DE112016006062T5

DE112016006062T5 - Leseverfahren und selbstreparatur eines phasenänderungsspeichers

Info

Publication number: DE112016006062T5
Application number: DE112016006062.9T
Authority: DE
Inventors: Davide Mantegazza; Sandeep Guliani; Balaji Srinivasan; Kiran Pangal
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2015-12-26
Filing date: 2016-11-26
Publication date: 2018-09-06
Also published as: US20180286478A1; US9852789B2; US10902911B2; CN108292515B; TWI718214B; TW201801081A; US10475508B2; US20200143881A1; US9478286B1; WO2017112347A1; US20170186486A1; CN108292515A

Abstract

Schaltvorrichtung, umfassend ein Phasenwechselmaterial, eine Wortleitung, eine Bitleitung, die mit der Wortleitung über das Phasenwechselmaterial gekoppelt ist; und Schaltungen, die ausgelegt sind zum Anlegen einer Wortleitungslesevorspannung an die Wortleitung; Entkoppeln der Wortleitung von der Wortleitungslesevorspannung, um die Wortleitung zu floaten; Anlegen einer Bitleitungslesevorspannung an die Bitleitung, so dass die Bitleitungslesevorspannung und die Wortleitungslesevorspannung bei der floatenden Wortleitung zu einem Anlegen einer Vorspannung an das Phasenwechselmaterial führen, die größer als eine Schwellenspannung des Phasenwechselmaterials ist; und Wiederkoppeln der Wortleitung mit der Wortleitungslesevorspannung, um einen Reparaturstrom an das Phasenwechselmaterial abzugeben.

