JP6313000B2 - 強誘電体メモリの読み込みを行うシステムおよび方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、本出願と同日に出願された米国特許出願（代理人整理番号０５６−０５２６）、発明の名称「強誘電体メモリの書き込みおよび非破壊的な読み込みを行うシステムおよび方法」と関連し、その開示はそのすべてにおいて本明細書に参照により組み込まれる。

本開示は、強誘電体メモリの読み込みを行うシステムおよび方法に関し、具体的には、メモリ読み出しをサポートするためにメモリセルの一部として、従来の電荷またはセンス増幅器の必要性を回避する強誘電体メモリを無線でかつ遠隔的に読み込むための高周波数交流電流（ＡＣ）信号を利用するシステムおよび方法に関する。

強誘電体メモリは、強誘電体材料に残留分極として情報を記憶する不揮発性電気メモリコンポーネントである。多様な使用可能な強誘電体材料が存在する。多くの場合、強誘電体メモリの強誘電体材料は、例えばポリ（フッ化ビニリデン−コ−トリフルオロエチレン）、つまりＰ（ＶＤＦ−ＴｒＥＦ）を含む強誘電体ポリマーの形状で提供され、これは物理的に容易に操作可能および強誘電体特性が容易に修正可能なことに基づく多くの強誘電体メモリ用途において非常に魅力的な傾向がある。強誘電体メモリを利用するデバイスは、他のメモリ技術を使用するデバイスより比較的に低い電力使用および高速な書き込み性能を有する傾向がある。これらのデバイスは、より大きい書き込み消去サイクルの最大数をサポートする傾向にある。さらに、これらのデバイスは印刷回路として形成される可能性がある。これらの利点は、低い記憶密度、記憶容量の制限、および高コストを含む一定の不利益との釣り合いを保つ。

一般的に、強誘電体コンデンサは、強誘電体材料で誘電体としてコンデンサを形成するために、強誘電体材料が２つの電極の間に挟まれている電子デバイスを構成する。簡素で単純かつ慣例的に利用される構成において、強誘電体コンデンサは並列プレート構成であり得るが、他の多様な構造が可能であり、しばしば実装される。

強誘電体材料は、電界が印加かつ除去された後に残留分極を有することにより特徴づけられる。強誘電体材料は、印加された電界と見掛け上の蓄積電化との間に非線形関係を有する。具体的には、強誘電体特性はヒステリシスループの形状を有しており、これは強誘電体材料のヒステリシスループと非常に類似した形状である。図１は、正および負の電界が強誘電体コンデンサ全体に印加された場合の分極の一般的なヒステリシス１００を示す。強誘電体材料に関連するヒステリシスループは、一般的に、正または負の電界が強誘電体コンデンサなどにおける強誘電体材料全体に印加される場合、特定の分極応答が生じることを示す。印加された電界が十分な大きさである場合、電界が除去された後でもコンデンサはその分極を保持する。強誘電体コンデンサは双安定であり、電界が印加されない場合、２つの異なる分極を有する可能性がある。これらは、値「１」（図１の要素１１０を参照）および「０」（図１の要素１２０を参照）を表すために使用される可能性がある。これらの点１１０、１２０は、強誘電体メモリの１ビットメモリ要素の値「１」および「０」を表す非電界での２つの安定点である。

１ビットのデータが、強誘電体材料全体にバイアスを印加することによって強誘電体メモリへ書き込まれる。正のバイアスは１つの状態（「１」）値を書き込んでよく、かつ負のバイアスは別の状態（「０」）値を書き込んでよく、または強誘電体メモリの分極に依存して逆であってもよい。外部電界が誘電体全体に印加される場合、双極子は電界方向に整列する傾向にあり、原子の位置における小さなシフトおよび結晶構造の電子電荷の分配におけるシフトにより生産される。電荷が除去された後、双極子はその分極状態を保持する。したがって、「０」および「１」の２進値は、強誘電体ベースのデータ記憶セルそれぞれに２つの潜在的な電気分極のうちの１つとして保存される。

