JP5433878B2 - 相変化メモリのアクセス情報を決定する方法、装置、およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、相変化メモリ装置へのアクセスに関する。特に、所定の実施形態は、相変化メモリセルのアクセスを記載したアクセス情報の決定に関する。

相変化メモリ（ＰＣＭ）は、２つの異なる結晶構造に対応付けられた異なる電気的特性を有する２つの相関で切り替わるクラスの材料を使用する。ＰＣＭセルは、非晶質の無秩序な相と、結晶質（もしくは多結晶質）の秩序ある相との間で多様に変化しうる。したがって、これらの２つの相は、異なる値の抵抗率に対応付けられる。

現在、相変化メモリセルでは、カルコゲナイドもしくはカルコゲナイド材料と呼ばれる、周期表におけるＴｅもしくはＳｅ等の第６族元素の合金を有利に用いることができる。有望なカルコゲナイドの一つが、Ｇｅ、Ｓｂ、およびＴｅの合金、つまりＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５から形成される。相変化材料の抵抗率は、完全にセットされた（結晶質）状態と完全にリセットされた（非晶質）状態との間で切り替わるとき、数桁変化しうる。

コンピュータコンポーネントおよび／またはプラットフォームにおいてデータ記憶速度およびデータアクセス速度を向上させるには、全体的なシステム設計にとってますます負担となる要件が課されるが、ＰＣＭもこれらの過大な要求から免れない。ＰＣＭを実装する従来の技術は、ＰＣＭセルにアクセスする態様および／またはＰＣＭセルにアクセスするタイミングを決定する技術も含め、システム設計者および業界規格が導入している新しく、より厳格な設計仕様にますます抵触するようになってきている。

本発明の多様な実施形態を、限定としてではなく例示として、添付の図面に示す。
（ａ）は、実施形態に係るアクセス情報を決定する対象の相変化メモリ（ＰＣＭ）セルを示すブロック図である。（ｂ）は、ＰＣＭセル電圧の関数としてＰＣＭセル電流を概念的に示すグラフである。（ｃ）は、ＰＣＭセルの閾値電圧分布を概念的に示すグラフである。 ＰＣＭセルのドリフトする閾値電圧分布を概念的に示すグラフである。 時間に対するＰＣＭセルの閾値電圧の対数関係を概念的に示すグラフである。 ＰＣＭセルにアクセスするときに使用される限界電圧を実施形態にしたがって決定する技術を示すグラフである。 ＰＣＭにアクセスするときに使用される時間ウィンドウを実施形態にしたがって決定する技術を示すグラフである。 ＰＣＭセルにアクセスするときに使用される限界電圧を実施形態にしたがって決定する技術を示すグラフである。 ＰＣＭセルにアクセスするときに使用されるアクセス情報を実施形態にしたがって決定するコンピュータシステムの要素を示すブロック図である。 ＰＣＭセルにアクセスするときに使用されるアクセス情報を実施形態にしたがって決定するアクセス装置の要素を示すブロック図である。 アクセス情報を決定する実施形態に係る方法を示すフロー図である。

図１は、実施形態にしたがってアクセス情報を決定する対象の相変化メモリ（ＰＣＭ）セル１０２を含むシステム１００の選択要素を示す。システム１００は、たとえば、１つ以上の追加的なＰＣＭセル（不図示）を有するレジスタ、キュー、キャッシュ、アレイ、またはその他のデータ記憶構造を備えてよい。

一つの実施形態では、システム１００は、ＰＣＭセル１０２の互いに反対側に接続されて、選択的にＰＣＭセル１０２へのデータの書き込みおよび／またはＰＣＭセル１０２からのデータの読み出しを可能にするカラム線１０５およびロウ線１３０を備える。カラム線１０５および／またはロウ線１３０は、それぞれアドレス線と呼んでよく、プログラムもしくは読み出しの間、ＰＣＭセル１０２にアドレッシングするべく所定の線を用いてよい。カラム線１０５および／またはロウ線１３０は、特定の一つのＰＣＭセルまたは複数の異なるＰＣＭセルにアクセスする際に、カラム線１０５および／またはロウ線１３０を用いるか、もしくはカラム線１０５および／またはロウ線１３０をどのように用いるかによって、ビット線および／またはワード線と呼んでもよい。

ＰＣＭセル１０２は、たとえば、カラム線１０５とロウ線１３０との間の連続的な層に、選択的にＰＣＭセル１０２を伝導電流から絶縁するオボニック閾値スイッチ（ＯＴＳ）１１０と、中間電極１１５と、特定の記憶データおよびＯＴＳ１１０を表す状態を維持するＰＣＭ状態材料１２０と、下部電極１２５とを有してよい。ＰＣＭセル１０２は、多様な実施形態において、任意の多様な追加的および／または代替的構造を有してよく、これらの構造は、個々に、または、組み合わされて、本明細書に記載する一つ以上の閾値電圧ドリフト特性を有するＰＣＭセル１０２を構成する。

一つの実施形態では、ＰＣＭ状態材料１２０は、相変化材料を含む。相変化材料は、たとえば、熱、光、電圧電位、もしくは電流等のエネルギーの印加により変化しうる電気的特性（たとえば、抵抗、容量等）を有する材料であってよい。相変化材料の例としては、カルゴゲナイド材料またはオボニック材料が挙げられる。

オボニック材料は、電圧電位、電流、光、熱等を印加されたとき、電気的または構造的に変化して半導体として動作する材料であってよい。オボニック材料は、メモリ要素において、または電子スイッチにおいて、用いられうる。カルコゲナイド材料は、周期表の第６列のうち少なくとも一つを含む材料であってよく、または、カルコゲン元素のうち一つ以上、たとえば、テルル、硫黄、もしくはセレニウム元素のうちいずれかを含む材料であってよい。一つの実施形態では、ＰＣＭ状態材料１２０は、テルル−ゲルマニウム−アンチモン（Ｔｅ_ｘＧｅ_ｙＳｂ_ｚ）材料もしくはＧｅＳｂＴｅ合金のクラスのカルコゲナイド元素組成であってよいが、多様な実施形態はこれだけに限定されない。

ＰＣＭ状態材料１２０は、ＰＣＭ状態材料１２０に電気信号を印加して、ＰＣＭ状態材料１２０の相を、実質的に結晶質の状態と実質的に非晶質の状態との間で変化させることにより、少なくとも二つのメモリ状態のうち一つにプログラムされてよく、実質的に非晶質の状態におけるＰＣＭ状態材料１２０の抵抗は、実質的に結晶質の状態におけるＰＣＭ状態材料１２０の抵抗よりも高い。ＰＣＭ状態材料１２０をプログラムして材料の状態もしくは相を変化させることは、中間電極１１５および下部電極１２５に電圧電位を印加することで、ＰＣＭ状態材料１２０に電圧電位を発生させることによって実現してよい。印加された電圧電位に反応して電流がＰＣＭ状態材料１２０の一部に流れ、ＰＣＭ状態材料１２０が加熱されうる。

この加熱とその後の冷却とによって、ＰＣＭ状態材料１２０のメモリ状態もしくは相が変化しうる。ＰＣＭ状態材料１２０の相もしくは状態を変化させることによって、ＰＣＭ状態材料１２０の電気的特性が変化しうる。たとえば、材料の抵抗は、ＰＣＭ状態材料１２０の相を変化させることにより変化しうる。ＰＣＭ状態材料１２０は、プログラム可能抵抗材料、または、単にプログラム可能材料と呼んでもよい。

一つの実施形態では、約３ボルトを電極１１５に印加し、約ゼロボルトを電極１２５に印加することにより、約３ボルトの電圧電位差がＰＣＭ状態材料１２０の一部に印加されうる。印加された電圧電位に反応して電流がＰＣＭ状態材料１２０に流れ、ＰＣＭ状態材料１２０が加熱されうる。この加熱とその後の冷却とにより、ＰＣＭ状態材料１２０の状態もしくは相が変化しうる。

「セット」状態では、ＰＣＭ状態材料１２０は、結晶質もしくは半結晶質の状態にあり、「リセット」状態では、ＰＣＭ状態材料１２０の少なくとも一部は、非晶質もしくは半非晶質の状態にある。非晶質もしくは半非晶質の状態にあるＰＣＭ状態材料１２０の抵抗は、結晶質もしくは半結晶質の状態にあるＰＣＭ状態材料１２０の抵抗より高い。リセットおよびセットをそれぞれ非晶質状態および結晶質状態に対応付けるのは慣例であり、少なくとも逆の慣例を採用してもよいことは理解されよう。

