KR102223488B1 - Ddr compatible memory circuit architecture for resistive change element arrays - Google Patents

Ddr compatible memory circuit architecture for resistive change element arrays Download PDF

Info

Publication number
KR102223488B1
KR102223488B1 KR1020160095652A KR20160095652A KR102223488B1 KR 102223488 B1 KR102223488 B1 KR 102223488B1 KR 1020160095652 A KR1020160095652 A KR 1020160095652A KR 20160095652 A KR20160095652 A KR 20160095652A KR 102223488 B1 KR102223488 B1 KR 102223488B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resistive change
data bus
voltage
array
resistive
Prior art date
Application number
KR1020160095652A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170015203A (en
Inventor
클로드 엘 버틴
글렌 로젠데일
Original Assignee
난테로 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/812,173 external-priority patent/US9412447B1/en
Application filed by 난테로 인크. filed Critical 난테로 인크.
Publication of KR20170015203A publication Critical patent/KR20170015203A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102223488B1 publication Critical patent/KR102223488B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/004Reading or sensing circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40Bus structure
    • G06F13/4004Coupling between buses
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0007Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising metal oxide memory material, e.g. perovskites
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0023Address circuits or decoders
    • G11C13/0026Bit-line or column circuits

Abstract

저항성 변화 엘리먼트들의 어레이들에 대한 고속 메모리 회로 아키텍처가 개시된다. 저항성 변화 엘리먼트들의 어레이는 로우들 및 컬럼들로 조직화되며, 각각의 컬럼은 워드 라인에 의해 서비스되고 각각의 로우는 2개의 비트 라인들에 의해 서비스된다. 저항성 변화 엘리먼트들의 각각의 로우는 기준 엘리먼트들의 쌍 및 센싱 증폭기를 포함한다. 기준 엘리먼트들은, 어레이 내에서 사용되는 저항성 변화 엘리먼트들 내의 세트 조건에 대응하는 저항과 리셋 조건에 대응하는 저항 사이의 전기적 저항 값들을 갖는 저항성 컴포넌트들이다. 고속 판독 동작은, 워드 라인에 의해 선택된 저항성 변화 엘리먼트를 통해 로우들의 비트 라인들 중 하나를 방전시키며 동시에 기준 엘리먼트들을 통해 로우들의 비트 라인들 중 다른 것을 방전시키고, 로우들의 센싱 증폭기를 사용하여 2개의 라인들 상의 방전의 레이트를 비교함으로써 수행된다. 저장 상태 데이터가 동기화된 고속 데이터 펄스들로서 출력 데이터 버스로 송신된다. 고속 데이터는 동기화된 외부 데이터 버스로부터 수신되며, 프로그래밍 동작에 의해 메모리 어레이 구성 내의 저항성 변화 엘리먼트들 내에 저장된다.A high speed memory circuit architecture for arrays of resistive change elements is disclosed. The array of resistive change elements is organized into rows and columns, each column being serviced by a word line and each row being serviced by two bit lines. Each row of resistive change elements includes a pair of reference elements and a sensing amplifier. The reference elements are resistive components having electrical resistance values between a resistance corresponding to a set condition in resistive change elements used in the array and a resistance corresponding to a reset condition. The high-speed read operation discharges one of the bit lines of the rows through the resistive change element selected by the word line while simultaneously discharging the other of the bit lines of the rows through the reference elements, and uses the sensing amplifier of the rows to discharge two This is done by comparing the rate of discharge on the lines. Stored status data is transmitted to the output data bus as synchronized high-speed data pulses. High-speed data is received from a synchronized external data bus and stored in resistive change elements within the memory array configuration by programming operations.

Figure R1020160095652
Figure R1020160095652

Description

저항성 변화 엘리먼트 어레이들에 대한 DDR 호환 메모리 회로 아키텍처{DDR COMPATIBLE MEMORY CIRCUIT ARCHITECTURE FOR RESISTIVE CHANGE ELEMENT ARRAYS}DDR COMPATIBLE MEMORY CIRCUIT ARCHITECTURE FOR RESISTIVE CHANGE ELEMENT ARRAYS}

본 개시는 전반적으로 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이들에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 더블 데이터 레이트(double data rate; DDR) 메모리 인터페이스들과 유사한 디지털 칩 인터페이스들을 갖는 이러한 아키텍처들에 관한 것이다.The present disclosure relates generally to resistive change element memory arrays, and more particularly, to such architectures with digital chip interfaces similar to double data rate (DDR) memory interfaces.

관련 출원들에 대한 상호 참조Cross-reference to related applications

본 출원은, 본 출원의 양수인에게 양도되었으며, 그 전체가 본원에 참조로서 포함되는 다음의 미국 특허들과 관련된다:This application is related to the following U.S. patents, which have been assigned to the assignees of this application and are incorporated herein by reference in their entirety:

"Nanotube Films and Articles"라는 명칭으로 2002년 4월 23일에 출원된 미국 특허 제6,835,591호;US Patent No. 6,835,591, filed April 23, 2002 under the name "Nanotube Films and Articles";

"Methods of Using Pre-Formed Nanotubes to Make Carbon Nanotube Films, Layers, Fabrics, Ribbons, Elements, and Articles"라는 명칭으로 2003년 1월 13일에 출원된 미국 특허 제7,335,395호;US Patent No. 7,335,395, filed Jan. 13, 2003 under the name "Methods of Using Pre-Formed Nanotubes to Make Carbon Nanotube Films, Layers, Fabrics, Ribbons, Elements, and Articles";

"Nanotube Films and Articles"라는 명칭으로 2004년 3월 16일 출원된 미국 특허 제6,706,402호;US Patent No. 6,706,402, filed March 16, 2004 under the name "Nanotube Films and Articles";

"Non-Volatile Electromechanical Field Effect Devices and Circuits Using Same and Methods of Forming Same"이라는 명칭으로 2004년 6월 9일에 출원된 미국 특허 제7,115,901호; 및US Patent No. 7,115,901, filed June 9, 2004 under the designation "Non-Volatile Electromechanical Field Effect Devices and Circuits Using Same and Methods of Forming Same"; And

"Resistive Elements Using Carbon Nanotubes"이라는 명칭으로 2005년 9월 20일에 출원된 미국 특허 제7,365,632호.US Patent No. 7,365,632, filed September 20, 2005 under the designation "Resistive Elements Using Carbon Nanotubes".

"Two-Terminal Nanotube Devices and Systems and Methods of Making Same"이라는 명칭으로 2005년 11월 15일에 출원된 미국 특허 제7,781,862호;US Patent No. 7,781,862, filed Nov. 15, 2005 under the designation “Two-Terminal Nanotube Devices and Systems and Methods of Making Same”;

"Memory Arrays Using Nanotube Articles with Reprogrammable Resistance"라는 명칭으로 2005년 11월 15일에 출원된 미국 특허 제7,479,654호;US Patent No. 7,479,654, filed Nov. 15, 2005 under the designation “Memory Arrays Using Nanotube Articles with Reprogrammable Resistance”;

"Nonvolatile Nanotube Diodes and Nonvolatile Nanotube Blocks and Systems Using Same and Methods of Making Same"이라는 명칭으로 2008년 8월 8일에 출원된 미국 특허 제8,217,490호;US Patent No. 8,217,490, filed on Aug. 8, 2008 under the name “Nonvolatile Nanotube Diodes and Nonvolatile Nanotube Blocks and Systems Using Same and Methods of Making Same”;

"Dynamic Sense Current Supply Circuit and Associated Method for Reading and Characterizing a Resistive Memory Array"라는 명칭으로 2009년 10월 23일에 출원된 미국 특허 제8,351,239호; 및US Patent No. 8,351,239 filed Oct. 23, 2009 under the name "Dynamic Sense Current Supply Circuit and Associated Method for Reading and Characterizing a Resistive Memory Array"; And

"Method for Resetting a Resistive Change Memory Element"라는 명칭으로 2009년 11월 13일에 출원된 미국 특허 제8,000,127호.US Patent No. 8,000,127 filed on November 13, 2009 under the name "Method for Resetting a Resistive Change Memory Element".

본 출원은, 본 출원의 양수인에게 양도되었으며, 그 전체가 본원에 참조로서 포함되는 다음의 미국 특허 출원들과 관련된다:This application is related to the following U.S. patent applications, which have been assigned to the assignees of this application and are incorporated herein by reference in their entirety:

"Nonvolatile Nanotube Programmable Logic Devices and a Nonvolatile Nanotube Field Programmable Gate Array Using Same"이라는 명칭으로 2009년 8월 6일에 출원된 미국 특허 출원 제12/536,803호; 및US Patent Application No. 12/536,803, filed August 6, 2009 under the designation "Nonvolatile Nanotube Programmable Logic Devices and a Nonvolatile Nanotube Field Programmable Gate Array Using Same"; And

"A Method for Adjusting a Resistive Change Element Using a Reference"라는 명칭으로 2010년 9월 1일에 출원된 미국 특허 출원 제12/873,946호.US Patent Application No. 12/873,946 filed September 1, 2010 under the designation "A Method for Adjusting a Resistive Change Element Using a Reference".

발명의 배경이 되는 기술Technology behind the invention

본 명세서 전체에 걸쳐 관련된 기술의 임의의 논의는, 어떠한 방식으로든 이러한 기술이 당해 분야의 공통적인 일반 상식의 부분을 형성하거나 또는 광범위하게 공지되었다는 시인으로서 간주되지 않아야 한다.Any discussion of related technology throughout this specification should not in any way be regarded as an admission that such technology forms part of common common sense in the art or is widely known.

흔히 당업자들에 의해 저항 RAM들로서 지칭되는 저항성 변화 디바이스들 및 어레이들이 반도체 및 전자 산업분야에서 잘 알려져 있다. 이러한 디바이스들 및 어레이들은, 예를 들어, 비제한적으로, 상 변화(phase change) 메모리, 고체 전해질 메모리, 금속 산화물 저항 메모리, 및 탄소 나노튜브 메모리, 예컨대 NRAM™을 포함한다.Resistive change devices and arrays, often referred to by those skilled in the art as resistive RAMs, are well known in the semiconductor and electronics industry. Such devices and arrays include, for example, but are not limited to, phase change memory, solid electrolyte memory, metal oxide resistive memory, and carbon nanotube memory such as NRAM™.

저항성 변화 디바이스들 및 어레이들은, 2개 이상의 저항성 상태들 사이의 각각의 개별적인 어레이 셀 내에 인가되는 어떤 자극들에 응답하여 복수의 비-휘발성 저항성 상태들 사이에서 조정될 수 있는 어떤 재료를 전형적으로 포함하는 저항성 변화 엘리먼트를 조정함으로써 정보를 저장한다. 예를 들어, 저항성 변화 엘리먼트 셀 내의 각각의 저항성 상태는, 디바이스 또는 어레이 내의 지원 회로에 의해 프로그래밍될 수 있고 다시 판독될 수 있는 데이터 값에 대응할 수 있다.Resistive change devices and arrays typically comprise some material that can be adjusted between a plurality of non-volatile resistive states in response to certain stimuli applied within each individual array cell between two or more resistive states. It stores information by adjusting the resistive change element. For example, each resistive state within a resistive change element cell may correspond to a data value that may be programmed and read back by support circuitry within the device or array.

예를 들어, 저항성 변화 엘리먼트는 다음의 2개의 저항성 상태들 사이에서 스위칭하도록 배열될 수 있다: (논리 "0"에 대응할 수 있는) 고 저항성 상태 및 (논리 "1"에 대응할 수 있는) 저 저항성 상태. 이러한 방식으로, 저항성 변화 엘리먼트는 데이터의 하나의 2진 디지트(digit)(비트)를 저장하기 위해 사용될 수 있다.For example, the resistive change element may be arranged to switch between the following two resistive states: a high resistive state (which may correspond to logic "0") and a low resistivity (which may correspond to logic "1"). state. In this way, the resistive change element can be used to store one binary digit (bit) of data.

또는, 다른 예로서, 저항성 변화 엘리먼트는, 데이터의 2개의 비트들을 저장하기 위하여 4개의 저항성 상태들 사이에서 스위칭하도록 배열될 수 있다. 또한, 저항성 변화 엘리먼트는, 데이터의 4개의 비트들을 저장하기 위하여 8개의 저항성 상태들 사이에서 스위칭하도록 배열될 수 있다. 또는, 저항성 변화 엘리먼트는, 데이터의 n개의 비트들을 저장하기 위하여, 2n개의 저항성 상태들 사이에서 스위칭하도록 배열될 수 있다.Or, as another example, the resistive change element may be arranged to switch between four resistive states to store two bits of data. Further, the resistive change element can be arranged to switch between eight resistive states to store four bits of data. Alternatively, the resistive change element may be arranged to switch between 2 n resistive states, in order to store n bits of data.

기술의 현재 상태 내에서, 저항성 변화 메모리 어레이들을 현존하는 기술과 호환 가능한 아키텍처들 내에 구현하기 위한 필요성이 증가하고 있다. 이러한 방식으로, 저항성 변화 메모리의 이점들이 통상적인 실리콘 기반 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, FPGA들, 및 유사한 것을 사용하는 회로들 및 시스템들 내에 실현될 수 있다. 예를 들어, 현존하는 비-휘발성 플래시 메모리 아키텍처들과 호환 가능한 저항성 변화 메모리 어레이들 및 아키텍처들을 제공하는 복수의 회로 아키텍처들(예컨대, 비제한적으로, 포함된 참조문서들에 의해 교시된 회로 아키텍처들)이 도입되었다. 저항성 변화 엘리먼트 메모리들의 비용 및 설계 이점들 및 인기가 증가함에 따라, 저항성 변화 메모리 기술의 다기능성을 추가로 증가시키기 위한 저항성 변화 메모리 어레이들에 대한 더 빠른 속도 및 더 낮은 전력의 회로 아키텍처들을 제공하기 위한 필요성이 증가하고 있다. 이러한 목적을 위하여, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이에 대한 DDR 호환 아키텍처를 제공하는 것이 유리할 것이다.Within the current state of the art, there is an increasing need to implement resistive change memory arrays in architectures compatible with existing technology. In this way, the benefits of resistive change memory can be realized in circuits and systems using conventional silicon-based microprocessors, microcontrollers, FPGAs, and the like. For example, multiple circuit architectures (e.g., but not limited to, circuit architectures taught by the included references) that provide resistive change memory arrays and architectures compatible with existing non-volatile flash memory architectures. ) Was introduced. Providing faster speed and lower power circuit architectures for resistive change memory arrays to further increase the versatility of resistive change memory technology as the cost and design advantages and popularity of resistive change element memories increase. The need for it is increasing. For this purpose, it would be advantageous to provide a DDR compatible architecture for resistive change element memory arrays.

