DE112015000448T5

DE112015000448T5 - Kreuzungspunktspeichervorspannungsschema

Info

Publication number: DE112015000448T5
Application number: DE112015000448.3T
Authority: DE
Inventors: Nathan Franklin; Sandeep Guliani; Kiran Pangal; Mase Taub
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: US20150269994A1; BR112016018729A2; RU2651191C2; EP3120359A1; DE112015000448B4; CN105993048B; EP3120359B1; EP3120359A4; CN105993048A; WO2015142550A1; JP2017508233A; JP6359112B2; RU2016134139A; KR101984668B1; EP3120359B8; US9224465B2; KR20160110981A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kreuzungspunktspeichervorspannungsschema. Eine Vorrichtung enthält eine Speichersteuereinheit, die ein Wortleitungssteuermodul (WL-Steuermodul) und ein Bitleitungssteuermodul (BL-Steuermodul) enthält, wobei die Speichersteuereinheit konfiguriert ist, die Auswahl einer Zielspeicherzelle zu initiieren; ein Abfühlmodul, das konfiguriert ist zu bestimmen, ob die Zielspeicherzelle ausgewählt worden ist; und ein C-Zellen-Vorspannungsmodul, das konfiguriert ist, eine C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Vorspannungsschema für einen Kreuzungspunktspeicher.
Hintergrund
Ein Phasenwechselspeicher ist eine Speichervorrichtung, die typischerweise ein Chalkogenidmaterial für die Speicherelemente verwendet. Ein Speicherelement ist die Einheit, die Informationen tatsächlich speichert. Im Betrieb speichert der Phasenwechselspeicher Informationen auf dem Speicherelement durch Wechseln der Phase des Speicherelements zwischen amorphen und kristallinen Phasen. Das Chalkogenidmaterial kann entweder eine kristalline oder eine amorphe Phase zeigen, die eine niedrige oder hohe Leitfähigkeit zeigen. Im Allgemeinen weist die amorphe Phase eine niedrige Leitfähigkeit (hohe Impedanz) auf und ist einem zurückgesetzten Zustand (logisch null) zugeordnet, und die kristalline Phase weist eine hohe Leitfähigkeit (niedrige Impedanz) auf und ist einem eingestellten Zustand (logisch eins) zugeordnet. Das Speicherelement kann in einer Speicherzelle enthalten sein, die auch eine Auswahleinheit, d. h. eine Auswahlvorrichtung, die mit dem Speicherelement gekoppelt ist, enthält. Die Auswahlvorrichtungen sind konfiguriert, Kombinieren von mehreren Speicherelementen in ein Feld zu unterstützen.
Phasenwechselspeicherelemente können in einem Kreuzungspunktspeicherfeld angeordnet sein, das Zeilenadressleitungen und Spaltenadressleitungen enthält, die in einem Gitter angeordnet sind. Die Zeilenadressleitungen und Spaltenadressleitungen, die als Wortleitungen (WLs) bzw. Bitleitungen (BLs) bezeichnet sind, kreuzen sich in Gestalt des Gitters, und jede Speicherzelle ist zwischen einer WL und einer BL gekoppelt, wo sich die WL und die BL kreuzen (d. h. Kreuzungspunkt). Es wird darauf hingewiesen, dass Zeile und Spalte zweckmäßige Begriffe sind, die verwendet werden, um eine qualitative Beschreibung der Anordnung von WLs und BLs im Kreuzungspunktspeicher bereitzustellen.
Eine Speicherzelle (z. B. eine Zielspeicherzelle) kann ausgewählt werden durch Anlegen von Vorspannungsspannungen an die WL und BL, die sich an der Zielspeicherzelle kreuzen, d. h. WL-Auswahlspannung, V_SELWL, bzw. BL-Auswahlspannung, V_SELBL. Eine resultierende Zielzellen-Differenzvorspannung (V_{T_SEL} = V_SELBL – V_SELWL) über das Speicherelement ist so konfiguriert, dass sie größer ist als ein Auswahlspannungsschwellenwert (V_t) für das Speicherelement. Es ist wünschenswert, dass V_{T_SEL} groß genug ist, um zuverlässig die Zielzelle auszuwählen, jedoch nicht so groß, um unbeabsichtigt andere Zellen auszuwählen, insbesondere Zellen, die keine Zielzellen sind und in der auswählten WL oder BL enthalten sind.
Eine Technik, die konfiguriert ist sicherzustellen, dass V_{T_SEL} groß genug ist, während die das Auswählen von Zellen, die keine Zielzellen sind, vermeidet, ist es, eine Gegenvorspannung ("C-Zellen-Vorspannung") an abgewählte WLs und/oder abgewählte BLs anzulegen. C-Zellen-Vorspannung ist konfiguriert, eine Vorspannung über Zellen, die keine Zielzellen sind, zu reduzieren oder unterhalb von V_t zu halten, wenn eine erhöhte V_{T_SEL} an die Zielzelle angelegt ist. Die erhöhte V_{T_SEL} ist konfiguriert, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Zielzelle ausgewählt wird. Kontinuierliches Beibehalten von C-Zellen-Vorspannung (d. h. ob ein Speicherzugriff initiiert worden ist oder nicht) erhöht den Leckstrom in einem Kreuzungspunktfeld und erhöht Leerlaufstromaufnahme und Leerlaufenergieverbrauch.
