other way around.
Ferner
weist die Speicherschaltung 10 eine Mehrzahl von Schaltern 51, 52, 53 und 54 auf,
von denen jeder mit einem entsprechenden Paar von Bitleitungen 22, 26; 21, 25; 24, 28; 23, 27 verbunden
ist, um das entsprechende Paar von Bitlei tungen schaltbar kurzzuschließen. Jeder
der Mehrzahl von Schaltern 51, 52, 53, 54 ist
entweder mit zwei True-Bitleitungen 21, 23, 25, 27 oder
mit zwei Complement-Bitleitungen 22, 24, 26, 28 verbunden.
Eine Steuerung 61 ist über
Steuerleitungen 63, 64 mit den Schaltern 51, 52, 53, 54 wirksam
verbunden.Furthermore, the memory circuit 10 a plurality of switches 51 . 52 . 53 and 54 on, each of which with a corresponding pair of bit lines 22 . 26 ; 21 . 25 ; 24 . 28 ; 23 . 27 connected to short circuit the corresponding pair of Bitlei lines. Each of the plurality of switches 51 . 52 . 53 . 54 is either with two true bitlines 21 . 23 . 25 . 27 or with two complementary bitlines 22 . 24 . 26 . 28 connected. A controller 61 is via control lines 63 . 64 with the switches 51 . 52 . 53 . 54 effectively connected.
Vor
einem Zugriff oder vorzugsweise während eines Zugriffs auf eine
Speicherzelle 12, die mit einer True-Bitleitung 21, 23, 25, 27 verbunden
ist, wird ein Referenzpotenzial an die entsprechende Complement-Bitleitung 22, 24, 26, 28 angelegt,
die mit dem gleichen Leseverstärker
verbunden ist. Vor einem Zugriff oder vorzugsweise während eines
Zugriffs auf eine Speicherzelle 12, die mit einer Complement-Bitleitung 22, 24, 26, 28 verbunden
ist, wird ein Referenzpotenzial an die entsprechende True-Bitleitung 21, 23, 25, 27 angelegt,
die mit dem gleichen Leseverstärker
verbunden ist. Das Referenzpotenzial ist gewöhnlich ein arithmetischer Mittelwert
einer Lesespannung Vread und einer Plattenspannung
VPL oder von anderen ersten und zweiten
vorbestimmten Potenzialen.Before access or preferably during access to a memory cell 12 that with a true bit line 21 . 23 . 25 . 27 is connected, becomes a reference potential to the corresponding complement bit line 22 . 24 . 26 . 28 created, which is connected to the same sense amplifier. Before access or preferably during access to a memory cell 12 that comes with a complement bitline 22 . 24 . 26 . 28 is connected becomes one Reference potential to the corresponding true bit line 21 . 23 . 25 . 27 created, which is connected to the same sense amplifier. The reference potential is usually an arithmetic mean of a read voltage V read and a plate voltage V PL or other first and second predetermined potentials.
Für einen
Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen 12, die mit
einer True-Bitleitung 21, 23, 25, 27 verbunden
ist, werden das erste vorbestimmte Potenzial an die Complement-Bitleitungen 22, 24 und das
zweite vorbestimmte Potenzial an die Complement-Bitleitungen 26, 28 angelegt.
Danach schließt die
Steuerung 61 die Schalter 51, 53, wodurch
das Paar Complement-Bitleitungen 22, 26 kurzgeschlossen
und das Paar Complement-Bitleitungen 24, 28 kurzgeschlossen
werden. In der Folge stellt sich an den Complement-Bitleitungen 22, 24, 26, 28 ein
Mittenpotenzial Vmin als arithmetischen
Mittelwert zwischen dem ersten und dem zweiten vorbestimmten Potenzial,
d.h. zwischen dem Plattenpotenzial VPL und
dem Lesepotenzial Vread ein.For accessing one or more memory cells 12 that with a true bit line 21 . 23 . 25 . 27 are connected, the first predetermined potential to the complement bit lines 22 . 24 and the second predetermined potential to the complement bit lines 26 . 28 created. Thereafter, the controller closes 61 the switches 51 . 53 causing the pair to complement bitlines 22 . 26 shorted and the pair of complementary bitlines 24 . 28 be shorted. As a result, it turns on the complement bitlines 22 . 24 . 26 . 28 a center potential V min as an arithmetic mean between the first and second predetermined potentials, that is, between the plate potential V PL and the read potential V read .
Während oder
nach dem Erzeugen des Referenzpotenzials wird die entsprechende
aus der Mehrzahl von Wortleitungen 31, 32 aktiviert,
um die resistiven Speicherelemente der entsprechenden Speicherzellen 12 mit
den True-Bitleitungen 21, 23, 25, 27 zu
verbinden, und das Lesepotenzial Vread wird an
die True-Bitleitungen 21, 23, 25, 27 angelegt.During or after generating the reference potential, the corresponding one of the plurality of word lines becomes 31 . 32 activated to the resistive memory elements of the corresponding memory cells 12 with the true bitlines 21 . 23 . 25 . 27 to connect, and the read potential V read is applied to the true bitlines 21 . 23 . 25 . 27 created.
Vorzugweise
wird das Lesepotenzial Vread an die Bitleitungen 21, 23, 25, 27 während einer
kurzen Zeitdauer angelegt. Nach dieser kurzen Zeitdauer ist das
Potenzial an jeder der True-Bitleitungen 21, 23, 25, 27 ein
Abtastpotenzial, das den Widerstandszustand des entsprechenden resistiven
Speicherelements anzeigt. Das Abtastpotenzial fällt schnell auf das Plattenpotenzial
VPL ab, wenn das entsprechende resistive
Speicherelement sich in einem Zustand mit niedrigem Widerstand befindet.
Wenn sich das entsprechende resistive Speicherelement in einem Zustand
mit hohem Widerstand befindet, fällt
das Abtastpotenzial langsam auf das Plattenpotenzial VPL ab.Preferably, the read potential V read is applied to the bit lines 21 . 23 . 25 . 27 created for a short period of time. After this short period of time, the potential is at each of the true bitlines 21 . 23 . 25 . 27 a sampling potential indicative of the resistance state of the corresponding resistive memory element. The sampling potential drops rapidly to the plate potential V PL when the corresponding resistive memory element is in a low resistance state. When the corresponding resistive memory element is in a high resistance state, the sampling potential slowly drops to the plate potential V PL .