본 개시는 전반적으로 저항성 변화 엘리먼트의 어레이들에 대한 회로 아키텍처에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 통상적인 더블 데이터 레이트(DDR) 아키텍처들의 속도 및 전력 요건들과 유사한 디지털 칩 인터페이스들을 갖는 이러한 아키텍처들에 관한 것이다. The present disclosure relates generally to a circuit architecture for arrays of resistive change elements, and more specifically, to those architectures with digital chip interfaces similar to the speed and power requirements of conventional double data rate (DDR) architectures. will be.

특히, 본 개시는 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이를 제공한다. 이러한 저항성 변화 엘리먼트 어레이는, 복수의 워드 라인들, 복수의 비트 라인들, 복수의 선택 라인들, 및 복수의 메모리 셀들을 포함한다.In particular, the present disclosure provides a resistive change element memory array. The resistive change element array includes a plurality of word lines, a plurality of bit lines, a plurality of selection lines, and a plurality of memory cells.

저항성 변화 어레이 내의 메모리 셀들은 각기 제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 저항성 변화 엘리먼트를 포함한다. 저항성 변화 엘리먼트의 제 1 단자는 선택 라인과 전기적으로 연통하고, 저항성 변화 엘리먼트는 적어도 2개의 비-휘발성 저항 값들 사이에서 스위칭될 수 있으며, 여기에서, 제 1 저항 값은 제 1 정보 상태에 대응하며 제 2 저항 값은 제 2 정보 상태에 대응한다. 어레이 내의 메모리 셀들이 각기 선택 디바이스를 또한 포함한다. 이러한 선택 디바이스들은 각기 워드 라인 상의 제어 신호에 응답하며, 각각의 선택 디바이스들은 그것의 메모리 셀 내의 저항성 변화 엘리먼트의 제 2 단자와 비트 라인 사이에 전도성 경로를 선택적으로 제공한다.The memory cells in the resistive change array each include a resistive change element having a first terminal and a second terminal. The first terminal of the resistive change element is in electrical communication with the selection line, the resistive change element can be switched between at least two non-volatile resistance values, wherein the first resistance value corresponds to a first information state and The second resistance value corresponds to the second information state. Each of the memory cells in the array also includes a selection device. Each of these select devices responds to a control signal on a word line, and each select device selectively provides a conductive path between the bit line and the second terminal of the resistive change element in its memory cell.

저항성 변화 엘리먼트 어레이는 또한 복수의 기준 엘리먼트들을 포함한다. 이러한 기준 엘리먼트들 각각은 제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 저항성 기준 엘리먼트를 포함한다. 각각의 저항성 기준 엘레먼트의 제 1 단자는 비트 라인과 전기적으로 연통하며, 여기에서 각각의 저항성 기준 엘리먼트는, 저항성 변화 엘리먼트들의 제 1 정보 상태에 대응하는 저항과 저항성 변화 엘리먼트들 내의 제 2 정보 상태에 대응하는 저항 값 사이에 속하도록 선택된 전기적 저항을 갖는다. 저항성 변화 엘리먼트 어레이는 또한 워드 라인 상의 제어 신호에 응답하는 선택 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 선택 디바이스들은, 그것의 메모리 셀 내의 저항성 기준 엘리먼트의 제 2 단자와 비트 라인 사이에 전도성 경로를 선택적으로 제공한다.The resistive change element array also includes a plurality of reference elements. Each of these reference elements comprises a resistive reference element having a first terminal and a second terminal. The first terminal of each resistive reference element is in electrical communication with the bit line, wherein each resistive reference element is in a resistance corresponding to the first information state of the resistive change elements and a second information state in the resistive change elements. It has an electrical resistance selected to fall between the corresponding resistance values. The resistive change element array may also include a selection device responsive to a control signal on the word line. These select devices selectively provide a conductive path between the bit line and the second terminal of the resistive reference element in its memory cell.

저항성 변화 엘리먼트 어레이는 또한 복수의 센싱 증폭기들을 포함한다. 이러한 센싱 증폭기들의 각각은 저항성 변화 엘리먼트에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 비트 라인 및 저항성 기준 엘리먼트에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 비트 라인에 응답한다. 상기 복수의 센싱 증폭기들 중 적어도 하나는, 워드 라인에 의해 선택된 저항성 변화 엘리먼트에 전기적으로 결합된 비트 라인 상의 방전의 레이트와 워드 라인에 의해 선택된 저항성 기준 엘리먼트에 전기적으로 결합된 비트 라인 상의 방전의 레이트를 비교하기 위해 사용될 수 있으며, 그 비교는 선택된 메모리 셀의 정보 상태를 판독(READ)하기 위해 사용될 수 있다.The resistive change element array also includes a plurality of sensing amplifiers. Each of these sensing amplifiers responds to at least one bit line electrically coupled to the resistive change element and to at least one bit line electrically coupled to the resistive reference element. At least one of the plurality of sensing amplifiers may include a rate of discharge on a bit line electrically coupled to a resistive change element selected by a word line and a rate of discharge on a bit line electrically coupled to a resistive reference element selected by a word line. Can be used to compare, and the comparison can be used to read (READ) the information state of the selected memory cell.

본 개시는 또한 저항성 변화 엘리먼트의 정보 상태를 판독하기 위한 방법을 제공한다. 방법은 저항성 변화 엘리먼트를 제공하는 단계를 포함하며, 여기에서 저항성 변화 엘리먼트는, 제 1 정보 상태에 대응하는 제 1 저항 값 및 제 2 정보 상태에 대응하는 제 2 저항 값을 가지고 적어도 2개의 비-휘발성 저항 값들 사이에서 스위칭 될 수 있다. 방법은 저항성 기준 엘리먼트를 제공하는 단계를 더 포함하며, 여기에서, 저항성 기준 엘리먼트는, 저항성 변화 엘리먼트들의 제 1 정보 상태에 대응하는 저항과 저항성 변화 엘리먼트들 내의 제 2 정보 상태에 대응하는 저항 값 사이에 속하도록 선택된 전기적 저항을 갖는다. 방법은, 저항성 변화 엘리먼트와 저항성 기준 엘리먼트 둘 모두를 통해 전압을 방전하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 상기 저항성 기준 엘리먼트를 통한 방전의 레이트와 상기 저항성 변화 엘리먼트를 통한 방전의 레이트를 비교하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법 내에서, 상기 저항성 변화 엘리먼트를 통한 방전의 더 큰 레이트는 저항성 변화 엘리먼트 내에 저장되어 있는 제 1 정보 상태에 대응하며, 상기 저항성 기준 엘리먼트를 통한 방전의 더 큰 레이트는 저항성 변화 엘리먼트 내에 저장되어 있는 제 2 정보 상태에 대응한다.The present disclosure also provides a method for reading the information state of a resistive change element. The method includes providing a resistive change element, wherein the resistive change element has a first resistance value corresponding to a first information state and a second resistance value corresponding to a second information state, and at least two non- It can be switched between volatile resistance values. The method further comprises providing a resistive reference element, wherein the resistive reference element is between a resistance corresponding to a first information state of the resistive change elements and a resistance value corresponding to a second information state in the resistive change elements. It has an electrical resistance selected to belong to. The method further includes discharging the voltage through both the resistive change element and the resistive reference element. The method further includes comparing a rate of discharge through the resistive reference element with a rate of discharge through the resistive change element. Within this method, a greater rate of discharge through the resistive change element corresponds to a first information state stored in the resistive change element, and a greater rate of discharge through the resistive reference element is stored within the resistive change element. Corresponds to the second information state.

본 개시의 일 측면에 따르면, 저항성 변화 엘리먼트는 나노튜브 패브릭(nanotube fabric)을 포함하는 2-단자 나노튜브 스위칭 엘리먼트이다.According to an aspect of the present disclosure, the resistive change element is a two-terminal nanotube switching element including a nanotube fabric.

본 개시의 다른 측면에 따르면, 저항성 변화 엘리먼트는 금속 산화물 메모리 엘리먼트이다.According to another aspect of the present disclosure, the resistive change element is a metal oxide memory element.

본 개시의 다른 측면에 따르면, 저항성 변화 엘리먼트는 상 변화 메모리 엘리먼트이다.According to another aspect of the present disclosure, the resistive change element is a phase change memory element.

본 개시의 다른 측면에 따르면, 더블 데이터 레이트(DDR) 메모리 아키텍처와 호환되는 저항성 변화 메모리 어레이가 제공된다.According to another aspect of the present disclosure, a resistive change memory array compatible with a double data rate (DDR) memory architecture is provided.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들이 첨부된 도면들과 관련하여 이하에서 제공되는 본 발명의 다음의 설명으로부터 자명해질 것이다.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of the invention provided below in connection with the accompanying drawings.

도 1은 수직적으로 배향된 저항성 변화 셀의 예시적인 레이아웃(layout)을 예시한다.
도 2는 수평적으로 배향된 저항성 변화 셀의 예시적인 레이아웃을 예시한다.
도 3a는 개방(open) 어레이 아키텍처 내의 저항성 변화 엘리먼트들의 어레이에 대한 예시적이고 전형적인 아키텍처를 예시하는 간략화된 개략도이다.
도 3b는 도 3a에 예시된 어레이 아키텍처의 CELL00을 조사하거나 또는 조정하기 위해 요구되는 판독 및 프로그래밍 전압들을 상세하게 나타내는 표이다.
도 4a는 본 개시의 방법들에 따른 (도 4b에서 상세화되는) 제 1 DDR 호환 NRAM 아키텍처의 상이한 섹션들을 리스팅하는 표이다.
도 4b는, 본 개시의 방법들에 따른 DDR 호환 폴딩형(folded) 비트 라인 저항성 변화 메모리 어레이 아키텍처의 비트 라인 쌍(로우(row) "x")을 예시하는 제 1 DDR 호환 NRAM 아키텍처에 대한 간략화된 개략도이다(비트 라인 컬럼(column)들이 비트 라인 쌍들, 격리 디바이스들, 센싱 증폭기 회로 세부사항들을 을 수용하기 위하여 수평적으로 그려진다는 것을 주의해야 한다).
도 5a는 도 4b에 상세화된 제 1 DDR 호환 NRAM 어레이 아키텍처 내의 셀 상에서 수행되는 예시적인 판독 동작을 예시하는 파형 타이밍 도면이다(둘 모두의 아키텍처들 내의 판독 동작들이 동일함에 따라, 도 5a의 파형도가 도 6b에서 세부화되는 제 2 DDR 호환 NRAM 어레이 아키텍처에 또한 적용될 수 있다는 것을 주의해야 한다).
도 5b는 도 4b에 상세화된 제 1 DDR 호환 NRAM 어레이 아키텍처 내의 셀 상에서 수행되는 예시적인 기입(WRITE) 동작을 예시하는 파형 타이밍 도면이다.
도 6a는 본 개시의 방법들에 따른 (도 6b에서 세부화되는) 제 2 DDR 호환 NRAM 아키텍처의 상이한 섹션들을 리스팅하는 표이다.
도 6b는, 본 개시의 방법들에 따른 DDR 호환 폴딩형 비트 라인 저항성 변화 메모리 어레이 아키텍처의 비트 라인 쌍(로우(row) "x")을 예시하는 제 2 DDR 호환 NRAM 아키텍처에 대한 간략화된 개략도이다(비트 라인 컬럼들이 비트 라인 쌍들, 격리 디바이스들, 전압 시프트(shift) 기입 회로, 및 센싱 증폭기 회로 세부사항들을 수용하기 위하여 수평적으로 그려진다는 것을 주의해야 한다).
도 7은 도 6b에 상세화된 제 2 DDR 호환 NRAM 어레이 아키텍처 내의 셀 상에서 수행되는 예시적인 기입 동작을 예시하는 파형 타이밍 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 6b에서 상세화된 제 2 DDR 호환 NRAM 어레이 아키텍처 내의 전압 시프터(shifter) 엘리먼트의 동작을 상세화하는 일련의 주석이 달린 개략적인 도면들이다.
도 9는 본 개시의 DDR 호환 NRAM 아키텍처들의 어레이 구조를 예시하는 갼락화된 블록도이다.
도 10은 본 개시의 방법들에 따른 저항성 변화 메모리 어레이에 대한 예시적인 1Gb x 4 DDR 호환 아키텍처를 예시하는 시스템 레벨의 블록도이다.
1 illustrates an exemplary layout of a vertically oriented resistive change cell.
2 illustrates an exemplary layout of a horizontally oriented resistive change cell.
3A is a simplified schematic diagram illustrating an exemplary and typical architecture for an array of resistive change elements in an open array architecture.
3B is a table detailing the read and programming voltages required to probe or adjust the CELL00 of the array architecture illustrated in FIG. 3A.
4A is a table listing different sections of a first DDR compatible NRAM architecture (detailed in FIG. 4B) according to the methods of the present disclosure.
4B is a simplified diagram of a first DDR compatible NRAM architecture illustrating a bit line pair (row “x”) of a DDR compatible folded bit line resistive change memory array architecture according to the methods of the present disclosure. Schematic diagram (note that the bit line columns are drawn horizontally to accommodate the bit line pairs, isolation devices, and sensing amplifier circuit details).
5A is a waveform timing diagram illustrating an exemplary read operation performed on a cell in the first DDR compatible NRAM array architecture detailed in FIG. 4B (as the read operations in both architectures are the same, the waveform diagram of FIG. 5A ). It should be noted that may also be applied to the second DDR compatible NRAM array architecture detailed in FIG. 6B).
5B is a waveform timing diagram illustrating an exemplary WRITE operation performed on a cell in the first DDR compatible NRAM array architecture detailed in FIG. 4B.
6A is a table listing different sections of a second DDR compatible NRAM architecture (detailed in FIG. 6B) according to the methods of the present disclosure.
6B is a simplified schematic diagram of a second DDR compatible NRAM architecture illustrating a bit line pair (row “x”) of a DDR compatible folding type bit line resistive change memory array architecture according to the methods of the present disclosure. (It should be noted that the bit line columns are drawn horizontally to accommodate the bit line pairs, isolation devices, voltage shift write circuit, and sensing amplifier circuit details).
7 is a waveform timing diagram illustrating an exemplary write operation performed on a cell in the second DDR compatible NRAM array architecture detailed in FIG. 6B.
8A-8C are a series of annotated schematic diagrams detailing the operation of a voltage shifter element in the second DDR compatible NRAM array architecture detailed in FIG. 6B.
9 is a broken block diagram illustrating an array structure of DDR compatible NRAM architectures of the present disclosure.
10 is a system level block diagram illustrating an exemplary 1Gb x 4 DDR compatible architecture for a resistive change memory array in accordance with the methods of the present disclosure.