Eine weitere Technik, die konfiguriert ist, um sicherzustellen, das V_{T_SEL} groß genug ist, während sie Auswählen von Zellen, die keine Zielzellen sind, vermeidet, ermöglicht C-Zellen-Vorspannung für jede Speicherzellenauswahloperation. Diese Technik ist konfiguriert, zunehmenden Leckstrom und/oder Leelaufstromaufnahme zu vermeiden, bringt jedoch einen relativ hohen Energieaufwand mit sich aufgrund von Laden und Entladen, das dem Aufbauen und Entfernen von C-Zellen-Vorspannung für jede Speicherzellenoperation zugeordnet ist. Relativ große Busstrukturen können notwendig sein, um schnelles Ändern von C-Zellen-Vorspannung aufzunehmen, und/oder lange Verzögerungszeiten können auftreten, um ausreichend Zeit zu ermöglichen, damit alle Speicherzellen C-Zellen-Vorspannung vor dem Auswählen der Zielzelle erreichen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Merkmale und Vorteile der beanspruchten Gegenstände werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen, die damit konsistent sind, offensichtlich, wobei die Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen betrachtet werden sollte, wobei:
1 ein Systemblockdiagramm darstellt, das mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung konsistent ist;
2 einen Beispielabschnitt eines Kreuzungspunktspeicherfelds, das eine Zielzelle, A-Zellen, B-Zellen und C-Zellen enthält, konsistent mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
3 einen Ablaufplan von Operationen zum selektiven Anlegen einer C-Zellen-Vorspannung konsistent mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Obwohl die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf anschauliche Beispiele vorgehen wird, werden viele Alternativen, Modifikationen und Variationen davon für Fachleute offensichtlich.
Ausführliche Beschreibung
Im Allgemeinen beschreibt diese Offenbarung ein System und Verfahren, die konfiguriert sind, ein Operationsfenster eines Kreuzungspunktspeicherfelds zu erweitern, während Auswirkungen auf Leistung, Energie, Chipgröße und/oder Latenz minimiert sind. Das System und das Verfahren sind konfiguriert zu versuchen, eine Zielzelle auszuwählen durch Anlegen einer nominellen Vorspannung V_{T_SEL_nominal} über die Zielzelle, ohne eine C-Zellen-Vorspannung anzulegen, und zu detektieren, ob die Zielzelle ausgewählt worden ist oder nicht. Falls die Zielzelle nicht ausgewählt worden ist, dann kann die C-Zellen-Vorspannung angelegt werden, und eine Vorspannung, die an die Zielzelle angelegt ist, kann um einen Betrag, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, erhöht werden. Die C-Zellen-Vorspannung ist konfiguriert, das Operationsfenster für die Zielzelle zu erhöhen, wenn eine Auswahlschwellenspannung V_t größer ist als V_{T_SEL_nominal}. Somit kann die C-Zellen-Vorspannung "auf Anforderung" angelegt werden, und dadurch wird Erhöhen des Leerlaufenergieverbrauchs, der kontinuierlich angelegter C-Zellen-Vorspannung zugeordnet ist, vermieden, und relativ hoher Energieaufwand, der dem Anlegen von C-Zellen-Vorspannung für jede Speicherzelleauswahloperation verbunden ist, wird vermieden.
Ein Auswahlschwellenwert für eine Speicherzelle in dem zurückgesetzten Zustand ist höher als ein Auswahlschwellenwert für eine Speicherzelle in dem eingestellten Zustand. C-Zellen-Vorspannung kann typischerweise in Schreiboperationen angelegt werden, da Leseoperationen konfiguriert sind, Speicherzellen in dem eingestellten Zustand auszuwählen und Auswählen von Zellen in dem zurückgesetzten Zustand zu vermeiden. Mit anderen Worten kann für Leseoperationen eine im Allgemeinen niedrigere V_{T_SEL} verwendet werden, als für Schreiboperationen verwendet wird.
1 stellt ein Systemblockdiagramm 100 dar, das mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung konsistent ist. Das System 100 enthält eine Prozessor 102, eine Speichersteuereinheit 104 und ein Speicherfeld 106. Der Prozessor 102 ist mit der Speichersteuereinheit 104 durch den Bus 108 gekoppelt. Der Prozessor 102 kann Lese- und/oder Schreibanforderungen, die (eine) Speicheradresse(n) enthalten, und/oder zugeordnete Daten für eine Speichersteuereinheit 104 bereitstellen und kann gelesene Daten von der Speichersteuereinheit 104 empfangen. Es wird darauf hingewiesen, dass das System 100 zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung vereinfacht ist.
Das Speicherfeld 106 entspricht wenigstens einem Abschnitt eines Phasenwechselkreuzungspunktspeichers und enthält mehrere Wortleitungen 115, mehrere Bitleitungen 117 und mehrere Speichzellen, z. B. Speicherzelle 107. Jede Speicherzelle ist zwischen einer Wortleitung ("WL") und einer Bitleitung ("BL") an einem Kreuzungspunkt der WL und der BL gekoppelt. Jede Speicherzelle enthält ein Speicherelement, das konfiguriert ist, Informationen zu speichern, und kann eine Speicherzellenauswahlvorrichtung, die mit dem Speicherelement gekoppelt ist, enthalten. Auswahlvorrichtungen können ovonische Schwellenschalter, Dioden, Bipolarübergangstransistoren, Feldeffekttransistoren usw. enthalten. Das Speicherfeld 106 ist konfiguriert, binäre Daten zu speichern, und es kann in es geschrieben (d. h. programmiert) werden oder es kann aus ihm gelesen werden.