電流を用いてＰＣＭ状態材料１２０を比較的高い温度に加熱し、ＰＣＭ状態材料１２０を非晶質化して、ＰＣＭ状態材料１２０を「リセット」（たとえば、ＰＣＭ状態材料１２０を論理値「０」にプログラム）してよい。ＰＣＭ状態材料１２０の容積（ｖｏｌｕｍｅ）を比較的低い結晶質化温度に加熱することにより、ＰＣＭ状態材料１２０は結晶質化され、ＰＣＭ状態材料１２０は「セット」（たとえば、ＰＣＭ状態材料１２０が論理値「１」にプログラム）されうる。ＰＣＭ状態材料１２０の容積を流れる電流の量および期間を変化させることにより、ＰＣＭ状態材料１２０の多様な抵抗状態を実現させて、情報を記憶してよい。

ＰＣＭ状態材料１２０に記憶された情報は、ＰＣＭ状態材料１２０の抵抗を測定することにより読み出してよい。例として、電極１１５および１２５を用いて、読み出し電圧、たとえば「限界（ｄｅｍａｒｃａｔｉｏｎ）」電圧、をＰＣＭ状態材料１２０に供給し、その結果、ＰＣＭ状態材料１２０に印加される読み出し電圧を、たとえばセンスアンプ（不図示）を用いて基準電圧と比較してよい。読み出し電圧は、メモリセルが示す抵抗に比例しうる。したがって、電圧が高いほど、ＰＣＭ状態材料１２０は、抵抗状態が比較的に高く、たとえば「リセット」状態にあり、電圧が低いほど、ＰＣＭ状態材料１２０は、抵抗状態が比較的に低く、たとえば「セット」状態にあるということであってよい。

ＰＣＭ状態材料１２０をプログラムもしくは読み出す際、ＯＴＳ１１０を用いてＰＣＭ状態材料１２０にアクセスしてよい。ＯＴＳ１１０は、オボニック材料を含んでよく、オボニック材料に印加される電圧電位の量によって「オフ」または「オン」されるスイッチとして動作する。オフ状態は、電気的に実質的に導通していない状態であり、オン状態は、実質的に導通した状態であってよい。たとえば、ＯＴＳ１１０は閾値電圧を有してよく、ＯＴＳ１１０の閾値電圧より低い電圧電位がＯＴＳ１１０に印加されると、ＯＴＳ１１０はオフ状態もしくは比較的に高い抵抗状態に留まり、メモリセルには、ほぼ、もしくは、全く、電流が流れない。または、ＯＴＳ１１０の閾値電圧より高い電圧電位がＯＴＳ１１０に印加されると、ＯＴＳ１１０は「オン」し、つまり、比較的に低い抵抗状態で動作し、メモリセルに電流が流れる。換言すると、ＯＴＳ１１０に所定の電圧電位、たとえば閾値電圧より低い電圧が印加されると、ＯＴＳ１１０は、電気的に実質的に導通しない状態になるといってよい。ＯＴＳ１１０に所定の電圧電位より高い電圧が印加されると、ＯＴＳ１１０は、実質的に導通した状態になる。ＯＴＳ１１０は、アクセス装置もしくは絶縁装置と呼んでもよい。

一つの実施形態では、ＯＴＳ１１０は、たとえば、カルコゲナイドもしくはオボニック材料等のスイッチング材料を含み、オボニック閾値スイッチ、または、単にオボニックスイッチと呼んでよい。ＯＴＳ１１０のスイッチング材料は、所定の電流もしくは電圧電位の印加により、抵抗が高い「オフ」状態（たとえば、約１０メガオームより高い）と抵抗が比較的に低い「オン」状態（たとえば、約ゼロオーム）との間で、繰り返し、かつ、可逆的に切り替えられる、２つの電極間に配置された実質的に非晶質状態の材料であってよい。本実施形態では、ＯＴＳ１１０は、非晶質状態にある相変化メモリ要素に類似した電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を有する二端子装置であってよい。しかし、相変化メモリ要素と異なり、ＯＴＳ１１０のスイッチング材料は、相変化しなくてよい。つまり、ＯＴＳ１１０のスイッチング材料は、プログラム可能な材料でなくてよく、その結果、ＯＴＳ１１０は、情報を記憶することができるメモリ装置でなくてよい。たとえば、ＯＴＳ１１０のスイッチング材料は、永久的に非晶質状態であってよく、Ｉ−Ｖ特性は、動作寿命の全体を通じて不変であってよい。

図１（ｂ）は、所定のＰＣＭセルのセル電流１５２を、当該ＰＣＭセルに印加されるセル電圧１５４の関数として概念的に示すグラフ１５０である。より具体的には、グラフ１５０は、ＰＣＭセルのＰＣＭ状態材料に印加される電圧範囲において、当該メモリセルのＰＣＭ材料が結晶質もしくは半結晶質の状態（本明細書では「セット」状態と呼ばれる）にある場合にセルに流れるセル電流の曲線１５６を含む。曲線１５６は、たとえば、ＰＣＭ状態材料１２０がセット状態にあるときのＰＣＭセル１０２の電流導通特性を表してよい。グラフ１５０は、ＰＣＭセルのＰＣＭ状態材料に印加される電圧範囲において、当該メモリセルのＰＣＭ材料が非晶質もしくは半非晶質の状態（本明細書では「リセット」状態と呼ばれる）にある場合にセルに流れるセル電流の曲線１５８も含む。曲線１５８は、たとえば、ＰＣＭ状態材料１２０がリセット状態にあるときのＰＣＭセル１０２の電流導通特性を表してよい。

グラフ１５０に示すように、セル電圧範囲１５４におけるセット閾値電圧Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}１７０は、曲線１５６の屈曲点に対応しており、セット状態のセルである曲線１５６により表されるメモリセルは、屈曲点において、セル電流が、セル電圧のわずかな変化に対して非常に大きい変化を示し始める。たとえば、ＰＣＭセル１０２に印加される電圧が閾値電圧（たとえば、Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}１７０）より低い低電圧モードもしくは低電界モードでは、ＰＣＭセル１０２は、「オフ」もしくは実効的に非導通状態であり、たとえば、約１０メガオームより高い、比較的に高い抵抗を示しうる。ＰＣＭセル１０２は、ＰＣＭセル１０２が導通して抵抗が比較的に低い「オン」状態に切り替わる、たとえばＶ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}１７０等の十分な電圧が印加されるまでは、オフ状態にある。約Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}１７０より高い電圧電位がＰＣＭセル１０２に印加されると、ＰＣＭセル１０２に流れる電流は、印加される電圧のわずかな変化に対して大きく変化する。

同様に、セル電圧範囲１５４におけるリセット閾値電圧Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}１８０は、曲線１５８の屈曲点に対応しており、リセット状態のセルである曲線１５８により表されるメモリセルは、屈曲点において、セル電流が、セル電圧のわずかな変化に対して非常に大きい変化を示し始める。たとえば、約Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}１８０より高い電圧電位がＰＣＭセル１０２に印加されると、ＰＣＭセル１０２に流れる電流は、印加される電圧のわずかな変化に対して大きく変化する。

図１（ｃ）は、複数のＰＣＭセルの電圧閾値の分布１６５を、セル電圧範囲１５４に沿って概念的に表したグラフ１６０である。より具体的には、グラフ１６０は、複数のＰＣＭセルの各セット閾値電圧およびリセット閾値電圧が、セル電圧範囲１５４に沿ってどのように分布されるかを示す。

グラフ１６０の第１分布Ｄ_ＳＥＴ１７２は、ＰＣＭ状態材料がそれぞれのセット状態にある場合における複数のＰＣＭセルのセット閾値電圧のグループの例を示す。Ｄ_ＳＥＴ１７２は、一つ以上の統計的測定値（たとえば、分布平均、中央値、標準偏差等）の多様な組み合わせのうち任意のもの（これらに限定されない）を含む一つ以上のパラメータにより特徴付けられうる。同様に、グラフ１６０の第２分布Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}１８２は、複数のＰＣＭセルがそれぞれリセット状態にある場合におけるセルのリセット閾値電圧のグループの例を示す。Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}１８２も、たとえば統計的測定値等の一つ以上のパラメータによって特徴付けられうる。

