JP5035620B2 - 磁気ランダムアクセスメモリの波形整形回路 - Google Patents
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Description
複数のセルアレイ群102−0、…、102−iの各々は、それぞれ制御部(図示されず)からのセルアレイ群選択信号ASEL0、…、ASELiにより選択される。複数のセルアレイ群102−0、…、102−iの各々は、複数のセルアレイブロック111−0、…、111−j、ブロックセレクタ112、WL電流源113、BL電流源114、AND回路115、XOR回路116、センスアンプ117、バッファ回路118、119を備える。なお、ここでは読出しに関わる構成としてセンスアンプ117以外は省略している。
(1)t00
直前に読み出し動作を行い、書込みワード線WWL0上のメモリセルのうち、どのメモリセル124にトグル書き込みを行うかが決まっている。ここでは、全てのメモリセル124にトグル書き込みを行う場合を示す。直前の信号BSTPRがLowのとき、キャパシタCX及びCYが充電されている。時刻t00で信号BSTPRがHighになり(a)、キャパシタCX及びCYに蓄積された電荷の放電が始まる。波形整形部135から出力制御部139まで、及び、波形整形部136から出力制御部140までの配線が充電される。このとき、ブロック選択信号BSEL0がHighになり(図示されず)、ブロックセレクタ112によりセルアレイブロック111−0が選択される。信号XS0がHighになり(図示されず)、WLセレクタ122により書込みワード線WWL0が選択される。信号YS0がHighになり(h)、BLセレクタ123により書込みビット線WBL0が選択される。
(2)t01
信号WCSENXがHighになり(b)、キャパシタCXに蓄積された電荷の残りが、メイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0を充電する。それと共に、電流源部137から書込み電流IWWLがメイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0へ供給される((e)、(d))。この充電により、書込み電流IWWLの立ち上がりが良くなり、電流波形を整形することができる。
(3)t02
信号WCSENYがHighになり(c)、キャパシタCYに蓄積された電荷の残りが、メイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0を充電する。それと共に、電流源部138から書込み電流IWBLがメイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0へ供給される((g)、(f))。この充電により、書込み電流IWBLの立ち上がりが良くなり、電流波形を整形することができる。
(4)t03
信号WCSENXがLowになり(b)、電流源部137からのメイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0への書込み電流IWWLが停止される((e)、(d))。
(5)t04
信号WCSENYがLowになり(c)、電流源部138かのメイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0への書込み電流IWBLが停止される((g)、(f))。この書込み電流IWWLと書込み電流IWBLとを時間差で供給することにより、選択セル124にトグル書き込みを行うことができる。
(6)t05
時刻t05で信号BSTPRがLowになり(a)、キャパシタCX及びCYに電荷が蓄積され始める。バーストモードの書込み動作なので、所定の範囲のメモリセル124に対する書き込みが終了するまで、ブロック選択信号BSEL0はHighのままで(図示されず)、ブロックセレクタ112によりセルアレイブロック111−0が選択されたままである。書込みワード線WWL0上の全てのメモリセル124に書き込みを行うまで、信号XS0がHighのままであり(図示されず)、WLセレクタ122により書込みワード線WWL0が選択されたままである。信号YS0がLowになり(h)、BLセレクタ123による書込みビット線WBL0の選択が終了する。
以降、同様のプロセスを繰り返す。
第1電流源部は、複数のセルアレイに共用され、複数のセルアレイの各々のビット線に第1書込み電流を供給する。第1電流波形整形部は、プリチャージが必要な第1キャパシタを有し、第1書込み電流の波形を整形する。第3電流波形整形部は、プリチャージが必要な第3キャパシタを有し、第1書込み電流の波形を整形する。セルアレイの磁気メモリセルの書込み動作のとき、第1電流波形整形部がビット線へ向う配線に対して第1キャパシタに蓄積された電荷の充放電を行う期間と、第3電流波形整形部がビット線へ向う配線に対して第3キャパシタに蓄積された電荷の充放電を行う期間とは異なる。