Die Speichersteuereinheit 104 enthält ein Speichersteuereinheitmodul 110, ein WL-Steuermodul 114 und ein BL-Steuermodul 116. Das Speichersteuereinheitmodul 110 ist konfiguriert, Operationen auszuführen, die der Speichersteuereinheit 104 zugeordnet sind. Beispielsweise kann das Speichersteuereinheitmodul 110 Kommunikation mit dem Prozessor 102 managen. Das Speichersteuereinheitmodul 110 kann konfiguriert sein, eine oder mehrere Ziel-WLs zu identifizieren, die jeder empfangenen Speicheradresse zugeordnet sind. Das Speichersteuereinheitmodul 110 ist konfiguriert, Operationen des WL-Steuermoduls 114 und des BL-Steuermodul 116 basierend, wenigstens teilweise, auf der identifizierten Ziel-WL zu managen.
Das WL-Steuermodul 114 kann ein C-Zellen-Vorspannungsmodul 120 enthalten. Das WL-Steuermodul 114 ist konfiguriert (eine) Ziel-WL-Adresse(n) von dem Speichersteuereinheitmodul 110 zu empfangen und eine oder mehrere WLs für Lese- und/oder Schreiboperationen auszuwählen. Das WL-Steuermodul 114 kann konfiguriert sein, eine Ziel-WL durch Koppeln von V_SELWL (d. h. die WL-Auswahlvorspannungsspannung) mit der Ziel-WL auszuwählen, und kann konfiguriert sein, eine WL durch Koppeln einer WL-Abwahlvorspannungsvorspannung V_DESWL mit der WL abzuwählen. Das WL-Steuermodul 114 kann mit mehreren WLs 115, die in dem Speicherfeld 106 enthalten sind, gekoppelt sein. Jede WL kann mit einer Anzahl von Speicherzellen, die einer Anzahl von BLs 117 entsprechen, gekoppelt sein.
Das BL-Steuermodul 116 kann ein C-Zellen-Vorspannungsmodul 124 und/oder ein Abfühlmodul 126 enthalten. Das BL-Steuermodul 116 ist konfiguriert, eine oder mehrere BLs für Lese- und/oder Schreiboperationen auszuwählen. Das BL-Steuermodul 116 kann konfiguriert sein, eine Ziel-WL durch Koppeln von V_SELBL (d. h. der BL-Auswahlvorspannungsspannung) mit der Ziel-BL auszuwählen, und kann konfiguriert sein, eine BL durch Koppeln einer BL-Abwahlvorspannungsspannung V_DESBL mit der BL abzuwählen. WLs und BLs, die nicht ausgewählt sind, können mit Abwahlvorspannungsspannungen, d. h. V_DESWL bzw. V_DESBL, gekoppelt sein. Nominell sind V_DESWL und V_DESBL null.
2 stellt einen Beispielabschnitt eines Kreuzungspunktspeicherfelds 200, das eine Zielzelle (d. h. Zelle T), A-Zellen, B-Zellen und C-Zellen enthält, konsistent mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Beispielsweise kann der Abschnitt des Kreuzungspunktspeicherfelds 200 dem Speicherfeld 106 entsprechen, und Zelle T kann Zelle 107 von 1 entsprechen. Das Beispiel 200 enthält eine ausgewählte WL 202, eine ausgewählte BL 204, mehrere abgewählte WLs 206 und mehrere abgewählte BLs 208. Beispiel 200 enthält eine Ziel-Kreuzungspunktspeicherzelle T, mehrere A-Zellen, die in der ausgewählten WL 202 enthalten sind, und mehrere B-Zellen, die in der ausgewählten BL 204 enthalten sind. Beispiel 200 enthält ferner mehrere C-Zellen (Kreuzungspunkte abgewählter WLs 206 und abgewählter BLs 208).
Die Vorspannungsspannung über jede der A-Zellen ist V_A = V_DESBL – V_SELWL. Die Vorspannungsspannung über jede der B-Zellen ist V_B = V_SELBL – V_DESWL. Die Vorspannungsspannung über jede der C-Zellen ist V_C = V_DESWL – V_DESBL. Nominell sind V_DESWL und V_DESBL null, und V_SELWL und V_SELBL sind konfiguriert, eine Zielzelle auszuwählen, ohne auch eine A-Zelle und/oder eine B-Zelle auszuwählen. C-Zellen-Vorspannung entspricht Anpassen von V_DESWL und/oder V_DESBL, um zu ermöglichen, dass V_{T_SEL} ansteigt (V_{T_SEL} = V_SELBL – V_SELWL), während V_A und/oder V_B an ihren Nennwerten gehalten werden (die kleiner als V_t sind). V_t ist eine Zielzellenauswahlschwellenspannung. Mit anderen Worten kann V_{T_SEL} erhöht werden durch Erhöhen von V_SELBL und/oder Erniedrigen von V_SELWL, jedoch kann Erhöhen von V_SELBL ohne Ändern von V_DESWL verursachen, dass V_B ansteigt, und Erniedrigen von V_SELWL ohne Ändern von V_DESBL kann verursachen, dass V_A ansteigt. C-Zellen-Vorspannung wird benutzt, um V_DESWL und/oder V_DESBL anzupassen, um V_A und/oder V_B unter V_t zu halten, wenn V_{T_SEL} erhöht wird.
Eine Differenz zwischen V_{T_SEL} und einem Maximum aus V_A, V_B und V_C entspricht dem Operationsfenster. C-Zellen-Vorspannung kann somit benutzt werden, um das Operationsfenster zu vergrößern durch Ermöglichen, dass V_{T_SEL} ansteigt, während V_A und V_B an oder nahe ihren nominellen Werten gehalten werden. Mit anderen Worten, da V_A, V_B und V_C konfiguriert sind, so dass sie kleiner als V_t sind für korrekten Betrieb (d. h. Auswählen nur von Zielzelle (n)), vergrößert das Ermöglichen, dass V_{T_SEL} ansteigt, während V_A und V_B an oder nahe ihren nominellen Werten gehalten werden, das Operationsfenster.