限定ではなく例示として、Ｄ_ＳＥＴ１７２は、Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}１７０を中心とし、セット閾値電圧の全てが配置される広がり１７４を有するよう示される。他方、Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}１８２は、Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}１８０を中心とし、広がり１８４を有するよう示される。Ｄ_ＳＥＴ１７２およびＤ_{ＲＥＳＥＴ}１８２のいずれかまたは両方の、セル電圧範囲１５４に沿った位置および／または形状は、多様な実施形態で異なってよいことは理解されよう。

図２Ａは、複数のＰＣＭセルの電圧閾値分布２０５が、セル電圧範囲２１０に沿って、時間の経過によりシフトする量がどのように増加するかを概念的に表すグラフ２００である。グラフ２００は、たとえば、グラフ１６０の特性のうちいくつかまたは全てを含んでよい。グラフ２００の分布Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_１）２２０は、複数のＰＣＭセルのそれぞれについてのセット閾値電圧のグループの例を示しており、各セット閾値電圧は、対応するＰＣＭセルにＳＥＴ状態がアサートされた後のｔ_１時間単位における電圧である。グラフ２００における別の分布ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_１）２２４は、複数のＰＣＭセルのそれぞれについてのリセット閾値電圧のグループの例を示しており、各リセット閾値電圧は、対応するＰＣＭセルにＲＥＳＥＴ状態がアサートされた後のｔ_１時間単位における電圧である。

ＰＣＭシステムのオボニック材料もしくはその他のＰＣＭ状態材料の構造緩和（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）により、ＳＥＴおよびＲＥＳＥＴの両方の閾値電圧は、時間の経過とともに上昇する。このような上昇を、本明細書では、閾値電圧ドリフトと呼ぶ。一つの実施形態では、分布Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_１）２２０における各セット閾値電圧により表される各ＰＣＭセルにおいて、当該メモリセルにＳＥＴ状態がアサートされると、当該ＰＣＭセルのＯＴＳおよび／またはＰＣＭ状態材料は、個別に、もしくは、組み合わさって、ＰＣＭセルにあるレベルの構造的応力を示す。構造的応力のレベルは、ＳＥＴ状態がアサートされた後、時間の経過により低下し、それにより、当該ＰＣＭセルのセット閾値電圧の電圧レベルが上昇する方向にドリフトする。グループとして考えた場合、複数のＰＣＭセルが示す上昇２３０によって、たとえば、ＳＥＴ状態がアサートされてからｔ_１時間単位後における分布Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_１）２２０が、ＳＥＴ状態がアサートされてからｔ_２時間単位後における分布Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_２）２２２に移動する。

同様に、分布Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_１）２２４における各リセット閾値電圧により表される各ＰＣＭセルにおいて、当該メモリセルにＲＥＳＥＴ状態がアサートされると、当該ＰＣＭセルのＯＴＳおよび／またはＰＣＭ状態材料は、個別に、もしくは、組み合わさって、ＰＣＭセルにあるレベルの構造的応力を示す。構造的応力のレベルは、ＲＥＳＥＴ状態がアサートされた後、時間の経過により低下し、それにより、当該ＰＣＭセルのリセット閾値電圧の電圧レベルが上昇する方向にドリフトする。グループとして考えた場合、複数のＰＣＭセルが示す同様の上昇２３５によって、たとえば、ＲＥＳＥＴ状態がアサートされてからｔ_１時間単位後における分布Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_１）２２４が、ＲＥＳＥＴ状態がアサートされてからｔ_２時間単位後における分布Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_２）２２６に移動する。

図２Ｂは、ＰＣＭセルのリセット閾値電圧の閾値電圧ドリフトΔＶ_{ｄｒｉｆｔＲＥＳＥＴ}２６０を概念的に表すグラフ２４０である。ΔＶ_{ｄｒｉｆｔＲＥＳＥＴ}２６０は、時間範囲２５０におけるリセット閾値電圧領域Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}２４５に沿った変化を含む。セット閾値電圧領域Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}に沿った変化に対する同様の閾値電圧ドリフトΔＶ_{ｄｒｉｆｔＳＥＴ}（不図示）を対数時間スケールに沿ってプロットしてよい。一つの実施形態では、セット閾値電圧ドリフトΔＶ_{ｄｒｉｆｔＳＥＴ}は、ΔＶ_{ｄｒｉｆｔＲＥＳＥＴ}の傾きＲ_{ｄｒｉｆｔ．ＲＥＳＥＴ}とは異なる傾き_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}を有してよいが、多様な実施形態はこの点に関して限定されない。ΔＶ_{ｄｒｉｆｔＲＥＳＥＴ}２６０は単に例示であり、ΔＶ_{ｄｒｉｆｔＲＥＳＥＴ}２６０および／またはΔＶ_{ｄｒｉｆｔＳＥＴ}は、多様な時間値のうち任意のものの対数に対して線形な閾値電圧値の多様な変化のうち任意のものを示してよいことは理解されよう。

多様な実施形態において、閾値電圧の変化、たとえばΔＶ_{ｄｒｉｆｔＲＥＳＥＴ}２６０等のリセット閾値電圧ドリフトまたはセット閾値電圧ドリフト（ΔＶ_{ｄｒｉｆｔＳＥＴ}、不図示）は、対数時間２５０に対して線形に変化する事実に基づいて、ＰＣＭ装置のアクセス情報を決定する。より具体的には、アクセス情報の決定は、一つの実施形態によると、傾きＲ_{ｄｒｉｆｔ．ＲＥＳＥＴ}を表す情報を算出もしくは取得することを含んでよい。

一つの実施形態では、閾値電圧ドリフトΔＶ_{ｄｒｉｆｔ}の傾きＲ_{ｄｒｉｆｔ}は、ＰＣＭ装置性能の設計試験により決定してよい。限定ではなく例示として、一つのＰＣＭセル（または複数のセル）の閾値電圧Ｖ_ＴＨは繰り返し評価してよく、たとえば、特定の状態（たとえば、ＳＥＴ状態またはＲＥＳＥＴ状態）がＰＣＭセルにアサートされてから時間ｔ_１後に評価し、アサートされてから時間ｔ_２後に再び評価してよい。傾きＲ_{ｄｒｉｆｔ}は、たとえば、以下のように算出してよい。
（１）Ｒ_{ｄｒｉｆｔ}＝[Ｖ_ＴＨ（ｔ_２）−Ｖ_ＴＨ（ｔ_１）]／[ｌｏｇ（ｔ_２）−ｌｏｇ（ｔ_１）]＝[Ｖ_ＴＨ（ｔ_２）−Ｖ_ＴＨ（ｔ_１）]／[ｌｏｇ（ｔ_２／ｔ_１）]
Ｒ_{ｄｒｉｆｔ}は、ＳＥＴ状態のＰＣＭ状態材料を有するＰＣＭセルの評価では、Ｒ_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}値であり、ＲＥＳＥＴ状態のＰＣＭ状態材料を有するＰＣＭセルの評価では、Ｒ_{ｄｒｉｆｔ．ＲＥＳＥＴ}値である。

図３Ａは、限界電圧Ｖ_ＤＭ３４０の有効値を特定するためのセル電圧３１０の範囲に沿った電圧閾値分布３０５の使用を示すグラフ３００である。グラフ３００の特性は、たとえば、グラフ１６０における対応特性を含んでよい。一つの実施形態では、限界電圧Ｖ_ＤＭ３４０は、あるＰＣＭセルが特定の状態、たとえば、ＳＥＴ状態またはＲＥＳＥＴ状態にあるかを識別するのに用いるべく、決定される。当該ＰＣＭセルの状態を決定するべく、Ｖ_ＤＭ３４０をＰＣＭセルに、たとえば、ＰＣＭセルのＰＣＭ状態材料に印加してよく、その結果、ＰＣＭセルに電流が流れる場合は、ＰＣＭ状態材料がＳＥＴ状態にあるということであり、ＰＣＭセルに電流が流れない場合は、ＰＣＭ状態材料がＲＥＳＥＴ状態にあるということである。