Das
in dem entsprechenden resistiven Speicherelement gespeicherte Datum
wird durch Vergleichen des Abtastpotenzials an der entsprechenden True-Bitleitung 21, 23, 25, 27 und
des Mittenpotenzials Vmin an der entsprechenden
Complement-Bitleitung 22, 24, 26, 28 mithilfe
des entsprechenden Leseverstärkers 41, 42, 43, 44 gelesen,
der mit der entsprechenden True-Bitleitung 21, 23, 25, 27 und
der entsprechenden Complement-Bitleitung 22, 24, 26, 28 verbunden
ist.The data stored in the corresponding resistive memory element is obtained by comparing the sampling potential to the corresponding true bit line 21 . 23 . 25 . 27 and the center potential V min at the corresponding complement bit line 22 . 24 . 26 . 28 using the appropriate sense amplifier 41 . 42 . 43 . 44 read that with the corresponding true bitline 21 . 23 . 25 . 27 and the corresponding complement bitline 22 . 24 . 26 . 28 connected is.
Für einen
Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen 12, die mit
einer Complement-Bitleitung 22, 24, 26, 28 verbunden
sind, werden das erste vorbestimmte Potenzial an die True-Bitleitungen 21, 25 und
das zweite vorbestimmte Potenzial an die True-Bitleitungen 23, 27 angelegt.
Danach schließt die
Steuerung 61 die Schalter 52, 54, wodurch
das Paar True-Bitleitungen 21, 25 kurzgeschlossen
und das Paar True-Bitleitungen 23, 27 kurzgeschlossen werden.
In der Folge stellt sich an den True-Bitleitungen 21, 23, 25, 27 ein
Mittenpotenzial Von als arithmetischer Mittelwert zwischen dem ersten
und dem zweiten vorbestimmten Potenzial, d.h. zwischen dem Plattenpotenzial
VPL und dem Lesepotenzial Vread ein.For accessing one or more memory cells 12 that comes with a complement bitline 22 . 24 . 26 . 28 are connected, the first predetermined potential to the true bit lines 21 . 25 and the second predetermined potential to the true bit lines 23 . 27 created. Thereafter, the controller closes 61 the switches 52 . 54 which makes the pair true bitlines 21 . 25 shorted and the pair true bitlines 23 . 27 be shorted. As a result, turns on the true bitlines 21 . 23 . 25 . 27 a center potential From as the arithmetic mean value between the first and second predetermined potentials, that is, between the plate potential V PL and the read potential V read .
Während oder
nach dem Erzeugen des Referenzpotenzials wird die entsprechende
aus der Mehrzahl von Wortleitungen 33, 34 aktiviert,
um die resistiven Speicherelemente der entsprechenden Speicherzellen 12 mit
den Complement-Bitleitungen 22, 24, 26, 28 zu
verbinden, und das Lesepotenzial Vread wird
an die Complement-Bitleitungen 22, 24, 26, 28 angelegt.During or after generating the reference potential, the corresponding one of the plurality of word lines becomes 33 . 34 activated to the resistive memory elements of the corresponding memory cells 12 with the complement bitlines 22 . 24 . 26 . 28 to connect, and the read potential V read is applied to the complement bit lines 22 . 24 . 26 . 28 created.
Vorzugsweise
wird das Lesepotenzial Vread an die Complement-Bitleitungen 22, 24, 26, 28 während einer
kurzen Zeitdauer angelegt. Nach dieser kurzen Zeitdauer ist das
Potenzial an jeder der Complement-Bitleitungen 22, 24, 26, 28 ein
Abtastpotenzial, das den Widerstandszustand des entsprechenden resistiven
Speicherelements anzeigt. Das Abtastpotenzial fällt schnell auf das Plattenpotenzial
VPL ab, wenn das entsprechende resistive
Speicherelement sich in einem Zustand mit niedrigem Widerstand befindet.
Wenn sich das entsprechende resistive Speicherelement in einem Zustand
mit hohem Widerstand befindet, fällt
das Abtastpotenzial langsam auf das Plattenpotenzial VPL ab.Preferably, the read potential V read becomes the complement bit lines 22 . 24 . 26 . 28 created for a short period of time. After this short period of time, the potential is at each of the complement bitlines 22 . 24 . 26 . 28 a sampling potential indicative of the resistance state of the corresponding resistive memory element. The sampling potential drops rapidly to the plate potential V PL when the corresponding resistive memory element is in a low resistance state. When the corresponding resistive memory element is in a high resistance state, the sampling potential slowly drops to the plate potential V PL .
Das
in dem entsprechenden resistiven Speicherelement gespeicherte Datum
wird gelesen, indem das Abtastpotenzial an der entsprechenden Complement-Bitleitung 22, 24, 26, 28 und
das Mittenpotenzial Vmin an einer entsprechenden
True-Bitleitung 21, 23, 25, 27 durch
den entsprechenden Leseverstärker 41, 42, 43, 44,
der mit der entsprechenden Complement-Bitleitung 22, 24, 26, 28 und
mit der entsprechenden True-Bitleitung 21, 23, 25, 27 verbunden
ist, verglichen werden.The data stored in the corresponding resistive memory element is read by applying the sampling potential to the corresponding complement bit line 22 . 24 . 26 . 28 and the center potential V min on a corresponding true bit line 21 . 23 . 25 . 27 through the corresponding sense amplifier 41 . 42 . 43 . 44 that comes with the corresponding complement bitline 22 . 24 . 26 . 28 and with the corresponding true bitline 21 . 23 . 25 . 27 is compared.