본 개시는 저항성 변화 엘리먼트들의 어레이들에 대한 진보된 회로 아키텍처들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시는, 더블 데이터 레이트(DDR) 인터페이스와 유사한 디지털 칩 인터페이스들을 갖는 저항성 변화 엘리먼트들에 대한 메모리 어레이 아키텍처들을 교시한다. DDR 인터페이스들은 DRAM들, SRAM들, NRAM™ 및 다른 휘발성 및 비휘발성 유형의 메모리들에서 사용될 수 있다. 저항성 변화 메모리 엘리먼트들을 사용하여 구축된 메모리 셀들은 통상적인 실리콘 기반 메모리 디바이스들을 포함하는 메모리 셀들을 뛰어 넘는 다수의 이점들을 가지는 반면, 저항성 변화 메모리 엘리먼트들을 프로그래밍하고 판독하기 위한 타이밍 및 전력 요건들이 특정 애플리케이션들 내의 제한들을 나타낼 수 있다. 본 개시의 회로 아키텍처는, 빠르게 액세스(판독)될 수 있고, 판독 및 프로그래밍 동작들에 대해 상대적으로 더 낮은 전력을 요구하며, 그럼으로써 이러한 제한들을 극복할 수 있는 메모리 어레이를 제공한다.The present disclosure relates to advanced circuit architectures for arrays of resistive change elements. More specifically, the present disclosure teaches memory array architectures for resistive change elements with digital chip interfaces similar to a double data rate (DDR) interface. DDR interfaces can be used in DRAMs, SRAMs, NRAM™ and other volatile and nonvolatile types of memories. Memory cells built using resistive change memory elements have a number of advantages over memory cells including conventional silicon-based memory devices, while the timing and power requirements for programming and reading resistive change memory elements are application specific. Can indicate limitations within the fields. The circuit architecture of the present disclosure provides a memory array that can be quickly accessed (read), requires relatively lower power for read and program operations, thereby overcoming these limitations.

본 개시의 회로 아키텍처 내에서, 복수의 저항성 변화 엘리먼트들은 로우들 및 컬럼들의 어레이로 배열된다. 저항성 변화 엘리먼트들의 각각의 컬럼은 워드 라인을 통해 액세스되며, 저항성 변화 엘리먼트들의 각각의 로우는 비트 라인들의 쌍 및 선택 라인에 응답한다. 일부 개략도들에서 워드 라인들 및 비트 라인들이 각기, 예시적인 편의의 목적들을 위하여 (수직적인 "y" 배향의) 컬럼들 및 (수평적인 "x" 배향의) 로우들로 도시되었다는 것을 주의해야만 한다. 그러나, 워드 및 비트 라인들이 또한, 각기 수평적인 로우 "x" 및 수직적인 컬럼 "y" 배향들을 가지고 도시될 수도 있다. 각각의 로우 내의 저항성 변화 엘리먼트들은, (도 4b 및 도 5b와 관련하여 이하에서 더 상세하게 설명되는) 비트 라인 쌍들에 연결된 차동 센싱 증폭기/래치(latch)에 의한 공통 용량 결합 잡음 제거(common capacitive coupled noise rejection)의 목적을 위하여 폴딩형 비트 라인 배열로 배열된다. 판독 동작 동안, 이러한 폴딩형 비트 라인 배열이, 제 1 비트 라인이 선택된 셀 내의 저항성 변화 엘리먼트를 통해 방전하는 것을 허용하며 동시에 제 2 비트 라인이 기준 엘리먼트를 통해 방전하는 것을 허용한다. 센싱 증폭기/래치는, 비트 라인들(즉, 선택된 셀의 비트 라인 및 기준 엘리먼트의 비트 라인) 둘 모두의 방전 레이트들을 비교하며, 선택된 셀의 데이터 값을 일시적으로 저장한다. 그런 다음, 이러한 데이터 값이 희망되는 클록 사이클로 디코딩 및 버퍼링 엘리먼트를 통해 어레이 밖으로 판독될 수 있다. 저항성 변화 엘리먼트들이 비-휘발성이고, 그에 따라 판독 동작들이 전형적으로 비 파괴적(즉, 저항성 변화 엘리먼트의 정보 상태의 판독 또는 센싱이 그 엘리먼트 내에 저장된 상태를 변경하거나 또는 교란하지 않음)이지만, 반면 본 개시의 회로 아키텍처는 또한 더 높은 속도 및 더 낮은 전력 동작을 위해 판독(READ out) 사이클 동안 선택된 서브-어레이 내의 저항성 변화 엘리먼트들을 리셋(reset)(리셋 기입 동작(RESET WRITE operation))하기 위한 방법을 제공한다. 이러한 리셋 동작은, 희망되는 바와 같이, 통상적인 DDR 판독 사이클과의 호환성을 달성하는데 있어 추가적인 유연성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 판독 사이클의 말미(end)에서의 이러한 리셋 동작은 주로, 신규 데이터의 페이지(page)가 그 위치에 기입되는 것이 뒤따르는, 메모리 데이터의 페이지가 판독되는 페이지 모드 동작에서 사용된다. 용어들 프로그래밍 및 기입(WRITE)은 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용된다.Within the circuit architecture of the present disclosure, a plurality of resistive change elements are arranged in an array of rows and columns. Each column of resistive change elements is accessed through a word line, and each row of resistive change elements responds to a select line and a pair of bit lines. It should be noted that in some schematic diagrams the word lines and bit lines are shown in columns (in a vertical "y" orientation) and rows (in a horizontal "x" orientation), respectively, for illustrative convenience purposes. . However, word and bit lines may also be shown with horizontal row “x” and vertical column “y” orientations, respectively. The resistive change elements in each row are common capacitive coupled by a differential sensing amplifier/latch connected to the bit line pairs (described in more detail below with respect to FIGS. 4B and 5B). It is arranged in a folding type bit line arrangement for the purpose of noise rejection). During a read operation, this folding bit line arrangement allows the first bit line to discharge through the resistive change element in the selected cell while simultaneously allowing the second bit line to discharge through the reference element. The sensing amplifier/latch compares the discharge rates of both the bit lines (ie, the bit line of the selected cell and the bit line of the reference element), and temporarily stores the data value of the selected cell. These data values can then be read out of the array through the decoding and buffering elements in the desired clock cycle. While the resistive change elements are non-volatile, so the read operations are typically non-destructive (i.e., the reading or sensing of the information state of the resistive change element does not change or disturb the state stored within that element), whereas the present disclosure The circuit architecture of also provides a way to reset (RESET WRITE operation) resistive change elements in the selected sub-array during a READ out cycle for higher speed and lower power operation. do. This reset operation can be used, as desired, to provide additional flexibility in achieving compatibility with typical DDR read cycles. This reset operation at the end of the read cycle is mainly used in page mode operation in which a page of memory data is read, followed by a page of new data being written to that location. The terms programming and writing (WRITE) are used interchangeably herein.

저항성 변화 셀들은 셀 내의 저항성 변화 엘리먼트들의 사용을 통해 정보를 저장한다. 전기적인 자극들에 응답하여, 저항성 변화 엘리먼트는 적어도 2개의 비-휘발성 저항성 상태들 사이에서 조정될 수 있다. 전형적으로, 다음의 2개의 저항성 상태들이 사용된다: (전형적으로 논리 '1'인 세트(SET) 상태에 대응하는) 저 저항성 상태 및 (전형적으로 논리 '0'인 리셋(RESET) 상태에 대응하는) 고 저항성 상태. 이러한 방식으로, 저항성 변화 엘리먼트 셀 내의 저항성 변화 엘리먼트의 저항 값들이 정보의 비트를 저장하기 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 1-비트 메모리 엘리먼트로서 기능할 수 있다). 본 개시의 다른 측면들에 따르면, 2개를 초과하는 저항성 상태들이 사용될 수 있으며, 이는 단일 셀이 1 비트를 초과하는 정보를 저장하는 것을 허용한다. 예를 들어, 저항성 변화 메모리 셀은 4개의 비-휘발성 저항성 상태들 사이에서 그것의 저항성 변화 엘리먼트를 조정할 수 있으며, 이는 단일 셀 내에 정보의 2개의 비트들의 저장을 가능하게 한다.Resistive change cells store information through the use of resistive change elements within the cell. In response to electrical stimuli, the resistive change element can be adjusted between at least two non-volatile resistive states. Typically, two resistive states are used: a low resistive state (corresponding to the SET state, which is typically a logic '1') and a reset state (representing a RESET state, which is typically logic '0'). ) High resistance state. In this way, the resistance values of the resistive change element in the resistive change element cell can be used to store a bit of information (eg, can function as a 1-bit memory element). According to other aspects of the present disclosure, more than two resistive states may be used, which allows a single cell to store more than 1 bit of information. For example, a resistive change memory cell can adjust its resistive change element between four non-volatile resistive states, which allows storage of two bits of information within a single cell.

본 개시 내에서, 용어 "프로그래밍"은, 저항성 변화 엘리먼트가 초기 저항성 상태로부터 새로운 희망되는 저항성 상태로 조정되는 동작을 설명하기 위해 사용된다. 이러한 프로그래밍 동작들은, 저항성 변화 엘리먼트가 상대적으로 고 저항 상태(예를 들어, 약 2 MΩ)로부터 상대적으로 저 저항 상태(예를 들어, 약 100 kΩ)로 조정되는 세트 동작을 포함한다. 이러한 프로그래밍 동작들은 또한, 저항성 변화 엘리먼트가 상대적으로 저 저항 상태(예를 들어, 약 100 kΩ)로부터 상대적으로 고 저항 상태(예를 들어, 약 2 MΩ)로 조정되는 리셋 동작을 포함한다. 추가적으로, 본 개시에 의해 정의되는 바와 같은 "판독" 동작은, 저장된 저항성 상태를 크게 변경하지 않고 저항성 변화 엘리먼트의 저항성 상태가 결정되는 동작을 설명하기 위해 사용된다. 본 개시의 특정 실시예들 내에서, 이러한 저항성 상태들(즉, 초기 저항성 상태들 및 새로운 희망되는 저항성 상태들 둘 모두)은 비-휘발성이다.Within this disclosure, the term “programming” is used to describe the operation in which the resistive change element is adjusted from the initial resistive state to a new desired resistive state. These programming operations include set operations in which the resistive change element is adjusted from a relatively high resistance state (eg, about 2 MΩ) to a relatively low resistance state (eg, about 100 kΩ). These programming operations also include a reset operation in which the resistive change element is adjusted from a relatively low resistance state (eg, about 100 kΩ) to a relatively high resistance state (eg, about 2 MΩ). Additionally, a "read" operation as defined by the present disclosure is used to describe an operation in which the resistive state of the resistive change element is determined without significantly changing the stored resistive state. Within certain embodiments of the present disclosure, these resistive states (ie, both the initial resistive states and the new desired resistive states) are non-volatile.