Das WL-Steuermodul 114 und das BL-Steuermodul 116 sind konfiguriert, eine Zielzelle, z. B. Zelle T, für eine Speicherzugriffsoperation zu identifizieren, z. B. in Reaktion auf eine Eingabe von Prozessor 102 und/oder von Speichersteuereinheitmodul 110. Das WL-Steuermodul 114 und das BL-Steuermodul 116 sind konfiguriert, die Zielzelle T auszuwählen durch Anlegen von V_SELWL und V_SELBL an eine ausgewählte WL, z. B. WL 202, bzw. die ausgewählte BL, z. B. BL 204, und dadurch V_{T_SEL} über die Zelle T anzulegen. Falls V_{T_SEL} größer als oder gleich der Zielzellenauswahlschwellenspannung V_t ist, dann kann Zelle T ausgewählt werden.
Das Abfühlmodul 126 ist konfiguriert zu bestimmen, ob eine Zielzelle, z. B. Zelle T, ausgewählt ist oder nicht. Wenn eine Speicherzelle ausgewählt ist, geht die Speicherzelle von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand über, und ein Zellenimpedanzzustand geht von einem Zustand relativ hohen Impedanz (z. B. etwa 10 Mega-Ohm (MΩ)) zu einem Zustand relativ niedrigen Impedanz (z. B. weniger als etwa 10 Kilo-Ohm (kΩ)) über. Wenn der Impedanzzustand der Speicherzelle relativ niedrig ist, ist die Speicherzelle "ausgewählt". Somit kann das Abfühlmodul 226 konfiguriert sein zu bestimmen, ob eine Zielzelle, z. B. Zelle T, ausgewählt worden ist, basierend, wenigstens teilweise, auf dem Impedanzzustand der Speicherzelle. Beispielsweise kann das Abfühlmodul 226 konfiguriert sein, einen Strom durch Zelle T abzufühlen (z. B. den Strom direkt oder einen Spannungsabfall über einen Abfühlwiderstand abzufühlen). Somit kann das Abfühlmodul 226 bestimmen, dass eine Zelle ausgewählt ist, falls der/die abgefühlte Strom und/oder Spannung ansteigt, was angibt, dass die Impedanz abgenommen hat (für eine feste Versorgungsspannung).
Falls das Abfühlmodul 126 bestimmt, dass Zelle T ausgewählt worden ist, kann/können Speicherzugriffsoperation(en) (z. B. Lesen und/oder Schreiben) auf der Zelle T weitergehen. Falls, nach dem Anlegen von V_{T_SEL}, das Abfühlmodul 126 bestimmt, dass Zelle T nicht ausgewählt worden ist, ist das C-Zellen-Vorspannungsmodul 120 konfiguriert, C-Zellen-Vorspannung an abgewählte WL(s) (z. B. abgewählte WL(s) 206) anzulegen, oder das C-Zellen-Vorspannungsmodul 124 ist konfiguriert, C-Zellen-Vorspannung an abgewählte BL(s) (z. B. abgewählte BL(s) 208) anzulegen. C-Zellen-Vorspannung kann erreicht werden durch Erhöhen von V_DESWL und/oder Erniedrigen von V_DESBL von ihrem nominellen Wert (z. B. null), so dass V_C dementsprechend ansteigt. Das WL-Steuermodul 114 und/oder das BL-Steuermodul 116 kann dann konfiguriert sein, V_{T_SEL} zu erhöhen durch Erhöhen von V_SELBL und/oder Erniedrigen von V_SELWL um einen Betrag, der sich auf die C-Zellen-Vorspannungsspannung V_C bezieht. Die erhöhte V_{T_SEL} ist konfiguriert, Zelle T auszuwählen (d. h. ist konfiguriert, größer als oder gleich V_t zu sein), und die Speicherzugriffsoperation kann dann weitergehen.
Es kann erkannt werden, dass die Auswahlschwellenwertspannung V_t für jede Speicherzelle in einem Kreuzungspunktfeld aufgrund, wenigstens teilweise, von Variation der Materialeigenschaften und/oder anderen Eigenschaften von Kreuzungspunktspeicherzellen variieren kann. Beispielsweise kann eine Variation von V_t einer Zelle durch geometrische Variation der Zellenform (z. Dicke, Breite, Länge) bedingt sein. Variation der Zellenform kann zu einer Variation von V_t im Bereich von +/–10 % eines nominellen V_t-Werts sein. In einem weiteren Beispiel kann für einige Zellentypen V_t mit der Zeit ansteigen aufgrund von Drift, oder abfallen aufgrund thermischer Kristallisierung der Zelle.