Wie
bereits oben beschrieben wurde, wird das Lesepotenzial Vread vorzugsweise während einer ersten vorbestimmten
kurzen Zeitdauer an die entsprechende Bitleitung angelegt. Eine
zweite vorbestimmte kurze Zeitdauer später wird der Speicherzustand
des entsprechenden resistiven Speicherelements durch Abtasten der
Spannung bzw. der Potenzialdifferenz zwischen der entsprechenden
Bitleitung und einer korrespondierenden Bitleitung, an der das Referenzpotenzial
anliegt, abgetastet. In der CBRAM-Technologie unterscheiden sich
die Widerstandswerte eines resistiven Speicherelements in den Zuständen hohen
bzw. niedrigen Widerstands um mehrere Größenordnungen. Deshalb kann
und wird gewöhnlich
die zweite vorbestimmte Zeitdauer auf einen solchen Wert eingestellt,
dass das Abtastpotenzial zu dem Zeitpunkt, zu dem es durch den Leseverstärker erfasst
wird, entweder im Wesentlichen gleich dem Lesepotenzial Vread (wenn sich das resistive Speicherelement
in einem Zustand hohen Widerstands befindet) oder im Wesentlichen
gleich dem Plattenpotenzial VPL (wenn sich
das resistive Speicherelement in einem Zustand niedrigen Widerstands
befindet) ist.As already described above, the read potential V read is preferably applied to the corresponding bit line during a first predetermined short period of time. A second predetermined short time later, the memory state of the corresponding resistive memory element is sampled by sampling the voltage or potential difference between the corresponding bit line and a corresponding bit line at which the reference potential is applied. In CBRAM technology, the resistance values of a resistive memory element differ in the states high or low resistance by several orders of magnitude. Therefore, the second predetermined time period can and usually is set to a value such that the sampling potential at the time it is detected by the sense amplifier is either substantially equal to the read potential V read (when the resistive memory element is in a high resistance state is substantially equal to the plate potential V PL (when the resistive memory element is in a low resistance state).
Alternativ
ist die entsprechende mit der zu lesenden Speicherzelle verbundene
Bitleitung immer noch mit der Quelle des Lesepotenzials verbunden, wenn
der entsprechende Leseverstärker
das gespeicherte Datum durch Abtasten der Potenzialdifferenz liest.
In diesem Fall wird, wenn ein resistives Speicherelement einer durch
die entsprechende aktive Wortleitung aktivierten Speicherzelle sich
im Zustand hohen Widerstands befindet, das Lesepotenzial Vread an der entsprechenden Bitleitung gehalten.
Wenn ein resistives Speicherelement einer durch die entsprechende
aktive Wortleitung aktivierten Speicherzelle sich in einem Zustand
niedrigen Widerstands befindet, wird das Potenzial der entsprechenden
Bitleitung auf das Plattenpotenzial VPL gezogen.
Für diesen
alternativen Lesevorgang sollte der Innenwiderstand einen geeigneten
Wert zwischen den Widerstandswerten des resistiven Speicherelements
in den Zuständen
niedrigen und hohen Widerstands aufweisen.Alternatively, the corresponding bit line connected to the memory cell to be read is still connected to the source of the read potential when the corresponding sense amplifier reads the stored data by sampling the potential difference. In this case, when a resistive memory element of a memory cell activated by the corresponding active word line is in the high resistance state, the read potential V read is held on the corresponding bit line. If a resistive memory element activated by the corresponding one active word line memory cell is in a low resistance state, the potential of the corresponding bit line will be pulled to the plate potential V PL. For this alternative read operation, the internal resistance should have a suitable value between the resistance values of the resistive memory element in the low and high resistance states.
Das
Anlegen der vorbestimmten Potenziale an die Bitleitungen wird vorzugsweise
durch die Steuerung 61 über
Steuerleitungen, Schalter und Quellen, die die Potenziale bereitstellen,
gesteuert, wobei diese Leitungen, Schalter und Quellen inThe application of the predetermined potentials to the bitlines is preferably by the controller 61 controlled by control lines, switches and sources that provide the potentials, these lines, switches and sources in
1 nicht
dargestellt sind. Alternativ wird das Anlegen der vorbestimmten
Potenziale an die Bitleitungen durch andere Teilschaltungen oder
Teilbauelemente der Speicherschaltung 10 gesteuert. 1 are not shown. Alternatively, the application of the predetermined potentials to the bit lines by other subcircuits or sub-devices of the memory circuit 10 controlled.
2 zeigt
die oben mit Bezug auf 1 beschriebene Speicherschaltung.
Es wird nun für
den oben beschriebenen Fall eines Zugriffs auf Speicherzellen 12,
die mit den Complement-Bitleitungen 22, 24, 26, 28 verbunden
sind, die kapazitive Kopplung zwischen den Bitleitungen diskutiert.
Das Lesepotenzial Vread ist an die True-Bitleitungen 21, 23 und
das Plattenpotenzial VPL ist an die True-Bitleitungen 25, 27 angelegt.
Wenn die Schalter 52, 54 geschlossen werden, fällt das
Potenzial an den Bitleitungen 21, 23 von Vread auf Vmean (durch
die Pfeile 66 angedeutet), während das Potenzial der Bitleitungen 25, 27 von VPL auf Vmean ansteigt
(durch die Pfeile 67 angedeutet). 2 shows the above with reference to 1 described memory circuit. It will now be for the case of access to memory cells described above 12 using the complement bitlines 22 . 24 . 26 . 28 connected, the capacitive coupling between the bit lines discussed. The read potential V read is to the true bit lines 21 . 23 and the plate potential V PL is to the true bit lines 25 . 27 created. When the switches 52 . 54 closed, the potential drops on the bit lines 21 . 23 from V read to V mean (through the arrows 66 indicated), while the potential of the bit lines 25 . 27 increases from V PL to V mean (by the arrows 67 indicated).
Die
Bitleitung 22 ist zwischen zwei Bitleitungen 21, 23 angeordnet,
deren Potenzial von Vread auf Vmean fällt. Die
Bitleitung 26 ist zwischen zwei Bitleitungen 25, 27 angeordnet,
deren Potenzial von VPL auf Vmin ansteigt.
Dadurch werden durch kapazitive Kopplung von den benachbarten Bitleitungen, 21, 23, 25, 27 das
Potenzial der Bitleitung 22 und das Potenzial der Bitleitung 26 beeinflusst.