第1電流源部は、複数のセルアレイに共用され、複数のセルアレイの各々のビット線に第1書込み電流を供給する。第1電流波形整形部は、プリチャージが必要な第1キャパシタを有し、第1書込み電流の波形を整形する。第3電流波形整形部は、プリチャージが必要な第3キャパシタを有し、第1書込み電流の波形を整形する。磁気ランダムアクセスメモリの動作方法は、(a)セルアレイの磁気メモリセルの書込み動作のとき、第1電流波形整形部は、ビット線へ向う配線に対して第1期間で第1キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと、(b)第3電流波形整形部は、ビット線へ向う配線に対して第1期間と異なる第3期間で第3キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップとを具備する。
本発明のMRAMの第1の実施の形態の構成について説明する。図12は、本発明のMRAMの第1の実施の形態の構成を示すブロック図である。MRAM1は、複数のセルアレイ群2−0、2−1、…、2−(i−1)、2−i、書込み制御信号生成回路A3及び書込み制御信号生成回路B4を具備する。複数のセルアレイ群2−0、2−1、…、2−(i−1)、2−iの各々は、それぞれ制御部(図示されず)からのセルアレイ群選択信号ASEL0、1、…、ASEL(i−1)、ASELiにより選択される。複数のセルアレイ群2−0、2−1、…、2−(i−1)、2−iの各々は、複数のセルアレイブロック11−0、…、11−j、ブロックセレクタ12、WL電流源13、BL電流源14、AND回路15、XOR回路16、センスアンプ17、バッファ回路18、19を備える。なお、ここでは読出しに関わる構成としてセンスアンプ17以外は省略している。
本発明のMRAMの第2の実施の形態の構成について説明する。図14は、本発明のMRAMの第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。MRAM1は、複数のセルアレイ群2−0、…、2−i、及び書込み制御信号生成回路3を具備する。本実施の形態では、第1の実施の形態と異なり、セルアレイ群2を系統別に分割しない。但し、WL電源部13及びBL電源部14を変更する。MRAM1は、WL電源部13及びBL電源部14内の構成が異なる他は、図6を参照して説明したMRAM101と同じである。
複数のセルアレイ群2−0、…、2−iの各々は、複数のセルアレイ群102−0、…、102−iの各々に対応する。複数のセルアレイブロック11−0、…、11−jは、複数のセルアレイブロック111−0、…、111−jに対応する。ブロックセレクタ12は、ブロックセレクタ112に対応する。AND回路15、XOR回路16、センスアンプ17、バッファ回路18、19は、それぞれAND回路115、XOR回路116、センスアンプ117、バッファ回路118、119に対応する。ここでは、共通の部分の説明を省略する。
(1)t00
直前に読み出し動作を行い、書込みワード線WWL0上のメモリセルのうち、どのメモリセル24にトグル書き込みを行うかが決まっている。ここでは、全てのメモリセル24にトグル書き込みを行う場合を示す。直前の信号BSTPRXがLowのとき、キャパシタCXが充電されている。時刻t00で信号BSTPRXがHighになり(図16A)、キャパシタCXに蓄積された電荷の放電が始まる。波形整形部35から出力制御部39までの配線が充電される。このとき、ブロック選択信号BSEL0がHighになり(図示されず)、ブロックセレクタ12によりセルアレイブロック11−0が選択される。信号XS0がHighになり(図示されず)、WLセレクタ22により書込みワード線WWL0が選択される。
(2)t01
直前の信号BSTPRYがLowのとき、キャパシタCYが充電されている。時刻t01で信号BSTPRYがHighになり(図16B)、キャパシタCYに蓄積された電荷の放電が始まる。波形整形部36から出力制御部40までの配線が充電される。ブロック選択信号BSEL0はHighになっており(図示されず)、ブロックセレクタ12によりセルアレイブロック11−0が選択されている。このとき、信号YS0がHighになり(図示されず)、BLセレクタ23により書込みビット線WBL0が選択される。