一般的な構成において、上記に記載したように、データは強誘電体コンデンサの２進分極状態によって保存される。セルへの書き込みは、一般的に、（１）「１」を書き込むために強誘電体コンデンサ全体に正のバイアスを印加すること、または（２）「０」を書き込むために強誘電体コンデンサ全体に負のバイアスを印加すること、により達成される。セルからの読み出しは、一般的に、強誘電体コンデンサ全体に負のバイアスを印加すること、およびコンデンサによって放出される電荷の量を測定することにより達成される。この電荷は、センス増幅器または電荷積分器のうちの１つを使用して測定されてよく、いずれかが電荷を大きな電圧へ変換するために使用され得る。「１」状態に対応する電荷の大きさが大きく、かつ「０」状態に対応する電荷の大きさが小さい状態で、測定される電荷の量は、強誘電体コンデンサによって保持される分極状態に依存する。読み込みプロセスは破壊的であるため、上記の記載は電荷を「保持」しているセルを指すことに留意することが重要である。読み込みプロセスの後、セルは一般的に常に「０」値を保持する。セルが読み込まれると、セルが「１」を保持する場合、セルは再びその値まで再充電されなければならない。さらに、上記の考察において使用されるように、当業者は「正」、「負」、「１」、および「０」の定義、およびそれらの相互関係が任意に割り当てられ、他の組み合わせが適切であることを認識する。

従来の読み込みプロセスと共通するのは、メモリセルを構成する印刷回路の独立したコンポーネントとしての電荷またはセンス増幅器の存在および要求である。電荷感知読み出しの多くの変形が可能であるにも関わらず、これらの変形はすべて精密な電荷またはセンス増幅器を必要とする特性を共有している。特定の状況において、電荷またはセンス増幅器の存在は望ましくない。電荷感知セル回路に要求される電荷またはセンス増幅器の含有は、メモリセルに比較的大きなコストをもたらす。さらに、電荷またはセンス増幅器は、多くの低コストかつ大規模な電子技術において有機薄膜トランジスタを含む印刷回路などでの組み立ては不可能である。例えば、電荷またはセンス増幅器を印刷有機半導体プロセスを使用するＲＦＩＤタグに含むことは実際的ではない。電荷またはセンス増幅器をフレキシブル基板に配置される回路に含むこともまた実際的ではない。最後に、電荷またはセンス増幅器が強誘電体メモリセルを遠隔的に読み込むことは、慣例的に不可能である。この最後の点において、簡単に言うと、強誘電体メモリを遠隔的または無線で読み込む慣例的な手法はない。

一般的に、シリコンエレクトロニクスを使用して強誘電体メモリを読み込む場合、メモリからの非常に小さな電荷は大きな困難なく読み込まれることが可能である。これは比較的小さな電荷を読み込むために、非常に高感度（低ノイズ）の増幅器を使用することによって容易になり、シリコンエレクトロニクスを使用して容易に生産される。その一方で、有機エレクトロニクス（半導体）が使用される場合、当該の高感度の低ノイズ増幅器を生産することは実質的に不可能である。有機エレクトロニクスの使用における不利益および強誘電体メモリを読み込むために有機半導体を利用する要求は、強誘電体メモリが読み込まれる方法における新しい手法を求めるために結びつく。

強誘電体メモリが共用される広範囲の用途の観点において、強誘電体メモリの無線読み込みを実装するシステムおよび方法を開発すること、および強誘電体メモリの読み込みにおける有機エレクトロニクスの使用を拡張し得るシステムおよび方法をさらに開発することが好都合であろう。当該の能力は、ＲＦＩＤタグおよび他の「近接」用途における使用の拡張を含むが、それに限定されない、広範囲の追加的なより実際的な用途における強誘電体メモリの含有を可能にし得る。このプロセスの第１のステップとして、他の利点を達成するために、電荷またはセンス増幅器の要件を排除する強誘電体メモリを個々のメモリセルの要素として読み込むシステムおよび方法を開発することが好都合であろう。

本開示によって、システムおよび方法の例示的な実施形態は、電荷増幅器がメモリセルの一部であることを必要としない回路を遠隔的に使用して強誘電体メモリを読み込む能力を提供し得る。

別の見方では、強誘電体コンデンサのヒステリシスはコンデンサの変化と見なされる。図２は、強誘電体コンデンサの容量２１０の一般的なヒステリシスカーブ２００を示す。図２において、電圧Ｖｇ２２０は強誘電体コンデンサ全体の電圧を表す。図２に示すように、電圧Ｖｇ２２０が０に等しい場合、容量２１０は、分極とは独立して、図示されたユニットにおいて約１．０の値に近いが完全には一致しないと見なされ得る（２３０の点線の箱を参照）。事実、限定された容量の差は異なる分極に対して維持されることに留意することが重要である。図２の描写をさらに分析すると、正または負の電圧Ｖｇ２２０のいずれかが強誘電体コンデンサ全体に印加される場合、容量２１０は電圧の分極にさらに依存することが判明する。例えば、電圧Ｖｇ２２０の正の値が印加される場合、電圧Ｖｇ２２０の正の値が１０に達するまで、容量は１．３ユニットへ上昇するか、または０．５５ユニットへ降下するかのいずれかであってよく、この時点で容量はどちらの場合においても０．５５に設定され、強誘電体メモリは再書き込みされる。