Dieser Einfluss ist schädlich
und wird wegen der fortschreitenden Miniaturisierung mikroelektronischer
Bauelemente in zukünftigen
Speicherschaltungen weiter steigen.The bit line 22 is between two bit lines 21 . 23 whose potential falls from V read to V mean . The bit line 26 is between two bit lines 25 . 27 whose potential increases from V PL to V min . As a result, capacitive coupling of the adjacent bit lines, 21 . 23 . 25 . 27 the potential of the bit line 22 and the potential of the bit line 26 affected. This influence is detrimental and will continue to increase because of the progressive miniaturization of microelectronic devices in future memory circuits.
3 ist
ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Speicherschaltung 10 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Eine Mehrzahl von Speicherzellen 12 ist
in einem zweidimensionalen Array an Kreuzungspunkten einer Mehrzahl
paralleler Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 und
einer Mehrzahl paralleler Wortleitungen 31, 32, 33, 34 angeordnet.
Jede Speicherzelle 12 wird schematisch durch einen Kreis
repräsentiert.
Eine Mehrzahl von Lesever stärkern 41, 42, 43, 44 ist
an zwei einander gegenüberliegenden
Seiten bzw. Rändern
des Speicherzellen-Arrays angeordnet. Jeder Leseverstärker 41, 42, 43, 44 ist
mit zwei Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 verbunden, und
jede Bitleitung ist mit einem Leseverstärker verbunden. 3 is a schematic circuit diagram of a memory circuit 10 according to a first embodiment of the present invention. A plurality of memory cells 12 is in a two-dimensional array at crossing points of a plurality of parallel bit lines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 and a plurality of parallel word lines 31 . 32 . 33 . 34 arranged. Every memory cell 12 is represented schematically by a circle. A plurality of Lesever amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 is arranged on two opposite sides or edges of the memory cell array. Each sense amplifier 41 . 42 . 43 . 44 is with two bitlines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 and each bit line is connected to a sense amplifier.
Ähnlich der
oben anhand der 1 beschriebenen Speicherschaltung
weist die in 3 gezeigte Speicherschaltung 10 eine
Mehrzahl von Schaltern 51, 52, 53, 54 auf.
Jeder Schalter 51, 52, 53, 54 ist
mit einem entsprechenden Paar von Bitleitungen 22, 24; 26, 28; 21, 23; 25, 27 verbunden,
um schaltbar das entsprechende Paar von Bitleitungen kurzzuschließen. Eine
Steuerung 61 ist über
Steuerleitungen 63, 64 wirksam mit den Schaltern 51, 52, 53, 54 verbunden.Similar to the above based on the 1 described memory circuit has the in 3 shown memory circuit 10 a plurality of switches 51 . 52 . 53 . 54 on. Every switch 51 . 52 . 53 . 54 is with a corresponding pair of bitlines 22 . 24 ; 26 . 28 ; 21 . 23 ; 25 . 27 connected to switchably short the corresponding pair of bit lines. A controller 61 is via control lines 63 . 64 effective with the switches 51 . 52 . 53 . 54 connected.
Die
Bitleitungen jedes Paares von Bitleitungen 22, 24; 26, 28; 21, 23; 25, 27 sind
mit zwei verschiedenen Leseverstärkern 41, 42, 43, 44 verbunden.
Wenn man beispielsweise den Schalter 51 betrachtet, ist
die erste mit dem Schalter 51 verbundene Bitleitung 22 mit
dem Leseverstärker 41 verbunden, und
die zweite mit dem Schalter 51 verbundene Bitleitung 24 ist
mit dem Leseverstärker 43 verbunden. Im
Gegensatz zu der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen
Speicherschaltung sind bei der mit Bezug auf 3 beschriebenen
Speicherschaltung 10 die Leseverstärker 41, 43,
die mit einem Bitleitungspaar 22, 24, das mit
dem Schalter 51 verbunden ist, verbunden sind, an zwei
verschiedenen (genauer gesagt: gegenüberliegenden) Seiten oder Rändern des Arrays
von Speicherzellen 12 angeordnet. Das gleiche gilt für die anderen
Schalter 52, 53, 54 und die entsprechenden
Paare von Bitleitungen 26, 28; 21, 23; 25, 27 und
die entsprechenden Leseverstärker 41, 42, 43, 44.The bitlines of each pair of bitlines 22 . 24 ; 26 . 28 ; 21 . 23 ; 25 . 27 are with two different sense amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 connected. For example, if you have the switch 51 considered, the first is the switch 51 connected bit line 22 with the sense amplifier 41 connected, and the second with the switch 51 connected bit line 24 is with the sense amplifier 43 connected. Unlike the above with respect to 1 described memory circuit are in the with reference to 3 described memory circuit 10 the sense amplifiers 41 . 43 that with a bit line pair 22 . 24 that with the switch 51 is connected to two different (more precisely opposite) sides or edges of the array of memory cells 12 arranged. The same goes for the other switches 52 . 53 . 54 and the corresponding pairs of bitlines 26 . 28 ; 21 . 23 ; 25 . 27 and the corresponding sense amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 ,
Der
Betrieb der in 3 gezeigten Speicherschaltung 10 ist
dem oben beschriebenen Betrieb der in 1 gezeigten
Speicherschaltung sehr ähnlich.Operation of in 3 shown memory circuit 10 is the above-described operation of in 1 shown memory circuit very similar.
Das
oben mit Bezug auf 3 beschriebene Ausführungsbeispiel
bietet eine Reihe von Vorteilen insbesondere im Vergleich zu der
oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Speicherschaltung.
Wie leicht erkennbar ist, ist jede Bitleitung immer zwischen zwei Bitleitungen
angeordnet, die mit unterschiedlichen vorbestimmten Potenzialen
mit entgegengesetzten Potenzialdifferenzen zum Mittenpotenzial Vmean verbunden sind.The above with reference to 3 described embodiment offers a number of advantages, in particular compared to the above with reference to 1 described memory circuit. As can easily be seen, each bit line is always arranged between two bit lines connected to different predetermined potentials with opposite potential differences to the center potential V mean .