同時に、信号WCSENXがHighになり(図16C)、キャパシタCXに蓄積された電荷の残りが、メイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0を充電する。それと共に、電流源部37から書込み電流IWWLがメイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0へ供給される(図16F、図16E)。この充電により、書込み電流IWWLの立ち上がりが良くなり、電流波形を整形することができる。
(3)t02
信号WCSENYがHighになり(図16D)、キャパシタCYに蓄積された電荷の残りが、メイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0を充電する。それと共に、電流源部38から書込み電流IWBLがメイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0へ供給される(図16H、図16G)。この充電により、書込み電流IWBLの立ち上がりが良くなり、電流波形を整形することができる。
(4)t03
信号WCSENXがLowになり(図16C)、電流源部37からのメイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0への書込み電流IWWLが停止される(図16F、図16E)。
(5)t04
信号WCSENYがLowになり(図16D)、電流源部38かのメイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0への書込み電流IWBLが停止される(図16H、図16G)。この書込み電流IWWLと書込み電流IWBLとを時間差で供給することにより、選択セル24にトグル書き込みを行うことができる。
同時に、信号BSTPRXがLowになり(図16A)、キャパシタCXに電荷が蓄積され始める。バーストモードの書込み動作なので、所定の範囲のメモリセル24に対する書き込みが終了するまで、ブロック選択信号BSEL0はHighのままで(図示されず)、ブロックセレクタ12によりセルアレイブロック11−0が選択されたままである。書込みワード線WWL0上の全てのメモリセル24に書き込みを行うまで、信号XS0がHighのままであり(図示されず)、WLセレクタ22により書込みワード線WWL0が選択されたままである。
(6)t05
時刻t05で信号BSTPRYがLowになり(図16B)、キャパシタCYに電荷が蓄積され始める。バーストモードの書込み動作なので、所定の範囲のメモリセル24に対する書き込みが終了するまで、ブロック選択信号BSEL0はHighのままで(図示されず)、ブロックセレクタ112によりセルアレイブロック11−0が選択されたままである。
信号YS0がLowになり(図示されず)、BLセレクタ23による書込みビット線WBL0の選択が終了する。
以降、同様のプロセスを繰り返す。
本発明のMRAMの第3の実施の形態の構成について説明する。図14は、本発明のMRAMの第3の実施の形態の構成を示すブロック図である。MRAM1は、複数のセルアレイ群2−0、…、2−i、及び書込み制御信号生成回路3を具備する。本実施の形態では、WL電源部13及びBL電源部14を変更している点で、第2の実施の形態と異なる。MRAM1は、WL電源部13及びBL電源部14内の構成が異なる他は、図6を参照して説明したMRAM101と同じであるので、共通の部分の説明を省略する。
(1)t00
直前に読み出し動作を行い、書込みワード線WWL0上のメモリセルのうち、どのメモリセル24にトグル書き込みを行うかが決まっている。ここでは、全てのメモリセル24にトグル書き込みを行う場合を示す。直前の信号BSTPR0がLowのとき、キャパシタCX0及びCY0が充電されている。時刻t00で信号BSTPR0がHighになり(図18B)、キャパシタCX0及びCY0に蓄積された電荷の放電が始まる。波形整形部35aから出力制御部39まで、及び、波形整形部36aから出力制御部40までの配線が充電される。このとき、ブロック選択信号BSEL0がHighになり(図示されず)、ブロックセレクタ12によりセルアレイブロック11−0が選択される。信号XS0がHighになり(図示されず)、WLセレクタ22により書込みワード線WWL0が選択される。信号YS0がHighになり(図示されず)、BLセレクタ23により書込みビット線WBL0が選択される。
(2)t01
信号WCSENXがHighになり(図18C)、キャパシタCX0に蓄積された電荷の残りが、メイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0を充電する。それと共に、電流源部37から書込み電流IWWLがメイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0へ供給される(図18F、図18E)。この充電により、書込み電流IWWLの立ち上がりが良くなり、電流波形を整形することができる。