저항성 변화 엘리먼트들은, 비제한적으로, 2-단자 나노튜브 스위칭 엘리먼트들, 상 변화 메모리 셀들, 및 금속 산화물 메모리 셀들을 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 제7,781,862호 및 미국 특허 제8,013,363호는 나노튜브 패브릭 층들을 포함하는 비-휘발성 2-단자 나노튜브 스위치들을 교시한다. 이러한 특허들에 설명된 바와 같이, 전기적 자극들에 응답하여, 나노튜브 패브릭 층이 복수의 비-휘발성 저항성 상태들 사이에서 조정되거나 또는 스위칭될 수 있으며, 이러한 비-휘발성 저항성 상태들이 정보(논리) 상태들을 조회(reference)하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 저항성 변화 엘리먼트들(및 그들의 어레이들)이, (비제한적으로, 셀 폰들, 디지털 카메라들, 고체 상태 하드 드라이브들, 및 컴퓨터들과 같은) 전자 디바이스들 내에서 (저항성 상태들로서 논리 값들을 저장하는) 디지털 데이터를 저장하기 위한 비-휘발성 메모리 디바이스로서 사용하기에 적합하다. 그러나, 저항성 메모리 엘리먼트들의 사용이 메모리 애플리케이션들로 한정되지 않는다. 오히려, 본 개시에 의해 교시되는 진보된 아키텍처들뿐만 아니라 저항성 변화 엘리먼트들의 어레이들이 논리 디바이스들 내에서 또는 아날로그 회로 내에서 또한 사용될 수 있다.Resistive change elements include, but are not limited to, two-terminal nanotube switching elements, phase change memory cells, and metal oxide memory cells. For example, US Pat. Nos. 7,781,862 and US Pat. No. 8,013,363 teach non-volatile two-terminal nanotube switches comprising nanotube fabric layers. As described in these patents, in response to electrical stimuli, the nanotube fabric layer can be adjusted or switched between a plurality of non-volatile resistive states, and these non-volatile resistive states are informed (logical). Can be used to reference states. In this way, resistive change elements (and their arrays) are logically (as resistive states) within electronic devices (such as, but not limited to, cell phones, digital cameras, solid state hard drives, and computers). It is suitable for use as a non-volatile memory device for storing digital data (which stores values). However, the use of resistive memory elements is not limited to memory applications. Rather, arrays of resistive change elements as well as the advanced architectures taught by this disclosure may also be used in logic devices or in analog circuitry.

도 1은, 수직적으로 배향된 저항성 변화 엘리먼트(이러한 구조는 때때로 당업자들에 의해 3D 셀로서 지칭됨)를 포함하는 예시적인 저항성 변화 셀의 레이아웃을 예시한다. 드레인(D), 소스(S), 및 게이트 구조체(130c)를 포함하는 전형적인 FET 디바이스(130)가 제 1 디바이스 층 내에 형성된다. 이러한 FET 디바이스(130)의 구조 및 제조는 당업자들에게 잘 알려져 있을 것이다.1 illustrates the layout of an exemplary resistive change cell including a vertically oriented resistive change element (such a structure is sometimes referred to as a 3D cell by those skilled in the art). A typical FET device 130 comprising a drain D, a source S, and a gate structure 130c is formed in the first device layer. The structure and fabrication of such FET device 130 will be well known to those skilled in the art.

저항성 변화 엘리먼트(110)가 제 2 디바이스 층 내에 형성된다. 전도성 구조체(130a)가 FET 디바이스(130)의 소스 단자 내의 저항성 변화 엘리먼트(110)의 제 1 단부와 전기적으로 결합한다. 전도성 구조체(120)는 저항성 변화 셀 외부의 어레이 소스 라인(SL) 내의 저항성 변화 엘리먼트(110)의 제 2 단부와 전기적으로 결합한다. 전도성 구조체들(130b 및 140)은 저항성 변화 셀 외부의 어레이 비트 라인(BL)과 FET 디바이스(130)의 드레인 단자를 전기적으로 결합한다. 어레이 워드 라인(WL)은 게이트 구조체(130c)에 전기적으로 결합된다.A resistive change element 110 is formed in the second device layer. The conductive structure 130a electrically couples with the first end of the resistive change element 110 in the source terminal of the FET device 130. The conductive structure 120 is electrically coupled to a second end of the resistive change element 110 in the array source line SL outside the resistive change cell. The conductive structures 130b and 140 electrically couple the array bit line BL outside the resistive change cell and the drain terminal of the FET device 130. The array word line WL is electrically coupled to the gate structure 130c.

도 2는, 수평적으로 배향된 저항성 변화 엘리먼트(이러한 구조는 때때로 당업자들에 의해 2D 셀로서 지칭됨)를 포함하는 예시적인 저항성 변화 셀의 레이아웃을 예시한다. 드레인(D), 소스(S), 및 게이트 구조체(230c)를 포함하는 전형적인 FET 디바이스(230)가 제 1 디바이스 층 내에 형성된다. 도 1에 도시된 FET 디바이스(130)와 마찬가지로, 이러한 FET 디바이스(230)의 구조 및 제조가 당업자들에게 잘 알려져 있을 것이다.2 illustrates the layout of an exemplary resistive change cell including a horizontally oriented resistive change element (such a structure is sometimes referred to as a 2D cell by those skilled in the art). A typical FET device 230 comprising a drain D, a source S, and a gate structure 230c is formed in the first device layer. As with the FET device 130 shown in FIG. 1, the structure and fabrication of such a FET device 230 will be well known to those skilled in the art.

저항성 변화 엘리먼트(210)가 제 2 디바이스 층 내에 형성된다. 전도성 구조체(230a)가 FET 디바이스(230)의 소스 단자 내의 저항성 변화 엘리먼트(210)의 제 1 단부와 전기적으로 결합한다. 전도성 구조체(220)는 저항성 변화 셀 외부의 어레이 소스 라인(SL) 내의 저항성 변화 엘리먼트(210)의 제 2 단부와 전기적으로 결합한다. 전도성 구조체들(230b 및 240)은 메모리 셀 외부의 어레이 비트 라인(BL)과 FET 디바이스(230)의 드레인 단자를 전기적으로 결합한다. 어레이 워드 라인(WL)은 게이트 구조체(230c)에 전기적으로 결합된다.A resistive change element 210 is formed in the second device layer. The conductive structure 230a electrically couples with the first end of the resistive change element 210 in the source terminal of the FET device 230. The conductive structure 220 is electrically coupled to a second end of the resistive change element 210 in the array source line SL outside the resistive change cell. The conductive structures 230b and 240 electrically couple the array bit line BL outside the memory cell and the drain terminal of the FET device 230. The array word line WL is electrically coupled to the gate structure 230c.

도 1 및 도 2에 도시된 저항성 변화 셀들 둘 모두 내에서, 전기 자극들, 전형적으로 특정 전압들 및 펄스 폭들의 하나 이상의 프로그래밍 펄스들을 비트 라인(BL)과 소스 라인(SL) 사이에 인가함으로써, 저항성 변화 엘리먼트가 상이한 저항성 상태들 사이에서 조정된다. 전압이 워드 라인(WL)을 통해 게이트 구조체(도 1에서 130c 및 도 2에서 230c)에 인가되며, 이는 전기적 전류가 FET 디바이스(도 1에서 130 및 도 2에서 230) 및 저항성 변화 엘리먼트(도 1에서 110 및 도 2에서 210)의 직렬 조합을 통해 흐르는 것을 가능하게 한다. 워드 라인(WL)에 의해 인가되는 게이트 전압에 의존하여, 저항성 변화 엘리먼트(110)로의 전류가 설계에 의해 제한될 수 있으며, 그럼으로써 FET 디바이스가 전류 제한 디바이스로서 거동하는 것을 가능하게 한다. 이러한 전기적 전류의 크기 및 지속기간을 제어함으로써, 저항성 변화 엘리먼트(도 1에서 110 및 도 2에서 210)가 복수의 저항성 상태들 사이에서 조정될 수 있다.In both the resistive change cells shown in FIGS. 1 and 2, by applying electrical stimuli, typically one or more programming pulses of specific voltages and pulse widths between the bit line BL and the source line SL, The resistive change element is adjusted between different resistive states. A voltage is applied to the gate structure (130c in Fig. 1 and 230c in Fig. 2) through the word line WL, which means that an electrical current is applied to the FET device (130 in Fig. 1 and 230 in Fig. 2) and the resistive change element (Fig. 1). 110 in FIG. 2 and 210 in FIG. 2). Depending on the gate voltage applied by the word line WL, the current to the resistive change element 110 may be limited by design, thereby allowing the FET device to behave as a current limiting device. By controlling the magnitude and duration of this electrical current, the resistive change element (110 in Fig. 1 and 210 in Fig. 2) can be adjusted between a plurality of resistive states.

도 1 및 도 2에 도시된 저항성 변화 엘리먼트 셀들의 상태는, 예를 들어, 비제한적으로, 소스 라인(SL)과 비트 라인(BL) 사이에 0.5V의 DC 테스트 전압을 인가하며, 동시에, FET 디바이스(도 1에서 130 및 도 2에서 230)를 턴 온하기에 충분한 전압을 게이트 구조체(도 1에서 130c 및 도 2에서 230c)에 인가하고, 저항성 변화 엘리먼트(도 1에서 110 및 도 2에서 210)를 통해 흐르는 전류를 측정함으로써 결정될 수 있다. 일부 애플리케이션들에 있어, 이러한 전류는, 전류 피드백 출력을 갖는 전원 공급장치, 예를 들어, 프로그램가능 전원 공급장치 또는 센싱 증폭기를 사용하여 측정될 수 있다. 다른 애플리케이션들에 있어, 이러한 전류는 저항성 변화 엘리먼트(도 1에서 110 및 도 2에서 210)와 직렬로 전류 측정 디바이스를 삽입함으로써 측정될 수 있다.The state of the resistive change element cells shown in FIGS. 1 and 2 is, for example, but not limited to, applying a DC test voltage of 0.5V between the source line SL and the bit line BL, and at the same time, the FET A voltage sufficient to turn on the device (130 in Fig. 1 and 230 in Fig. 2) is applied to the gate structure (130c in Fig. 1 and 230c in Fig. 2), and the resistive change element (110 in Fig. 1 and 210 in Fig. 2) is applied. ) Can be determined by measuring the current flowing through it. In some applications, this current can be measured using a power supply with a current feedback output, for example a programmable power supply or sensing amplifier. In other applications, this current can be measured by inserting a current measuring device in series with a resistive changing element (110 in Fig. 1 and 210 in Fig. 2).

대안적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 저항성 변화 엘리먼트 셀들의 상태는 또한, 예를 들어, 비제한적으로, FET 디바이스(도 1에서 130 및 도 2에서 230) 및 저항성 변화 엘리먼트(도 1에서 110 및 도 2에서 210)의 직렬 조합을 통해 1μA의 고정된 DC 전류를 드라이브(drive)하며, 동시에, FET 디바이스(도 1에서 130 및 도 2에서 230)를 턴 온하기에 충분한 전압을 게이트(도 1에서 130c 및 도 2에서 230c)에 인가하고, 저항성 변화 엘리먼트(도 1에서 110 및 도 2에서 210)에 걸친 전압을 측정함으로써 결정될 수 있다.Alternatively, the state of the resistive change element cells shown in FIGS. 1 and 2 may also be, for example, but not limited to, a FET device (130 in FIG. 1 and 230 in FIG. 2) and a resistive change element (in FIG. 1 ). 110 and 210 in Fig. 2) drive a fixed DC current of 1 μA through the series combination, while at the same time supplying a voltage sufficient to turn on the FET device (130 in Fig. 1 and 230 in Fig. 2). 130c in Fig. 1 and 230c in Fig. 2), and can be determined by measuring the voltage across the resistive change element (110 in Fig. 1 and 210 in Fig. 2).

(비제한적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 것들과 같은) 저항성 변화 엘리먼트는, 복수의 재료들, 예컨대, 비제한적으로, 금속 산화물, 고체 전해질, 상 변화 재료, 예컨대 칼코게나이드 유리(chalcogenide glass), 그래핀(grapheme) 패브릭들, 및 탄소 나노튜브 패브릭들로부터 형성될 수 있다.The resistive change element (such as, but not limited to, those shown in Figs. 1 and 2) may comprise a plurality of materials, such as, but not limited to, a metal oxide, a solid electrolyte, a phase change material, such as a chalcogenide glass. glass), grapheme fabrics, and carbon nanotube fabrics.

예를 들어, 그 전체가 본원에 참조로서 포함된 베르탱(Bertin) 등에게 허여된 미국 특허 제7,781,862호는, 제 1 및 제 2 전도성 단자들 및 나노튜브 패브릭 아티클(article)을 포함하는 2-단자 나노튜브 스위칭 디바이스를 개시한다. 베르탱은, 복수의 비휘발성 저항성 상태들 사이에서 나노튜브 패브릭 아티클의 저항율(resistivity)을 조정하기 위한 방법들을 교시한다. 적어도 하나의 실시예에 있어, 예컨대, 상기 나노튜브 패브릭 층을 통해 전기 전류를 통과시키기 위하여 제 1 및 제 2 전도성 엘리먼트들 중 적어도 하나에 전기적인 자극들이 인가된다. (미국 특허 출원 제11/280,786호에서 베르탱에 의해 설명된 바와 같이) 미리 결정된 파라미터들의 특정 세트 내에서 이러한 전기적인 자극을 주의 깊게 제어함으로써, 나노튜브 아티클의 저항율이 상대적으로 고 저항성 상태와 상대적으로 저 저항성 상태 사이에서 반복적으로 스위칭될 수 있다. 특정 실시예들에 있어, 이러한 고 저항성 상태 및 저 저항성 상태가 정보의 비트를 저장하기 위해 사용될 수 있다.For example, U.S. Patent No. 7,781,862, issued to Bertin et al., which is incorporated herein by reference in its entirety, includes first and second conductive terminals and a nanotube fabric article. Disclosed is a terminal nanotube switching device. Bertin teaches methods for adjusting the resistivity of a nanotube fabric article between a plurality of non-volatile resistive states. In at least one embodiment, electrical stimuli are applied to at least one of the first and second conductive elements, for example to pass an electrical current through the nanotube fabric layer. By carefully controlling this electrical stimulation within a specific set of predetermined parameters (as described by Bertin in U.S. Patent Application No. 11/280,786), the resistivity of the nanotube article is It can be repeatedly switched between low resistive states. In certain embodiments, such a high resistive state and a low resistive state may be used to store a bit of information.