Beispielsweise kann V_t für eine spezifische Speicherzelle einen Wert zwischen einer kleinsten Schwellenspannung V_{t_MIN} und einer größten Schwellenspannung V_{t_MAX} aufweisen. Beispielsweise kann eine Stichprobe einer Anzahl von Speichzellen eine Verteilung von V_t-Werten zwischen V_{t_MIN} und V_{t_MAX} ergeben. Anfangs kann V_{T_SEL} auf einen nominellen Wert (z. B. V_{T_SEL}__nominal) eingestellt sein basierend, wenigstens teilweise, auf der Verteilung von V_t-Werten. Beispielsweise kann V_{T_SEL_nominal} auf einen Wert von V_t eingestellt sein, der größer als, z. B., ungefähr 50 % in der V_t-Werte der Verteilung der V_t-Werte ist. In einem weiteren Beispiel kann V_{T_SEL_nominal} auf einen Wert von V_t eingestellt sein, der größer als, z. B., ungefähr 80 % der V_t-Werte in der Verteilung der V_t-Werte ist. In diesem Beispiel kann die C-Zellen-Vorspannung in ungefähr 20 % der Versuche ausgelöst werden, um eine Zielspeicherzelle auszuwählen (für Schreiboperationen). Die spezifische Einstellung für V_{T_SEL_nominal} kann basierend, wenigstens teilweise, auf Eigenschaften der Verteilung von V_t-Werten ausgewählt werden. Im Betrieb kann C-Zellen-Vorspannung an einer Frequenz, die sich auf die Verteilung bezieht, ausgelöst werden. Beispielsweise können relativ niedrige Auslöseraten, z. B. weniger als 1 %, möglich sein.
Falls während der Operation V_{T_SEL}, die auf V_{T_SEL}__nominal eingestellt ist, nicht dazu führt, dass die Zielzelle ausgewählt ist, kann V_{T_SEL} auf einen Wert eingestellt werden, der größer als oder gleich V_{t_MAX} ist, um die Zielzelle auszuwählen. Die C-Zellen-Vorspannung V_C kann sich dann auf eine Differenz zwischen V_{t_MAX} und V_{T_SEL_nominal} beziehen. Beispielsweise kann V_C gleich V_{t_MAX} – V_{T_SEL_nominal} sein.
Wie hier beschrieben ist V_C = V_DESWL – V_DESBL, somit kann die C-Zellen-Vorspannung durch Erhöhen von V_DESWL und/oder Erniedrigen von V_DESBL erreicht werden. Beispielsweise um eine V_C von 2 Volt zu erreichen, kann C-Zellen-Vorspannung an eine einzige Seite der abgewählten Zellen angelegt werden, z. B. kann V_DESWL auf +2 V erhöht werden und V_DESBL kann bei null Volt gehalten werden. Selbstverständlich kann eine einseitige C-Zellen-Vorspannung auf ähnliche Weise durch Erniedrigen von V_DESBL auf –2 Volt und Halten von V_DESWL bei null Volt erreicht werden. In einem weiteren Beispiel kann die C-Zellen-Vorspannung implementiert sein als eine doppelseitiger ausgeglichene Herangehensweise, z. B. kann V_DESWL auf +1 Volt erhöht werden und V_DESBL kann auf –1 Volt erniedrigt werden, um V_C von 2 Volt zu erreichen.
Die einseitige Herangehensweise ist konfiguriert, Spannung auf der Hälfte der WLs und BLs zu schalten und/oder diese auszuwählen, im Vergleich zu der doppelseitigen Herangehensweise, und kann somit zu einem relativ kleineren Schaltenergieaufwand führen, der dem Aufbauen der C-Zellen-Vorspannung zugeordnet ist. Eine Vorspannungsspannungsquelle kann benutzt werden, um die einseitige C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, im Vergleich zu der doppelseitigen Herangehensweise, die auf zwei Vorspannungsspannungsquellen beruhen kann. Die eine Vorspannungsspannungsquelle kann unter Verwendung einer existierenden Spannungsquelle abhängig von dem Wert der Vorspannung implementiert sein. Verwenden einer vorhandenen Spannungsquelle kann den Aufwand für C-Zellen-Vorspannung reduzieren (z. B. Chipgröße, Energieverbrauch, Komplexität).
Anlegen der C-Zellen-Vorspannung, wenn eine Zielzelle, für die V_{T_SEL} auf V_{T_SEL}__nominal eingestellt ist, nicht ausgewählt ist (d. h. wenn ein vergrößertes Operationsfenster notwendig sein kann) ist konfiguriert, so dass es zu einer relativ niedrigen mittleren Energie führt, im Vergleich mit Herangehensweisen, die entweder immer C-Zellen-Vorspannung an alle Zellen zu jeder Zeit anlegen oder C-Zellen-Vorspannung während der Operation jeder der Speicherzellen anlegen. Beispielsweise kann C-Zellen-Vorspannung während der Operation von ungefähr 20 % der Speicherzellen angelegt werden, konsistent mit der vorliegenden Offenbarung. Somit kann Leerlaufleistungsaufnahme durch C-Zellen-Vorspannung vermieden werden, und Energie-"Aufwand", der C-Zellen-Vorspannung zugeordnet ist, kann begrenzt werden auf nur diejenigen Zellen, die nicht mit V_{T_SEL_nominal} ausgewählt sind. Eine maximale Stromaufnahme, die einer C-Zellen-Anordnung zugeordnet ist, kann begrenzt werden, und eine C-Zellen-Anordnung mit niedriger Latenz kann ermöglicht werden, da nur einige wenige Speicherzellen die C-Zellen-Vorspannung in einer spezifischen Speicherzugriffsoperation nutzen können. Eine Buserweiterung, die konfiguriert ist, schnell C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, kann somit vermieden werden.
Tabelle 1 stellt einige C-Zellen-Vorspannungsschemata dar. In der Tabelle ist V Volt, und V_{T_SEL} ist die Vorspannungsspannung, die an die Zielzelle angelegt ist. Tabelle 1
Das Nullvorspannungs-C-Zellenschema stellt Beispiel-WL- und BL-Spannungen und resultierende Zellen-Vorspannungsspannungen für C-Zellen-Vorspannung von null, d. h. keine C-Zellen-Vorspannung, dar. Somit kann die Zielzelle ausgewählt sein, wenn V_{T_SEL} ≥ 8 Volt und V_t gleich 8 Volt ist. Die Zellen-Vorspannung mit ausgeglichener WL und BL entspricht dem gleichen Erhöhen von V_DESWL und Erniedrigen von V_DESBL (d. h. ausgeglichen), um die C-Zellen-Vorspannung zu erreichen. Das "C-Zellen-Vorspannung, nur WL"-Schema ist konfiguriert, nur V_DESWL zu erhöhen, um die C-Zellen-Vorspannung zu erreichen, und die Zielzellen-Vorspannung V_{T_SEL} zu erhöhen.