例示的な実施形態は、強誘電体メモリのこの独自の特徴および印加されたＡＣ信号への応答を、強誘電体メモリを読み込む新しい手法を提供するために利用し得る。

例示的な実施形態は、メモリセルに記憶された情報に対する非破壊的な手法において限定された容量の差を測定するために高感度のエレクトロニクスをさらに利用し得る。

例示的な実施形態は、単純読み込み回路を超えて強誘電体メモリセルと直接的に配線される追加的な電子回路コンポーネントを用いずに、強誘電体メモリに記憶されるデータ値の兆候として強誘電体コンデンサの容量を測定するためにＡＣ信号を使用して容量を独自に測定するための単純回路を利用し得る。

例示的な実施形態は、生成され、かつ無線を含む方法で回路へ入力されるＡＣ信号を変調する単純回路を提供してよく、ここで強誘電体コンデンサの容量はフィルタとして作動する。強誘電体メモリ（コンデンサ）が充電されるか放電されるかに依存して異なる容量を有し、信号が示すインピーダンスに作用する。遠隔的に信号差を読み込む能力は、電荷の兆候というより容量の兆候として、強誘電体メモリおよび、例えばＲＦＩＤタグなどを含む幅広い用途のスペクトルを利用する利点を証明し得る。換言すれば、強誘電体コンデンサから放出される電荷よりも、強誘電体コンデンサ全体の容量を読み込むために有利であり得る。

例示的な実施形態は、バイアスの前に強誘電体コンデンサの分極状態に基づいて強誘電体コンデンサ全体にバイアス電圧が印加される場合、より大きな容量差をもたらし得る。バイアス電圧はメモリを再書き込みするため、この読み込み方法は強誘電体メモリに記憶される情報に対して破壊的である。

例示的な実施形態は、無線読み出しが可能で、かつメモリ読み出しをサポートするために従来の電荷またはセンス増幅器の必要性を回避する強誘電体メモリを読み込むための高周波数ＡＣ信号を使用し得る。

例示的な実施形態は、ユーザが受信システムを介して利用できるデータを作成するために、例えば誘導結合、容量結合、または他の既知の無線送信手段を介して強誘電体コンデンサと無線接触するＡＣ信号に基づいて、遠隔的にＡＣ信号を生成および／または測定し得る。

例示的な実施形態は、印刷電子回路およびこれらの回路の有機電子（半導体）における使用に特に適応し得る。

例示的な実施形態は、フレキシブル基板に配置される回路に特に適応し得る。

図１は、正および負の電界が強誘電体コンデンサ全体に印加された場合の強誘電体コンデンサの分極の一般的なヒステリシスの第１の図である。 図２は、強誘電体コンデンサの容量の一般的なヒステリシスカーブの第２の図である。 図３は、本開示によって、強誘電体メモリへ情報を書き込み、強誘電体メモリから情報を読み込むための回路の第１の例示的な実施形態を示す図である。 図４は、本開示によって、強誘電体メモリへ情報を書き込み、強誘電体メモリから情報を読み込むための回路の第２の例示的な実施形態を示す図である。 図５は、本開示によって、強誘電体メモリから情報を無線で読み込む例示的なシステムのブロック図である。 図６は、本開示によって、強誘電体メモリから情報を無線で読み込む例示的な方法のフローチャートである。

本開示によって、無線でかつ遠隔的に強誘電体メモリを読み込むことを含む、強誘電体メモリの読み込みを行い、メモリ読み出しをサポートするために従来の電荷またはセンス増幅器の必要性を回避する高周波数ＡＣ信号を使用するシステムおよび方法は、一般的にこれらのシステムおよび方法に固有の有用性に関する。本開示に記載かつ描写される例示的な実施形態は、例えば読み込み回路、または遠隔読み込み回路の任意の特定の構成に明確に限定されると解釈されるべきではない。事実、単純回路の好都合な使用は、本開示に表される手法における強誘電体メモリセルそれぞれに関連する従来の電荷またはセンス増幅器を排除する手法で強誘電体メモリセルの固有な読み込みをサポートするために考慮される。

例えば、任意の特定のメモリセル構成に対する具体的な参照は、例示のみの目的であり、いかなる手法においても、開示されるシステムおよび方法が強誘電体メモリセルと特に適応可能であることを除いては、メモリセルの任意の特定の分野に限定されないことを理解されたい。