Description

HINTERGRUND
Phasenwechselmaterialien weisen Eigenschaften auf, die ihre Verwendung in einer Reihe von Anwendungen wie Ovonic-Schwellenwertschaltern und Phasenwechselspeichern (Phase Change Memory, PCM) wünschenswert macht. Unterschiedliche physikalische Zustände des Phasenwechselmaterials weisen unterschiedliche Niveaus an elektrischem Widerstand auf. Zum Beispiel kann ein Zustand wie ein amorpher Zustand einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen, während ein anderer Zustand wie ein kristalliner Zustand einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen kann. Im PCM können diese unterschiedlichen Niveaus an elektrischem Widerstand dazu verwendet werden, binäre Informationen zu speichern. Jeder Zustand wird mit einem anderen Binärwert bezeichnet und Informationen, die einmal gespeichert sind, können durch Erfassen des elektrischen Widerstands des Materials ausgelesen werden. Die Tatsache, dass jeder Zustand, der einmal festgelegt ist, persistent ist, macht den PCM zu einem wertvollen Typ von nichtflüchtigem Speicher (Non-Volatile Memory, NVM).
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Speichervorrichtung;
2 ist eine anschauliche Darstellung von Schritten eines beispielhaften Verfahrens zum Reparieren von durch transiente Ströme verursachte Schäden in einer Schaltvorrichtung;
3 ist eine anschauliche Darstellung von Schritten eines beispielhaften Verfahrens zum Bewältigen von durch transiente Ströme verursachte Schäden in einer Schaltvorrichtung;
4 ist ein Schaltbild einer beispielhaften elektronischen Schaltung einer Speichervorrichtung;
5 ist eine grafische Darstellung beispielhafter Simulationsdaten; und
6 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften rechentechnischen Systems.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende ausführliche Beschreibung enthält zwar zu Veranschaulichungszwecken viele Einzelheiten, dem Durchschnittsfachmann wird sich jedoch erschließen, dass viele Änderungen und Modifikationen der nachfolgenden Details vorgenommen werden können und als hier mit umfasst angesehen werden.
Die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen erfolgt dementsprechend ohne Einbuße der Allgemeingültigkeit und ohne Beschränkung der angegebenen Ansprüche. Es versteht sich auch, dass die hier verwendete Bezeichnungsweise lediglich dem Zweck der Beschreibung besonderer Ausführungsformen dient und nicht einschränkend wirken soll. Sofern nicht anders definiert, haben alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, die dem auf dem Gebiet dieser Offenbarung bewanderten Durchschnittsfachmann gemeinhin geläufig ist.
In dieser Anmeldung können die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „enthaltend“ und „aufweisend“ und dergleichen die Bedeutung haben, die ihnen im US-Patentrecht gegeben ist und können „schließt ein“, „einschließlich“ und dergleichen bedeuten und sind im Allgemeinen als bedeutungsoffene Begriffe auszulegen. Die Begriffe „bestehend aus“ oder „besteht aus“ sind in ihrer Bedeutung abgeschlossene Begriffe und schließen nur die Komponenten, Strukturen, Schritte oder dergleichen ein, die speziell im Zusammenhang mit solchen Begriffen aufgeführt sind, sowie das, was dem US-Patentrecht entspricht. „Bestehend im Wesentlichen aus“ oder „besteht im Wesentlichen aus“ haben die Bedeutung, die diesen Begriffen allgemein im US-Patentrecht gegeben ist. Insbesondere sind solche Begriffe im Allgemeinen in ihrer Bedeutung abgeschlossene Begriffe, mit der Ausnahme, dass weitere Dinge, Materialien, Komponenten, Schritte oder Elemente enthalten sein dürfen, die sich nicht wesentlich auf die grundlegenden und neuartigen Charakteristika oder Funktion des bzw. der im Zusammenhang damit verwendeten Dinge auswirken. Zum Beispiel wären Spurenelemente, die in einer Zusammensetzung vorliegen, aber keine Auswirkungen auf die Art oder Charakteristika der Zusammensetzung haben, im Fall ihres Vorhandenseins unter der Formulierung „bestehend im Wesentlichen aus“ zulässig, auch wenn sie in einer Liste der Dinge, die auf eine solche Bezeichnungsweise folgt, nicht ausdrücklich aufgeführt sind. Bei Verwendung eines bedeutungsoffenen Begriffs, wie „umfassen“ oder „enthalten“, in dieser Beschreibung, versteht es sich, dass auch die Formulierung „bestehend im Wesentlichen aus“ sowie die Formulierung „bestehend aus“, als gestützt angesehen werden sollte, als wäre dies ausdrücklich angegeben - und umgekehrt.
Die Begriffe „erster“, „zweiter“, „dritter“, „vierter“ und dergleichen in der Beschreibung und in den Ansprüchen dienen, sofern verwendet, der Unterscheidung zwischen ähnlichen Elementen und nicht unbedingt der Beschreibung einer besonderen sequenziellen oder chronologischen Reihenfolge. Es versteht sich, dass die in dieser Weise verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen so gegeneinander ausgetauscht werden können, dass die im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsformen zum Beispiel in anderen Abfolgen funktionsfähig sein können als in denen, die hier veranschaulicht oder auf sonstige Weise beschrieben sind. Gleichermaßen gilt, dass, wenn ein Verfahren hier so beschrieben ist, dass es eine Reihe von Schritten umfasst, die hier dargestellte Reihenfolge solcher Schritte nicht unbedingt die einzige Reihenfolge ist, in der solche Schritte ausgeführt werden können, und bestimmte der angegebenen Schritte möglicherweise weggelassen werden können und/oder bestimmte andere Schritte, die hier nicht beschrieben sind, dem Verfahren eventuell hinzugefügt werden können.
Die Begriffe „links“, „rechts“, „vorne“, „hinten“, „oben“, „unten“, „über“, „unter“ und dergleichen in der Beschreibung und den Ansprüchen dienen, sofern verwendet, zu Erläuterungszwecken, und nicht unbedingt der Beschreibung permanent relativer Positionen. Es versteht sich, dass die in dieser Weise verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen so gegeneinander austauschbar sind, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen zum Beispiel in anderen Ausrichtungen funktionsfähig sein können, als in denen, die hier veranschaulicht oder auf sonstige Weise beschrieben sind.
In der vorliegenden Verwendung beziehen sich die Begriffe „gesteigert“, „verbessert“, „leistungsgesteigert“, „aufgerüstet“ und dergleichen, wenn sie in Verbindung mit der Beschreibung einer Vorrichtung oder eines Prozesses verwendet werden, auf eine Eigenschaft der Vorrichtung oder des Prozesses, die eine messbar bessere Form oder Funktion im Vergleich zu bisher bekannten Vorrichtungen oder Prozessen bereitstellt. Dies gilt sowohl für die Form und Funktion einzelner Komponenten in einer Vorrichtung oder in einem Prozess als auch für solche Vorrichtungen oder Prozesse als Ganzes.
In der vorliegenden Verwendung bezieht sich „gekoppelt“ auf eine Beziehung einer physischen Verbindung oder Befestigung zwischen einem Ding und einem anderen Ding und schließt Beziehungen von sowohl direkten als auch indirekten Verbindungen oder Befestigungen ein. Gekoppelt werden können eine beliebige Anzahl von Dingen, wie Materialien, Komponenten, Strukturen, Schichten, Vorrichtungen, Objekte, usw.
In der vorliegenden Verwendung bezieht sich „direkt gekoppelt“ auf eine Beziehung einer physischen Verbindung oder Befestigung zwischen einem Ding und einem anderen Ding, wobei die Dinge wenigstens einen Punkt eines direkten physischen Kontaktes aufweisen oder einander auf sonstige Weise berühren. Zum Beispiel kann, wenn eine Schicht eines Materials auf oder gegen eine andere Schicht eines Materials aufgebracht wird, davon gesprochen werden, dass die Schichten direkt gekoppelt sind.
Objekte oder Strukturen, die hier als „benachbart“ zueinander beschrieben werden, können sich, entsprechend dem Zusammenhang, in welchem der Ausdruck verwendet wird, in physischem Kontakt miteinander, in enger Nachbarschaft zueinander, oder in derselben allgemeinen Region oder demselben allgemeinen Bereich befinden.
In der vorliegenden Verwendung bezieht sich der Begriff „im Wesentlichen“ auf den vollständigen oder nahezu vollständigen Umfang oder Grad einer Maßnahme, eines Charakteristikums, einer Eigenschaft, eines Zustands, einer Struktur, eines Dinges oder eines Ergebnisses. Zum Beispiel würde bedeuten, wenn ein Objekt „im Wesentlichen“ eingeschlossen ist, dass das Objekt entweder vollständig eingeschlossen oder nahezu vollständig eingeschlossen ist. Der genaue zulässige Grad der Abweichung von der absoluten Vollständigkeit kann in einigen Fällen vom speziellen Kontext abhängen. In der Regel ist jedoch die Annäherung an die Vervollständigung so aufzufassen, als ob dasselbe Gesamtergebnis wie bei einer absoluten und gesamten Vervollständigung erreicht worden wäre. Die Verwendung des Begriffs „im Wesentlichen“ ist gleichermaßen anwendbar, wenn er mit einer negativen Konnotation verwendet wird, um sich auf das vollständige oder nahezu vollständige Fehlen einer Maßnahme, eines Charakteristikums, einer Eigenschaft, eines Zustands, einer Struktur, eines Dinges oder eines Ergebnisses zu beziehen. Zum Beispiel würde es einer Zusammensetzung, die „im Wesentlichen frei von“ Partikeln ist, entweder vollständig an Partikeln fehlen oder so nahezu vollständig an Partikeln fehlen, dass der Effekt der gleiche wäre, als wenn die Partikel vollständig fehlen würden. Mit anderen Worten: eine Zusammensetzung, die „im Wesentlichen frei von“ einem Bestandteil oder Element ist, kann tatsächlich dennoch ein solches Ding enthalten, solange kein messbarer Effekt davon zutage tritt.