Beispielsweise
werden vor oder während
eines Zugriffs auf eine oder mehrere der mit der Wortleitung 31 verbundenen
Speicherzellen 12 das erste vorbestimmte Potenzial an die
Bitleitungen 22 und 26 und das zweite vorbestimmte
Potenzial an die Bitleitungen 24 und 28 angelegt.
Dadurch ist die Bitleitung 23 zwischen einer Bitleitung
(Bitleitung 22) mit dem ersten vorbestimmten Potenzial
und einer Bitleitung (Bitleitung 24) mit dem zweiten vorbestimmten
Potenzial angeordnet; die Bitleitung 25 ist zwischen einer
Bitleitung (Bitleitung 26). mit dem ersten vorbestimmten
Potenzial und einer Bitleitung (Bitleitung 24) mit dem
zweiten vorbestimmten Potenzial angeordnet; und die Bitleitung 27 ist
zwischen einer Bitleitung (Bitleitung 26) mit dem ersten
vorbestimmten Potenzial und einer Bitleitung (Bitleitung 28)
mit dem zweiten vorbestimmten Potenzial angeordnet.For example, before or during access to one or more of the word line 31 connected memory cells 12 the first predetermined potential to the bitlines 22 and 26 and the second predetermined potential to the bit lines 24 and 28 created. This is the bit line 23 between a bit line (bit line 22 ) with the first predetermined potential and a bit line (bit line 24 ) having the second predetermined potential; the bit line 25 is between a bit line (bit line 26 ). with the first predetermined potential and a bit line (bit line 24 ) having the second predetermined potential; and the bit line 27 is between a bit line (bit line 26 ) with the first predetermined potential and a bit line (bit line 28 ) with the second predetermined potential.
In ähnlicher
Weise werden in Vorbereitung auf einen Zugriff auf eine oder mehrere
der mit den Wortleitungen 33, 34 verbundenen Speicherzellen das
erste vorbestimmte Potenzial an die Bitleitungen 21, 25 und
das zweite vorbestimmte Potenzial an die Bitleitungen 23 und 27 angelegt.
Dadurch ist die Bitleitung 22 zwischen einer Bitleitung
(Bitleitung 21) mit dem ersten vorbestimmten Potenzial
und einer Bitleitung (Bitleitung 23) mit dem zweiten vorbestimmten Potenzial
angeordnet; die Bitleitung 24 ist zwischen einer Bitleitung
(Bitleitung 25) mit dem ersten vorbestimmten Potenzial
und einer Bitleitung (Bitleitung 23) mit dem zweiten vorbestimmten
Potenzial angeordnet; und die Bitleitung 26 ist zwischen
einer Bitleitung (Bitleitung 25) mit dem ersten vorbestimmten Potenzial und
einer Bitleitung (Bitleitung 27) mit dem zweiten vorbestimmten
Potenzial angeordnet.Similarly, in preparation for accessing one or more of the word lines 33 . 34 connected memory cells, the first predetermined potential to the bit lines 21 . 25 and the second predetermined potential to the bit lines 23 and 27 created. This is the bit line 22 between a bit line (bit line 21 ) with the first predetermined potential and a bit line (bit line 23 ) having the second predetermined potential; the bit line 24 is between a bit line (bit line 25 ) with the first predetermined potential and a bit line (bit line 23 ) having the second predetermined potential; and the bit line 26 is between a bit line (bit line 25 ) with the first predetermined potential and a bit line (bit line 27 ) with the second predetermined potential.
Wenn
diese Symmetrie, d.h. die Anordnung jeder Bitleitung zwischen zwei
benachbarten bzw. nächsten
Bitleitungen, die mit verschiedenen vorbestimmten Potenzialen verbunden
sind, auch für
die äußersten
Bitleitungen 21, 28 vorliegen sollen, müssen zusätzliche
Dummy-Bitleitungen, die in 2 nicht
dargestellt sind, an den Rändern
des Arrays angeordnet werden. Alternativ werden in den Speicherzellen
der äußersten
Bitleitungen 21, 28 keine Daten gespeichert.If this symmetry, ie the arrangement of each bit line between two adjacent or next bit lines connected to different predetermined potentials, also for the outermost bit lines 21 . 28 have additional dummy bit lines in 2 not shown, are arranged at the edges of the array. Alternatively, in the memory cells, the outermost bit lines 21 . 28 no data stored.
Diese
Symmetrie stellt sicher, dass die kapazitiven Einflüsse auf
jede beliebige Bitleitung durch benachbarte Bitleitungen einander
aufheben. Die Netto-Wirkung der kapazitiven Kopplung zwischen den
Bitleitungen beträgt
null.These
Symmetry ensures that the capacitive influences on
any bit line through adjacent bit lines one another
cancel. The net effect of capacitive coupling between the
Bit lines is
zero.
Ein
weiterer Vorteil der oben mit Bezug auf 3 beschriebenen
Speicherschaltung 10 besteht in der Tatsache, dass lediglich
eine Steuerleitung 63, 64 an jeder Seite des Arrays
vorgesehen sein muss. Dies reduziert die erforderliche Chipfläche und
vereinfacht das Design der Steuerleitungen 63, 64.Another advantage of the above with respect to 3 described memory circuit 10 consists in the fact that only one control line 63 . 64 must be provided on each side of the array. This reduces the required chip area and simplifies the design of the control lines 63 . 64 ,
Ein
weiterer Vorteil der oben mit Bezug auf 3 beschriebenen
Speicherschaltung 10 besteht darin, dass die Schalter 51, 52, 53, 54 einfach
angeordnet und mit den Bitleitungen verbunden werden können, ohne
dass eine Kreuzung mit einer weiteren Bitleitung erforderlich wäre (vgl.
beispielsweise den Schalter 51 und die Bitleitung 25,
den Schalter 52 und die Bitleitung 22, den Schalter 53 und
die Bitleitung 27, den Schalter 54 und die Bitleitung 24 in
der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Speicherschaltung).Another advantage of the above with respect to 3 described memory circuit 10 is that the switches 51 . 52 . 53 . 54 can be easily arranged and connected to the bit lines, without an intersection with another bit line would be required (see, for example, the switch 51 and the bit line 25 , the switch 52 and the bit line 22 , the switch 53 and the bit line 27 , the switch 54 and the bit line 24 in the above with reference to 1 described memory circuit).