図３は、本開示によって、強誘電体メモリへ情報を書き込み、強誘電体メモリから情報を読み込むための回路３００の第１の例示的な実施形態を示す。図４は、本開示によって、強誘電体メモリへ情報を書き込み、強誘電体メモリから情報を読み込むための回路４００の第２の例示的な実施形態を示す。図３および図４に示される実施形態の共通のコンポーネントの可能な最大限の範囲において、３００および４００番の数字を使用する共通の番号体系が利用され得る。

図３および図４に示されるように、例示的な回路３００、４００は、強誘電体コンデンサの容量を強誘電体コンデンサの状態値の兆候として、ＡＣ信号を使用して以下の手法で測定するために使用され得る。

例示的な回路３００、４００において、強誘電体コンデンサ３５０、４５０の書き込みまたは読み込みを行うための電位は、単一の直流電圧ソース３１０、または複数の直流電圧ソース４１０／４８０をそれぞれ使用して印加され得る。これらの直流電圧ソースを様々に組み合わせるのが適切である。

図３に示される実施形態において、単一の直流電圧ソース３１０は、正および負の電圧両方に切り替えることが可能であるべきである。

図４に示される実施形態において、単一の極性直流電圧は、複数の（第１および第２の）直流電圧ソース４１０／４８０から強誘電体コンデンサ４５０の両側に印加され得る。

同時に、交流電流電圧は、交流電流電圧ソース３４０、４４０を使用して印加され得る。交流電流電圧ソース３４０、４４０から流れる電流は、多数の従来の方法のうちの任意の方法で、例えば既知の値のＡＣ側抵抗器３６５、４６５全体のテストポイント（Ｖｔｅｓｔ１）３７０、４７０および（Ｖｔｅｓｔ２）３６０、４６０で電圧を測定することによって、測定され得る。もちろん、交流電流電圧ソース３４０、４４０から流れる電流を測定する異なる方法が使用される場合、ＡＣ側抵抗器３６５、４６５は回路から取り除かれる。さらに、本開示による実施形態において、交流電流電圧ソース３４０、４４０からの交流電流信号は、例えば誘導結合または容量結合を介して例示的な回路３００、４００のコンポーネントと無線で通信され得る。したがって、交流電流信号は遠隔的に生成および測定され得る。

ＡＣ側コンデンサ３３０、４３０は、切り替え電圧がテストポイント（Ｖｔｅｓｔ１）３７０、４７０および（Ｖｔｅｓｔ２）３６０、４６０で、または交流電流電圧ソース３４０、４４０によって示されないように、直流電圧ソース３１０、４１０から生じる実質的にすべての切り替え電圧をブロックし得る。実際には、一部の一時的な切り替え電圧はＡＣ側コンデンサ３３０、４３０を介して到達し得ると見なされるべきである。

ＤＣ側抵抗器３２０、４２０は、交流電流電圧ソース３４０、４４０からの電圧が直流電流電圧ソース３１０、４１０に影響するのを実質的に防ぐために利用され得る。さらに、ＤＣ側抵抗器３２０、４２０の存在は、交流電流電圧ソース３４０、４４０の観点から、強誘電体コンデンサ３５０、４５０より大きい負荷を回路へかけないように、直流電流電圧ソース３１０、４１０／４８０のインピーダンスを増加させ得る。

メモリは、直流電圧ソース３１０または４１０／４８０をそれぞれ使用して強誘電体コンデンサ３５０、４５０全体に切り替え電圧を印加することによって読み込まれてよく、一方でより小さい振幅のＡＣ信号および周波数「ｆ」は交流電流電圧３４０、４４０により印加される。

しかしながら、ゼロバイアスでの容量差は測定された電流において小さな差をもたらし得ることに留意されたい。実施形態において、この差は非破壊的な読み出し技術において測定可能である。より大きい信号差を達成するために、バイアスは、より高いバイアスで大きい容量を観測するために切り替えられ得る。ＡＣ電流における一時的な変化は、強誘電体コンデンサ３５０、４５０の初期の分極状態に依存する一時的な変化の大きさの切り替え中に観測され得る。

強誘電体コンデンサ３５０、４５０の状態が「切り替え中」である時、強誘電体コンデンサ３５０、４５０の容量は上記に記載した手法で変化する。周波数「ｆ」での強誘電体コンデンサ３５０、４５０全体のインピーダンス「Ｉ」は（「ｆ」の関数、つまりＩ（ｆ）として）、次の方程式によって表され得る。

ここで、Ｃはメモリの分極状態に依存する。

交流電流電圧ソース３４０、４４０により供給される電流は、より高い電流がより大きい値Ｃで流れるこのインピーダンスＩに依存し得る。結果として、メモリの状態は、強誘電体コンデンサ３５０、４５０の容量の兆候として、ひいては強誘電体コンデンサ３５０、４５０の分極状態の兆候として電流を測定することにより決定され得る。