Die Zeilen unter "Auf Anforderung, erweitertes Fenster" in der Tabelle stellen ein Beispiel dar, das einer Ausführungsform entspricht, die mit der vorliegenden Offenbarung konsistent ist. In diesem Beispiel, wenn V_t kleiner als oder gleich 8 Volt ist und V_{T_SEL} gleich 8 V ist ohne C-Zellen-Vorspannung (d. h. die Zielzelle ist ohne Anlegen von C-Zellen-Vorspannung ausgewählt), ist die C-Zellen-Vorspannung nicht angelegt. Weiter mit diesem Beispiel, wenn V_t größer als 8 Volt und kleiner als oder gleich 10 Volt ist, kann eine C-Zellen-Vorspannung von 2 V erreicht werden durch Erhöhen von V_DESWL auf +2 V, und V_DESBL kann dann auf +6 V erhöht werden, um eine V_{T_SEL} von 10 V zu erreichen. Selbstverständlich kann die eine C-Zellen-Vorspannung von 2 V auf ähnliche Weise erreicht werden durch Erniedrigen von V_DESBL auf –2 V, und V_DESWL kann auf –6 V erniedrigt werden, um eine V_t von 10 V zu erreichen, um die Zielzelle auszuwählen. Somit kann, konsistent mit der vorliegenden Offenbarung, C-Zellen-Vorspannung "auf Anforderung" angelegt werden, und das Operationsfenster kann für diejenige(n) Speicherzelle(n) vergrößert werden, die in Reaktion darauf, dass V_{T_SEL} Vorspannungsspannung auf V_{T_SEL_nominal} eingestellt ist, nicht ausgewählt sind.
3 stellt einen Ablaufplan 300 von Operationen zum selektiven Anlegen einer C-Zellen-Vorspannung konsistent mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Operationen können beispielsweise durch eine Speichersteuereinheit ausgeführt werden, z. B. die Speichersteuereinheit 104, die das WL-Steuermodul 114 und das BL-Steuermodul 116 enthält. Der Ablaufplan 300 bildet beispielhafte Operationen ab, die konfiguriert sind, selektiv C-Zellen-Vorspannung aufzubauen. Insbesondere bildet der Ablaufplan 300 beispielhafte Operationen ab, die konfiguriert sind, Auswählen einer Zielzelle ohne C-Zellen-Vorspannung zu initiieren und C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist, wie hier beschrieben.
Die Operationen von Ablaufplan 300 können bei Operation 302 beginnen. Die Auswahl einer Zielzelle (T) kann bei Operation 304 initiiert werden. Ob eine Zielzelle ausgewählt worden ist, kann bei Operation 306 bestimmt werden. Falls die Zielzelle nicht ausgewählt worden ist, kann bei Operation 308 C-Zellen-Vorspannung aufgebaut werden. Die Zielzelle kann dann bei Operation 310 ausgewählt werden. Der Programmablauf kann dann zu Operation 312 weitergehen. Falls die Zielzelle ausgewählt worden ist, kann bei Operation 312 eine Speicherzugriffsoperation ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Speicherzugriffsoperation eine Lese- und/oder Schreib-(d. h. Programmier-)Operation enthalten. Der Programmablauf kann dann bei Operation 314 enden.
Somit sind die Operationen von Ablaufplan 300 konfiguriert zu versuchen, eine Zielzelle ohne C-Zellen-Vorspannung auszuwählen und C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, falls der Versuch, die Zielzelle auszuwählen, nicht erfolgreich ist. Die C-Zellen-Vorspannung kann somit "auf Anforderung" aufgebaut werden.
Obwohl 3 verschiedene Operationen gemäß einer Ausführungsform darstellt, ist zu verstehen, dass nicht alle Operationen, die in 3 abgebildet sind, für anderen Ausführungsformen notwendig sind. Tatsächlich ist hier vollständig bedacht, dass in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die in 3 dargestellten Operationen und/oder andere hier beschriebenen Operationen auf eine Weise kombiniert sein können, die nicht in irgendeiner der Zeichnungen spezifisch gezeigt ist, die jedoch immer noch vollständig mit der vorliegenden Offenbarung konsistent ist. Somit werden Ansprüche, die auf die Merkmale und/oder Operationen gerichtet sind, die nicht in einer Zeichnung exakt gezeigt sind, als innerhalb des Schutzbereichs und des Inhalts der vorliegenden Offenbarung betrachtet.
Wie er in irgendeiner Ausführungsform hier verwendet ist, kann sich der Begriff "Modul" auf eine App, Software, Firmware und/oder Schaltungsanordnung beziehen, die konfiguriert ist, irgendeine der vorstehend genannten Operationen auszuführen. Software kann als ein Softwarepaket, Code, Befehle, Befehlssätze und/oder Daten, die auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Speicherungsmedium aufgezeichnet ist, verwirklicht sein. Firmware kann als Code, Befehle oder Befehlssätze und/oder Daten, die in Speichervorrichtungen fest (z. B. nicht flüchtig) codiert sind, verwirklicht sein.