多様な実施形態において、用いるべきＶ_ＤＭ３４０は、閾値電圧ドリフトの効果を考慮に入れて決定される。グラフ３００は、ＰＣＭセルを含むＰＣＭ装置の性能要件として所与のものとされる、所定期間ｔ_ｆｉｎにおけるセット閾値電圧分布Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）を示す。一つの実施形態では、ｔ_ｆｉｎは、データがＰＣＭセルにアサート（たとえば、ＳＥＴまたはＲＥＳＥＴにより）された後、ＰＣＭセルの当該データが読み出し可能状態に維持されなければならない最小要求期間を表す。

ＰＣＭ装置性能の設計試験から、ｔ_ｆｉｎ時間単位後の閾値電圧ドリフトによって、当該ＰＣＭ装置のセット閾値電圧がＤ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０にドリフトすると決定されうる。Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０の形状も、この設計試験から決定してよい。限定でなく例示として、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０の形状は、平均電圧Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）３２２、Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）３２２を包囲し、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０のセット閾値電圧が含まれるＤ_ＳＥＴ広がり３２４等の一つ以上のパラメータによって特徴付けられると決定されうる。

Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０が決定されると、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０より高いあるＶ_ＤＭ３４０が実施形態にしたがって特定される。限定ではなく例示として、Ｖ_ＤＭ３４０は以下のように算出してよい。
（２．１）Ｖ_ＤＭ≧Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）＋（Ｄ_ＳＥＴ広がり）、または、
（２．２）Ｖ_ＤＭ＝Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）＋（Ｄ_ＳＥＴ広がり）＋（ε_１）
ここで、ε_１は、ＰＣＭセルがセット状態にあることを明確に識別するための所定の公称値である。一つの実施形態では、ε_１は、たとえば、制御回路および／またはメモリアレイの寄生（ｐａｒａｓｉｔｉｃｓ）に起因する測定電圧の変動を説明するのに必要な電圧マージンである。Ｖ_ＤＭ３４０をＤ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０より高く設定することにより、ＳＥＴ状態にあるＰＣＭセルのいずれもが、性能要件により規定されるｔ_ｆｉｎ時間単位の全体にわたり、Ｖ_ＤＭ３４０によって活性化されることが保証される。

決定されたＤ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０、および／または関連するＶ_ＤＭ３４０によって、ＰＣＭ装置のリセット閾値の下限が設定されうる。たとえば、ＰＣＭセルのＶ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}は、規定のｔ_ｆｉｎ時間単位の間においてＤ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０に重なると、ＳＥＴ状態にあるとして誤って読み出されるリスクが必ずある。このリスクを低減するべく、多様な実施形態では、ＲＥＳＥＴ（またはその他の）状態がアサートされた後に満了する時間単位ｔ_ｉｎｉｔの数値を、それ以前にはＰＣＭセルが読み出されないであろうところの初期時刻として特定する。

ｔ_ｉｎｉｔの値は、たとえば、最初はＶ_ＤＭ３４０より低い、たとえば、最初はＤ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０に重なる、全てのＲＥＳＥＴ状態にあるＰＣＭセルのＶ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}が、データが読み出されないうちにＶ_ＤＭ３４０より高くドリフトしていることが保証されるように決定してよい。一つの実施形態では、ＰＣＭ装置のリセット閾値電圧分布Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３３０は、Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３３２を中心とし、広がり３３４を有する。Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３３０は、以下により、Ｖ_ＤＭ３４０より高く設定してよい。
（３．１）Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）≧Ｖ_ＤＭ＋（Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}広がり）、または
（３．２）Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）＝Ｖ_ＤＭ＋（Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}広がり）＋（ε_２）
ここで、ε_２は、ＰＣＭセルがＲＥＳＥＴ状態にあることを明確に識別するための所定の公称値である。一つの実施形態では、ε_２は、とえば、制御回路および／またはメモリアレイの寄生に起因する測定電圧の変動を説明するのに必要な電圧マージンである。Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０をＶ_ＤＭ３４０より高く設定することにより、ＰＣＭセルにＲＥＳＥＴ状態がアサートされた後、ｔ_ｉｎｉｔ時間単位より長時間にわたり、当該ＰＣＭセルは、当該ＲＥＳＥＴ状態にある間は、Ｖ_ＤＭ３４０によって活性化されないことが保証されうる。

図３Ｂは、ＰＣＭセルのデータが読み出されうる時間ウィンドウ（ｔ_ｆｉｎ−ｔ_ｉｎｉｔ）を一つの実施形態にしたがって特定するための、セル電圧範囲３６０に沿った閾値電圧ドリフトおよび電圧閾値分布３５５の使用を示すグラフ３５０である。グラフ３５０の特性は、たとえば、グラフ３００の対応特性を含みうる。

所定の性能要件ｔ_ｆｉｎについて、最終リセット閾値電圧分布Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）３６６を決定してよい。一つの実施形態では、Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）３６６は、ＰＣＭセルに電力を与える電源電圧Ｖ_ＣＣ３７５以下に設定される。限定ではなく例示として、Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）は、以下によって配置してよい。
（４．１）Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）≦Ｖ_ＣＣ−（Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}広がり）、または、
（４．２）Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）＝Ｖ_ＣＣ−（Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}広がり）−（ε_３）
ここで、Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）は、Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）を中心としており、ε_３は、Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}がＶ_ＣＣを含まないことを明確に識別するための所定の公称値である。一つの実施形態では、ε_３は、たとえば、制御回路および／またはメモリアレイの寄生（ｐａｒａｓｉｔｉｃｓ）に起因する測定電圧の変動を説明するのに必要な電圧マージンである。ＰＣＭ装置の多様な追加的もしくは代替的な動作要件のいずれによってもＤ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）３６６の配置が影響されうることは理解されよう。

図３Ａを参照して上記したように、ｔ_ｆｉｎは、セット閾値電圧分布Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３６２、限界電圧Ｖ_ＤＭ３７０、および初期時刻ｔ_ｉｎｉｔにおけるリセット閾値電圧分布Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３６４のうち一つ以上を決定するための基礎であってよい。より具体的には、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３６２、Ｖ_ＤＭ３７０、およびＤ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３６４は、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３２０、Ｖ_ＤＭ３４０、およびＤ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３３０にそれぞれ対応してよい。

決定されたＤ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３３０は、実際の時間量ｔ_ｉｎｉｔを決定するために用いてよい。限定ではなく例示として、Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）３６６とＤ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３６４との差、たとえば、おのおのの平均値Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）およびＶ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）の差によって、時間ウィンドウ（ｔ_ｆｉｎ−ｔ_ｉｎｉｔ）の期間に生じる全リセット電圧ドリフトΔＶ_{ｄｒｉｆｔ．ＲＥＳＥＴ}３８０を決定してよい。ΔＶ_{ｄｒｉｆｔ．ＲＥＳＥＴ}３８０から、ｔ_ｉｎｉｔ３８５の値を、たとえば、以下により決定してよい。
（５）ｔ_ｉｎｉｔ≧ｔ_ｆｉｎ／１０^Ｘ
ここで、
（６）Ｘ＝ΔＶ_{ｄｒｉｆｔ．ＲＥＳＥＴ}／Ｒ_{ｄｒｉｆｔ．ＲＥＳＥＴ}＝[Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）−Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）]／Ｒ_{ｄｒｉｆｔ．ＲＥＳＥＴ}

図４は、延長時間ウィンドウおよび／または延長時間ウィンドウについての第２限界電圧Ｖ_ＤＭ'４３０を、一つの実施形態にしたがって特定するためのセル電圧範囲４１０に沿った電圧閾値分布４０５の使用を示すグラフ４００である。グラフ４００の特性は、たとえば、グラフ３５０の対応特性を含みうる。グラフ４００は、セット閾値電圧分布Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_１）４２４、限界電圧Ｖ_ＤＭ４３５、およびリセット閾値電圧分布Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｒｅｆ）４２６を含む。一つの実施形態では、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_１）４２４、Ｖ_ＤＭ４３５、およびＤ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｒｅｆ）４２６は、本明細書に記載した、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）３６２、Ｖ_ＤＭ３７０、およびＤ_{ＲＥＳＥＴ}（ｔ_ｉｎｉｔ）３６４を決定する技術にしたがったものであってよい。