複数のメモリセルは、選択的にオンまたはオフされる可能性のある送信ゲートまたはパストランジスタを介して接続されるメモリセルのいずれかの側へ独立的に書き込まれ、およびいずれかの側から読み込まれ得る。

図３および図４に描写されるように、回路３００、４００の例示的な実施形態はそれぞれ、本開示によって、強誘電体メモリセルの書き込みおよび読み込みタスクを達成する回路の単純な変形例であることを理解されたい。同等の機能性を達成するために、特定の回路設計における広域スペクトルの変形が可能であり、当業者により明確に理解されるであろう。

追加的なエレクトロニクスおよび／またはソフトウェアベースの信号処理は、ＡＣ信号を参照することにより２つのメモリ状態を判別するために使用され得る。その後、開示されるシステムおよび方法は、ＡＣ信号ソースおよび電流測定デバイスが強誘電体メモリから離れていてよいように、ＡＣ信号が近接誘導結合を介して印加され得るため、無線読み出しと互換性があり得る。交流電流電圧ソースの回路への容量結合も可能である。

開示される構想を実装する強誘電体メモリセル読み込みシステムを設計する場合、考慮される妥協点があり得ることは当業者により認識されるであろう。所与の強誘電体コンデンサでは、ＡＣ側（結合）コンデンサは少なくとも小さい切り替え容量と同じ桁か、またはより大きい容量を有する。この手法において、交流電流電圧ソースにより示される任意のインピーダンスは、ＡＣ側（結合）コンデンサの支配を受けない。この優先傾向は、ＡＣ側（結合）コンデンサが大きいほど直流電圧ソースからの信号がより多く交流電流電圧ソースを通過し得ることを当業者が理解することによって限定される。同様の手法において、ＡＣ信号の周波数「ｆ」でのＡＣ側（結合）コンデンサのＡＣインピーダンスの大きさより、少なくとも１桁、または、より好ましくは２桁以上大きいＤＣ側（結合）抵抗器を有することが好ましいであろう。この手法において、ＡＣ信号はＤＣ側（結合）抵抗器により大部分がブロックされる。具体的には、ＤＣ側（結合）抵抗器は、好ましくは強誘電体コンデンサの最少容量のインピーダンスの大きさより大きくてよい。最終的に、使用されるＡＣ信号の周波数「ｆ」は、好ましくは、強誘電体切り替え容量がかなりのインピーダンスを表すのに十分なほど高く、寄生容量およびインダクタンスが信号騒音比を過度に削減するほど高くはない。これらのパラメータはすべて強誘電体コンデンサの容量に依存するため、これらのパラメータがすべて、適切な強誘電体コンデンサの選択または組み立てを通して最適化され得ることを当業者は認識するであろう。性能を最適化するために、強誘電体コンデンサの「０」および「１」状態の間の容量比はできるだけ大きいことが望ましい。強誘電体コンデンサセルは、これらの容量が読み込み回路における個々のまたは蓄積された寄生容量より大きくなるのに十分なほど大きくあるべきである。

さらに、直流電流電圧ソースからの切り替え電圧をランプと切り替えることも望ましい。切り替え電圧が過度に速く切り替えられる場合、一時的な信号が交流電流側（結合）コンデンサを通してより大きな大きさで通過し得る可能性が高い。逆に、切り替え電圧が過度に遅く切り替えられる場合、強誘電体コンデンサは、インピーダンスコントラストが記録され得るのに十分な状態になる前にリセットされ得る。

実験的なシミュレーションにおいて、例えば、おおよそ２７．５ｐＦおよび５ｐＦの「０」および「１」容量で±２０Ｖで切り替えられる強誘電体コンデンサ、１メガオーム（ＭΩ）の抵抗を備える直流側（結合）抵抗器、最大振幅１Ｖを備える８ｐＦおよび１０ＭＨｚのＡＣ信号の交流電流側（結合）コンデンサが使用され得る。代替の実験的なシミュレーションにおいて、他の値が使用されてもよい。

本開示によって構想を実装する任意の回路の信号騒音比は、示差測定法、オフセット取り消し、および複数のオーバーレイ周波数での信号の使用を含むいくつかの既知の技術により向上され得る。例えば、強誘電体コンデンサの代わりに、強誘電体コンデンサの「０」または「１」の状態値のいずれかと等しい値の固定コンデンサで、同一回路が組み立て可能である。当該の回路において測定される電流は、その後、強誘電体セルで回路を通る電流の比較のために基準値として使用され得る。