"Schaltungsanordnung", wie sie in irgendeiner Ausführungsform hier verwendet ist, kann beispielsweise, einzeln oder in irgendeiner Kombination, fest verdrahtete Schaltungsanordnung, programmierbare Schaltungsanordnung wie z. B. Computerprozessoren, die einen oder mehrere individuelle Befehlsverarbeitungskerne aufweisen, Zustandsautomatenschaltungsanordnung und/oder Firmware, die Befehle speichert, die durch programmierbare Schaltungsanordnung ausgeführt werden, umfassen. Die Module können gemeinsam oder einzeln als Schaltungsanordnung verwirklicht sein, die Teil eines größeren Systems bildet, beispielsweise einer integrierten Schaltung (IC), eines Systems auf einem Chip (SoC), von Desktop-Computern, Laptop-Computern, Tablet-Computer, Servern, Smartphones usw.
In einigen Ausführungsformen kann eine Hardwarebeschreibungssprache verwendet werden, um Schaltungsanordnung und/oder Logikimplementierung(en) für die verschiedenen Module und/oder Schaltungsanordnung, die hier beschrieben sind, zu spezifizieren. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Hardwarebeschreibungssprache mit einer Hardwarebeschreibungssprache für integrierte Schaltungen für sehr hoher Geschwindigkeit (VHDL für VHSIC) übereinstimmen oder kompatibel sein, die Halbleiterherstellung einer oder mehrerer Schaltungen und/oder Modulen, die hier beschrieben sind, ermöglichen kann. Die VHDL kann mit dem IEEE-Standard 1076-1987, IEEE-Standard 1076.2, IEEE1076.1, IEEE-Entwurf 3.0 von VHDL-2006, IEEE-Entwurf 4.0 von VHDL-2008 und/oder anderen Versionen der IEEE-VHDL-Standards und/oder anderen Hardwarebeschreibungsstandards übereinstimmen oder kompatibel sein.
Somit sind ein System und ein Verfahren beschrieben worden, die konfiguriert sind, Auswahl einer Zielzelle ohne C-Zellen-Vorspannung zu initiieren und C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist. Das System und das Verfahren sind konfiguriert zu versuchen, die Zielzelle mit einer nominellen Vorspannungsspannung auszuwählen und zu bestimmen, ob die Zielzelle ausgewählt worden ist oder nicht. Falls die Zielzelle nicht ausgewählt worden ist, sind das System und das Verfahren konfiguriert, eine C-Zellen-Vorspannung aufzubauen und dann die Zielzellen-Vorspannungsspannung auf eine Größe zu erhöhen, die der C-Zellen-Vorspannung entspricht, um das Operationsfenster zu vergrößern. Somit kann C-Zellen-Vorspannung implementiert sein, um das Operationsfenster zu vergrößern, wenn benötigt.
Gemäß einem Aspekt ist eine Vorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung enthält eine Speichersteuereinheit, die ein Wortleitungssteuermodul (WL-Steuermodul und ein Bitleitungssteuermodul (BL-Steuermodul) enthält. Die Speichersteuereinheit ist konfiguriert, die Auswahl einer Zielspeicherzelle zu initiieren. Die Vorrichtung enthält ferner ein Abfühlmodul, das konfiguriert ist zu bestimmen, ob die Zielspeicherzelle ausgewählt worden ist, und ein C-Zellen-Vorspannungsmodul, das konfiguriert ist, eine C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren enthält Initiieren durch eine Speichersteuereinheit der Auswahl einer Zielspeicherzelle, Bestimmen durch ein Abfühlmodul, ob die Zielspeicherzelle ausgewählt worden ist, und Aufbauen durch ein C-Zellen-Vorspannungsmodul einer C-Zellen-Vorspannung, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein System bereitgestellt. Das System enthält einen Prozessor, ein Kreuzungspunktspeicherfeld, das eine Zielspeicherzelle, eine Ziel-Wortleitung (Ziel-WL) und eine Ziel-Bitleitung (Ziel-BL) enthält. Die Zielspeicherzelle ist zwischen der Ziel-Wortleitung und der Ziel-Bitleitung gekoppelt. Das System enthält ferner eine Speichersteuereinheit, die konfiguriert ist, Auswahl der Zielspeicherzelle zu initiieren. Die Speichersteuereinheit enthält ein WL-Steuermodul und ein BL-Steuermodul, ein Abfühlmodul, das konfiguriert ist zu bestimmen, ob die Zielspeicherzelle ausgewählt worden ist, und ein C-Zellen-Vorspannungsmodul, das konfiguriert ist, eine C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Verschiedene Merkmale, Aspekte und Ausführungsformen der sind hier beschrieben worden. Die Merkmale, Aspekte und Ausführungsformen sind empfänglich sowohl für Kombination miteinander als auch für Variation und Modifikation, wie durch Fachleute verstanden wird. Die vorliegende Offenbarung sollte deshalb so betrachtet werden, dass sie solche Kombinationen, Variationen und Modifikationen einschließt.