多様な実施形態において、ＰＣＭセルのデータを読み出すための時間ウィンドウ（ｔ_ｆｉｎ−ｔ_ｉｎｉｔ）を、より長い時間ウィンドウ（ｔ_ｆｉｎ−ｔ_０）に延長してよく、ｔ_０は、ＲＥＳＥＴ（またはその他の）状態がアサートされた後、ＰＣＭセルが最初に読み出し可能になるタイミングを規定するｔ_ｉｎｉｔ時間単位よりも早い新たな初期時刻を表す。一つの実施形態では、ｔ_０は、ＰＣＭセルを含むＰＣＭ装置の別の性能要件であり、たとえば、特定の状態（たとえば、ＳＥＴまたはＲＥＳＥＴ）がＰＣＭセルにアサートされた後、少なくともｔ_０時刻ほどの早い時期に、読み出しが可能となることを要求する。

延長時間ウィンドウの記載の混乱を回避するべく、性能要件時刻ｔ_ｆｉｎを時刻ｔ_１と表し、以前の初期時刻ｔ_ｉｎｉｔを時刻ｔ_ｒｅｆと表す。一つの実施形態では、（ｔ_１−ｔ_０）への時間ウィンドウの延長は、時間ウィンドウの延長部の間、たとえば、ｔ_０からｔ_ｒｅｆの間、低いほうの限界値Ｖ_ＤＭ'４３０を用いて、ＰＣＭセルがＳＥＴ状態にあるかＲＥＳＥＴ状態にあるかを識別することにより、行う。より具体的には、何らかの状態（たとえば、ＳＥＴおよび／またはＲＥＳＥＴ）が、現在時刻の最後のｔ_ｒｅｆ時間単位内にアサートされ、かつ、ｔ_０時間単位より長くそのアサートされた状態にあるＰＣＭセルにＶ_ＤＭ'４３０を印加してよい。

Ｖ_ＤＭ'４３０の値は、たとえば、時間ウィンドウ（ｔ_１−ｔ_ｒｅｆ）の間に生じるセット電圧ドリフトΔＶ_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}４４０を説明（ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ）することにより決定してよい。一つの実施形態では、ΔＶ_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}４４０は、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_１）４２４とＤ_ＳＥＴ（ｔ_ｒｅｆ）４２２との差、たとえば、おのおのの平均値Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_１）およびＶ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｒｅｆ）の差によって決定してよい。限定ではなく例示として、たとえば、以下のようにΔＶ_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}４４０をＶ_ＤＭ４３５に適用して、Ｖ_ＤＭ'４３０を決定してよい。
（７．１）Ｖ_ＤＭ'≧Ｖ_ＤＭ−[（ｔ_１−ｔ_ｒｅｆ）のΔＶ_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}]＝Ｖ_ＤＭ−Ｒ_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}[ｌｏｇ（ｔ_１／ｔ_ｒｅｆ）]
（７．２）Ｖ_ＤＭ'＝Ｖ_ＤＭ−Ｒ_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}[ｌｏｇ（ｔ_１／ｔ_ｒｅｆ）]＋（ε_４）
ここで、ε_４は、ＰＣＭセルがＳＥＴ状態にあることを明確に識別するための所定の公称値である。一つの実施形態では、ε_４は、たとえば、制御回路および／またはメモリアレイの寄生に起因する測定電圧の変動を説明するのに必要な電圧マージンである。

または、Ｖ_ＤＭ'４３０は、ΔＶ_{ｄｒｉｆｔ．ＳＥＴ}４４０をＤ_ＳＥＴ（ｔ_１）４２４に適用することによりＤ_ＳＥＴ（ｔ_ｒｅｆ）４２２を決定した後、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｒｅｆ）４２２に基づいて決定してよい。この決定は、以下にしたがったものであってよい。
（８．１）Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｒｅｆ）＝Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_１）−Ｒ_{ＤｒｉｆｔＳＥＴ}[ｌｏｇ（ｔ_１／ｔ_ｒｅｆ）]
（８．２）Ｖ_ＤＭ'≧Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｒｅｆ）＋（Ｄ_ＳＥＴ広がり）
（８．３）Ｖ_ＤＭ'＝Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｒｅｆ）＋（Ｄ_ＳＥＴ広がり）＋（ε_４）
ここで、ｔ_０における以前の分布Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_０）４２０からドリフトしてきた分布であるＤ_ＳＥＴ（ｔ_ｒｅｆ）４２２は、時刻ｔ_ｒｅｆにおいて平均値Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｒｅｆ）を中心とする。

図５に、一つの実施形態に係るＰＣＭアクセス情報を決定するコンピューティングシステム５００が示される。コンピューティングシステム５００は、単に例示であり、本明細書に記載の技術を実装するべく多様な追加的または代替的なコンポーネントおよび／またはアーキテクチャのいずれを含んでもよいことは理解されよう。システム５００は、デスクトップコンピュータ、メインフレーム、サーバ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータもしくはポータブルコンピュータ、ウェブタブレット、無線電話、ページャー、インスタントメッセージング装置、デジタル音楽プレーヤ、デジタルカメラ、またはその他の同様の装置等の多様な有線または無線のコンピューティングシステムのいずれを含んでよく、またこれらに限定されない多様な有線または無線のコンピューティングシステムを含んでよい。システム５００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）、インターネット、パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、セルラーネットワーク等の一つ以上において用いられてよく、および／または、これらの一つ以上に接続されてよいが、本発明の範囲は、この点において限定されない。

システム５００は、バス５５０を介して互いに接続されたコントローラ５１０、入出力（Ｉ／Ｏ）装置５２０（たとえば、キーパッド、ディスプレイ）、データストレージ５３０、ネットワークインターフェース５４０、およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５６０を備えてよい。一つの実施形態では、バッテリ５８０もしくはその他の電源によって、システム５００に電力を供給してよい。本発明の範囲は、これらコンポーネントのいずれかまたは全てを含む実施形態に限定されないことは理解されるべきである。

コントローラ５１０は、たとえば、一つ以上のマイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ等を有してよい。データストレージ５３０は、システム５００が送受信するメッセージを格納するべく用いられてよい。ＲＡＭ５６０は、システム５００の動作中にコントローラ５１０によって実行される命令を記憶するべく任意に用いられてよく、また、ユーザデータを記憶するべく用いられてよい。

Ｉ／Ｏ装置５２０は、メッセージを生成するべく用いられてよい。システム５００は、ネットワークインターフェース５４０を用いて、たとえば、無線周波数（ＲＦ）信号の有線通信ネットワークまたは無線通信ネットワークとの間でメッセージを送受信してよい。ネットワークインターフェース５４０の例としては、たとえばダイポールアンテナ等のアンテナ、無線送受信機等が挙げられるが、本発明の範囲はこの点において限定されない。

図６は、一つ以上のＰＣＭセルのアクセス情報を決定する一つの実施形態に係るアクセス装置６００の選択要素を示す。一つの実施形態では、アクセス装置６００は、コンピューティングシステム１００等のコンピュータ、または、本明細書に記載の技術を実装するべくハードウェアロジック（たとえば、回路、状態機械、データストレージ等）および／またはソフトウェアロジック（たとえば、プロセッサおよびメモリにより実行されるプログラム）を有するコンピューティングシステム１００内のコンポーネント（たとえば、プロセッサ、メモリコントローラ、コントローラハブ、ストレージ、ＲＡＭ、ネットワークインターフェース等）を備えてよい。

アクセス装置６００によって決定されるアクセス情報は、一つの実施形態では、一つ以上のＰＣＭセルに、いつ、および／または、どのように、たとえば、読み出し、リフレッシュ、ＳＥＴ状態のアサート、ＲＥＳＥＴ状態のアサート等のアクセスを行うか否かを決定するものであってよい。たとえば、アクセス情報は、ＰＣＭセルからデータを読み出す時間ウィンドウを記述もしくは示すものであってよい。たとえば、アクセス情報は、時間ウィンドウを決定するのに用いられるセット閾値電圧（もしくはその分布）および／またはリセット閾値電圧（もしくはその分布）の一つ以上の特性を特定もしくは示すものであってよい。または、あるいは、加えて、アクセス情報は、ＰＣＭセルにアクセスするべく、たとえば、ＰＣＭセルの現在の状態（たとえば、ＳＥＴ状態またはＲＥＳＥＴ状態）を決定するべく用いられる一つ以上の限界電圧を特定もしくは示すものであってよい。多様な追加的または代替的な種類のアクセス情報を、多様な実施形態にしたがってアクセス装置６００によって決定してよいことは理解されよう。