(3)t02
信号WCSENYがHighになり(図18D)、キャパシタCY0に蓄積された電荷の残りが、メイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0を充電する。それと共に、電流源部38から書込み電流IWBLがメイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0へ供給される(図18H、図18G)。この充電により、書込み電流IWBLの立ち上がりが良くなり、電流波形を整形することができる。
(4)t03
信号WCSENXがLowになり(図18C)、電流源部37からのメイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0への書込み電流IWWLが停止される(図18F、図18E)。
(5)t04
信号WCSENYがLowになり(図18D)、電流源部38かのメイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL0への書込み電流IWBLが停止される(図18H、図18G)。この書込み電流IWWLと書込み電流IWBLとを時間差で供給することにより、選択セル24にトグル書き込みを行うことができる。
(6)t05
時刻t05で信号BSTPR0がLowになり(図18B)、キャパシタCX0及びCY0に電荷が蓄積され始める。バーストモードの書込み動作なので、所定の範囲のメモリセル24に対する書き込みが終了するまで、ブロック選択信号BSEL0はHighのままで(図示されず)、ブロックセレクタ12によりセルアレイブロック11−0が選択されたままである。書込みワード線WWL0上の全てのメモリセル24に書き込みを行うまで、信号XS0がHighのままであり(図示されず)、WLセレクタ22により書込みワード線WWL0が選択されたままである。信号YS0がLowになり(図示されず)、BLセレクタ23による書込みビット線WBL0の選択が終了する。
(7)t10
直前の信号BSTPR1がLowのとき、キャパシタCX1及びCY1が充電されている。時刻t10で信号BSTPR1がHighになり(図18A)、キャパシタCX1及びCY1に蓄積された電荷の放電が始まる。波形整形部35bから出力制御部39まで、及び、波形整形部36bから出力制御部40までの配線が充電される。このとき、ブロック選択信号BSEL1がHighであり(図示されず)、ブロックセレクタ12によりセルアレイブロック11−0が選択されている。信号XS0がHighであり(図示されず)、WLセレクタ22により書込みワード線WWL0が選択されている。信号YS1がHighになり(図示されず)、BLセレクタ23により書込みビット線WBL1が選択される。
(8)t11
信号WCSENXがHighになり(図18C)、キャパシタCX1に蓄積された電荷の残りが、メイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0を充電する。それと共に、電流源部37から書込み電流IWWLがメイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0へ供給される(図18F、図18E)。この充電により、書込み電流IWWLの立ち上がりが良くなり、電流波形を整形することができる。
(9)t12
信号WCSENYがHighになり(図18D)、キャパシタCY1に蓄積された電荷の残りが、メイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL1を充電する。それと共に、電流源部38から書込み電流IWBLがメイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL1へ供給される(図18H、図18G)。この充電により、書込み電流IWBLの立ち上がりが良くなり、電流波形を整形することができる。
(10)t13
信号WCSENXがLowになり(図18C)、電流源部37からのメイン書込みワード線MWWL及び書込みワード線WWL0への書込み電流IWWLが停止される(図18F、図18E)。
(11)t14
信号WCSENYがLowになり(図18D)、電流源部38かのメイン書込みビット線MWBL及び書込みビット線WBL1への書込み電流IWBLが停止される(図18H、図18G)。この書込み電流IWWLと書込み電流IWBLとを時間差で供給することにより、選択セル24にトグル書き込みを行うことができる。