In der vorliegenden Verwendung wird der Begriff „etwa“ verwendet, um einem Zahlenbereichsendpunkt Flexibilität zu verleihen, indem man der Tatsache Rechnung trägt, dass ein bestimmter Wert „ein wenig über“ oder „ein wenig unter“ dem Endpunkt liegen kann. Es versteht sich jedoch, dass, auch wenn der Begriff „etwa“ in der vorliegenden Beschreibung in Verbindung mit einem speziellen Zahlenwert verwendet wird, neben der Angabe „etwa“ auch der aufgeführte genaue Zahlenwert von der Beschreibung gestützt wird.
In der vorliegenden Verwendung können mehrere Dinge, Strukturelemente, Zusammensetzungselemente und/oder -materialien der Einfachheit halber in einer gemeinsamen Liste präsentiert sein. Diese Listen sind jedoch so auszulegen, als ob jedes Bestandteil der Liste als separates und eindeutiges Bestandteil einzeln bezeichnet wäre. Somit ist, wenn nichts Gegenteiliges angegeben ist, kein einzelnes Bestandteil einer solchen Liste allein deshalb als De-facto-Äquivalent irgendeines anderen Bestandteils derselben Liste auszulegen, nur weil diese in einer gemeinsamen Gruppe präsentiert sind.
Konzentrationen, Mengen und andere numerische Daten können hier in einem Bereichsformat präsentiert sein. Es versteht sich, dass ein solches Bereichsformat lediglich der Einfachheit und Kürze halber verwendet wird und somit flexibel so zu interpretieren ist, dass nicht nur die numerischen Werte enthalten sind, die ausdrücklich als die Grenzwerte des Bereichs aufgeführt sind, sondern dass auch alle einzelnen numerischen Werte oder Teilbereiche enthalten sind, die von diesem Bereich erfasst sind, so als ob jeder numerische Wert und Teilbereich ausdrücklich aufgeführt worden wäre. Zur Illustration: ein numerischer Bereich von „etwa 1 bis etwa 5“ ist so zu interpretieren, dass er nicht nur die ausdrücklich aufgeführten Werte von etwa 1 bis etwa 5 enthält, sondern auch einzelne Werte und Teilbereiche innerhalb des angegebenen Bereichs. Somit sind in diesem numerischen Bereich auch einzelne Werte wie zum Beispiel 2, 3 und 4 und Teilbereiche wie zum Beispiel 1-3, 2-4 und 3-5 usw. sowie auch 1, 1,5, 2, 2,3, 3, 3,8, 4, 4,6, 5 und 5,1 einzeln enthalten.
Dieses gleiche Prinzip gilt auch für Bereiche, die nur einen einzigen numerischen Wert als ein Minimum oder ein Maximum aufführen. Des Weiteren gilt eine solche Interpretation unabhängig von der Breite des Bereichs oder den Charakteristika, die beschrieben werden.
Wenn in dieser Beschreibung auf „ein Beispiel“ Bezug genommen wird, so ist damit stets gemeint, dass ein besonderes Merkmal, eine besondere Struktur oder Eigenschaft die in Verbindung mit dem Beispiel beschrieben wird, in wenigstens einer der Ausführungsformen enthalten ist. Somit bezieht sich das Erscheinen der Formulierung „in einem Beispiel“ an unterschiedlichen Stellen dieser Beschreibung nicht unbedingt jedes Mal auf dieselbe Ausführungsform.
Beispielhafte Ausführungsformen
Im Folgenden wird ein anfänglicher Überblick über technische Ausführungsformen gegeben, und spezielle technische Ausführungsformen werden dann ausführlicher beschrieben. Diese anfängliche Kurzdarstellung soll dem Leser helfen, die Technik schneller zu verstehen; sie soll aber weder technische Schlüsselmerkmale oder wesentliche technische Merkmale identifizieren, noch den Schutzumfang des beanspruchten Gegenstandes einschränken.
Beim Schwellenwertschalten handelt es sich um eine Eigenschaft von Phasenwechselmaterialien, die sich auf die Funktionalität des Materials auswirkt. Ein typisches Phasenwechselmaterial in amorphem Zustand weist einen sehr hohen elektrischen Widerstand auf. Um das Material in einen kristallinen Zustand zu ändern, wären extrem hohe Spannungen erforderlich, um ausreichend Strom zuzuführen, um das Material über die Kristallisationstemperatur zu erhitzen. Wenn jedoch eine Spannung an das amorphe Material angelegt wird, die über einer Schwellenspannung (Vt) liegt, nimmt dessen elektrischer Widerstand stark ab und das Material wird elektrisch leitfähig. Sobald das Material elektrisch leitfähig ist, kann plötzlich Strom einfließen (z. B. während einer Schreib- oder Programmierungsoperation) und das Material rasch erhitzen und schmelzen. Falls der Strom nach dem Schmelzen abrupt abgeschaltet wird, kehrt das Material in den amorphen Zustand zurück und die ursprüngliche Vt stellt sich langsam wieder ein. Falls das Material auf eine Temperatur zwischen der Kristallisationstemperatur (oder Glasübergangstemperatur) und der Schmelzpunkttemperatur für dieses Material erwärmt und dann ausreichend lange auf dieser Temperatur gehalten wird, kristallisiert das Phasenwechselmaterial und kühlt anschließend in einem leitfähigeren Zustand ab.
Dieser Schwellenwertschaltübergang vom Niederspannungs-/Hochohmzustand in den Hochspannungs-/Niederohmzustand kann sehr schnell sein, in der Größenordnung von einigen Pikosekunden. Die Spannungsänderung der Vorrichtung ist jedoch wesentlich langsamer, in der Größenordnung von einigen Nanosekunden. Aufgrund dieser Potentialdifferenz kann ein hoher transienter Strom (d. h. ein Snap-back-Strom) in die Vorrichtung fließen, was sich negativ auf den gewünschten Phasenwechselmaterialzustand auswirken kann.
Im PCM können diese parasitären oder transienten Ströme zu Datenkorruption und/oder Datenverlust führen. Bei manchen Ausführungsformen kann jedoch eine Leseoperation die gezielte Erfassung eines solchen transienten Stroms bei einer angelegten Lesevorspannung umfassen. Es kann daher nützlich sein, den transienten Strom in seiner Größe zu reduzieren oder so niedrig wie möglich zu halten und einen Reparaturmechanismus zu nutzen, um Störungen oder Schäden zu korrigieren, die auftreten können.
Dementsprechend umfasst bei einer Ausführungsform eine Leseoperation ein Anlegen einer Lesevorspannung und elektrisches Isolieren der Schaltvorrichtung von der hohen peripheren Kapazität, um die Größenordnung potentiell schädlicher transienter Ströme zu minimieren. Die elektrische Isolation wird dann entfernt, um zu ermöglichen, dass ein Reparaturstrom in die Vorrichtung fließen kann. Mit einem solchen Lösungsansatz, die Vorrichtungsschaltung beim Einleiten einer Leseoperation, elektrisch zu isolieren, um den transienten Strom abzuschwächen oder auf sonstige Weise zu minimieren und dann einen Reparaturstrom in die Schaltung abzugeben, können viele der potentiell schädlichen Effekte hoher transienter Ströme überwunden werden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, kann eine Schaltvorrichtung 100 ein Phasenwechselmaterial 102, eine Wortleitung (WL) 104 und eine Bitleitung (BL) 106, die über das Phasenwechselmaterial an die WL 104 gekoppelt ist, umfassen. Die Schaltvorrichtung 100 umfasst auch Schaltungen 108, die allgemein durch die gestrichelte Box dargestellt sind. Die Schaltungen 108 sind allgemein dazu ausgelegt, das Phasenwechselmaterial, wenn eine Leseoperation eingeleitet worden ist, elektrisch vor potentiell schädlichen transienten Strömen zu isolieren, die elektrische Isolation zu entfernen, und einen Reparaturstrom an das Phasenwechselmaterial der Vorrichtung anzulegen. Es können verschiedene Schaltungsdesigns in dieser Weise genutzt werden, und jedes solche Schaltungsdesign wird als im vorliegenden Schutzumfang enthalten angesehen.