アクセス装置６００は、アクセス情報を決定するのに用いる一つ以上の性能要件、動作条件、もしくはその他の入力データを受信するべく外部ロジック（不図示）に接続されてよい。このような入力データのいくつかまたは全ては、アクセス装置６００の製造時に提供してよい。または、あるいは、加えて、このような入力データのいくつかまたは全ては、アクセス装置６００の動作中に提供して、たとえば、ＰＣＭセルへのアクセスの改善を目的として、当該動作を動的に再構成するようにしてよい。限定でなく例示として、アクセス装置６００は、ｔ_ｆｉｎ、ｔ_０、Ｖ_ＣＣ、Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）等のうち一つ以上を記述した入力データを受信してよい。または、あるいは、加えて、アクセス装置６００は、このような入力データを自ら算出するべくＰＣＭ構造の性能を評価するためのロジックを備えてよい。

アクセス装置６００は、たとえば、アクセス装置６００によって決定されるアクセス情報にしたがってアクセスされるデータを記憶するメモリセル含むＰＣＭアレイ６５０等の一つ以上のＰＣＭ構造（レジスタ、キュー、キャッシュ、バッファ等）を備えてよい。限定でなく例示として、ＰＣＭアレイ６５０は、Ｙ×ＸのＰＣＭセルアレイに含まれるセルに選択的にアクセスするべく、ロウデコーダ６５５およびカラムデコーダ６６０を有してよい。または、あるいは、加えて、アクセス装置６００は、たとえば、アクセス装置６００自らがＰＣＭアレイ６５０等のＰＣＭ構造を備えていない場合等は、アクセス装置６００から遠隔に存在する一つ以上のＰＣＭセルにアクセスするためのアクセス情報を決定してよい。

アクセス装置６００は、本明細書に記載のアクセス情報を生成するべく、一つ以上のハードウェアロジック（たとえば、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、状態機械等）および／またはソフトウェアロジック（たとえば、メモリのプログラムを実行するプロセッサ）を備えてよい。このようなロジックは、少なくともプロセッサもしくはその他の回路がこのようなロジックの基礎となっている限りにおいて、回路ロジックおよび／または回路と代替的に呼んでもよい。

限定ではなく例示として、アクセス装置６００は、閾値電圧および／または複数のＰＣＭセルの閾値電圧分布の一つ以上の特性を特定する閾値電圧ロジック６１０を備えてよい。このような特定としては、Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}、Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}、Ｄ_ＳＥＴ広がり、Ｄ_{ＲＥＳＥＴ}広がり等が挙げられるが、これらに限定されない。一つの実施形態では、これらの特性のうちいくつかまたは全ては、それぞれ、特定の時刻に対して特定的であってよく、たとえば、ｔ_ｆｉｎ、ｔ_ｉｎｉｔ、ｔ_０等の一つ以上に特定的であってよい。

追加的に、または、代替的に、アクセス装置６００は、ＰＣＭセルが読み出される最初および最終の期間を規定する、たとえば（ｔ_ｆｉｎ−ｔ_ｉｎｉｔ）および／または（ｔ_ｆｉｎ−ｔ_０）等の一つ以上の時間ウィンドウを決定する時間ウィンドウロジック６１５を備えてよい。一つの実施形態では、時間ウィンドウロジック６１５は、本明細書に記載の技術にしたがって、たとえば、アクセス装置６００に供給された入力データおよび／または閾値電圧ロジック６１０によって提供された閾値電圧情報に基づいて、時間ウィンドウ情報を決定してよい。

追加的に、または、代替的に、アクセス装置６００は、ＰＣＭセルのデータを読み出すときに用いられる、たとえばＶ_ＤＭおよび／またはＶ_ＤＭ'等の一つ以上の限界電圧を決定する限界電圧ロジック６２０を備えてよい。一つの実施形態では、限界電圧ロジック６２０は、本明細書に記載の技術にしたがって、たとえば、アクセス装置６００に提供された入力データおよび／または閾値電圧ロジック６１０によって提供された閾値電圧情報に基づいて、限界電圧情報を決定してよい。

追加的に、または、代替的に、アクセス装置６００は、決定されたアクセス情報にしたがって、たとえばＰＣＭアレイ６５０等のＰＣＭ構造にアクセスする読み出し／書き込みロジック６２５を備える。一つの実施形態では、読み出し／書き込みロジック６２５は、ＰＣＭアレイ６５０の一つ以上のビットに対して読み出し、書き込み、リフレッシュ等を実行するべく、ＰＣＭアレイ６５０とアドレスおよび／またはデータ信号６４０を交換する。一つの実施形態では、アドレスおよび／またはデータ信号６４０のタイミングは、時間ウィンドウロジック６１５によって提供された時間ウィンドウ情報に基づいたものであってよい。または、あるいは、加えて、読み出し／書き込みロジック６２５は、ＰＣＭアレイ６５０の一つ以上のビットの状態を評価するときに印加する限界電圧を決定する限界電圧信号ＤＭ６４５を供給してよく、限界電圧信号ＤＭ６４５により示される電圧レベルは、アクセス装置６００によって決定される、および／またはアクセス装置６００に供給される閾値電圧分布情報に基づく。

追加的に、または、代替的に、アクセス装置６００は、読み出し／書き込みロジック６２５が所定のＰＣＭセルにアクセスするのを許可されるタイミングを制御するタイマーロジック６０５を備えてよい。一つの実施形態では、アクセス装置６００は、タイマーロジック６０５とともに動作する経過追跡リスト（ａｇｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｌｉｓｔ）６３０をさらに備える。ＰＣＭアレイ６５０の多様な位置がアクセスされるので、タイマーロジック６０５は、それぞれのアドレス情報６３２を、ＰＣＭアレイ６５０の対応位置をアクセスした時刻を示す対応するタイムスタンプ情報６３４とともに、経過追跡リスト６３０に書き込んでよい。

または、あるいは、加えて、タイマーロジック６０５は、経過追跡リスト６３０のエントリのタイムスタンプ情報が、当該エントリが経過追跡リスト６３０に所定の最大時間存在していたことを示す場合、当該エントリをリストから抹消するべく、クロックもしくはその他の時間ベースの情報にアクセスしてよい。限定ではなく例示として、エントリは、最後にアクセスされてから、ｔ_ｒｅｆ時間単位経過した後に、経過追跡リスト６３０から抹消してよい。

一つの実施形態では、ＰＣＭ位置を経過追跡リスト６３０から抹消することは、一つの限界電圧（たとえば、Ｖ_ＤＭ'４３０）を使用して当該ＰＣＭ位置にアクセスすることから、別の限界電圧（たとえば、Ｖ_ＤＭ４３５）を使用して当該ＰＣＭ位置にアクセスすることに移行することに対応する。代替的な実施形態では、ＰＣＭ位置を経過追跡リスト６３０から抹消することは、当該ＰＣＭ位置の時間ウィンドウの開始に対応し、当該ＰＣＭ位置は、新たに読み出し可能となる。

一つの実施形態では、タイマーロジック６０５は、追加的に、または、代替的に、リフレッシュスキームを実行するべく読み出し／書き込みロジック６２５を制御してよい。限定ではなく例示として、タイマーロジック６０５は、前回のリフレッシュサイクルのｔ_ｆｉｎ時間単位毎にリフレッシュサイクルを実行する読み出し／書き込みロジック６２５に命令してよい。このようにリフレッシュサイクルをタイミングすることによって、ＰＣＭセルのリセット閾値電圧が、ＰＣＭセルが書き込み可能でなくなる電源電圧レベルＶ_ＣＣにまでドリフトするリスクが低減する。

一つの実施形態では、タイマーロジック６０５および読み出し／書き込みロジック６２５によって実行されるリフレッシュサイクルにおいては、ＰＣＭアレイ６５０の全データを読み出す。読み出し動作によって、ＳＥＴ状態にあるＰＣＭセルのメモリ材料が、自身のセット閾値電圧Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}として、より低い値に再初期化される。

ＰＣＭアレイ６５０の全データを読み出すことによって、現在ＲＥＳＥＴ状態にあるＰＣＭセルを読み出し／書き込みロジック６２５によって特定することが可能になる。その後、読み出し／書き込みロジック６２５は、特定されたＰＣＭセルにＲＥＳＥＴ状態を再アサートして、それらのリセット閾値電圧Ｖ_{ＴＨ＿ＲＥＳＥＴ}としてより低い値に再初期化してよい。一つの実施形態では、リフレッシュスキームによって、ＲＥＳＥＴ状態にあるＰＣＭセルが再アサートされるだけであり、ＳＥＴ状態にあるＰＣＭセルが同じく再アサートされることはない。このようにＲＥＳＥＴ状態のＰＣＭセルだけを再アサートすることにより、リフレッシュサイクルの電力消費が低下する。