4 ist
ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Speicherschaltung 10 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Speicherschaltung 10 weist
eine Mehrzahl von Speicherzellen auf, die in einem Array an Kreu zungspunkten
einer Mehrzahl paralleler Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 und
einer Mehrzahl paralleler Wortleitungen 31, 32, 33, 34 angeordnet
sind. Jeder von einer Mehrzahl von Leseverstärkern 41, 42, 43, 44 ist
mit zwei Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 verbunden.
Jede Bitleitung 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 ist
mit einem Leseverstärker 41, 42, 43, 44 verbunden. 4 is a schematic circuit diagram of a memory circuit 10 according to a second embodiment of the present invention. The memory circuit 10 has a plurality of memory cells arranged in an array at crossing points of a plurality of parallel bit lines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 and a plurality of parallel word lines 31 . 32 . 33 . 34 are arranged. Each of a plurality of sense amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 is with two bitlines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 connected. Each bit line 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 is with a sense amplifier 41 . 42 . 43 . 44 connected.
Eine
Mehrzahl von Schaltern 51, 52, 53, 54, die
entsprechende Paare von Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 schaltbar
verbinden, ist vorgesehen. Eine Steuerung 61 ist über Steuerleitungen 63, 64 wirksam
mit den Schaltern 51, 52, 53, 54 verbunden
und steuert die Schalter 51, 52, 53, 54. Ähnlich der
oben mit Bezug auf 3 beschriebenen Speicherschaltung
sind jeweils die zwei mit einem beliebigen der Mehrzahl von Schaltern
verbundenen Bitleitungen mit zwei Leseverstärkern 41, 42, 43, 44 verbunden,
die an gegenüberliegenden
Seiten des Arrays angeordnet sind.A plurality of switches 51 . 52 . 53 . 54 , the corresponding pairs of bit lines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 connect switchable, is provided. A controller 61 is via control lines 63 . 64 effective with the switches 51 . 52 . 53 . 54 connected and controls the switches 51 . 52 . 53 . 54 , Similar to the above with respect to 3 The memory circuits described above are each the two bit lines connected to any of the plurality of switches with two sense amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 connected, which are arranged on opposite sides of the array.
Die
mit Bezug auf 4 beschriebene Speicherschaltung
unterscheidet sich von der oben mit Bezug auf 3 beschriebenen
Speicherschaltung dadurch, dass Bitleitungen, die mit dem gleichen
Leseverstärker 41, 42, 43, 44 verbunden
sind, einander nicht nächste
Nachbarn sind. Stattdessen sind die Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 abwechselnd
mit Leserverstärkern 41, 42, 43, 44 verbunden, die
an unterschiedlichen (genauer gesagt: gegenüberliegenden) Seiten oder Rändern des
Arrays angeordnet sind. Zwischen jedem Paar von Bitleitungen 21, 23; 25, 27,
das mit einem an einer ersten Seite des Arrays angeordneten Leseverstärker 41, 42 verbunden
ist, ist eine Bitleitung 22; 26 angeordnet, die mit
einem an der zweiten (gegenüberliegenden)
Seite des Arrays angeordneten Leseverstärker 43, 44 verbunden
ist; und zwischen jedem Paar von Bitleitungen 22, 24; 26, 28,
die mit einem an der zweiten Seite des Arrays angeordneten Leseverstärker 43, 44 verbunden
sind, ist eine Bitleitung 23, 27 angeordnet, die mit
einem an der ersten Seite des Arrays angeordneten Leseverstärker 41, 42 verbunden
ist.The referring to 4 The memory circuit described differs from that described above with reference to FIG 3 described memory circuit in that bit lines connected to the same sense amplifier 41 . 42 . 43 . 44 are not neighbors next to each other. Instead, the bitlines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 alternating with reader amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 connected, which are arranged on different (more precisely: opposite) sides or edges of the array. Between each pair of bit lines 21 . 23 ; 25 . 27 connected to a sense amplifier disposed on a first side of the array 41 . 42 is connected, is a bit line 22 ; 26 arranged with a arranged on the second (opposite) side of the array sense amplifier 43 . 44 connected is; and between each pair of bit lines 22 . 24 ; 26 . 28 connected to a sense amplifier arranged on the second side of the array 43 . 44 is a bit line 23 . 27 arranged with a arranged on the first side of the array sense amplifier 41 . 42 connected is.
Als
Folge dieser bestimmten Topologie und als weiterer Unterschied zu
der oben mit Bezug auf 2 beschriebenen Speicherschaltung
ist jeder Schalter 51, 52, 53, 54 mit
einem Paar von Bitleitungen 23, 24; 27, 28; 21, 22; 25, 26,
die einander nächste
Nachbarn sind, verbunden.As a result of this particular topology and as further difference from the above with respect to 2 described memory circuit is each switch 51 . 52 . 53 . 54 with a pair of bit lines 23 . 24 ; 27 . 28 ; 21 . 22 ; 25 . 26 connected to each other nearest neighbors.
Der
Betrieb der in 4 gezeigten Speicherschaltung 10 ist
dem Betrieb der oben anhand der 1 und 3 beschriebenen
Speicherschaltungen ähnlich.
Insbesondere werden die Referenzpotenziale für die Erfassung der resistiven
Speicherzustände
der Speicherzellen als arithmetische Mittelwerte von zwei vorbestimmten
Potenzialen erzeugt, wie es oben beschrieben ist.Operation of in 4 shown memory circuit 10 is the operation of the above based on the 1 and 3 similar to memory circuits described. In particular, the reference potentials for the detection of the resistive memory states of the memory cells are generated as arithmetic mean values of two predetermined potentials, as described above.
Die
anhand der 4 beschriebene Speicherschaltung
bietet eine Reihe von Vorteilen, insbesondere im Vergleich zu der
oben anhand der 1 beschriebenen Speicherschaltung.