2 zeigt eine nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsform einer Methodik, die sich aus verschiedenen Schaltungsdesigns ergeben könnte. In diesem Fall ist die Schaltung ausgelegt zum, bei 202, Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WL, 204 Entkoppeln der WL von der WLV, um die WL zu „floaten“, 206 Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BL, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WL eine Schwellenauslösung der Vorrichtung bewirken (d. h. diese aktivieren), und 208 Wiederkoppeln der WL mit der WLV, um einen Reparaturstrom an die Vorrichtung abzugeben. Es wird dabei angemerkt, dass die oben genannte, mit Bezug auf die WL- und BL-Elemente beschriebene Methodik nicht einschränkend ist und auch Ausführungsformen umfasst, bei denen die WL- und BL-Elemente gegeneinander vertauscht sind. Darüber hinaus werden die WL- und BL-Begriffe der Einfachheit halber verwendet, und es versteht sich, dass der vorliegende Schutzumfang auch Elektroden umfasst, die vielleicht nicht traditionell als BL oder WL angesehen werden. Es können somit in der vorliegenden Beschreibung durchweg „BL“ und „WL“ durch die Begriffe „erste Elektrode“ und „zweite Elektrode“ oder ähnliche Begriffe ersetzt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, umfasst ein Verfahren zum Bewältigen von durch einen transienten Strom induzierten Schäden in einer Schaltvorrichtung: 302 Anlegen von WLV an eine WL, 304 Trennen von WLV von der WL mit einem Auswahlschalter, um die WL zu floaten, und 306 Anlegen von BLV an die BL, um die Vorrichtung zu aktivieren. WLV wird an WL angelegt, während BL die Vorspannung Null oder zumindest eine ausreichend niedrige Vorspannung hat, so dass die Schaltvorrichtung nicht aktiviert. Sobald BLV an die BL angelegt wird, aktiviert das Phasenwechselmaterial aufgrund des Spannungspotentials auf der BL und der floatenden WL, was in einigen Fällen zu einem großen transienten Strom führen kann. Ein Trennen oder Entkoppeln von WLV von der WL vor dem Aktivieren der Vorrichtung stellt der Schaltvorrichtung eine elektrische Isolation bereit, indem das Phasenwechselmaterial vor dem großen transienten Strom geschützt wird. Das Verfahren kann ferner umfassen: 308 Aktivieren eines Bypass-Schalters durch Anlegen von BLV und 310 Leiten eines Stroms aus der floatenden WL durch den Bypass-Schalter, um den Auswahlschalter zu aktivieren und somit WLV mit WL zu koppeln. Mit anderen Worten: BLV wird an den Bypass-Schalter angelegt, um zu bewirken, dass der Bypass-Schalter aktiviert. Der nun aktivierte Bypass-Schalter leitet aus der floatenden WL erzeugten Strom zu dem Auswahlschalter, der zuvor WLV von der WL getrennt hatte. Der Auswahlschalter wird durch den Strom aktiviert, womit die WLV wieder mit der WL gekoppelt wird, und 312 WLV wird anschließend an WL abgegeben, durch den Auswahlschalter, der in manchen Fällen dahingehend wirken kann, einen durch einen hohen transienten Strom bewirkten Schaden zu reparieren. Das Verfahren kann auch umfassen, 314 Auslesen der Vt des Phasenwechselmaterials, um den Zustand der Schaltvorrichtung zu bestimmen.
Wie beschrieben worden ist, sind verschiedene Schaltungsdesigns vorgesehen, die ein schnelles Leseschema realisieren und schädliche transiente Ströme minimieren, und die der Vorrichtung im Anschluss an das Auftreten eines solchen transienten Stroms einen Reparaturstrom bereitstellen. Die hier beschriebenen Schaltungen sind von daher nicht beschränkend und der vorliegende Schutzumfang erstreckt sich auf alle Schaltungen und Schaltungselemente, die die beschriebene Funktionalität erzielen können.
Eine Ausführungsform einer zweckdienlichen Schaltung, zum Beispiel, ist in 4 gezeigt. Die Schaltungen umfassen einen Schaltknoten 402, der das Phasenwechselmaterial oder sonstige Material einer Schaltvorrichtung darstellt. Eine BL 404 und eine WL 406 sind über das Phasenwechselmaterial am Schaltknoten 402 gekoppelt oder elektrisch gekoppelt. Eine Stromquelle 408 ist mit dem Schaltknoten 402 über die WL 406 durch einen WL-Vorrichtungsauswahlschalter 410 und einen WL-Auswahlschalter 412 gekoppelt. Bei dem in 4 gezeigten Schaltungsdesign kann der WL-Vorrichtungsauswahlschalter 410 einen PMOS-Kaskodentransistor mit einem WLV-Steuereingang 414 umfassen. Der WL-Auswahlschalter 412 kann einen NMOS-Transistor mit einem GATE-Steuereingang 416 umfassen. Der WL-Auswahlschalter 412 ist von daher dazu ausgelegt, die Kopplung von WLV an die WL zu „gaten“. Die BL-Seite der Schaltung umfasst einen BL-Vorrichtungsauswahlschalter 418, der entlang der BL 404 gekoppelt ist. Der BL-Vorrichtungsauswahlschalter 418 kann einen NMOS-Kaskodentransistor umfassen, der einen BLV-Steuereingang 420 aufweist, um den Stromfluss zum Schaltknoten 402 zu gaten. Die WL 406 ist mit dem GATE-Steuereingang 416 des WL-Auswahlschalters 412 über einen Bypass-Schalter 422 gekoppelt, der vom BLV-Steuereingang 420 „gegatet“ wird. In einer Ausführungsform ist der Bypass-Schalter ein NMOS-Transistor.
Wenn eine Leseoperation ausgelöst wird, arbeiten die Schaltungen in zwei Stufen, einer elektrischen Isolationsstufe, bei der ein offener Stromkreis den Stromfluss zum Schaltknoten 402 begrenzt, und einer zweiten Stufe, bei der die Schaltung geschlossen ist und ein Reparaturstrom an den Schaltknoten 402 angelegt wird. Es ist anzumerken, dass die elektrische Isolation je nach Schaltungsdesign entweder von der WL oder der BL aus angelegt werden kann. Das vorliegende Beispiel in Bezug auf 4 legt jedoch die elektrische Isolation von der WL-Seite an, was nicht als einschränkend gesehen werden sollte. Es ist also vorgesehen, dass die Schaltungsarchitektur umgekehrt werden kann, um die elektrische Isolation von der BL-Seite bereitzustellen. Außerdem ist die Beschreibung, dass die Schaltung in „zwei Stufen“ arbeitet, nicht so aufzufassen, dass die Stufen auf der Schaltungsebene oder auf der Funktionsebene jeweils voneinander diskret sind, sondern dahingehend, dass die Beschreibung lediglich zu Erklärungszwecken zwei Effekte konzeptualisieren soll.
Bezugnehmend auf 4 und die Spannungs- und Stromverläufe in 5 wird in der ersten Stufe der Leseoperation eine Vorspannung an den WLV-Steuereingang 414 des WL-Vorrichtungsauswahlschalters 410 angelegt, um die ausgewählte Schaltung zu aktivieren. Eine Vorspannung wird auch an den GATE-Steuereingang 416 angelegt, um den WL-Auswahlschalter 412 an dem bei 502 bezeichneten Punkt zu aktivieren, wodurch ein Stromfluss zum Schaltknoten 402 ermöglicht wird. Die Schaltervorspannungen können sequentiell oder gleichzeitig angelegt werden, da Strom fließt, sobald beide Schalter aktiviert sind. Sobald sich die WL 406 auf WLV befindet, wird die Vorspannung vom GATE-Steuereingang 416 an dem bei 504 bezeichneten Punkt entfernt, der WL-Auswahlschalter 412 wird deaktiviert, und die WL 406 wird gefloated oder von der WL-Peripherieschaltung (d. h. der WLV-Stromquelle 408) elektrisch isoliert. Diese elektrische Isolation führt zu einer geringeren wirksamen Kapazität, die den transienten Strom beeinflusst oder auf sonstige Weise zu diesem beiträgt. Die WLV-Ladung bleibt vorübergehend auf der floatenden WL 406 erhalten, dissipiert jedoch langsam im Laufe der Zeit.
In manchen Fällen reicht jedoch eine elektrische Isolation der Schaltung möglicherweise nicht aus, um alle Schäden und/oder Korruption zu vermeiden. In solchen Fällen kann der Schaden und/oder die Korruption behoben werden, indem ein Reparaturstrom an die Vorrichtung angelegt wird. Bei einer Ausführungsform kann ein solcher Reparaturstrom direkt aus einer separaten Schaltung, Steuerung oder einem Prozessor angelegt werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Reparaturstrom aus einer Quelle innerhalb der lokalen Schaltung gegatet oder auf sonstige Weise ausgelöst werden. Die Nutzung der lokalen Schaltung zur Lieferung des Reparaturstroms bietet mehrere Vorteile, wie zum Beispiel schnellere Ansprechzeit, Synchronisation mit der Leseoperation, geringeren Prozessoraufwand und dergleichen. In einer Ausführungsform geben die in 4 gezeigten Schaltungen einen Reparaturstrom in der zweiten Stufe der Leseoperation an die Vorrichtung ab.
In der zweiten Stufe der Leseoperation wird eine Vorspannung an den BLV-Steuereingang 420 am BL-Vorrichtungsauswahlschalter 418 angelegt, um die BL-Seite der Schaltung an dem bei 506 bezeichneten Punkt zu aktivieren. Dies hat zur Folge, dass Strom zum Schaltknoten 402 fließt und die BL 404 an dem bei 508 bezeichneten Punkt auf BLV auflädt. Die an den BLV-Steuereingang 420 angelegte Vorspannung aktiviert zusätzlich den Bypass-Schalter 422. Falls die Vorspannung am Schaltknoten 402 größer als die Vt des Phasenwechselmaterials ist, schaltet das Phasenwechselmaterial aus dem Zustand mit hohem Widerstand in den Zustand mit niedrigem Widerstand, die Vorrichtung wird aktiviert und Strom (in 5 als I-Zelle dargestellt) beginnt, an dem mit 508 bezeichneten Punkt durch die Schaltung zu fließen. Da die WL 406 „floatet“, wird die negative Ladung entladen, was zu einem positiven Netto-Strom durch den Bypass-Schalter 422 führt, der zuvor durch BLV aktiviert wurde. Wie in 5 bei Punkt 508 zu sehen ist, treibt der Entladestrom der WL 406 die GATE-Steuereingangs-416-spannung des WL-Auswahlschalters 412 in einen aktiven Zustand, in diesem Fall 0 V. Die Aktivierung des WL-Auswahlschalters 412 bewirkt, dass sich die WL 406 wieder mit WLV koppelt, wodurch die elektrische Isolation entfernt wird. Wegen der Verzögerung der Aktivierung des WL-Auswahlschalters 412 aufgrund des Entladezeitverlaufs der floatenden WL wurde jedoch der transiente Strom am Schaltknoten 402 stark reduziert.