図７は、ＰＣＭ装置のアクセス情報を決定する一つの実施形態に係る方法７００の選択要素を示す。方法７００は、たとえば、アクセス装置６００によって実行してよい。

一つの実施形態では、方法７００は、７１０において、ＰＣＭセルにアクセスする最終読み出し時刻、たとえば、ｔ_ｆｉｎを特定する。本明細書に記載したように、最終読み出し時刻は、ＰＣＭ装置の性能要件として供給されてよく、および／または、一つ以上のＰＣＭセルのリセット閾値電圧が、ＰＣＭ装置のセルに電力を供給する電源電圧レベルＶ_ＣＣ等の所定の電圧上限値に、もしくはそのちょうど下になる時刻を表してよい。

方法７００は、さらに、７２０において、最終読み出し時刻に対応付けられた、ＰＣＭセルのセット閾値電圧情報を特定してよい。限定ではなく例示として、Ｄ_ＳＥＴ（ｔ_ｆｉｎ）、Ｖ_{ＴＨ＿ＳＥＴ}（ｔ_ｆｉｎ）、および／またはＤＳＥＴの広がりのうち一つ以上を、たとえば、ＰＣＭ装置性能の設計試験に基づいて特定してよい。

方法７００は、さらに、７３０において、ＰＣＭセルに対応付けられたリセット閾値電圧ドリフトを特定してよい。一つの実施形態では、リセット閾値電圧ドリフトは、リセット状態のアサート後に満了した時間の対数で変化する。

特定した最終読み出し時間、セット閾値電圧情報、およびリセット閾値電圧ドリフトに基づいて、方法７００は、７４０において、ＰＣＭセルの初期読み出し時刻を決定してよく、最終読み出し時刻および初期読み出し時刻によって、その期間外では、ＰＣＭセルに第１限界電圧を用いてアクセスすることができないところの時間ウィンドウが規定される。さらに、７４０での決定に基づいて、方法７００は、７５０で、決定した初期読み出し時刻を示す出力信号を生成してよい。限定ではなく例示として、信号を送信して、ｔ_ｉｎｉｔおよび／または時間ウィンドウ（ｔ_ｆｉｎ−ｔ_ｉｎｉｔ）の識別子を記憶してよい。

データストレージ装置を動作させる技術およびアーキテクチャが本明細書に記載される。上記の記載では、説明の目的において、多様な特定的な詳細を明記して、所定の実施形態が完全に理解できるようにした。しかし、所定の実施形態は、これらの特定的な詳細がなくても実施可能であることは、当業者には明らかであろう。その他の例では、記載が曖昧にならないように、構造および装置をブロック図形式で示した。

明細書において「一つの実施形態」もしくは「ある実施形態」と言及する場合、その実施形態に関連付けて記載された特定の特性、構造、もしくは特徴が、本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれるということが意図されている。明細書の各所で「一つの実施形態において」という文言が現れても、必ずしも全てが同一の実施形態を言及するのではない。

詳細な記載のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する動作のアルゴリズムおよび符号による表現として提示した。これらのアルゴリズム的な記載および表現は、コンピュータ分野の当業者が、当分野のその他の当業者に、自身の仕事の実質を最も効果的に伝えるべく用いられる手段である。アルゴリズムは、本明細書において、また一般的に、所望の結果に導く手順の自己一貫性のあるシーケンスであると考えられている。手順は、物理量の物理的操作を求めるものである。必ずではないが、通常は、これらの量は、記憶、転送、合成、比較、およびその他の操作を実行することができる電気または磁気信号の形態を持つ。時に、一般的に用いられているということが主な理由で、これらの信号をビット、値、要素、符号、文字、項、数字等と呼ぶことが便利であることが分かっている。

しかし、これらの文言および同様の文言は、適切な物理量に対応付けられるのであり、これらの量に適用される単に便宜的な呼称であることに注意するべきである。本明細書における記載から明らかなように、特段の断りがない限り、記載の全体を通して、「処理」、「計算」、「算出」、「決定」、「表示」等の文言を用いた議論は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理（電子）量として表されるデータを操作して、コンピュータシステムのメモリ、レジスタ、もしくはその他の同様な情報ストレージ、送信装置、または表示装置内の物理量として同様に表されるその他のデータに変換するコンピュータシステムもしくは同様の電子コンピュータ装置の動作および処理を表すことは理解されよう。

所定の実施形態は、本明細書に記載の動作を実行する装置にも関する。この装置は、要求される目的専用に構成されてよく、または、コンピュータに格納されるコンピュータプログラムにより選択的に起動もしくは再設定される汎用コンピュータであってよい。このようなコンピュータプログラムは、それぞれコンピュータシステムバスに接続される、たとえば、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）等のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気もしくは光カード、または、電子的命令を格納するのに適切な任意の媒体等の任意の種類のコンピュータ可読記憶媒体に記憶してよいが、これらに限定されない。

本明細書に提示するアルゴリズムおよびディスプレイは、なんらかの特定のコンピュータもしくはその他の装置に本来関連するものではない。本明細書の教示にしたがって多様な汎用システムをプログラムとともに用いてよく、または、要求される方法の段階を実行するより特化された装置を構築することが便利であるかもしれない。これら多様なシステムに要求される構造は、本明細書の記載から明らかとなろう。さらに、所定の実施形態は、なんらかの特定のプログラミング言語を参照して記載しなかった。本明細書に記載のこれらの実施形態による教示を実施するべく多様なプログラミング言語を用いてよいことは理解されよう。

本明細書における記載に加えて、開示した実施形態および実施例に、その範囲から逸脱することなく、多様な変更を加えてよい。したがって、本明細書の説明および例は、限定ではなく例示として解釈されるべきである。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することによってだけ、測られるべきである。

Claims (20)