Insbesondere muss an jeder Seite des Arrays nur eine Steuerleitung 63, 64 vorgesehen
sein. Dies reduziert die erforderliche Chipfläche und vereinfacht das Design
der Steuerleitungen 63, 64, wodurch die Kosten
für Design
und Herstellung reduziert werden.The basis of the 4 described memory circuit provides a number of advantages, in particular compared to the above based on the 1 described memory circuit. In particular, only one control line must be present on each side of the array 63 . 64 be provided. This reduces the required chip area and simplifies the design of the control lines 63 . 64 which reduces design and manufacturing costs.
Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass es keine Kreuzungspunkte der
Leitungen, die die Schalter 51, 52, 53, 54 mit
den Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 verbinden,
und der Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 gibt
(vgl. die obige Erörterung mit
Bezug auf 3).Another advantage is that there are no crossing points of the wires connecting the switches 51 . 52 . 53 . 54 with the bitlines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 connect, and the bit lines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 (See the above discussion with reference to 3 ).
Wie
bereits erwähnt,
zeigen die 1 bis 4 schematische
Schaltungsdiagramme. Insbesondere können die Anzahl der Speicherzellen 12, die
Anzahl der Bitleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 und
die Anzahl der Wortleitungen 31, 32, 33, 34 viel
größer sein
als in den 1 bis 4 dargestellt (und
sind dies vorzugsweise auch).As already mentioned, the show 1 to 4 schematic circuit diagrams. In particular, the number of memory cells 12 , the number of bit lines 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 and the number of word lines 31 . 32 . 33 . 34 be much bigger than in the 1 to 4 shown (and are preferably).
Obwohl
die vorliegende Erfindung für CBRAM
und andere Speicherschaltungen mit resistiven Speicherelementen
und Leseverstärkern 41, 42, 43, 44 vom
spannungssensitiven Typ besonders vorteilhaft ist, ist die vorliegende
Erfindung auch für
andere Typen von Speicherschaltungen bzw. andere Speichertechnologien
vorteilhaft. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung für CBRAMs
mit ladungsempfindlichen oder stromempfindlichen Leseverstärkern und
für andere
(nicht-CBRAM) Typen von Speicherschaltungen vorteilhaft, bei denen
während
eines Lese-, Schreib- oder Auffrisch-Vorgangs durch differenzielle
Verstärker
Potenziale oder Ladungen verglichen werden, und bei denen ein arithmetischer Mittelwert
bezüglich
Potenzial oder Ladung als Referenzpotenzial bzw. Referenzladung
verwendet wird.Although the present invention is for CBRAM and other memory circuits with resistive memory elements and sense amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 Of the voltage-sensitive type is particularly advantageous, the present invention is also advantageous for other types of memory circuits or other storage technologies. In particular, the present invention is advantageous for CBRAMs with charge-sensitive or current-sensitive sense amplifiers and for other (non-CBRAM) types of memory circuits in which potentials or charges are compared during a read, write or refresh operation by differential amplifiers, and in which an arithmetic mean with respect to potential or charge is used as reference potential or reference charge.
5 ist
ein schematisches Schaltungsdiagramm eines mikroelektronischen Bauelements 70, das
eine Speicherschaltung, wie sie oben anhand der 3 und 4 beschrieben
wurde, oder eine der ebenfalls oben beschriebenen Alternativen oder
Varianten umfasst. Ferner umfasst das mikroelektronische Bauelement 70 weitere
Schaltungen, die in schematischer und summarischer Weise durch eine Struktur
mit dem Bezugszeichen 72 repräsentiert werden. Diese anderen
Schaltungen sind mit den Wortleitungen 31, 32, 33, 34,
den Leseverstärkern 41, 42, 43, 44 und
der Steuerung 61 wirksam verbunden. Ferner weist das mikroelektronische
Bauelement 70 eine Anzahl von Eingangs- und/oder Ausgangs-Leitungen 74 auf,
die mit den weiteren Schaltungen 72 (und/oder der Speicherschaltung 10)
verbunden sind. 5 FIG. 12 is a schematic circuit diagram of a microelectronic device. FIG 70 that has a memory circuit as stated above 3 and 4 has been described, or comprises one of the alternatives or variants also described above. Furthermore, the microelectronic component comprises 70 further circuits, in a schematic and summary manner by a structure with the reference numeral 72 be represented. These other circuits are with the wordlines 31 . 32 . 33 . 34 , the sense amplifiers 41 . 42 . 43 . 44 and the controller 61 effectively connected. Furthermore, the microelectronic component has 70 a number of input and / or output lines 74 on that with the other circuits 72 (and / or the memory circuit 10 ) are connected.
Das
mikroelektronische Bauelement 70 kann ein Prozessor oder
ein Mikrocontroller mit Cache oder anderem internen Speicher, der
durch die Speicherschaltung 10 gebildet wird, oder ein beliebiges anderes
mikroelektronisches Bauelement mit einem oder mehreren Speicherschaltungen 10 sein.The microelectronic device 70 can be a processor or a microcontroller with cache or other internal memory passing through the memory circuit 10 or any other microelectronic device having one or more memory circuits 10 be.
Vorzugsweise
ist das mikroelektronische Bauelement 70 ein Speicherbauelement
mit einer Anzahl von Speicherschaltungen 10, von denen
jede ein Array aus Speicherzellen aufweist. In diesem Fall repräsentieren
die weiteren Schaltungen 72 in schematischer Weise Eingangs-
und Ausgangs-Verstärker,
Register, Adressdecoder etc.Preferably, the microelectronic device 70 a memory device with a number of memory circuits 10 each of which has an array of memory cells. In this case, the other circuits represent 72 schematically input and output amplifiers, registers, address decoder, etc.
Alternativ
ist das mikroelektronische Bauelement 70 ein Embedded-System
bzw. eingebettetes bzw. eingebundenes System, das für eine Anwendung
in einem mobilen Kommunikationssystem (z.B. einem Mobiltelefon)
oder einem mobilen System der Informationstechnologie (z.B. einem
Handheld-Computer, einem Notebook-Computer oder einem Laptop-Computer)
oder für
Automotive- oder beliebige andere Anwendungen ausgebildet ist.Alternatively, this is the microelectronic device 70 an embedded system suitable for use in a mobile communication system (eg, a mobile phone) or a mobile information technology system (eg, a handheld computer, a notebook computer, or a laptop computer) or for Automotive or any other applications is formed.