Sobald die Schaltung durch Aktivieren des WL-Auswahlschalters 412 geschlossen worden ist, fließt Strom aus der Stromquelle 408 über den Schaltknoten 402, um Schäden zu reparieren, die durch den transienten Strom verursacht worden sein könnten. In den in 5 unten gezeigten Stromverläufen sind transiente Ströme aus drei allgemeinen Beispielen gezeigt. In einem Beispiel wird von den Schaltungen keine Isolation 510 bereitgestellt, und dies hat zur Folge, dass ein transienter Strom mit hoher Stärke erzeugt wird. In diesem Fall wird das Phasenwechselmaterial dem transienten Strom mit hoher Stärke ausgesetzt, und es ist wahrscheinlich, dass ein Schaden eintritt. In einem anderen Beispiel führt eine vollständige Isolation ohne Reparaturstrom 512 zu einem transienten Strom mit einer geringeren Stärke. In solchen Fällen kann jedoch dennoch ein gewisser Schaden und/oder eine gewisse Korruption eintreten. Da die Schaltung aufgrund der floatenden WL offen ist, wird die Abgabe eines Reparaturstroms an die Vorrichtung verhindert. In noch einem anderen Beispiel führt eine vollständige Isolation mit einem Reparaturstrom 514 zu einem transienten Strom mit einer geringeren Größe und einer Reparatur der Vorrichtung aus dem verlängerten Reparaturstrom 516. Durch die Anwendung der Isolation des „Full Float Read“ zur Minimierung der transienten Stromspitze und die Anwendung des Reparaturstroms zur Reparatur von auftretenden Schäden wird eine sehr schnelle Leseoperation bereitgestellt, in einigen Fällen mit einer bedeutenden Energieeinsparung.
Der vorliegend offenbarte Gegenstand kann in einer Vielzahl von Anwendungen genutzt werden, von Gate-Vorrichtungen bis zu Speichern und mehr, einschließlich Kombinationen davon. In einer Ausführungsform kann zum Beispiel eine Schaltvorrichtung als Schaltungstor oder als als Schaltkreis ausgeführter Schalter verwendet werden, um ein nichtflüchtiges Torsteuerungs- oder Auswahlelement bereitzustellen. In einer anderen Ausführungsform kann eine Schaltvorrichtung einen Phasenwechselspeicher (Phase Change Memory, PCM) umfassen, und das Schalt- oder Phasenwechselmaterial kann das PCM-Material, das Auswahlvorrichtungsmaterial oder beides sein. Ein Beispiel für eine PCM-Anordnung verwendet eine Anzahl verschiedener Cross-Point-Speicherarchitekturen, die sowohl was kleinere Geräte betrifft als auch für größere Anordnungen extrem skalierbar sein können. Größere PCM-Anordnungen neigen dazu, größere transiente Ströme und somit größere Lesestörungsrisiken aufzuweisen, was bei skalierten Vorrichtungen noch ausgeprägter ist. Diese Risiken werden durch den vorliegend offenbarten Gegenstand überwunden, der auch schnelle Leseoperationen mit niedrigem Energieverbrauch bereitstellt, die der Leistung und Lebensdauer der Vorrichtung zugutekommen. PCM-Anordnungen mit anderen Architekturen als Cross-Point-Anordnungen können ebenfalls in ähnlicher Weise profitieren und werden als innerhalb des vorliegenden Schutzumfangs liegend angesehen.
Ferner können Ausführungsformen in jeder Vorrichtung oder jedem System genutzt werden, die bzw. das PCM- oder andere Phasenschaltvorrichtungen aufweist. Es ist zwar vorgesehen, dass jeder Typ bzw. jede Konfiguration von Vorrichtung oder Rechensystem in den Schutzumfang fällt, als nicht einschränkende Beispiele können jedoch Laptop-Computer, Tablet-Computer, Smartphones, CPU-Systeme, SoC-Systeme, Serversysteme, Vernetzungssysteme, Speichersysteme, hochkapazitative Speichersysteme oder ein beliebiges anderes rechentechnisches System genannt werden.
Bezugnehmend auf 6 kann eine beispielhafte Ausführungsform eines Rechensystems eine Speicheranordnung 602 umfassen, die mehrere in einer Anordnung angeordnete Phasenwechselspeicherzellen (PCM-Zellen) umfasst, mehrere WLs 604, die mit Gruppen von PCM-Zellen über die Speicheranordnung 602 gekoppelt sind, und mehrere BLs 606, die mit Gruppen von PCM-Zellen über die Speicheranordnung gekoppelt sind, so dass jede PCM-Zelle in der Anordnung durch eine eindeutige Kombination einer WL und einer BL adressiert wird. Das System kann auch Schaltungen (nicht gezeigt) umfassen, die mit jeder WL und jeder BL elektrisch gekoppelt sind. Die Schaltungen können verschiedene Komponenten umfassen und können verschiedene Funktionen ausführen, einschließlich Erzeugen von Speichersteuerbefehlen, Adressieren der PCM-Zellen in der Anordnung 602, Auslesen eines Zustands jeder PCM-Zelle in der Anordnung und dergleichen. In einer Ausführungsform können die Schaltungen den Zustand von PCM-Zellen in der Speicheranordnung auslesen, wie hier beschrieben worden ist. Das System kann auch eine Speichersteuerung 608 umfassen, die mit der Speicheranordnung und den WLs 604 und den BLs 606 gekoppelt ist, um die mehreren PCM-Zellen in der Speicheranordnung 602 zu adressieren und zu steuern.
Das System kann auch E/A-(Eingabe/Ausgabe-)Schaltungen 610 oder eine E/A-Schnittstelle zum Steuern der E/A-Funktionen des Systems und für die E/A-Anbindung an Vorrichtungen außerhalb des Systems enthalten. Es kann auch eine Netzschnittstelle für Netzanbindungen enthalten sein. Die Netzschnittstelle kann Netzwerkkommunikationen sowohl innerhalb des Systems als auch außerhalb des Systems steuern. Die Netzschnittstelle kann eine drahtgebundene Schnittstelle, eine drahtlose Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle, eine optische Schnittstelle und dergleichen, einschließlich geeigneter Kombinationen davon umfassen.
Das System kann auch einen mit den E/A-Schaltungen 610 und der Speichersteuerung 608 gekoppelten Prozessor 612 umfassen. Der Prozessor kann ein einzelner oder mehrere Prozessoren sein und kann lokal über eine lokale Kommunikationsschnittstelle 609 kommunizieren, die als Weg verwendet werden kann, um die Kommunikation zwischen beliebigen aus einem einzelnen Prozessor, mehreren Prozessoren, einem einzelnen Speicher, mehreren Speichern oder Speicheranordnungen, den verschiedenen Schnittstellen und dergleichen in einer beliebigen zweckdienlichen Kombination zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die lokale Kommunikationsschnittstelle ein lokaler Datenbus und/oder den jeweiligen Wünschen entsprechende zugehörige Adress- oder Steuerbusse sein.
Ferner sind Zeilenschaltungen 614 mit den WLs 604 und mit der Speichersteuerung 608 gekoppelt, während Spaltenschaltungen 611 mit den BLs 606 und der Speichersteuerung 608 gekoppelt sind. Die Spaltenschaltungen und die Zeilenschaltungen sind dazu ausgelegt, die mehreren PCM-Zellen in der Anordnung entlang den BLs und WLs zu adressieren. Das System kann auch eine beliebige Anzahl von Benutzerschnittstellen, Anzeigevorrichtungen sowie verschiedene andere Komponenten umfassen, von denen ein solches System profitieren könnte.
Das System kann auch zusätzlichen Speicher umfassen, der eine beliebige Vorrichtung, Kombination von Vorrichtungen, Schaltungen und dergleichen umfassen kann, welche Daten speichern, darauf zugreifen, diese organisieren und/oder abrufen können. Nicht einschränkende Beispiele umfassen SANs (Storage Area Network), Cloud-Speicher-Netze, flüchtige oder nicht-flüchtige RAM, Phasenwechselspeicher, optische Medien, Medien vom Festplattentyp und dergleichen, einschließlich Kombinationen davon.
Das System kann zusätzlich eine lokale Kommunikationsschnittstelle für Anbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten des Systems umfassen.
Wie beschrieben, kann das System eine E/A-Schnittstelle zum Steuern der E/A-Funktionen des Systems sowie für E/A-Anbindungen an Vorrichtungen außerhalb des Systems enthalten. Es kann auch eine Netzschnittstelle für Netzanbindungen, entweder als separate Schnittstelle oder als Bestandteil der E/A-Schnittstelle, enthalten sein. Die Netzschnittstelle kann Netzwerkkommunikationen sowohl innerhalb des Systems als auch außerhalb des Systems steuern. Die Netzschnittstelle kann eine drahtgebundene Schnittstelle, eine drahtlose Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle, eine optische Schnittstelle und dergleichen, einschließlich geeigneter Kombinationen davon umfassen. Ferner kann das System zusätzlich eine Benutzerschnittstelle, eine Anzeigevorrichtung sowie verschiedene andere Komponenten umfassen, von denen ein solches System profitieren könnte.
In manchen Fällen können die offenbarten Ausführungsformen in Hardware, Firmware, Software oder einer beliebigen Kombination davon implementiert sein. Die offenbarten Ausführungsformen können auch als in einem transitorischen oder nicht transitorischen maschinenlesbaren (z. B. rechnerlesbaren) Speichermedium geführte oder gespeicherte Befehle implementiert sein, die von einem oder mehreren Prozessoren gelesen und ausgeführt werden können. Ein maschinenlesbares Speichermedium kann als beliebige Speichervorrichtung, Mechanismus oder andere physische Struktur zum Speichern oder Übertragen von Information in einer von einer Maschine (z. B. einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher, einer Medienspeicherplatte oder anderen Medienvorrichtung) lesbaren Form ausgeführt sein.
Beispiele
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf spezielle Ausführungsformen und stellen Merkmale, Elemente oder Schritte heraus, die dazu verwendet werden oder auf sonstige Weise dazu kombiniert werden können, solche Ausführungsformen zu erzielen.
In einem Beispiel wird eine Schaltvorrichtung bereitgestellt, die umfasst:

ein Phasenwechselmaterial;
eine Wortleitung (WL);
eine Bitleitung (BL), die mit der WL über das Phasenwechselmaterial gekoppelt ist; und
Schaltungen, die ausgelegt sind zum:
- Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WL;
- Entkoppeln der WL von der WLV, um die WL zu floaten;
- Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BL, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WL die Vorrichtung aktivieren; und
- Wiederkoppeln der WL mit der WLV, um einen Reparaturstrom an die Vorrichtung abzugeben.

In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung umfassen die Schaltungen:

einen zwischen die WLV und die WL gekoppelten WL-Auswahlschalter, der dazu ausgelegt ist, die Kopplung der WLV mit der WL zu gaten; und
einen mit dem WL-Auswahlschalter gekoppelten Steuereingang, um den WL-Auswahlschalter zu betätigen.

In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung ist der WL-Auswahlschalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung aktiviert das Anlegen der BLV an die BL den WL-Auswahlschalter, um die WLV mit der WL zu koppeln.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung umfassen die Schaltungen einen von der BLV gegateten Bypass-Schalter, wobei die Aktivierung des Bypass-Schalters Strom aus der floatenden WL abgibt, um den WL-Auswahlschalter zu gaten, wodurch die WLV mit der WL gekoppelt wird.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung ist der Bypass-Schalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung umfassen die Schaltungen ferner einen WL-Vorrichtungsauswahlschalter, der mit der WL zwischen dem WL-Auswahlschalter und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der WL-Vorrichtungsauswahlschalter durch die WLV gegatet wird.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung ist der WL-Vorrichtungsauswahlschalter ein PMOS-Transistor.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung umfassen die Schaltungen ferner einen BL-Vorrichtungsauswahlschalter, der mit der BL zwischen der BL und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der BL-Vorrichtungsauswahlschalter durch die BLV gegatet wird.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung ist der BL-Vorrichtungsauswahlschalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung umfasst die Vorrichtung ferner ein Phasenwechselspeichermaterial, das dem Phasenwechselmaterial benachbart zwischen die WL und die BL gekoppelt ist.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung umfasst die Vorrichtung ferner:

mehrere in einer Anordnung angeordnete Phasenwechselmaterialelemente;
mehrere WLs, die zu Gruppen von Phasenwechselmaterialelementen über die Anordnung gekoppelt sind;
mehrere BLs, die zu Gruppen von Phasenwechselspeicherelementen über die Anordnung gekoppelt sind, so dass jedes Phasenwechselspeicherelement in einer Anordnung durch eine eindeutige Kombination einer WL und einer BL adressiert wird; und
eine mit den mehreren WLs und den mehreren BLs gekoppelte Steuerung, um die mehreren Phasenwechselmaterialelemente in der Anordnung zu adressieren.

In einem Beispiel umfassen die mehreren Phasenwechselmaterialelemente ferner jeweils ein dem Phasenwechselmaterial benachbart zwischen die WL und die BL gekoppeltes Phasenwechselspeichermaterial.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung ist das Phasenwechselmaterialelement ein Phasenwechselspeichermaterial.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung ist die Schaltvorrichtung ein Ovonic-Schwellenwertschalter.
In einem Beispiel einer Schaltvorrichtung ist die Schaltvorrichtung eine Phasenwechselspeichervorrichtung.
In einem Beispiel wird eine Phasenwechselspeichervorrichtung bereitgestellt, die umfasst:

mehrere in einer Anordnung angeordnete Speicherzellen, wobei die Speicherzellen jeweils ferner umfassen:
- ein Auswahlvorrichtungs-(Select Device, SD-)material; und
- ein mit dem SD-Material elektrisch gekoppeltes Phasenwechselspeichermaterial (PCM-Material);
mehrere Wortleitungen (WLs), die zu Gruppen von Speicherzellen über die Anordnung gekoppelt sind;
mehrere Bitleitungen (BLs), die zu Gruppen von Speicherzellen über die Anordnung gekoppelt sind, so dass jede Speicherzelle in der Anordnung durch eine eindeutige Kombination einer WL und einer BL adressiert wird; und
Schaltungen, die mit jeder WL und jeder BL elektrisch gekoppelt sind, wobei die Schaltungen ausgelegt sind zum:
- Auswählen einer auszulesenden Speicherzelle, die eine ausgewählte BL (Selected BL, BLS) eine ausgewählte WL (Selected WL, WLS) aufweist, die die ausgewählte Speicherzelle eindeutig adressiert;
- Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WLS;
- Entkoppeln der WLS von der WLV, um die WLS zu floaten;
- Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BLS, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WLS die Vorrichtung aktivieren; und
- Wiederkoppeln der WLS mit der WLV, um einen Reparaturstrom an die Vorrichtung abzugeben.

In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung umfasst die Vorrichtung ferner eine Speichersteuerung, die mit den mehreren WLs und den mehreren BLs gekoppelt ist, um die mehreren Phasenwechselspeichervorrichtungen in der Anordnung zu adressieren.
In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung umfassen die Schaltungen:

einen zwischen die WLV und die WLS gekoppelten WL-Auswahlschalter, der dazu ausgelegt ist, die Kopplung der WLV mit der WLS zu gaten; und
einen mit dem WL-Auswahlschalter gekoppelten Steuereingang, um den WL-Auswahlschalter zu betätigen.

In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung ist der WL-Auswahlschalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung aktiviert das Anlegen der BLV an die BLS den WL-Auswahlschalter, um die WLV mit der WLS zu koppeln.
In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung umfassen die Schaltungen einen von der BLV gegateten Bypass-Schalter, wobei die Aktivierung des Bypass-Schalters die WLV aus der floatenden WLS abgibt, um den WL-Auswahlschalter zu gaten, wodurch die WLV mit der WLS gekoppelt wird.
In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung ist der Bypass-Schalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung umfassen die Schaltungen ferner einen WLS-Vorrichtungsauswahlschalter, der mit der WLS zwischen dem WL-Auswahlschalter und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der WLS-Vorrichtungsauswahlschalter durch die WLV gegatet wird.
In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung ist der WLS-Vorrichtungsauswahlschalter ein PMOS-Transistor.
In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung umfassen die Schaltungen ferner einen BLS-Vorrichtungsauswahlschalter, der mit der BLS zwischen der BLS und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der BLS-Vorrichtungsauswahlschalter durch die BLV gegatet wird.
In einem Beispiel einer Phasenwechselspeichervorrichtung ist der BLS-Vorrichtungsauswahlschalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel wird ein Verfahren zum Bewältigen von durch einen transienten Strom induzierten Schäden in einer Schaltvorrichtung bereitgestellt, das umfasst:

Auswählen einer Schaltvorrichtung, die ein Phasenwechselmaterial mit einer über das Phasenwechselmaterial elektrisch gekoppelten Wortleitung (WL) und Bitleitung (BL) umfasst;
Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WL;
Entkoppeln der WL von der WLV, um die WL zu floaten;
Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BL, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WL die Vorrichtung aktivieren; und
Wiederanlegen der WLV an die WL, um einen Reparaturstrom an die Vorrichtung abzugeben.

In einem Beispiel eines Verfahrens zum Bewältigen von durch einen transienten Strom induzierten Schäden in einer Schaltvorrichtung umfasst das Anlegen der WLV an die WL ferner das Aktivieren eines zwischen die WLV und die WL gekoppelten WL-Auswahlschalters.
In einem Beispiel eines Verfahrens zum Bewältigen von durch einen transienten Strom induzierten Schäden in einer Schaltvorrichtung aktiviert das Anlegen der BLV an die BL den WL-Auswahlschalter, um die WLV wieder an die WL anzulegen.
In einem Beispiel eines Verfahrens zum Bewältigen von durch einen transienten Strom induzierten Schäden in einer Schaltvorrichtung aktiviert das Anlegen der BLV an die BL einen Bypass-Schalter, der Strom aus der floatenden WL an den WL-Auswahlschalter abgibt, um die WLV wieder an die WL anzulegen.
In einem Beispiel wird ein Rechensystem bereitgestellt, das umfasst:

eine Speicheranordnung, die ferner umfasst:
- mehrere in einer Anordnung angeordnete Phasenwechselspeicherzellen (PCM-Zellen);
- mehrere Wortleitungen (WLs), die zu Gruppen von PCM-Zellen über die Anordnung gekoppelt sind; und
- mehrere Bitleitungen (BLs), die zu Gruppen von PCM-Zellen über die Anordnung gekoppelt sind, so dass jede PCM-Zelle in der Anordnung durch eine eindeutige Kombination einer WL und einer BL adressiert wird; und
Schaltungen, die mit jeder WL und jeder BL elektrisch gekoppelt sind, wobei die Schaltungen ausgelegt sind zum:
- Erzeugen von Speichersteuerbefehlen;
- Adressieren der PCM-Zellen in der Anordnung; und
- Auslesen eines Zustands jeder PCM-Zelle in der Anordnung durch:
  - Auswählen einer auszulesenden PCM-Zelle, die eine ausgewählte BL (BLS) und eine ausgewählte WL (WLS) aufweist, die die ausgewählte PCM-Zelle eindeutig adressiert;
  - Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WLS;
  - Entkoppeln der WLS von der WLV, um die WLS zu floaten;
  - Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BLS, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WLS die PCM-Zelle aktivieren; und
  - Wiederkoppeln der WLS mit der WLV, um einen Reparaturstrom an die PCM-Zelle abzugeben.