Claims

Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Speichersteuereinheit, die ein Wortleitungssteuermodul (WL-Steuermodul) und ein Bitleitungssteuermodul (BL-Steuermodul) umfasst, wobei die Speichersteuereinheit konfiguriert ist, die Auswahl einer Zielspeicherzelle zu initiieren; ein Abfühlmodul, das konfiguriert ist zu bestimmen, ob die Zielspeicherzelle ausgewählt worden ist; und ein C-Zellen-Vorspannungsmodul, das konfiguriert ist, eine C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das C-Zellen-Vorspannungsmodul konfiguriert ist, wenigstens eine aus einer WL-Abwahlvorspannungsspannung und einer BL-Abwahlvorspannungsspannung anzupassen, um die C-Zellen-Vorspannung aufzubauen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Speichersteuereinheit konfiguriert ist, eine Zielspeicherzellen-Vorspannungsspannung um einen Betrag zu erhöhen, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das WL-Steuermodul konfiguriert ist, eine WL-Auswahlvorspannungsspannung an eine Ziel-WL anzulegen, und das BL-Steuermodul konfiguriert ist, eine BL-Auswahlvorspannungsspannung an eine Ziel-BL anzulegen, um Auswahl der Zielspeicherzelle zu initiieren, wobei eine Differenz zwischen der BL-Auswahlvorspannungsspannung und der WL-Auswahlvorspannungsspannung einer Zielzellenvorspannungsspannung entspricht und die Zielzellenvorspannungsspannung einen nominellen Wert aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das WL-Steuermodul konfiguriert ist, die WL-Auswahlvorspannungsspannung anzupassen, um die Zielzellenvorspannungsspannung um einen Betrag zu erhöhen, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das BL-Steuermodul konfiguriert ist, die BL-Auswahlvorspannungsspannung anzupassen, um die Zielzellenvorspannungsspannung um einen Betrag zu erhöhen, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Initiieren durch eine Speichersteuereinheit der Auswahl einer Zielspeicherzelle; Bestimmen durch ein Abfühlmodul, ob die Zielspeicherzelle ausgewählt worden ist; und Aufbauen durch ein C-Zellen-Vorspannungsmodul einer C-Zellen-Vorspannung, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Folgendes umfasst: Anpassen durch das C-Zellen-Vorspannungsmodul einer WL-Abwahlvorspannungsspannung und/oder einer BL-Abwahlvorspannungsspannung, um die C-Zellen-Vorspannung aufzubauen.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Folgendes umfasst: Erhöhen durch die Speichersteuereinheit einer Zielspeicherzellenvorspannungsspannung um einen Betrag, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Initiieren der Auswahl der Zielspeicherzelle Folgendes umfasst: Anlegen durch ein WL-Steuermodul einer WL-Auswahlvorspannungsspannung an eine Ziel-WL, und Anlegen durch ein BL-Steuermodul einer BL-Auswahlvorspannungsspannung an die Ziel-BL, wobei eine Differenz zwischen der BL-Auswahlvorspannungsspannung und der WL-Auswahlvorspannungsspannung einer Zielzellenvorspannungsspannung entspricht, wobei die Zielzellenvorspannungsspannung einen nominellen Wert aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Folgendes umfasst: Anpassen durch das WL-Steuermodul der WL-Auswahlvorspannungsspannung, um die Zielzellenvorspannungsspannung um einen Betrag zu erhöhen, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Folgendes umfasst: Anpassen durch das BL-Steuermodul der BL-Auswahlvorspannungsspannung, um die Zielzellenvorspannungsspannung um einen Betrag zu erhöhen, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Folgendes umfasst: Ausführen durch die Speichersteuereinheit einer Leseoperation und/oder einer Schreiboperation auf der Zielspeicherzelle.
System, das Folgendes umfasst: einen Prozessor; ein Kreuzungspunktspeicherfeld, das eine Zielspeicherzelle, eine Ziel-Wortleitung (Ziel-WL) und eine Ziel-Bitleitung (Ziel-BL) umfasst, wobei die Zielspeicherzelle zwischen die Ziel-Wortleitung und die Ziel-Bitleitung gekoppelt ist; und eine Speichersteuereinheit, die konfiguriert ist, Auswahl der Zielspeicherzelle zu initiieren, wobei die Speichersteuereinheit Folgendes umfasst: ein WL-Steuermodul und ein BL-Steuermodul, ein Abfühlmodul, das konfiguriert ist zu bestimmen, ob die Zielspeicherzelle ausgewählt worden ist, und ein C-Zellen-Vorspannungsmodul, das konfiguriert ist, eine C-Zellen-Vorspannung aufzubauen, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
System nach Anspruch 14, wobei das C-Zellen-Vorspannungsmodul konfiguriert ist, eine WL-Abwahlvorspannungsspannung und/oder eine BL-Abwahlvorspannungsspannung anzupassen, um die C-Zellen-Vorspannung aufzubauen.
System nach Anspruch 14, wobei die Speichersteuereinheit konfiguriert ist, eine Zielspeicherzellenvorspannungsspannung um einen Betrag zu erhöhen, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
System nach Anspruch 14, wobei das WL-Steuermodul konfiguriert ist, eine WL-Auswahlvorspannungsspannung an eine Ziel-WL anzulegen, und das BL-Steuermodul konfiguriert ist, eine BL-Auswahlvorspannungsspannung an eine Ziel-BL anzulegen, um Auswahl der Zielspeicherzelle zu initiieren, wobei eine Differenz zwischen der BL-Auswahlvorspannungsspannung und der WL-Auswahlvorspannungsspannung einer Zielzellenvorspannungsspannung entspricht und die Zielzellenvorspannungsspannung einen nominalen Wert aufweist.
System nach Anspruch 17, wobei das WL-Steuermodul konfiguriert ist, die WL-Auswahlvorspannungsspannung anzupassen, um die Zielzellenvorspannungsspannung um einen Betrag zu erhöhen, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.
System nach Anspruch 17, wobei das BL-Steuermodul konfiguriert ist, die BL-Auswahlvorspannungsspannung anzupassen, um die Zielzellenvorspannungsspannung um einen Betrag zu erhöhen, der sich auf die C-Zellen-Vorspannung bezieht, falls die Zielzelle nicht ausgewählt ist.