図５は、本開示によって、強誘電体メモリから情報を無線で読み込むことを含む、読み込みを行う例示的なシステム５００のブロック図を示す。

例示的なシステム５００は、ユーザが例示的なシステム５００と通信し得る動作インタフェース５１０を含み得る。動作インタフェース５１０は、ユーザが情報を例示的なシステム５００へ入力することを許可する計算デバイスと共通の１つまたは複数の従来のメカニズムとして構成され得る。動作インタフェース５１０は、例えば従来のキーボードおよび／またはマウス／タッチパッドポインティングシステム、「ソフト」ボタンまたは互換性のあるスタイラスで使用するための様々なコンポーネントを備えるタッチスクリーン、音声認識プログラムにより「翻訳」される口頭の命令をユーザが例示的なシステム５００へ提供し得るマイクロホン、またはユーザが特定の動作命令を例示的なシステム５００に伝達し得る他のデバイスを含み得る。

例示的なシステム５００は、個々に例示的なシステム５００を動作させ、上記に記載するように、図３および図４に示される単純回路およびその変形などのメモリ読み込み／書き込み回路５８０と通信することによって強誘電体メモリを読み込む動作機能を実行する１つまたは複数のローカルプロセッサ５２０を含み得る。プロセッサ５２０は、例示的なシステム５００の特定の機能を行わせる命令を解釈および実行する少なくとも１つの従来のプロセッサまたはマイクロプロセッサを含み得る。プロセッサ５２０は、メモリ読み込み／書き込み回路５８０から再生されるデータおよび／または信号との通信および解釈を開始および制御し得る。

例示的なシステム５００は、１つまたは複数のデータ記憶デバイス５３０を含み得る。当該のデータ記憶デバイス５３０は、例示的なシステム５００によって、具体的には例示的なシステム５００の制御およびデータ／信号解釈機能を実行するプロセッサ５２０によって使用されるデータまたは動作プログラムを記憶するために使用され得る。データ記憶デバイス５３０は、強誘電体メモリと関連するメモリ読み込み／書き込み回路５８０で強誘電体メモリから再生されるデータを一時的に記憶するために使用され得る。データ記憶デバイス５３０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または更新可能な情報を記憶することが可能であり、かつ、例えばプロセッサ５２０によりシステム動作の実行を行うための命令を独立して記憶するための別の種類の動的記憶デバイスを含み得る。データ記憶デバイス５３０は、従来のＲＯＭデバイスまたは静的情報およびプロセッサ５２０への命令を記憶する他の種類の静的記憶デバイスを含み得る読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）をさらに含み得る。さらに、データ記憶デバイス５３０は例示的な制御システム５００に不可欠であってよく、または例示的な制御システム５００の外部に提供されて、かつ有線または無線通信し得る。

例示的なシステム５００は、情報をユーザへ出力する１つまたは複数の従来のメカニズムとして構成され得る少なくとも１つのデータ出力デバイス５４０を含んでよく、これはデジタル表示スクリーンを含むか、またはグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の一部の手法を表し得る動作インタフェース５１０と併用される。データ出力デバイス５４０は、例えば例示的なシステム５００のユーザが使用可能な形状の強誘電体メモリから再生される出力データを利用し得る。

例示的なシステム５００は、ＡＣ信号を生成し、かつ、例示的なシステム５００が無線通信を含む方法でメモリ書き込み／読み込み回路５８０と通信し得るための１つまたは複数の外部通信インタフェース５６０を介して、メモリ書き込み／読み込み回路５８０と通信する場合に、ＡＣ信号の変化を解釈する信号処理デバイス５５０を含み得る。信号処理デバイス５５０は、プロセッサ５２０および／またはデータ記憶デバイス５３０と連動して動作するか、または独立型デバイスとして動作してよく、すなわち、信号データを１つまたは複数の外部通信インタフェース５６０から受信し、かつ例えばデータ出力デバイス５４０の表示スクリーンへ表示する例示的なシステム５００により効率的に処理される形式へデータを変換するよう構成される。

少なくとも１つの外部通信インタフェース５６０は、例示的なシステム５００が強誘電体メモリを表す複数のメモリ書き込み／読み込み回路５８０と無線で通信し得る際に経由するデータ／信号通信ポートとして構成され得る。無線通信は、誘導結合および／または容量結合を含むが、それに限定されない既知の方法によって行われ得る。複数のメモリ書き込み／読み込み回路５８０との無線通信における適切なデータ接続は、外部データインタフェース５６０により取り囲まれるように考慮される。