In einem Beispiel eines Rechensystems umfasst das System ferner eine Speichersteuerung, die mit den mehreren WLs und den mehreren BLs gekoppelt ist, um die mehreren PCM-Zellen in der Anordnung zu adressieren.
In einem Beispiel eines Rechensystems umfassen die Schaltungen:

In einem Beispiel eines Rechensystems ist der WL-Auswahlschalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel eines Rechensystems aktiviert das Anlegen der BLV an die BLS den WL-Auswahlschalter, um die WLV mit der WLS zu koppeln.
In einem Beispiel eines Rechensystems umfassen die Schaltungen einen von der BLV gegateten Bypass-Schalter, wobei die Aktivierung des Bypass-Schalters die WLV aus der floatenden WLS abgibt, um den WL-Auswahlschalter zu gaten, wodurch die WLV mit der WLS gekoppelt wird.
In einem Beispiel eines Rechensystems ist der Bypass-Schalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel eines Rechensystems umfassen die Schaltungen ferner einen WLS-Vorrichtungsauswahlschalter, der mit der WLS zwischen dem WL-Auswahlschalter und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der WLS-Vorrichtungsauswahlschalter durch die WLV gegatet wird.
In einem Beispiel eines Rechensystems ist der WLS-Vorrichtungsauswahlschalter ein PMOS-Transistor.
In einem Beispiel eines Rechensystems umfassen die Schaltungen ferner einen BLS-Vorrichtungsauswahlschalter, der mit der BLS zwischen der BLS und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der BLS-Vorrichtungsauswahlschalter durch die BLV gegatet wird.
In einem Beispiel eines Rechensystems ist der BLS-Vorrichtungsauswahlschalter ein NMOS-Transistor.
In einem Beispiel eines Rechensystems umfassen die Schaltungen ferner E/A-Schaltungen, die dazu ausgelegt sind, E/A-Operationen des Systems zu steuern.
In einem Beispiel eines Rechensystems umfasst das System ferner die E/A-Schaltungen, die dazu ausgelegt sind, mit einem Prozessor zu kommunizieren.
In einem Beispiel eines Rechensystems umfassen die Schaltungen ferner:

mit den WLs gekoppelte Zeilenschaltungen; und
mit den BLs gekoppelte Spaltenschaltungen, wobei die Spaltenschaltungen und die Zeilenschaltungen dazu ausgelegt sind, die mehreren PCM-Zellen in der Anordnung zu adressieren.

In einem Beispiel eines Rechensystems umfassen die Schaltungen ferner Schreib-/Lese-Schaltungen, die mit den Zeilenschaltungen und den Spaltenschaltungen gekoppelt und dazu ausgelegt sind, Lese- und Schreibbefehle an die und aus den mehreren PCM-Zellen der Anordnung zu steuern.
Die vorstehenden Beispiele veranschaulichen zwar die Prinzipien von Ausführungsformen in einer oder mehreren besonderen Anwendungen, dem Durchschnittsfachmann wird sich jedoch erschließen, dass zahlreiche Modifikationen der Form, der Verwendung und der Details der Umsetzung vorgenommen werden können, ohne erfinderisch tätig zu werden und ohne von den Prinzipien und Konzepten der Offenbarung abzuweichen.