(12)t15
時刻t15で信号BSTPR1がLowになり(図18A)、キャパシタCX1及びCY1に電荷が蓄積され始める。バーストモードの書込み動作なので、所定の範囲のメモリセル24に対する書き込みが終了するまで、ブロック選択信号BSEL0はHighのままで(図示されず)、ブロックセレクタ12によりセルアレイブロック11−0が選択されたままである。書込みワード線WWL0上の全てのメモリセル24に書き込みを行うまで、信号XS0がHighのままであり(図示されず)、WLセレクタ22により書込みワード線WWL0が選択されたままである。信号YS1がLowになり(図示されず)、BLセレクタ23による書込みビット線WBL1の選択が終了する。
以降、同様のプロセスを繰り返す。
Claims (10)
- 複数のセルアレイを含む第1セルアレイ群と、
複数のセルアレイを含む第2セルアレイ群と
を具備し、
前記第1セルアレイ群及び前記第2セルアレイ群の各々は、
前記セルアレイのビット線に第1書込み電流を供給する第1電流源部と、
プリチャージが必要な第1キャパシタを有し、前記第1書込み電流の波形を整形する第1電流波形整形部と
を含み、
前記セルアレイの磁気メモリセルのバースト書込み動作のとき、前記第1セルアレイ群の前記第1電流波形整形部と前記第2セルアレイ群の前記第1電流波形整形部とは、交互に前記ビット線へ向う配線に対して前記第1キャパシタに蓄積された電荷の充放電を行う
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求の範囲1に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記第1セルアレイ群及び前記第2セルアレイ群の各々は、
前記セルアレイのワード線に第2書込み電流を供給する第2電流源部と、
プリチャージが必要な第2キャパシタを有し、前記第2書込み電流の波形を整形する第2電流波形整形部と
を更に含み、
前記磁気メモリセルのバースト書込み動作のとき、前記第1セルアレイ群の前記第2電流波形整形部と前記第2セルアレイ群の前記第2電流波形整形部とは、交互に前記ワード線へ向う配線に対して前記第2キャパシタに蓄積された電荷の充放電を行う
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 複数のセルアレイに共用され、前記複数のセルアレイの各々のビット線に第1書込み電流を供給する第1電流源部と、
プリチャージが必要な第1キャパシタを有し、前記第1書込み電流の波形を整形する第1電流波形整形部と、
プリチャージが必要な第3キャパシタを有し、前記第1書込み電流の波形を整形する第3電流波形整形部と
を具備し、
前記セルアレイの磁気メモリセルの書込み動作のとき、前記第1電流波形整形部が前記ビット線へ向う配線に対して前記第1キャパシタに蓄積された電荷の充放電を行う期間と、前記第3電流波形整形部が前記ビット線へ向う配線に対して前記第3キャパシタに蓄積された電荷の充放電を行う期間とは異なる
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求の範囲3に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記複数のセルアレイに共用され、前記複数のセルアレイの各々のワード線に第2書込み電流を供給する第2電流源部と、
プリチャージが必要な第2キャパシタを有し、前記第2書込み電流の波形を整形する第2電流波形整形部と、
プリチャージが必要な第4キャパシタを有し、前記第2書込み電流の波形を整形する第4電流波形整形部と
を更に具備し、
前記セルアレイの磁気メモリセルの書込み動作のとき、
前記第2電流波形整形部が前記ワード線へ向う配線に対して前記第2キャパシタに蓄積された電荷の充放電を行う期間と、前記第4電流波形整形部が前記ワード線へ向う配線に対して前記第4キャパシタに蓄積された電荷の充放電を行う期間とは異なる
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求の範囲1乃至4のいずれか一項に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記磁気メモリセルは、積層フェリ構造の自由層を有し、
前記自由層の磁化容易軸方向は、前記ビット線の方向に対して略45度傾いている
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 磁気ランダムアクセスメモリの動作方法であって、
ここで、前記磁気ランダムアクセスメモリは、
複数のセルアレイを含む第1セルアレイ群と、