例示的なシステム５００の様々なコンポーネントはすべて、図５に描写されるように、１つまたは複数のデータ／制御バス５７０により接続され得る。すべてのコンポーネントが統合的に収容されるか、またはそうでない場合は例示的なシステム５００の外部で通信するかに関わらず、これらのデータ／制御バス５７０は、例示的なシステム５００の様々なコンポーネント間に有線または無線通信を提供し得る。

図５には統合ユニットとして描写されているが、例示的なシステム５００の様々な開示される要素は、個々のコンポーネントまたはコンポーネントの組み合わせとしてのサブシステムの任意の組み合わせ、単一ユニットへの統合、または例示的なシステム５００の他のコンポーネントまたはサブシステムの外部での有線または無線通信において配置され得ることに留意されたい。換言すれば、統合ユニットまたはサポートユニットとしての特別な構成は図５の描写により限定されない。さらに、例示的なシステム５００に関する本開示において提供される詳細部分を容易に理解するために独立ユニットとして描写されているが、個々に描写されるコンポーネントの記載された機能は、例えば１つまたは複数のデータ記憶デバイス５３０と接続かつ通信される１つまたは複数のプロセッサ５２０により開始され得ることを理解されたい。

開示される実施形態は、強誘電体メモリから情報を無線で読み込む方法を含み得る。図６は、本開示によって、強誘電体メモリから情報を無線で読み込む例示的な方法のフローチャートを示す。例示的な方法は、強誘電体コンデンサの容量を強誘電体コンデンサの状態値の兆候としてＡＣ信号を使用して測定するために使用され得る。図６に示されるように、本方法の動作は、ステップＳ６０００で始まり、ステップＳ６１００へ進む。

ステップＳ６１００において、強誘電体コンデンサの書き込みまたは読み込みを行うための電位は、少なくとも１つの直流電圧ソースを使用して強誘電体コンデンサへ印加され得る。本方法の動作はステップＳ６２００へ進む。

ステップＳ６２００において、電位が強誘電体コンデンサへ印加されるのと同じ時期に、交流電流電圧信号が交流電流電圧ソースを使用して印加され得る。実施形態において、この交流電流電圧信号は、誘導結合および／または容量結合を含む既知の手段によって強誘電体コンデンサと無線で通信され得る。本方法の動作はステップＳ６３００へ進む。

ステップＳ６３００において、交流電流電圧ソースから流れる電流は、多数の従来の方法のうちの任意の方法で、例えば既知の値の交流電流側抵抗器全体のテストポイントで電圧を測定することによって測定され得る。本方法の動作はステップＳ６４００へ進む。

ステップＳ６４００において、周波数「ｆ」での強誘電体コンデンサ全体のインピーダンス「Ｉ」は（「ｆ」の関数、つまりＩ（ｆ）として）、強誘電体コンデンサのインピーダンスＩを強誘電体コンデンサの状態の兆候として導き出すために、上記の方程式１によって算出され得る。交流電流電圧ソースにより供給される電流は、より高い電流がより大きい値Ｃで流れるこのインピーダンスＩに依存し得る。結果として、メモリの状態は、上記に記載されるように、図３および図４に示される例示的な回路３００、４００などの単純回路、およびその変形において電流を測定することによって決定され得る。本方法の動作はステップＳ６５００へ進む。

ステップＳ６５００において、単純回路によってなされる決定を示す表示値が、ユーザが使用可能な形式でユーザに出力され得る。本方法の動作はステップＳ６６００へ進み、ここで本方法の動作は終了する。

開示される実施形態は、プロセッサによって実行される場合、上記で概説した方法のすべてまたは少なくとも一部のステップをプロセッサに実行させ得る命令を記憶する持続性コンピュータ読取可能媒体を含み得る。

上記に記載した例示的なシステムおよび方法は、親密さおよび理解のし易さのために本開示の主題が実装され得る適切な動作、計算および通信環境の簡潔で一般的な記載を提供するために、一定の従来のコンポーネントを参照する。要求はされないが、本開示の実施形態は、少なくとも部分的に、記載される特定の機能を実行するために、ハードウェア回路、ファームウェア、またはソフトウェアコンピュータ実行可能命令の形式で提供され得る。これらはプロセッサにより実行される個々のプログラムモジュールを含み得る。一般的に、プログラムモジュールは、本開示によって、システムおよび方法全体の目的のサポートにおいて特定のタスクを実行するか、または特定の種類のデータを実装するルーチンプログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。