Claims

Schaltvorrichtung, umfassend: ein Phasenwechselmaterial; eine Wortleitung (WL); eine Bitleitung (BL), die mit der WL über das Phasenwechselmaterial gekoppelt ist; und Schaltungen, die ausgelegt sind zum: Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WL; Entkoppeln der WL von der WLV, um die WL zu „floaten“; Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BL, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WL die Vorrichtung aktivieren; und Wiederkoppeln der WL mit der WLV, um einen Reparaturstrom an die Vorrichtung abzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungen umfassen: einen zwischen die WLV und die WL gekoppelten WL-Auswahlschalter, wobei der WL-Auswahlschalter dazu ausgelegt ist, die Kopplung der WLV mit der WL zu „gaten“; und einen mit dem WL-Auswahlschalter gekoppelten Steuereingang, um den WL-Auswahlschalter zu betätigen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der WL-Auswahlschalter einen NMOS-Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die BL dazu dient, den WL-Auswahlschalter zu aktivieren, um als Reaktion auf das Anlegen von BLV an die BL die WLV mit der WL zu koppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schaltungen einen durch Anlegen der BLV gegateten Bypass-Schalter umfassen, wobei die Aktivierung des Bypass-Schalters Strom aus der floatenden WL abgibt, um den WL-Auswahlschalter zu gaten, wodurch die WLV mit der WL gekoppelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Bypass-Schalter einen NMOS-Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schaltungen ferner einen WL-Vorrichtungsauswahlschalter umfassen, der mit der WL zwischen dem WL-Auswahlschalter und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der WL-Vorrichtungsauswahlschalter durch Anlegen der WLV gegatet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der WL-Vorrichtungsauswahlschalter einen PMOS-Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schaltungen ferner einen BL-Vorrichtungsauswahlschalter umfassen, der mit der BL zwischen der BL und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der BL-Vorrichtungsauswahlschalter durch Anlegen der BLV gegatet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der BL-Vorrichtungsauswahlschalter einen NMOS-Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Phasenwechselspeichermaterial, das dem Phasenwechselmaterial benachbart zwischen die WL und die BL gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: mehrere in einer Anordnung angeordnete Phasenwechselmaterialelemente; mehrere WLs, die zu Gruppen von Phasenwechselmaterialelementen über die Anordnung gekoppelt sind; mehrere BLs, die zu Gruppen von Phasenwechselspeicherelementen über die Anordnung gekoppelt sind, so dass jedes Phasenwechselspeicherelement in der Anordnung durch eine eindeutige Kombination einer WL und einer BL adressiert wird; und eine mit den mehreren WLs und den mehreren BLs gekoppelte Steuerung, um die mehreren Phasenwechselmaterialelemente in der Anordnung zu adressieren.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jedes der mehreren Phasenwechselmaterialelemente ferner jeweils ein dem Phasenwechselmaterial benachbart zwischen die WL und die BL gekoppeltes Phasenwechselspeichermaterial umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Phasenwechselmaterialelement ein Phasenwechselspeichermaterial umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltvorrichtung einen Ovonic-Schwellenwertschalter umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltvorrichtung eine Phasenwechselspeichervorrichtung umfasst.
Phasenwechselspeichervorrichtung, umfassend: mehrere in einer Anordnung angeordnete Speicherzellen, wobei jede Speicherzelle jeweils ferner umfasst: ein Auswahlvorrichtungs-(Select Device, SD-)material; und ein mit dem SD-Material elektrisch gekoppeltes Phasenwechselspeichermaterial (PCM-Material); mehrere Wortleitungen (WLs), die zu Gruppen von Speicherzellen über die Anordnung gekoppelt sind; mehrere Bitleitungen (BLs), die zu Gruppen von Speicherzellen über die Anordnung gekoppelt sind, so dass jede Speicherzelle in der Anordnung durch eine eindeutige Kombination einer WL und einer BL adressiert wird; und Schaltungen, die mit jeder WL und jeder BL elektrisch gekoppelt sind, wobei die Schaltungen ausgelegt sind zum: Auswählen einer auszulesenden Speicherzelle, die eine ausgewählte BL (Selected BL, BLS) und eine ausgewählte WL (Selected WL, WLS) aufweist, die die ausgewählte Speicherzelle eindeutig adressiert; Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WLS; Entkoppeln der WLS von der WLV, um die WLS zu floaten; Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BLS, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WLS die Vorrichtung aktivieren; und Wiederkoppeln der WLS mit der WLV, um einen Reparaturstrom an die Vorrichtung abzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Speichersteuerung, die mit den mehreren WLs und den mehreren BLs gekoppelt ist, um die mehreren Speicherzellen in der Anordnung zu adressieren.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Schaltungen umfassen: einen zwischen die WLV und die WLS gekoppelten WL-Auswahlschalter, wobei der WL-Auswahlschalter dazu ausgelegt ist, die Kopplung der WLV mit der WLS zu gaten; und einen mit dem WL-Auswahlschalter gekoppelten Steuereingang, um den WL-Auswahlschalter zu betätigen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der WL-Auswahlschalter einen NMOS-Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die BLS dazu dient, den WL-Auswahlschalter zu aktivieren, um als Reaktion auf das Anlegen der BLV an die BLS die WLV mit der WLS zu koppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Schaltungen einen durch die BLV gegateten Bypass-Schalter umfassen, wobei die Aktivierung des Bypass-Schalters die WLV aus der floatenden WLS abgibt, um den WL-Auswahlschalter zu gaten, wodurch die WLV mit der WLS gekoppelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Bypass-Schalter einen NMOS-Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Schaltungen ferner einen WLS-Vorrichtungsauswahlschalter umfassen, der mit der WLS zwischen dem WL-Auswahlschalter und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der WLS-Vorrichtungsauswahlschalter durch Anlegen der WLV an den WLS-Vorrichtungsauswahlschalter gegatet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der WLS-Vorrichtungsauswahlschalter einen PMOS-Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Schaltungen ferner einen BLS-Vorrichtungsauswahlschalter umfassen, der mit der BLS zwischen der BLS und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der BLS-Vorrichtungsauswahlschalter durch Anlegen der BLV an den BLS-Vorrichtungsauswahlschalter gegatet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei der BLS-Vorrichtungsauswahlschalter einen NMOS-Transistor umfasst.
Verfahren zum Bewältigen von durch einen transienten Strom induzierten Schäden in einer Schaltvorrichtung, das umfasst: Auswählen einer Schaltvorrichtung, die ein Phasenwechselmaterial mit einer über das Phasenwechselmaterial elektrisch gekoppelten Wortleitung (WL) und Bitleitung (BL) umfasst; Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WL; Entkoppeln der WL von der WLV, um die WL zu floaten; Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BL, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WL die Vorrichtung aktivieren; und Wiederanlegen der WLV an die WL, um einen Reparaturstrom an die Vorrichtung abzugeben.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Anlegen der WLV an die WL ferner ein Aktivieren eines zwischen die WLV und die WL gekoppelten Auswahlschalters umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Anlegen der BLV an die BL dazu dient, den WL-Auswahlschalter zu aktivieren, um die WLV wieder an die WL anzulegen.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Anlegen der BLV an die BL einen Bypass-Schalter aktiviert, der Strom aus der floatenden WL an den WL-Auswahlschalter abgibt, um die WLV wieder an die WL anzulegen.
Rechensystem, umfassend: eine Speicheranordnung, die ferner umfasst: mehrere in einer Anordnung angeordnete Phasenwechselspeicherzellen (PCM-Zellen); mehrere Wortleitungen (WLs), die zu Gruppen von PCM-Zellen über die Anordnung gekoppelt sind; und mehrere Bitleitungen (BLs), die zu Gruppen von PCM-Zellen über die Anordnung gekoppelt sind, so dass jede PCM-Zelle in der Anordnung durch eine eindeutige Kombination einer WL und einer BL adressiert wird; und Schaltungen, die mit jeder WL und jeder BL elektrisch gekoppelt sind, wobei die Schaltungen ausgelegt sind zum: Erzeugen von Speichersteuerbefehlen; Adressieren der PCM-Zellen in der Anordnung; und Auslesen eines Zustands jeder PCM-Zelle in der Anordnung durch: Auswählen einer auszulesenden PCM-Zelle, die eine ausgewählte BL (BLS) und eine ausgewählte WL (WLS) aufweist, die die ausgewählte PCM-Zelle eindeutig adressiert; Anlegen einer WL-Lesevorspannung (WLV) an die WLS; Entkoppeln der WLS von der WLV, um die WLS zu floaten; Anlegen einer BL-Lesevorspannung (BLV) an die BLS, so dass die BLV und die WLV bei der floatenden WLS die PCM-Zelle aktivieren; und Wiederkoppeln der WLS mit der WLV, um einen Reparaturstrom an die PCM-Zelle abzugeben.
System nach Anspruch 32, ferner umfassend eine Speichersteuerung, die mit den mehreren WLs und den mehreren BLs gekoppelt ist, um die mehreren PCM-Zellen in der Anordnung zu adressieren.
System nach Anspruch 33, wobei die Schaltungen umfassen: einen zwischen die WLV und die WLS gekoppelten WL-Auswahlschalter, wobei der WL-Auswahlschalter dazu ausgelegt ist, die Kopplung der WLV mit der WLS zu gaten; und einen mit dem WL-Auswahlschalter gekoppelten Steuereingang, um den WL-Auswahlschalter zu betätigen.
System nach Anspruch 34, wobei der WL-Auswahlschalter einen NMOS-Transistor umfasst.
System nach Anspruch 34, wobei die BLS dazu dient, den WL-Auswahlschalter zu aktivieren, um als Reaktion auf das Anlegen der BLV an die BLS die WLV mit der WLS zu koppeln.
System nach Anspruch 36, wobei die Schaltungen einen durch die BLV gegateten Bypass-Schalter umfassen, wobei die Aktivierung des Bypass-Schalters die WLV aus der floatenden WLS abgibt, um den WL-Auswahlschalter zu gaten, wodurch die WLV mit der WLS gekoppelt wird.
System nach Anspruch 37, wobei der Bypass-Schalter einen NMOS-Transistor umfasst.
System nach Anspruch 33, wobei die Schaltungen ferner einen WLS-Vorrichtungsauswahlschalter umfassen, der mit der WLS zwischen dem WL-Auswahlschalter und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der WLS-Vorrichtungsauswahlschalter durch Anlegen der WLV an den WLS-Vorrichtungsauswahlschalter gegatet wird.
System nach Anspruch 39, wobei der WLS-Vorrichtungsauswahlschalter einen PMOS-Transistor umfasst.
System nach Anspruch 33, wobei die Schaltungen ferner einen BLS-Vorrichtungsauswahlschalter umfassen, der mit der BLS zwischen der BLS und einer Stromquelle gekoppelt ist, wobei der BLS-Vorrichtungsauswahlschalter durch Anlegen der BLV an den BLS-Vorrichtungsauswahlschalter gegatet wird.
System nach Anspruch 41, wobei der BLS-Vorrichtungsauswahlschalter einen NMOS-Transistor umfasst.
System nach Anspruch 32, wobei die Schaltungen ferner E/A-Schaltungen umfassen, die dazu ausgelegt sind, E/A-Operationen des Systems zu steuern.
System nach Anspruch 43, wobei die E/A-Schaltungen dazu ausgelegt sind, mit einem Prozessor zu kommunizieren.
System nach Anspruch 32, wobei die Schaltungen ferner umfassen: mit den WLs gekoppelte Zeilenschaltungen; und mit den BLs gekoppelte Spaltenschaltungen, wobei die Spaltenschaltungen und die Zeilenschaltungen dazu ausgelegt sind, die mehreren PCM-Zellen in der Anordnung zu adressieren.
System nach Anspruch 45, wobei die Schaltungen ferner Schreib-/Lese-Schaltungen umfassen, die mit den Zeilenschaltungen und den Spaltenschaltungen gekoppelt und dazu ausgelegt sind, Lese- und Schreibbefehle an die und aus den mehreren PCM-Zellen der Anordnung zu steuern.
System nach Anspruch 33, ferner umfassend eines oder mehrere aus: wenigstens einem mit dem System kommunikativ gekoppelten Prozessor; einem mit dem System kommunikativ gekoppelten Display; einer mit dem System gekoppelte Batterie; oder einer mit dem System kommunikativ gekoppelten Netzschnittstelle.