1. 相変化メモリ（ＰＣＭ）セルにアクセスする最終読み出し時刻を特定する段階と、
   前記最終読み出し時刻に対応付けられた、前記ＰＣＭセルのセット閾値電圧情報を特定する段階と、
   前記ＰＣＭセルに対応付けられたリセット閾値電圧ドリフトを特定する段階と、
   特定した前記最終読み出し時刻、前記セット閾値電圧情報、および前記リセット閾値電圧ドリフトに基づいて、前記ＰＣＭセルの初期読み出し時刻を決定する段階と、
   決定した前記初期読み出し時刻を示す出力信号を生成する段階と
   を備え、
   前記最終読み出し時刻および前記初期読み出し時刻は時間ウィンドウを規定し、前記時間ウィンドウの期間外では、第１限界電圧を用いて前記ＰＣＭセルにアクセスすることができない
   方法。
2. 前記初期読み出し時刻には、初期リセット閾値電圧情報が対応付けられ、
   前記ＰＣＭセルの前記初期読み出し時刻を決定する前記段階は、
   前記ＰＣＭセルの最終リセット閾値電圧情報を前記最終読み出し時刻に対応付ける段階と、
   前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記ＰＣＭセルの初期リセット閾値電圧情報を決定する段階と、
   前記リセット閾値電圧ドリフトに基づく時間差、および前記最終リセット閾値電圧情報と前記初期リセット閾値電圧情報との差を決定する段階と、
   決定した前記時間差を前記最終読み出し時刻に適用して、前記初期読み出し時刻を決定する段階と
   を有する
   請求項１に記載の方法。
3. 前記ＰＣＭセルの前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記第１限界電圧を決定する段階をさらに備える請求項１に記載の方法。
4. 前記初期読み出し時刻より前の第３読み出し時刻を特定する段階と、
   前記ＰＣＭセルに対応付けられたセット閾値電圧ドリフトを特定する段階と、
   前記第３読み出し時刻、前記セット閾値電圧ドリフト、および前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記時間ウィンドウを前へと延長する時間ウィンドウ延長期間を決定する段階と
   をさらに備え、
   前記時間ウィンドウ延長期間の間は、前記ＰＣＭセルに対するいかなるアクセスにも、第２限界電圧を用いる
   請求項１に記載の方法。
5. 一つ以上のＰＣＭセルのそれぞれについて、前記ＰＣＭセルを示す情報と、前記ＰＣＭセルに対する最近時のアクセスを示すタイムスタンプとを含むエントリを、経過追跡リスト（ａｇｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｌｉｓｔ）に記憶する段階と、
   前記エントリのうちの一つに含まれる前記タイムスタンプから、前記ＰＣＭセルに対する前記最近時のアクセスからの経過時間（ａｇｅ）が、前記時間ウィンドウ延長期間の長さより長いことを検出する段階と、
   前記検出に応答して、前記経過追跡リストから前記エントリのうちの前記一つを削除する段階と
   をさらに備える請求項４に記載の方法。
6. データリフレッシュサイクルから除外すべきＰＣＭセルを、前記経過追跡リストから決定する段階をさらに備える請求項５に記載の方法。
7. 前記リフレッシュサイクルでは、
   一セットのＰＣＭセルを読み出し、
   前記一セットのＰＣＭセルの前記読み出しから、それぞれがリセット状態にある一サブセットのＰＣＭセルを特定し、
   前記一サブセットのＰＣＭセルのそれぞれに対してだけ書き込みを実行して、前記一サブセットのＰＣＭセルのそれぞれの前記リセット状態を再アサートする
   請求項６に記載の方法。
8. コンピュータに、
   相変化メモリ（ＰＣＭ）セルにアクセスする最終読み出し時刻を特定する手順と、
   前記最終読み出し時刻に対応付けられた、前記ＰＣＭセルのセット閾値電圧情報を特定する手順と、
   前記ＰＣＭセルに対応付けられたリセット閾値電圧ドリフトを特定する手順と、
   特定された前記最終読み出し時刻、前記セット閾値電圧情報、および前記リセット閾値電圧ドリフトに基づいて、前記ＰＣＭセルの初期読み出し時刻を決定する手順と、
   決定した前記初期読み出し時刻を示す出力信号を生成する手順と
   を実行させるためのプログラムであって、
   前記最終読み出し時刻および前記初期読み出し時刻は時間ウィンドウを規定し、前記時間ウィンドウの期間外では、第１限界電圧を用いて前記ＰＣＭセルにアクセスすることができない
   プログラム。
9. 前記初期読み出し時刻には、初期リセット閾値電圧情報が対応付けられ、
   前記ＰＣＭセルの前記初期読み出し時刻を決定する手順は、
   前記ＰＣＭセルの最終リセット閾値電圧情報を前記最終読み出し時刻に対応付ける手順と、
   前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記ＰＣＭセルの初期リセット閾値電圧情報を決定する手順と、
   前記リセット閾値電圧ドリフトに基づく時間差、および前記最終リセット閾値電圧情報と前記初期リセット閾値電圧情報との差を決定する手順と、
   決定した前記時間差を前記最終読み出し時刻に適用して前記初期読み出し時刻を決定する手順と
   を有する
   請求項８に記載のプログラム。
10. コンピュータに、前記ＰＣＭセルの前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記第１限界電圧を決定する手順をさらに実行させる請求項８に記載のプログラム。
11. コンピュータに、
    前記初期読み出し時刻より前の第３読み出し時刻を特定する手順と、
    前記ＰＣＭセルに対応付けられたセット閾値電圧ドリフトを特定する手順と、
    前記第３読み出し時刻、前記セット閾値電圧ドリフト、および前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記時間ウィンドウを前へと延長する時間ウィンドウ延長期間を決定する手順と
    をさらに実行させ、
    前記時間ウィンドウ延長期間の間は、前記ＰＣＭセルに対するいかなるアクセスにも、第２限界電圧を用いる
    請求項８に記載のプログラム。
12. コンピュータに、
    一つ以上のＰＣＭセルのそれぞれについて、前記ＰＣＭセルを示す情報と、前記ＰＣＭセルに対する最近時のアクセスを示すタイムスタンプとを含むエントリを、経過追跡リスト（ａｇｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｌｉｓｔ）に記憶する手順と、
    前記エントリのうちの一つに含まれる前記タイムスタンプから、前記一つのエントリの前記ＰＣＭセルに対する前記最近時のアクセスからの経過時間（ａｇｅ）が、前記時間ウィンドウ延長期間の長さより長いことを検出する手順と、
    前記検出に応答して、前記経過追跡リストから前記エントリのうちの前記一つを削除する手順と
    をさらに実行させる請求項１１に記載のプログラム。
13. コンピュータに、データリフレッシュサイクルから除外すべきＰＣＭセルを、前記経過追跡リストから決定する手順をさらに実行させる請求項１２に記載のプログラム。
14. 前記リフレッシュサイクルでは、
    一セットのＰＣＭセルを読み出し、
    前記一セットのＰＣＭセルの前記読み出しから、それぞれがリセット状態にある一サブセットのＰＣＭセルを特定し、
    前記一サブセットのＰＣＭセルのそれぞれに対してだけ書き込みを実行して、前記一サブセットのＰＣＭセルのそれぞれの前記リセット状態を再アサートする
    請求項１３に記載のプログラム。
15. 相変化メモリ（ＰＣＭ）セルにアクセスする最終読み出し時刻を特定する回路と、
    前記最終読み出し時刻に対応付けられた、前記ＰＣＭセルのセット閾値電圧情報を特定する回路と、
    前記ＰＣＭセルに対応付けられたリセット閾値電圧ドリフトを特定する回路と、
    特定された前記最終読み出し時刻、前記セット閾値電圧情報、および前記リセット閾値電圧ドリフトに基づいて、前記ＰＣＭセルの初期読み出し時刻を決定する回路と、
    決定された前記初期読み出し時刻を示す出力信号を生成する回路と
    を備え、
    前記最終読み出し時刻および前記初期読み出し時刻は時間ウィンドウを規定し、前記時間ウィンドウの期間外では、第１限界電圧を用いて前記ＰＣＭセルにアクセスすることができない
    装置。
16. 前記初期読み出し時刻には、初期リセット閾値電圧情報が対応付けられ、
    前記ＰＣＭセルの前記初期読み出し時刻を決定する前記回路は、
    前記ＰＣＭセルの最終リセット閾値電圧情報を前記最終読み出し時刻に対応付ける回路と、
    前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記ＰＣＭセルの初期リセット閾値電圧情報を決定する回路と、
    前記リセット閾値電圧ドリフトに基づく時間差、および前記最終リセット閾値電圧情報と前記初期リセット閾値電圧情報との差を決定する回路と、
    決定された前記時間差を前記最終読み出し時刻に適用して前記初期読み出し時刻を決定する回路と
    を有する
    請求項１５に記載の装置。
17. 前記ＰＣＭセルの前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記第１限界電圧を決定する回路をさらに備える請求項１５に記載の装置。
18. 前記初期読み出し時刻より前の第３読み出し時刻を特定する回路と、
    前記ＰＣＭセルに対応付けられたセット閾値電圧ドリフトを特定する回路と、
    前記第３読み出し時刻、前記セット閾値電圧ドリフト、および前記セット閾値電圧情報に基づいて、前記時間ウィンドウを前へと延長する時間ウィンドウ延長期間を決定する回路と
    をさらに備え、
    前記時間ウィンドウ延長期間の間は、前記ＰＣＭセルに対するいかなるアクセスにも、第２限界電圧を用いる
    請求項１５に記載の装置。
19. 一つ以上のＰＣＭセルのそれぞれについて、前記ＰＣＭセルを示す情報と、前記ＰＣＭセルに対する最近時のアクセスを示すタイムスタンプとを含むエントリを、経過追跡リスト（ａｇｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｌｉｓｔ）に記憶する回路と、
    前記エントリのうちの一つに含まれる前記タイムスタンプから、前記一つのエントリの前記ＰＣＭセルに対する前記最近時のアクセスからの経過時間（ａｇｅ）が、前記時間ウィンドウ延長期間の長さより長いことを検出する回路と、
    前記検出に応答して、前記経過追跡リストから前記エントリのうちの前記一つを削除する回路と
    をさらに備える請求項１８に記載の装置。
20. データリフレッシュサイクルから除外すべきＰＣＭセルを、前記経過追跡リストから決定する回路をさらに備える請求項１９に記載の装置。

Images