上記で示したように、本開示の範囲内で実施形態は、１つまたは複数のプロセッサにより、アクセス、読み込み、および実行されることが可能なコンピュータ実行可能命令またはデータ構造を記憶したコンピュータ読み込み可能媒体をさらに含み得る。当該のコンピュータ読み込み可能媒体は、プロセッサ、汎用コンピュータ、または専用コンピュータによってアクセス可能な任意の利用可能な媒体である可能性がある。例示の目的で、限定されることなく、当該のコンピュータ読み込み可能媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュドライブ、データメモリカード、またはアクセス可能なコンピュータ実行可能命令またはデータ構造の形状で所望のプログラム要素またはステップを保持または記憶するために使用することが可能な他のアナログまたはデジタルデータ記憶デバイスを備える可能性がある。情報がネットワークまたは別の通信接続を介して転送または提供される場合、有線、無線、または両方の組み合わせであるかに関わらず、受信プロセッサは厳密に接続をコンピュータ読み込み可能媒体と見なす。したがって、当該の接続は厳密にコンピュータ読み込み可能媒体と呼ばれる。上記の組み合わせも、本開示の目的のコンピュータ読み込み可能媒体の範囲内に含まれるべきである。

コンピュータ実行可能命令は、例えば、プロセッサに上述した機能を独立して、または様々な組み合わせにおいて行わせるために、それぞれに実行およびアクセス可能な持続性命令およびデータを含む。コンピュータ実行可能命令は、プロセッサによるアクセスおよび実行のために遠隔的に記憶されるプログラムモジュールをさらに含み得る。

実行可能命令または関連データ構造の例示的な描写される順番は、ステップにおいて記載される機能を実装する役割の対応順の１つの例を表す。例示的な描写されるステップは、開示される実施形態の目的物を生じさせる任意の合理的な順番で実行され得る。本方法の開示されるステップの特定の順番は、特定の方法ステップが任意の他の方法ステップの実行に必要な前提条件である場合を除いて、必ずしも図６の描写により暗示されるものではない。

Claims (8)

1. 強誘電体メモリセルを読み込む回路であって、
   強誘電体メモリにおける単一データビットを表す２進分極状態を記憶する強誘電体コンデンサと、
   前記強誘電体コンデンサの第１の電極と接続される第１の電極を備える追加的なコンデンサと、および、
   前記強誘電体コンデンサの前記第１の電極と接続される抵抗器と、
   を備え、前記強誘電体コンデンサの容量は前記強誘電体コンデンサの前記分極状態の兆候として測定され、
   交流電流電圧信号を前記強誘電体コンデンサへ印加する前記追加的なコンデンサを介して、前記強誘電体コンデンサと接続される交流電流電圧ソースをさらに含み、
   前記強誘電体コンデンサの前記容量は前記交流電流電圧信号における変化を参照することによって測定される、回路。
2. 前記強誘電体コンデンサの前記分極状態を変更するために、直流電圧信号を前記強誘電体コンデンサへ印加する前記抵抗器を介して、前記強誘電体コンデンサと接続される第１の直流電圧ソースをさらに備える、請求項１に記載の回路。
3. 前記強誘電体コンデンサの前記分極状態を変更するために、直流電圧信号を前記強誘電体コンデンサへ印加する前記強誘電体コンデンサの第２の電極と接続される第２の直流電圧ソースをさらに備える、請求項２に記載の回路。
4. 前記強誘電体コンデンサ、前記追加的なコンデンサ、および前記抵抗器は印刷回路コンポーネントである、請求項１に記載の回路。
5. 強誘電体メモリを読み込む方法であって、
   追加的なコンデンサを介して、強誘電体コンデンサの全体に交流電流電圧信号を印加することと、
   プロセッサで、前記強誘電体コンデンサの正および負の分極状態のうちの少なくとも１つにおける前記交流電流電圧信号の変化を参照することによって前記強誘電体コンデンサの容量を測定することと、および、
   前記強誘電体メモリにおける単一データビットを表す前記強誘電体コンデンサの分極状態の兆候として、前記測定することの結果をユーザへ出力することと、
   を備え、
   強誘電体コンデンサの分極状態を変更するために、直流電圧信号を前記強誘電体コンデンサへ印加することをさらに含み、
   前記強誘電体コンデンサの前記容量は、前記強誘電体コンデンサの前記分極状態が前記直流電圧信号によって切り替え中に前記プロセッサで測定される、方法。
6. 前記強誘電体メモリが、印刷電子回路コンポーネントを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記強誘電体メモリが、１つまたは複数のフレキシブル基板に配置される、請求項５に記載の方法。
8. 前記交流電流電圧信号を前記印加することおよび前記容量を前記測定することは無線で行われる、請求項５に記載の方法。

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