포함된 참조문서들에 의해 설명되는 바와 같이, 본 개시에 대하여 본원에서 참조되는 나노튜브 패브릭들은 복수의 상호연결된 탄소 나노튜브들의 층을 포함한다. 본 개시에서, 나노튜브들의 패브릭(또는 나노패브릭(nanofabric)), 예를 들어, 비-직조 탄소 나노튜브(non­woven carbon nanotube; CNT)는, 예를 들어, 서로에 대하여 상대적으로 불규칙적으로 배열된 복수의 얽힌(entangled) 나노튜브들의 구조체를 갖는다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 예를 들어, 본 개시에 대한 나노튜브들의 패브릭은, 나노튜브들의 어떤 정도의 위치적 규칙성, 예를 들어, 그들의 장축들을 따른 어떤 정도의 평행성을 소유할 수 있다. 이러한 위치적 규칙성은, 예를 들어, 상대적으로 작은 스케일(scale) 상에서 발견될 수 있으며, 여기에서, 나노튜브들의 평평한 어레이들이 약 하나의 나노튜브 길이 및 10개 내지 20개의 나노튜브들의 폭 상의 래프트(raft)들 내에서 그들의 장 축들을 따라 함께 배열된다. 다른 예들에 있어, 이러한 위치적 규칙성은, 일부 경우들에 있어, 실질적으로 전체 패브릭 층을 걸쳐 연장되는 정렬된 나노튜브들의 영역들을 갖는 큰 스케일 상에서 발견될 수 있다. 이러한 큰 스케일의 위치적 규칙성이 본 개시에서 특히 흥미가 있는 사항이다. 나노튜브 패브릭들은 그 전체가 참조로서 포함된 미국 특허 제6,706,402호에서 더 상세하게 설명된다.As explained by the included references, the nanotube fabrics referenced herein for the present disclosure comprise a plurality of interconnected layers of carbon nanotubes. In the present disclosure, a fabric (or nanofabric) of nanotubes, for example a nonwoven carbon nanotube (CNT), is, for example, a plurality of relatively irregularly arranged relative to each other. It has a structure of entangled nanotubes. Alternatively, or additionally, for example, the fabric of nanotubes of the present disclosure may possess some degree of positional regularity of the nanotubes, for example some degree of parallelism along their long axes. . This positional regularity can be found, for example, on a relatively small scale, in which flat arrays of nanotubes are rafted on a length of about one nanotube and a width of 10 to 20 nanotubes. (raft) are arranged together along their long axes. In other examples, this positional regularity can be found on a large scale with regions of aligned nanotubes extending substantially over the entire fabric layer, in some cases. This large-scale positional regularity is of particular interest in this disclosure. Nanotube fabrics are described in more detail in US Pat. No. 6,706,402, which is incorporated by reference in its entirety.

본 개시 내의 저항성 변화 셀들 및 엘리먼트들의 일부 예들이 특히 탄소 나노튜브 기반 저항성 변화 셀들 및 엘리먼트들을 언급하고 있지만, 본 개시의 방법들이 이와 관련하여 한정되지 않는다. 오히려, 본 개시의 방법들이 임의의 유형의 저항성 변화 셀 또는 엘리먼트(예컨대, 비제한적으로, 상 변화 및 금속 산화물)에 적용될 수 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다.While some examples of resistive change cells and elements within the present disclosure specifically refer to carbon nanotube based resistive change cells and elements, the methods of the present disclosure are not limited in this regard. Rather, it will be apparent to those skilled in the art that the methods of the present disclosure can be applied to any type of resistive change cell or element (eg, without limitation, phase change and metal oxide).

이제 도 3a를 참조하면, 전형적인 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이(300)에 대한 예시적인 아키텍처가 개략적인 도면으로 예시된다. 어레이(300)는 복수의 셀들(CELL00 - CELLxy)을 포함하며, 각각의 셀은 저항성 변화 엘리먼트(SW00 - SWxy) 및 선택 디바이스(Q00 - Qxy)를 포함한다. 저항성 변화 어레이(300) 내의 개별적인 어레이 셀들(CELL00 - CELLxy)은, 이하에서 설명될 바와 같이, 소스 라인들(SL[0] - SL[x]), 워드 라인들(WL[0] - WL[y]), 및 비트 라인들(BL[0] - BL[x])의 어레이들을 사용하여 판독 및 프로그래밍 동작들을 위해 선택된다.Referring now to FIG. 3A, an exemplary architecture for a typical resistive change element memory array 300 is illustrated in a schematic diagram. The array 300 includes a plurality of cells CELL00-CELLxy, and each cell includes a resistive change element SW00-SWxy and a selection device Q00-Qxy. Individual array cells CELL00-CELLxy in the resistive change array 300 are source lines SL[0]-SL[x], word lines WL[0]-WL[ y]), and arrays of bit lines BL[0]-BL[x] are selected for read and program operations.

도 3a의 예시적인 아키텍처 내에서, 개별적인 어레이 셀들(CELL00 - CELLxy)과 함께 사용되는 선택 디바이스들(Q00 - Qxy)은 통상적인 실리콘 기반 FET들이다. 그러나, 이러한 어레이들이 이와 관련하여 한정되지 않는다. 오히려, 다른 회로 엘리먼트들(예컨대, 비제한적으로, 다이오드들 또는 릴레이들)이 어레이 내의 셀 선택 기능성을 제공하기 위하여 유사한 아키텍처 구조들(예를 들어, 바이폴라(bipolar) 디바이스들과 같은 선택 디바이스들, 및 SiGe FET들, FinFET들, 및 FD­ SOI와 같은 FET 디바이스들) 내에서 사용될 수 있다.Within the exemplary architecture of FIG. 3A, the selection devices Q00-Qxy used with individual array cells CELL00-CELLxy are conventional silicon based FETs. However, such arrays are not limited in this regard. Rather, other circuit elements (e.g., without limitation, diodes or relays) have similar architectural structures (e.g., select devices such as bipolar devices, And FET devices such as SiGe FETs, FinFETs, and FD SOI).

도 3b는 도 3a에 도시된 저항성 변화 엘리먼트 어레이에 대한 예시적인 프로그래밍 및 판독 동작들을 설명하는 표이다. 표는, 저항성 변화 엘리먼트 어레이(300)의 CELL00 상의 리셋 동작, 세트 동작, 및 판독 동작을 수행하기 위해 요구되는 워드 라인, 비트 라인, 및 소스 라인 상태들을 리스팅한다. 이러한 동작들뿐만 아니라 이러한 동작들 내의 도 3a에 도시된 저항성 변화 엘리먼트 어레이(300)의 기능이 이하에서 상세하게 설명될 것이다.3B is a table describing exemplary programming and read operations for the resistive change element array shown in FIG. 3A. The table lists the word line, bit line, and source line states required to perform a reset operation, a set operation, and a read operation on CELL00 of the resistive change element array 300. These operations as well as the functionality of the resistive change element array 300 shown in FIG. 3A within these operations will be described in detail below.

도 3b 내의 표의 제 1 컬럼은 CELL00의 리셋 동작(즉, 저항성 변화 엘리먼트(SW00)의 저항성 상태를 상대적으로 저 저항으로부터 상대적으로 고 저항으로 조정하는 프로그래밍 동작)을 설명한다. WL[0]은 VPP(선택 디바이스(Q00)를 인에이블(enable)하기 위해 요구되는 논리 레벨 전압)로 드라이브되며, 반면 나머지 워드 라인들(WL[1:y])이 (실질적으로 접지된) 0V로 드라이브된다. 이러한 방식으로, 어레이의 제 1 로우 내의 선택된 디바이스들(즉, Q00 - Qx0)만이 인에이블된다(또는 "턴 온"된다). BL[0]은 VRST(SW00을 상대적인 고 저항 상태로 드라이브하기 위해 요구되는 프로그래밍 전압 레벨)로 드라이브되며, SL[0]은 (실질적으로 접지된) 0V로 드라이브된다. 나머지 비트 라인들(BL[1:x]) 및 나머지 소스 라인들(SL[1:x])이 고 임피던스 상태들로 유지된다. 이러한 방식으로 VRST가 어레이의 제 1 컬럼 내의 셀들(CELL00 - CELL0y)에만 걸쳐 드라이브된다. 이러한 조건들의 결과로서, 프로그래밍 전압 VRST는 (인에이블된 선택 디바이스(Q00)를 통해) SW00에 걸쳐서만 드라이브되며, 반면 어레이 내의 다른 선택 디바이스들은 프로그래밍 전압으로부터 격리된 채로 남아 있는다(그리고 그에 따라 그들의 원래의 프로그래밍된 저항성 상태를 유지한다).The first column of the table in FIG. 3B describes the reset operation of CELL00 (ie, a programming operation that adjusts the resistive state of the resistive change element SW00 from a relatively low resistance to a relatively high resistance). WL[0] is driven by V PP (the logic level voltage required to enable the select device (Q00)), while the remaining word lines (WL[1:y]) are (substantially grounded). ) Drive to 0V. In this way, only selected devices (ie, Q00-Qx0) in the first row of the array are enabled (or "turned on"). BL[0] is driven to V RST (the level of programming voltage required to drive SW00 to a relatively high resistance state), and SL[0] is driven to 0V (substantially grounded). The remaining bit lines BL[1:x] and the remaining source lines SL[1:x] are maintained in high impedance states. In this way V RST is driven across only cells (CELL00-CELL0y) in the first column of the array. As a result of these conditions, the programming voltage V RST is only driven across SW00 (via the enabled select device Q00), while the other select devices in the array remain isolated from the programming voltage (and therefore their Retains the original programmed resistive state).

도 3b 내의 표의 제 2 컬럼은 CELL00의 세트 동작(즉, 저항성 변화 엘리먼트(SW00)의 저항성 상태를 상대적으로 고 저항으로부터 상대적으로 저 저항으로 조정하는 프로그래밍 동작)을 설명한다. 리셋 동작과 마찬가지로, WL[0]은 VPP(선택 디바이스(Q00)를 인에이블하기 위해 요구되는 논리 레벨 전압)로 드라이브되며, 반면 나머지 워드 라인들(WL[1:y])이 (실질적으로 접지된) 0V로 드라이브된다. 이러한 방식으로, 어레이의 제 1 로우 내의 선택된 디바이스들(즉, Q00 - Qx0)만이 인에이블된다(또는 "턴 온"된다). SL[0]은 VSET(SW00을 상대적인 저 저항 상태로 드라이브하기 위해 요구되는 프로그래밍 전압 레벨)으로 드라이브되며, BL[0]은 (실질적으로 접지된) 0V로 드라이브된다. 나머지 소스 라인들(SL[1:x]) 및 나머지 비트 라인들(BL[1:x])이 고 임피던스 상태들로 유지된다. 이러한 방식으로 VSET가 어레이의 제 1 컬럼 내의 셀들(CELL00 - CELL0y)에만 걸쳐 드라이브된다. 이러한 조건들의 결과로서, 프로그래밍 전압 VSET는 (인에이블된 선택 디바이스(Q00)를 통해) SW00에 걸쳐서만 드라이브되며, 반면 어레이 내의 다른 선택 디바이스들은 프로그래밍 전압으로부터 격리된 채로 남아 있는다(그리고 그에 따라 그들의 원래의 프로그래밍된 저항성 상태를 유지한다).The second column of the table in FIG. 3B describes the set operation of CELL00 (ie, a programming operation that adjusts the resistive state of the resistive change element SW00 from a relatively high resistance to a relatively low resistance). Like the reset operation, WL[0] is driven to V PP (the logic level voltage required to enable the select device Q00), while the remaining word lines (WL[1:y]) are (substantially It is driven to 0V (grounded). In this way, only selected devices (ie, Q00-Qx0) in the first row of the array are enabled (or "turned on"). SL[0] is driven to V SET (the level of programming voltage required to drive SW00 to a relatively low resistance state), and BL[0] is driven to 0V (substantially grounded). The remaining source lines SL[1:x] and the remaining bit lines BL[1:x] are maintained in high impedance states. In this way V SET is driven across only cells (CELL00-CELL0y) in the first column of the array. As a result of these conditions, the programming voltage V SET is only driven across SW00 (via the enabled select device Q00), while the other select devices in the array remain isolated from the programming voltage (and therefore their Retains the original programmed resistive state).

마지막으로, 도 3b 내의 표의 제 3 컬럼은 CELL00의 판독 동작(즉, 저항성 변화 엘리먼트(SW00)의 저항성 상태를 결정(측정)하는 동작)을 설명한다. 세트 및 리셋 동작들과 마찬가지로, WL[0]은 VPP(선택 디바이스(Q00)를 인에이블하기 위해 요구되는 논리 레벨 전압)로 드라이브되며, 반면 나머지 워드 라인들(WL[1:y])은, 어레이의 제 1 로우 내의 선택 디바이스들(즉, Q00 - Qx0)만이 인에이블(또는 "턴 온")되도록 낮게(이러한 예에서, 대략적으로 0V로) 유지된다. SL[0]은 VRD(SW00의 저항성 상태를 판독하기 위해 요구되는 프로그래밍 전압 레벨)로 드라이브되며, BL[0]은 (실질적으로 접지된) 0V로 드라이브된다. 나머지 소스 라인들(SL[1:x]) 및 나머지 비트 라인들(BL[1:x])이 고 임피던스 상태들로 유지된다. 이러한 방식으로, VRD가 어레이의 제 1 컬럼 내의 셀들(CELL00 - CELL0y)에만 걸쳐 드라이브된다. 이러한 조건들의 결과로서, 판독 전압 VRD는 (인에이블된 선택 디바이스(Q00)를 통해) SW00에 걸쳐서만 드라이브되며, 반면 어레이 내의 다른 선택 디바이스들은 판독 전압으로부터 격리된 채로 남아 있는다. 이러한 방식으로, 전류가 저항성 변화 엘리먼트(SW00)를 통해서만 흐를 것이며, 그 전류를 측정함으로써 SW00의 저항성 상태가 결정될 수 있다.Finally, the third column of the table in FIG. 3B describes the read operation of CELL00 (ie, the operation of determining (measurement) the resistive state of the resistive change element SW00). Like the set and reset operations, WL[0] is driven to V PP (the logic level voltage required to enable the select device Q00), while the remaining word lines (WL[1:y]) are , Kept low (at approximately 0V in this example) so that only select devices (ie, Q00-Qx0) in the first row of the array are enabled (or "turned on"). SL[0] is driven to V RD (the programming voltage level required to read the resistive state of SW00), and BL[0] is driven to 0V (substantially grounded). The remaining source lines SL[1:x] and the remaining bit lines BL[1:x] are maintained in high impedance states. In this way, V RD is driven across only cells (CELL00-CELL0y) in the first column of the array. As a result of these conditions, the read voltage V RD is only driven across SW00 (via the enabled select device Q00), while the other select devices in the array remain isolated from the read voltage. In this way, the current will flow only through the resistive change element SW00, and the resistive state of SW00 can be determined by measuring the current.