複数のセルアレイを含む第2セルアレイ群と
を備え、
前記第1セルアレイ群及び前記第2セルアレイ群の各々は、
前記セルアレイのビット線に第1書込み電流を供給する第1電流源部と、
プリチャージが必要な第1キャパシタを有し、前記第1書込み電流の波形を整形する第1電流波形整形部と
を含み、
前記磁気ランダムアクセスメモリの動作方法は、
前記セルアレイの磁気メモリセルのバースト書込み動作のとき、
(a)前記第1セルアレイ群の前記第1電流波形整形部が、第1期間に前記ビット線へ向う配線に対して前記第1キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと、
(b)前記第2セルアレイ群の前記第1電流波形整形部が、前記第1期間とは異なる第2期間に前記ビット線へ向う配線に対して前記第1キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと
を具備し、
前記第1期間と前記第2期間とは交互に到来する
磁気ランダムアクセスメモリの動作方法。 - 請求の範囲6に記載の磁気ランダムアクセスメモリの動作方法において、
ここで、前記磁気ランダムアクセスメモリは、
前記第1セルアレイ群及び前記第2セルアレイ群の各々が、
前記セルアレイのワード線に第2書込み電流を供給する第2電流源部と、
プリチャージが必要な第2キャパシタを有し、前記第2書込み電流の波形を整形する第2電流波形整形部と
を更に含み、
前記磁気ランダムアクセスメモリの動作方法は、
前記磁気メモリセルのバースト書込み動作のとき、
(c)前記第1セルアレイ群の前記第2電流波形整形部が、第3期間に前記ワード線へ向う配線に対して前記第2キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと、
(d)前記第2セルアレイ群の前記第2電流波形整形部が、前記第3期間とは異なる第4期間に前記ワード線へ向う配線に対して前記第2キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと
を更に具備し、
前記第3期間と前記第4期間とは交互に到来する
磁気ランダムアクセスメモリの動作方法。 - 磁気ランダムアクセスメモリの動作方法であって、
ここで、前記磁気ランダムアクセスメモリは、
複数のセルアレイに共用され、前記複数のセルアレイの各々のビット線に第1書込み電流を供給する第1電流源部と、
プリチャージが必要な第1キャパシタを有し、前記第1書込み電流の波形を整形する第1電流波形整形部と、
プリチャージが必要な第3キャパシタを有し、前記第1書込み電流の波形を整形する第3電流波形整形部と
を備え、
前記磁気ランダムアクセスメモリの動作方法は、
(a)前記セルアレイの磁気メモリセルの書込み動作のとき、前記第1電流波形整形部は、前記ビット線へ向う配線に対して第1期間で前記第1キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと、
(b)前記第3電流波形整形部は、前記ビット線へ向う配線に対して前記第1期間と異なる第3期間で前記第3キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと
を具備する
磁気ランダムアクセスメモリの動作方法。 - 請求の範囲8に記載の磁気ランダムアクセスメモリの動作方法において、
ここで、前記磁気ランダムアクセスメモリは、
前記複数のセルアレイに共用され、前記複数のセルアレイの各々のワード線に第2書込み電流を供給する第2電流源部と、
プリチャージが必要な第2キャパシタを有し、前記第2書込み電流の波形を整形する第2電流波形整形部と、
プリチャージが必要な第4キャパシタを有し、前記第2書込み電流の波形を整形する第4電流波形整形部と
を更に備え、
前記磁気ランダムアクセスメモリの動作方法は、
(a)前記セルアレイの磁気メモリセルの書込み動作のとき、前記第2電流波形整形部は、前記ワード線へ向う配線に対して第2期間で前記第2キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと、
(b)前記第4電流波形整形部は、前記ワード線へ向う配線に対して前記第2期間と異なる第4期間で第4キャパシタに蓄積された電荷の放電を行うステップと
を更に具備する
磁気ランダムアクセスメモリの動作方法。 - 請求の範囲6乃至9のいずれか一項に記載の磁気ランダムアクセスメモリの動作方法において、
前記磁気メモリセルの書込み動作は、トグル書込み動作である
磁気ランダムアクセスメモリの動作方法。
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