6 ist
ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei einem ersten Schritt 91 wird
eine erste Bitleitung ausgewählt,
die mit einer zu lesenden oder zu beschreibenden oder aufzufrischenden
Speicherzelle verbunden ist, wobei die erste Bitleitung mit einem
ersten Leseverstärker
verbunden ist. Bei einem zweiten Schritt 92 wird ein erstes
vorbestimmtes Potenzial an eine zweite Bitleitung angelegt, die
mit dem ersten Leseverstärker
verbunden ist. Die zweite Bitleitung ist vorzugsweise angrenzend
bzw. benachbart zu der ersten Bitleitung angeordnet, d.h. die erste
und die zweite Bitleitung sind einander nächste Nachbarn. 6 FIG. 10 is a schematic flowchart of a method according to another embodiment of the present invention. FIG. At a first step 91 is a first bit line out which is connected to a memory cell to be read or written or to be refreshed, the first bit line being connected to a first sense amplifier. In a second step 92 a first predetermined potential is applied to a second bit line connected to the first sense amplifier. The second bit line is preferably disposed adjacent to the first bit line, ie, the first and second bit lines are closest neighbors.
Bei
einem dritten Schritt 93 wird ein zweites vorbestimmtes
Potenzial an eine dritte Bitleitung angelegt, die mit einem zweiten
Leseverstärker
verbunden ist. Wenn sich das Verfahren auf eine Speicherschaltung,
wie sie oben anhand der 3 beschrieben wurde, bezieht,
ist auch die dritte Bitleitung zu der ersten Bitleitung benachbart,
d.h. die erste Bitleitung ist zwischen der zweiten und der dritten
Bitleitung angeordnet und die zweite und die dritte Bitleitung sind
nächste
Nachbarn der ersten Bitleitung. Wenn sich das Verfahren auf einer
Speicherschaltung, wie sie oben anhand der 4 beschrieben wurde,
bezieht, ist der zweite Leseverstärker an einer Seite des Arrays
angeordnet, die der Seite gegenüberliegt,
an der der erste Leseverstärker
angeordnet ist.At a third step 93 a second predetermined potential is applied to a third bit line connected to a second sense amplifier. If the process is based on a memory circuit, as described above using the 3 Also, the third bit line is adjacent to the first bit line, ie, the first bit line is disposed between the second and third bit lines, and the second and third bit lines are nearest neighbors of the first bit line. If the process is on a memory circuit, as stated above using the 4 The second sense amplifier is disposed on a side of the array opposite to the side on which the first sense amplifier is arranged.
Bei
einem vierten Schritt 94 werden die zweite und die dritte
Bitleitung kurzgeschlossen.At a fourth step 94 the second and third bit lines are shorted.
Bei
einem fünften
Schritt 95 wird der Speicherzustand der mit der ersten
Bitleitung verbundenen Speicherzelle durch Aktivieren einer entsprechenden
Wortleitung abgetastet, wodurch das Speicherelement der Speicherzelle
mit der ersten Bitleitung verbunden wird. Obwohl dieser Schritt
nach dem vierten Schritt 94 ausgeführt werden kann, wird der fünfte Schritt 95 vorzugsweise
gleichzeitig mit dem vierten Schritt 94 oder gleichzeitig
mit dem zweiten, dritten und vierten Schritt 92, 93, 94 ausgeführt.At a fifth step 95 the memory state of the memory cell connected to the first bit line is sampled by activating a corresponding word line, whereby the memory element of the memory cell is connected to the first bit line. Although this step after the fourth step 94 can be executed, becomes the fifth step 95 preferably simultaneously with the fourth step 94 or simultaneously with the second, third and fourth steps 92 . 93 . 94 executed.
Bei
einem sechsten Schritt 96 wird das in der Speicherzelle
gespeicherte Datum durch Vergleichen der Spannungen oder Potenziale
der ersten und der zweiten Bitleitung gelesen.At a sixth step 96 For example, the data stored in the memory cell is read by comparing the voltages or potentials of the first and second bit lines.
Die
vorangehende Beschreibung beschreibt lediglich vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung. Die darin offenbarten Merkmale, die Ansprüche und
die Figuren können
deshalb für
die Realisierung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
essentiell sein, und zwar sowohl einzeln als auch in beliebiger
Kombination. Während
die vorangehende Beschreibung auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung gerichtet ist, können
andere und weitere Ausführungsformen
der Erfindung abgeleitet werden, ohne dabei vom Grundgedanken der
Erfindung abzuweichen. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
wird durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt.The
The preceding description describes only advantageous embodiments
the invention. The features disclosed therein, the claims and
the characters can
therefore for
the realization of the invention in its various embodiments
be essential, both individually and in any
Combination. While
the foregoing description of the embodiments of the present invention
Invention is directed, can
other and further embodiments
derived from the invention, without departing from the spirit of the
Deviate from the invention. The scope of the present invention
is determined by the following claims.
-
1010
-
Speicherschaltungmemory circuit
-
1212
-
Speicherzellememory cell
-
21,
22, 23, 24, 25, 26, 27, 2821
22, 23, 24, 25, 26, 27, 28
-
Bitleitungbit
-
31,
32, 33, 3431
32, 33, 34
-
Wortleitungwordline
-
41,
42, 43, 4441
42, 43, 44
-
Leseverstärkersense amplifier
-
51,
52, 53, 5451
52, 53, 54
-
Schalterswitch
-
6161
-
Steuerungcontrol
-
63,
6463
64
-
Steuerleitungcontrol line
-
66,
6766
67
-
Pfeilarrow
-
7070
-
mikroelektronisches Bauelementmicroelectronic component
-
7272
-
andere
Schaltungenother
circuits
-
7474
-
Eingangs-
und/oder Ausgangs-Leitunginput
and / or output line
-
9191
-
erster
Schrittfirst
step
-
9292
-
zweiter
Schrittsecond
step
-
9393
-
dritter
Schrittthird
step
-
9494
-
vierter
Schrittfourth
step
-
9595
-
fünfter Schrittfifth step
-
9696
-
sechster
Schrittsixth
step