리셋 및 세트 동작들을 위한 프로그래밍 전압들(각기, VRST 및 VSET)이 앞의 단락들에서 설명된 것과 반대되는 극성들로 인가될 수 있다는 것을 주의해야 한다. 그러나, 본 개시의 방법들이 이와 관련하여 한정되지 않는다. 오히려, 리셋 및 세트 동작들의 상이한 극성이 도 3a에 도시된 어레이의 기능성을 더 양호하게 예시하기 위하여 사용될 수 있다. 다시 말해서, 프로그래밍(세트 및 리셋) 전압 및 판독 전압들은, 논의되는 특정 프로그래밍 동작 또는 사용되는 저항성 변화 엘리먼트의 특정 유형의 요구들에 의존하여, 어느 하나의 극성(즉, 소스 라인 상의 포지티브(positive) 전압 또는 비트 라인 상의 포지티브 전압)으로 드라이브될 수 있다. 이하의 단락들에서 더 상세하게 보여질 바와 같이, 이는 또한 본 개시의 메모리 어레이 아키텍처들에 대해서도 마찬가지이다. 또한, (세트 및 리셋과 같은) 프로그래밍 및 판독 전압들이 또한 모두 동일한 극성일 수 있다.It should be noted that the programming voltages for reset and set operations (V RST and V SET , respectively) may be applied with polarities opposite to those described in the preceding paragraphs. However, the methods of the present disclosure are not limited in this regard. Rather, different polarities of reset and set operations can be used to better illustrate the functionality of the array shown in FIG. 3A. In other words, the programming (set and reset) voltages and read voltages are either polarity (i.e., positive on the source line), depending on the specific programming operation being discussed or the specific type of resistive change element required. Voltage or a positive voltage on the bit line). As will be shown in more detail in the following paragraphs, this is also the case for the memory array architectures of the present disclosure. In addition, the programming and read voltages (such as set and reset) can also all be of the same polarity.

도 3a의 어레이 아키텍처에 관한 도 3b의 논의를 통해 보여지는 바와 같이, 저항성 변화 엘리먼트들이 메모리 어레이들 내에서의 사용을 위해 적합하다. 그러나, 특정 애플리케이션들 내에서, 저항성 변화 엘리먼트들의 어레이들이 특정 타이밍 및 전력 요건들을 나타낼 수 있으며, --특정 애플리케이션들에서의-- 이러한 요건들은 특정 메모리 인터페이스들 및 아키텍처들 내에서의 이러한 어레이들의 사용을 제한한다. 예를 들어, 도 3a에서 상세화된 메모리 아키텍처 내에서, 선택 라인 또는 비트 라인의 전기적 커패시턴스(capacitance)는 --특정 애플리케이션들 내에서-- 판독 동작 동안 개별적인 셀의 저항이 얼마나 빨리 센싱될 수 있는지에 대한 타이밍 제한을 나타낼 수 있다. 이러한 애플리케이션에서, 라인 자체의 상대적으로 큰 커패시턴스 및 비휘발성 저장 엘리먼트의 저항이, 논의되는 라인 상에 상대적으로 큰 RC 시정수를 도입할 것이며, 라인을 충전 또는 방전하기 위한 특정한 양의 시간을 요구할 것이다. 특정 애플리케이션들 내에서, 메모리 어레이 구조로 배열된 저항성 변화 엘리먼트들이, 상대적으로 긴 비트 라인들 또는 선택 라인들의 말단에 위치된 회로 엘리먼트들이 판독 동작 동안 개별적인 선택된 저항성 변화 엘리먼트 내의 리셋 및 세트 상태 사이를 적절하기 구별하기 위한 상대적으로 높은 판독 전압들 및/또는 전류들을 요구할 수 있다. --특정 애플리케이션들 내에서의 저항성 변화 메모리 어레이들의 사용을 제한할 수 있는-- 이러한 유형들의 타이밍 및 전력 요건들이 본 개시의 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이 아키텍처에 의해 극복된다.As shown through the discussion of FIG. 3B regarding the array architecture of FIG. 3A, resistive change elements are suitable for use within memory arrays. However, within certain applications, arrays of resistive change elements may exhibit certain timing and power requirements, and-in certain applications-these requirements may lead to the use of such arrays within certain memory interfaces and architectures. Limit. For example, within the memory architecture detailed in Fig. 3A, the electrical capacitance of a select line or bit line-within certain applications-depends on how quickly the resistance of an individual cell can be sensed during a read operation. May indicate a timing limit for. In such applications, the relatively large capacitance of the line itself and the resistance of the nonvolatile storage element will introduce a relatively large RC time constant on the line being discussed, and will require a certain amount of time to charge or discharge the line. . Within certain applications, resistive change elements arranged in a memory array structure are suitable between reset and set states within the respective selected resistive change elements during a read operation by circuit elements located at the ends of relatively long bit lines or select lines. It may require relatively high read voltages and/or currents to differentiate below. These types of timing and power requirements -which may limit the use of resistive change memory arrays within certain applications-are overcome by the resistive change element memory array architecture of the present disclosure.

제 1 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 어레이 아키텍처1st DDR Compatible Resistive Change Element Array Architecture

이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 개시에 따른 저항성 변화 엘리먼트들의 어레이에 대한 제 1 DDR 호환 메모리 회로 아키텍처가 개시된다. 설명의 용이성을 위하여, 단일 로우(로우 "x")를 도시하는 예시적인 개략도(402)가 복수의 기능적 섹션들(410, 412, 420, 430, 및 440)로 분할된다. 도 4a의 표(401)는, 이러한 기능적 섹션들의 각각, 및 어레이 상의 판독 및 기입 동작들 둘 모두 내에서의 그들의 사용을 설명한다.Referring now to FIGS. 4A and 4B, a first DDR compatible memory circuit architecture for an array of resistive change elements according to the present disclosure is disclosed. For ease of explanation, an exemplary schematic diagram 402 showing a single row (row “x”) is divided into a plurality of functional sections 410, 412, 420, 430, and 440. Table 401 of FIG. 4A describes each of these functional sections, and their use within both read and write operations on the array.

도 4a 및 도 4b 둘 모두를 살펴보면, 본 개시의 이러한 제 1 DDR 호환 아키텍처 내의 제 1 섹션(410)은 메모리 어레이 자체이다. 이들은 개별적인 어레이 셀들(도 4b에서 CELLx0 - CELLx3) 그들 자체들이며, 이들 각각은 저항성 변화 엘리먼트(도 4b에서 SWx0 - SWx3) 및 선택 엘리먼트(도 4b에서 FET들(Tx0 - Tx3))를 포함한다. 메모리 어레이(410) 내의 개별적인 셀들은, 워드 라인들(도 4b에서 WL[0] - WL[3])의 어레이, 어레이의 각각의 로우에 대한 비트 라인들(도 4b에서 BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)의 쌍, 및 어레이의 각각의 로우에 대한 선택 라인(도 4b에서 SL[x])에 응답하여 액세스가능하다. 판독 및 기입 동작들 둘 모두에서의 이러한 어레이 라인들의 사용이 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.4A and 4B, the first section 410 in this first DDR compatible architecture of the present disclosure is the memory array itself. These are individual array cells (CELLx0-CELLx3 in FIG. 4B) themselves, each of which includes a resistive change element (SWx0-SWx3 in FIG. 4B) and a selection element (FETs (Tx0-Tx3) in FIG. 4B). Individual cells in the memory array 410 are an array of word lines (WL[0]-WL[3] in FIG. 4B), and bit lines for each row of the array (BL[x]_D/ It is accessible in response to the pair of R and BL[x]_R/D), and a select line for each row of the array (SL[x] in FIG. 4B). The use of these array lines in both read and write operations will be described in more detail below.

본 개시의 제 1 DDR 호환 아키텍처 내의 다음 섹션(412)은 기준 저항기들을 포함한다. 제 1 DDR 호환 아키텍처의 어레이 내의 각각의 로우는 전용 워드 라인들(도 4b에 도시된 WL_ODD 및 WL_EVEN)에 의해 액세스가능한 기준 엘리먼트들의 쌍을 포함한다. 도 4a의 표(401)에 리스팅된 바와 같이, 기준 저항기들은 판독 동작들 동안 사용되며, 기입 동작들 동안 비활성화 상태이다. 각각의 로우에 대한 비트 라인들 쌍들(도 4에 도시된 바와 같은, BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)의 사용은, 판독 전압들 및 방전 전류들이 기준 저항기(RREF-ODD 또는 RREF-EVEN) 및 선택된 메모리 셀로 동시에 인가되는 것을 허용한다. 기준 엘리먼트와 선택된 셀을 통한 방전 레이트들을 비교함으로써, 선택된 셀의 저항성 상태가 결정될 수 있다. 이러한 판독 동작들 내에서의 이러한 기준 저항기들의 사용이 이하에서 도 5a의 논의와 함께 더 상세하게 설명될 것이다.The next section 412 in the first DDR compatible architecture of the present disclosure includes reference resistors. Each row in the array of the first DDR compatible architecture contains a pair of reference elements accessible by dedicated word lines (WL_ODD and WL_EVEN shown in FIG. 4B). As listed in table 401 of FIG. 4A, reference resistors are used during read operations and are inactive during write operations. The use of pairs of bit lines for each row (BL[x]_D/R and BL[x]_R/D, as shown in Fig. 4) allows the read voltages and discharge currents to be applied to the reference resistor R REF -ODD or R REF-EVEN ) and allow simultaneous application to the selected memory cell. By comparing the discharge rates through the reference element and the selected cell, the resistive state of the selected cell can be determined. The use of these reference resistors within these read operations will be described in more detail below with the discussion of FIG. 5A.

본 개시의 제 1 DDR 호환 아키텍처 내의 다음 섹션(420)은 평형(equilibration) 및 격리 디바이스들을 제공한다. 이러한 디바이스들은, 판독 또는 기입 동작의 상이한 단계들 동안 어레이 셀들을 센싱 증폭기/래치(섹션(430)) 및 양-방향 데이터 버스 제어 회로(섹션(440))로부터 격리한다. 2개의 상이한 격리 제어 신호들(도 4b에 도시된 바와 같은, N_ISOLATE1 및 N_ISOLATE2)에 응답하여, 섹션(420)의 격리 디바이스들은, 폴딩형 비트 라인 아키텍처를 가지고 요구되는 신호 반전(signal inversion) 기능을 또한 제공한다. 본 개시의 제 1 DDR 호환 아키텍처 내의 판독 및 기입 동작들 동안의 이러한 평형 및 격리 디바이스들의 사용이 이하에서 도 5a 및 도 5b의 논의 내에서 더 상세하게 설명될 것이다.The next section 420 within the first DDR compatible architecture of the present disclosure provides equilibration and isolation devices. These devices isolate the array cells from the sensing amplifier/latch (section 430) and the bi-directional data bus control circuit (section 440) during different stages of a read or write operation. In response to two different isolation control signals (N_ISOLATE1 and N_ISOLATE2, as shown in FIG. 4B), the isolation devices in section 420 have the required signal inversion function with a folding bit line architecture. It also provides. The use of these balancing and isolation devices during read and write operations within the first DDR compatible architecture of the present disclosure will be described in more detail below within the discussion of FIGS. 5A and 5B.

본 개시의 제 1 DDR 호환 아키텍처 내의 다음 섹션(430)은 센싱 증폭기/래치이다. (도 4b에 도시된 바와 같은 제어 신호들(PSET 및 NSET)에 응답하는) 판독 동작 동안, 이러한 센싱 증폭기/래치는 기준 엘리먼트들(섹션(412)) 중 하나와 선택된 어레이 셀 사이의 비트 라인 쌍 전압 방전을 비교하고, 선택된 어레이 셀 내에 저장된 논리 값에 대응하는 논리 값을 래칭(latch)한다. 기입(또는 프로그래밍) 동작 동안, 이러한 센싱 증폭기/래치는 프로그래밍 전류의 인가 이전에 선택된 어레이 라인 셀 내에 저장될 데이터 값을 일시적으로 유지하기 위해 사용된다. 본 개시의 제 1 DDR 호환 아키텍처 내의 판독 및 기입 동작들 동안의 이러한 센싱 증폭기/래치(430)의 사용이 이하에서 도 5a 및 도 5b의 논의 내에서 더 상세하게 설명될 것이다.The next section 430 in the first DDR compatible architecture of this disclosure is the sensing amplifier/latch. During a read operation (responsive to control signals PSET and NSET as shown in FIG. 4B), this sensing amplifier/latch is a pair of bit lines between one of the reference elements (section 412) and the selected array cell. Voltage discharges are compared, and a logic value corresponding to a logic value stored in the selected array cell is latched. During a write (or programming) operation, these sensing amplifiers/latches are used to temporarily hold data values to be stored in the selected array line cells prior to application of the programming current. The use of this sensing amplifier/latch 430 during read and write operations within the first DDR compatible architecture of the present disclosure will be described in more detail below within the discussion of FIGS. 5A and 5B.

본 개시의 제 1 DDR 호환 아키텍처 내의 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)는 양-방향 데이터 버스 제어 회로이다. 제어 신호(도 4b에 도시된 바와 같은, CSL)에 응답하여 FET들(도 4b에 도시된 바와 같은, TBIDI1 및 TBIDI2)의 쌍이, 섹션(430)의 센싱 증폭기/래치와 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067) 회로 사이의 온-칩(on-chip) 양방향 데이터 버스 전기적 연결을 인에이블하거나 또는 디세이블(disable)한다. 이러한 방식으로, 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067) 회로에 의해, 판독 동작 동안 센싱 증폭기/래치 내에 저장된 데이터가 오프-칩(off-chip) 외부 데이터 버스로 제공될 수 있으며, 선택된 어레이 셀 내에 저장될 데이터가 외부 데이터 버스로부터 센싱 증폭기/래치에 제공될 수 있다. 본 개시의 제 1 DDR 호환 아키텍처 내의 판독 및 기입 동작들 동안의 이러한 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)의 사용이 이하에서 도 5a 및 도 5b의 논의 내에서 더 상세하게 설명될 것이다. 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10) 회로가 이하에서 도 10과 관련하여 추가적으로 설명된다.The bi-directional data bus control circuit 440 in the first DDR compatible architecture of the present disclosure is a bi-directional data bus control circuit. The pair of FETs (T BIDI1 and T BIDI2 , as shown in FIG. 4B) in response to the control signal (CSL, as shown in FIG. 4B), the sensing amplifier/latch and the data I/O in section 430 Enables or disables an on-chip bidirectional data bus electrical connection between the buffer/driver 1067 circuit. In this way, by the data I/O buffer/driver 1067 circuit, the data stored in the sensing amplifier/latch during the read operation can be provided to an off-chip external data bus, and within the selected array cell. Data to be stored can be provided from an external data bus to the sensing amplifier/latch. The use of this bi-directional data bus control circuit 440 during read and write operations within the first DDR compatible architecture of the present disclosure will be described in more detail below within the discussion of FIGS. 5A and 5B. The data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10) circuit is further described in connection with FIG. 10 below.

이상에서 설명된 바와 같이, 도 4b의 간략화된 개략도가 본 개시의 방법들에 따른 저항성 변화 메모리 어레이의 단일 로우(로우 "x")를 예시한다. 도 4b의 간략화된 개략도는 폴딩형 비트 라인 아키텍처이며, 그 내부에서 데이터 저장 메모리 셀은, WL[0], WL[1], WL[2], WL[3] 및 비트 라인 쌍들(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)의 교차부에서 예시된 바와 같이, 스태거링된(staggered) 패턴으로, 2개의 워드 라인 및 비트 라인 교차부마다에서 나타난다. 각각의 짝수 데이터 저장 메모리 셀(CELLx0, CELLx2, 등)은 BL[x]_D/R 및 짝수 워드 라인(WL[0], WL[2], 등)에 연결되며; 각각의 홀수 데이터 저장 메모리 셀(CELLx1, CELLx3, 등)은 BL[x]_R/D 및 홀수 워드 라인(WL[1], WL[3], 등)에 연결되고; 모든 데이터 저장 셀들, 짝수 및 홀수 셀들 둘 모두가 선택 라인(SL[x])에 연결된다. 어레이 선택 라인(SL[x])은 대략적으로 어레이 비트 라인 쌍(BL[x])과 평행하다. 이러한 예에 있어서, 모든 어레이 선택 라인들의 어레이 비트 라인들과 대략적으로 평행하다. 그러나, 저항성 메모리 어레이들이 또한 어레이 워드 라인들에 대략적으로 평행한, 즉, 어레이 비트 라인들과 대략적으로 직교하는 어레이 선택 라인들을 가지고 형성될 수 있다. WL_EVEN 및 WL_ODD에 의해 선택가능한 비트 라인 쌍당 기준 저항기들의 하나의 쌍이 판독(센싱) 동작들 동안의 사용을 위해 포함되며, 그 결과 WL_EVEN이 활성화될 때 기준 저항기(RREF_E)가 비트 라인(BL[x]_R/D)에 연결되며, WL_ODD가 활성화될 때마다 기준 저항기(RREF_O)가 BL[x]_D/R에 연결된다. 짝수 워드 라인이 선택될 때마다 WL_EVEN이 활성화되며, 홀수 워드 라인이 선택될 때마다 WL_ODD가 활성화된다. 비트 라인 쌍 내의 각각의 비트 라인은, 비트 라인 쌍들 중 하나만이 비트 라인을 따라 활성화 비트를 가질 수 있도록 데이터 라인(D) 또는 기준 라인(R)일 수 있다. 이러한 폴딩형 비트 라인 어레이는, 차동 센싱 증폭기/래치에 의한 공통 모드 워드 대 비트 라인 용량성 전압 결합 소거를 야기한다. 이러한 공통 잡음 소거 기법이 더 낮은 판독 전압들 및 더 적은 어레이 전력을 가능하게 한다. 그러나, 폴딩형 비트 라인 구조들은, 도 3a의 저항성 변화 아키텍처의 예시적인 어레이와 같은 개방 비트 라인 아키텍처들의 밀도의 약 절반을 갖는다. CNT 스위칭 동작이 도 3b와 관련하여 이상에서 추가적으로 설명된다. 도 4b에서 레이아웃 편의성을 위하여, 비트 라인 방향을 따른 세부사항의 레벨 때문에, 워드 라인들이 수직적인 y-축에서 그려지고, 비트 라인들이 수평적인 x-축에서 그려진다는 것을 주의해야만 한다. 도 3a 및 블록도 메모리(1000)의 간략화된 메모리 어레이(300) 내에서, 워드 라인들은 더 통상적인 수평적인 "x"(로우) 방향에서 그려지며, 비트 라인들은 더 통상적인 수직적인 "y"(컬럼) 방향에서 그려진다.As described above, the simplified schematic diagram of FIG. 4B illustrates a single row (row “x”) of a resistive change memory array according to the methods of the present disclosure. The simplified schematic diagram of FIG. 4B is a folding type bit line architecture, and the data storage memory cells therein include WL[0], WL[1], WL[2], WL[3], and bit line pairs BL[x ]_D/R and BL[x]_R/D) in a staggered pattern, as illustrated at the intersection of the two word lines and bit line intersections. Each even data storage memory cell (CELLx0, CELLx2, etc.) is connected to BL[x]_D/R and even word lines (WL[0], WL[2], etc.); Each odd data storage memory cell (CELLx1, CELLx3, etc.) is connected to BL[x]_R/D and odd word lines (WL[1], WL[3], etc.); All data storage cells, both even and odd cells are connected to the selection line SL[x]. The array selection line SL[x] is approximately parallel to the array bit line pair BL[x]. In this example, all of the array select lines are approximately parallel to the array bit lines. However, resistive memory arrays may also be formed with array select lines that are approximately parallel to the array word lines, that is, approximately orthogonal to the array bit lines. One pair of reference resistors per bit line pair selectable by WL_EVEN and WL_ODD is included for use during read (sensing) operations, so that when WL_EVEN is activated, the reference resistor R REF_E becomes the bit line BL[x ]_R/D), and whenever WL_ODD is activated, the reference resistor R REF_O is connected to BL[x]_D/R. Whenever an even word line is selected, WL_EVEN is activated, and whenever an odd word line is selected, WL_ODD is activated. Each bit line in the bit line pair may be a data line D or a reference line R so that only one of the bit line pairs can have an active bit along the bit line. This folding type bit line array results in common mode word to bit line capacitive voltage coupling cancellation by the differential sensing amplifier/latch. This common noise cancellation technique enables lower read voltages and less array power. However, folding bit line structures have about half the density of open bit line architectures, such as the exemplary array of resistive change architecture of FIG. 3A. The CNT switching operation is further described above in connection with FIG. 3B. For ease of layout in Fig. 4B, it should be noted that, because of the level of detail along the bit line direction, word lines are drawn on the vertical y-axis and bit lines are drawn on the horizontal x-axis. 3A and block diagram Within the simplified memory array 300 of memory 1000, word lines are drawn in a more conventional horizontal "x" (low) direction, and bit lines are drawn in a more conventional vertical "y". It is drawn in the (column) direction.

다시 도 4b를 살펴보면, 메모리 어레이 로우 개략도(402)의 메모리 어레이 부분(410)이 4개의 저항성 변화 엘리먼트 메모리 셀들(CELLx0, CELLx1, CELLx2, 및 CELLx3)에 의해 표현된다. 비트 라인들(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)을 따라 점선들에 의해 표시된 바와 같이, 본 개시의 아키텍처 내의 어레이 로우의 메모리 어레이 섹션(410)은 더 많은 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 그러나, 예시의 단순화를 위하여, 제 1 의 4개의 메모리 셀들(CELLx0, CELLx1, CELLx2, 및 CELLx3)만이 도 4b의 간략화된 개략도 내에 도시된다. 그러나, 도 4b의 간략화된 개략도(402)에 도시된 예시적이고 수평적으로 레이 아웃된 비트 라인(비트 라인 쌍 "x")이 특정 메모리 어레이(또는 서브-어레이)에 대해 요구되는 만큼의 다수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다는 것을 주의해야만 한다.Referring back to FIG. 4B, the memory array portion 410 of the memory array row schematic diagram 402 is represented by four resistive change element memory cells CELLx0, CELLx1, CELLx2, and CELLx3. As indicated by the dotted lines along the bit lines BL[x]_D/R and BL[x]_R/D, the memory array section 410 of the array row in the architecture of the present disclosure accommodates more memory cells. Can include. However, for simplicity of illustration, only the first four memory cells CELLx0, CELLx1, CELLx2, and CELLx3 are shown in the simplified schematic diagram of FIG. 4B. However, the exemplary and horizontally laid out bit lines (bit line pair “x”) shown in the simplified schematic diagram 402 of FIG. 4B are as many as required for a particular memory array (or sub-array). It should be noted that it may contain memory cells.

각각의 개별적인 메모리 셀(CELLx0, CELLx1, CELLx2, 및 CELLx3)은, 저항성 변화 엘리먼트들(각기, SWx0, SWx1, SWx2, 및 SWx3) 및 선택 디바이스(각기, Tx0, Tx1, Tx2, 및 Tx3)을 포함한다. 연관된 워드 라인(각기, WL[0], WL[1], WL[2], 및 WL[3])에 의해 인에이블될 때, 각각의 저항성 변화 메모리 셀 내의 선택 디바이스가 그것의 연관된 저항성 변화 메모리 엘리먼트의 하나의 단자와 비트 라인들(BL[x]_D/R 또는 BL[x]_R/D) 중 하나 사이에 전기 전도성 경로를 제공한다. 연관된 비트 라인과 공통 선택 라인(SL[x])에 걸쳐 제공되는 전기적 자극들에 응답하여, 개별적으로 선택된 저항성 변화 엘리먼트가 (도 1 및 도 2와 관련하여 이상에서 상세하게 설명된 바와 같이) 세트 또는 리셋 상태로 프로그래밍될 수 있거나 또는 (이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이) 본 개시의 방법들을 사용하여 빠르게 판독될 수 있다.Each individual memory cell (CELLx0, CELLx1, CELLx2, and CELLx3) contains resistive change elements (SWx0, SWx1, SWx2, and SWx3, respectively) and a selection device (Tx0, Tx1, Tx2, and Tx3, respectively). do. When enabled by the associated word line (WL[0], WL[1], WL[2], and WL[3], respectively), the select device in each resistive change memory cell is associated with its associated resistive change memory. An electrically conductive path is provided between one terminal of the element and one of the bit lines BL[x]_D/R or BL[x]_R/D. In response to electrical stimuli provided across the associated bit line and the common selection line SL[x], an individually selected resistive change element is set (as described in detail above in connection with FIGS. 1 and 2). Or it can be programmed into a reset state or can be quickly read using the methods of the present disclosure (as described in more detail below).

본 개시의 방법들에 따르면, 도 4b에 도시된 폴딩형 비트 라인 아키텍처는 메모리 어레이 내의 각기 수평적으로 레이 아웃된 비트 라인 쌍에 대한 2개의 비트 라인들(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)을 제공한다. 액세스되는 메모리 셀의 물리적인 위치에 의존하여, 이러한 2개의 비트 라인들의 각각이, 선택된 메모리 셀에 대한 활성화 비트 라인으로서 역할하는 것과 메모리 어레이 로우 내의 2개의 기준 셀들 중 하나에 대한 액세스를 제공하기 위해 사용되는 것 사이에서 교번한다. 도 4b의 예시적인 개략도 내에서, BL[x]_D/R은 "짝수" 메모리 셀들(CELLx0 및 CELLx2)에 대한 활성화 비트 라인으로서 역할하며, "홀수" 메모리 셀들(CELLx1 및 CELLx3)에 대한 기준 비트 라인으로서 역할하고, 이와 함께 BL[x]_R/D은 반전 용량으로 역할한다("홀수" 셀들에 대한 활성화 및 "짝수" 셀들에 대한 기준) .According to the methods of the present disclosure, the folding type bit line architecture shown in FIG. 4B has two bit lines BL[x]_D/R and BL[ for each pair of horizontally laid out bit lines in a memory array. x]_R/D) is provided. Depending on the physical location of the memory cell being accessed, each of these two bit lines serves as an active bit line for the selected memory cell and to provide access to one of the two reference cells within the memory array row. Alternate between what is used. Within the exemplary schematic diagram of FIG. 4B, BL[x]_D/R serves as an activation bit line for “even” memory cells CELLx0 and CELLx2, and reference bits for “odd” memory cells CELLx1 and CELLx3. Serves as a line, with BL[x]_R/D serving as an inversion capacity (activation for "odd" cells and criterion for "even" cells).

이상에서 설명된 바와 같이, 도 4b의 수평적으로 레이 아웃된 비트 라인 쌍 아키텍처 개략도 내에 제공되는 2개의 기준 셀들(섹션(412))이 개별적인 선택된 저항성 변화 메모리 셀의 상태의 빠른 판독을 허용한다. TREF-ODD 및 RREF-ODD는 어레이 로우 내의 "홀수" 위치된 메모리 셀들(CELLx1 및 CELLx3)을 판독하기 위해 사용되는 기준 셀을 포함하며, TREF-EVEN 및 RREF-EVEN은 어레이 로우 내의 "짝수" 위치된 메모리 셀들(CELLx0 및 CELLx2)을 판독하기 위해 사용되는 기준 셀을 포함한다. TREF-ODD 및 TREF-EVEN은 (선택 디바이스들(Tx0-Tx3)과 유사한) 선택 디바이스들이며, 2개의 전용 워드 라인들(각기, WL_ODD 및 WL_EVEN)에 응답한다. RREF-ODD 및 RREF-EVEN은 기준 엘리먼트들(예를 들어, 비제한적으로, 고정된 저항기들 또는 안정적인 기준 상태로 프로그래밍된 다른 저항성 변화 엘리먼트들)이다. 이러한 기준 엘리먼트들의 전기적 저항은, 사용되는 저항성 변화 엘리먼트 기술의 유형에 대하여 문턱 "저" 저항 값(세트 저항)과 문턱 "고" 저항 값(공칭적인 리셋 저항) 사이의 값으로 고정된다. 판독 동작들 동안의 이러한 기준 엘리먼트들의 사용이 이하에서 도 5a의 논의 내에서 상세하게 논의될 것이다.As explained above, the two reference cells (section 412) provided within the horizontally laid out bit line pair architecture schematic diagram of FIG. 4B allow a quick readout of the state of an individually selected resistive change memory cell. T REF-ODD and R REF-ODD contain a reference cell used to read “odd” located memory cells (CELLx1 and CELLx3) in an array row, where T REF-EVEN and R REF-EVEN are in the array row. It contains a reference cell used to read the "even" located memory cells CELLx0 and CELLx2. T REF-ODD and T REF-EVEN are select devices (similar to select devices Tx0-Tx3) and respond to two dedicated word lines (WL_ODD and WL_EVEN, respectively). R REF-ODD and R REF-EVEN are reference elements (eg, without limitation, fixed resistors or other resistive change elements programmed to a stable reference state). The electrical resistance of these reference elements is fixed at a value between the threshold “low” resistance value (set resistance) and the threshold “high” resistance value (nominal reset resistance) for the type of resistive change element technology used. The use of these reference elements during read operations will be discussed in detail in the discussion of FIG. 5A below.

도 4b의 예시적인 개략도에 도시된 선택 디바이스들(예를 들어, Tx0-Tx3, TREF-ODD, 및 TREF-EVEN)이 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor; FET)들인 것으로서 도시되었지만, 본 개시의 방법들이 이와 관련하여 한정되지 않는다는 것을 주의해야만 한다. 실제로, 전기적 회로 내의 2개의 노드들 사이의 전도성 경로를 조절하거나 또는 달리 수정할 수 있는 다른 유형들의 회로 엘리먼트들이 본 개시의 방법들 내의 선택 디바이스로서 사용될 수 있다. 이러한 선택 디바이스들은, 비제한적으로, 다이오드들, 릴레이들, 및 다른 저항성 변화 메모리 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바이폴라 트랜지스터들이 사용될 수 있다. 유사하게, FinFET 디바이스들이 또한 선택 디바이스들로서 사용될 수 있다. 그러나, 반도체 기판을 요구하지 않는 선택 디바이스들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 완전-공핍형 실리콘-온-인설레이터(fully-depleted silicon-on-insulator; FD-SOI) 디바이스들 및 탄소 나노튜브 FET(carbon nanotube FET; CNTFET) 디바이스들이 또한 사용될 수 있으며, CNT 저항성 저장 디바이스들과 결합될 때, 절연체 재료 상에 칩들이 전체적으로 제조되는 것을 가능하게 한다. 이는, 더 큰 밀도들을 달성하기 위하여 서로 상에 메모리 층들을 적층하는 것을 가능하게 한다. FD-SOI 및 CNTFET 디바이스들은 또한, 실질적으로 더 낮은 소프트 오류 레이트(soft error rate; SER)들의 추가된 이점을 갖는다. Although the selection devices (e.g., Tx0-Tx3, T REF-ODD , and T REF-EVEN ) shown in the exemplary schematic diagram of FIG. 4B are shown as being field effect transistors (FETs), the present disclosure It should be noted that the methods of are not limited in this regard. Indeed, other types of circuit elements that can regulate or otherwise modify the conductive path between two nodes in an electrical circuit can be used as the selection device in the methods of the present disclosure. These select devices may include, but are not limited to, diodes, relays, and other resistive change memory elements. For example, bipolar transistors can be used. Similarly, FinFET devices can also be used as select devices. However, selection devices that do not require a semiconductor substrate can also be used. For example, fully-depleted silicon-on-insulator (FD-SOI) devices and carbon nanotube FET (CNTFET) devices can also be used, and CNT When combined with resistive storage devices, it enables chips to be fabricated as a whole on an insulator material. This makes it possible to stack memory layers on each other to achieve greater densities. FD-SOI and CNTFET devices also have the added advantage of substantially lower soft error rates (SERs).

도 4b에 도시된 어레이 로우 개략도의 섹션(430)은, 어레이 로우 개략도(402)의 섹션(420)에 의해 표현된 격리 엘리먼트(전송 디바이스)를 통해 어레이 로우의 2개의 비트 라인들(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)에 전기적으로 결합된 센싱 증폭기/래치를 제공한다. 판독 동작 동안, (FET들(TIOS1 및 TIOS2)을 인에이블하는) N_ISOLATE1 또는 (FET들(TIOS3 및 TIOS4)을 인에이블하는) N_ISOLATE2 중 하나가, (하나의 비트 라인은 선택된 저항성 변화 엘리먼트를 통해 방전하며, 다른 비트 라인은 2개의 기준 엘리먼트들 중 하나를 통해 방전하는) 어레이 로우의 2개의 비트 라인들을 (FET들(TSA1 - TSA6)을 포함하는) 센싱 증폭기/래치(430)에 전기적으로 결합하기 위하여 활성화된다. 2개의 개별적인 격리 제어들(N_ISOLATE1 및 N_ISOLATE2)이, "홀수" 셀들이 판독될 때 데이터 반전을 방지하기 위하여 필요하다. N_ISOLATE1을 활성화시키는 것이 (CELLx0 또는 CELLx2가 판독될 때 요구되는 바와 같이) BL[x]_D/R을 센싱 증폭기/래치(430)의 포지티브 단자에 전기적으로 결합한다. 그리고, N_ISOLATE2를 활성화시키는 것이 (CELLx1 또는 CELLx3이 판독될 때 요구되는 바와 같이) BL[x]_R/D를 센싱 증폭기/래치(430)의 포지티브 단자에 전기적으로 결합한다.Section 430 of the array row schematic diagram shown in FIG. 4B is through the isolation element (transfer device) represented by section 420 of the array row schematic diagram 402, the two bit lines BL[x] of the array row. ]_D/R and BL[x]_R/D). During a read operation, either N_ISOLATE1 (enables the FETs (T IOS1 and T IOS2 )) or N_ISOLATE2 (enables the FETs (T IOS3 and T IOS4 )), (one bit line changes the selected resistivity). A sensing amplifier/latch 430 (including FETs T SA1 -T SA6 ) of the two bit lines of the array row discharging through the element, the other bit line discharging through one of the two reference elements. ) Is activated to electrically couple. Two separate isolation controls (N_ISOLATE1 and N_ISOLATE2) are needed to prevent data inversion when "odd" cells are read. Activating N_ISOLATE1 electrically couples BL[x]_D/R to the positive terminal of the sensing amplifier/latch 430 (as required when CELLx0 or CELLx2 is read). And, activating N_ISOLATE2 electrically couples BL[x]_R/D to the positive terminal of the sensing amplifier/latch 430 (as required when CELLx1 or CELLx3 is read).

도 5a의 판독 동작 타이밍 도면과 관련하여 더 상세하게 설명될 바와 같이, 2개의 비트 라인들의 방전 동안, PSET 및 NSET 제어들이 활성화되며, 이는, 센싱 증폭기/래치(430)가 선택된 저항성 변화 엘리먼트의 프로그래밍된 저항성 상태에 의해 표현되는 데이터 값을 일시적으로 저장하게끔 한다. 그런 다음, 격리 엘리먼트(420)는 (N_ISOLATE1 및 N_ISOLATE2 둘 모두를 비활성화시킴으로써) 어레이 로우의 메모리 어레이 부분을 센싱 증폭기(430)로부터 격리할 수 있으며, 선택된 메모리 셀의 정보 상태가 CSL 제어에 응답하여 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)를 통해 언제라도 판독되어 나올 수 있다.As will be described in more detail with respect to the read operation timing diagram of FIG. 5A, during the discharging of the two bit lines, the PSET and NSET controls are activated, which means that the sensing amplifier/latch 430 is selected for the programming of the resistive change element. Allows to temporarily store the data value represented by the resistive state. The isolation element 420 can then isolate the memory array portion of the array row from the sensing amplifier 430 (by disabling both N_ISOLATE1 and N_ISOLATE2), and the information state of the selected memory cell is positive in response to the CSL control. Can be read out at any time through the -direction data bus control circuit 440.

도 4b의 어레이 로우 개략도의 격리 스테이지(420) 내의 EQ 제어가 비트 라인 쌍 전압들을 평형화하기 위하여 판독 동작 바로 이전에 활성화될 수 있으며, 그런 다음 판독 동작 동안의 워드 라인 활성화 이전에 비-활성화된다는 것을 주의해야만 한다. EQ 제어 및 그것의 연관된 회로 엘리먼트(TEQ)는 오로지 판독 동작 동안의 비트 라인 쌍 평형화를 위해서만 사용된다. EQ 제어는 기입 동작 동안 활성화 상태가 아니다. 판독 동작이 도 4b 및 도 5a와 관련하여 이하에서 추가적으로 설명된다.It is noted that the EQ control in the isolation stage 420 of the array row schematic of FIG. 4B can be activated immediately prior to the read operation to balance the bit line pair voltages, and then de-activated prior to the word line activation during the read operation. Be careful. The EQ control and its associated circuit element T EQ are only used for bit line pair balancing during read operations. The EQ control is not active during the write operation. The read operation is further described below in connection with FIGS. 4B and 5A.

제 1 DDR 호환 아키텍처를 사용하는 기입 동작 동안, (기입될 데이터 값들을 나타내는) 데이터 펄스들이, 도 10과 관련하여 이하에서 추가로 상세하게 설명되는 바와 같이 센싱 증폭기에 대한 디지털 인터페이스로 한번에 8개의 비트들을 송신하는 데이터 버스에 연결된 온-칩 데이터 입력/출력 버퍼/드라이버를 통해 어레이 내로 들어온다. 이러한 입력/출력 버퍼가 매 포지티브 어레이 클록 전환 동안 데이터 버스 상에 8개의 비트들을 놓으며, 그런 다음 이러한 데이터가 양-방향 데이터 버스 제어 회로(도 4b에서 440)를 통해 센싱 증폭기/래치(도 4b에서 430)로 송신된다. 격리 디바이스들(도 4b에서 420)이 활성화되며, 그런 다음 센싱 증폭기/래치 내의 데이터가 이러한 격리 디바이스들을 통해 어레이 비트 라인들(도 4b에서 BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)로 송신된다. 기입될 어레이 셀(또는 셀들)이 그것의 연관된 워드 라인을 통해 인에이블되며, 프로그래밍 전류가 기입 기능을 수행하기 위하여 그것의 연관된 비트 라인으로부터 선택 라인(도 4b에서 SL[x])으로 선택된 저항성 변화 엘리먼트(또는 엘리먼트들)를 통해 흐르는 것이 허용된다. 이상에서 논의된 바와 같이, (입력/출력 버퍼에 의해 드라이브되는) 센싱 증폭기/래치(430)로부터 비트 라인들 상으로 드라이브되는 전압은, 저항성 변화 엘리먼트의 저항성 상태를 조정하기 위하여 저항성 변화 엘리먼트를 통해 충분한 프로그래밍 전류를 제공하도록 선택된다.During a write operation using the first DDR compatible architecture, data pulses (indicating the data values to be written) are transferred eight bits at a time to the digital interface to the sensing amplifier as described in further detail below with respect to FIG. They enter the array through an on-chip data input/output buffer/driver connected to the data bus that transmits them. These input/output buffers place 8 bits on the data bus during every positive array clock transition, and then this data is passed through a two-way data bus control circuit (440 in Fig. 4b) through a sensing amplifier/latch (in Fig.4b). 430). Isolation devices (420 in Fig. 4b) are activated, and then the data in the sensing amplifier/latch is passed through these isolation devices through the array bit lines (BL[x]_D/R and BL[x]_R/D in Fig. 4b). ). The array cell (or cells) to be written is enabled via its associated word line, and the programming current is selected from its associated bit line to the select line (SL[x] in Fig. 4B) to perform the write function. It is allowed to flow through the element (or elements). As discussed above, the voltage driven onto the bit lines from the sensing amplifier/latch 430 (driven by the input/output buffer) is passed through the resistive change element to adjust the resistive state of the resistive change element. It is chosen to provide sufficient programming current.

페이지 모드 동작과 같은 특정 애플리케이션들 내에서, 예를 들어, DDR 메모리 기능성과의 호환성을 가능하게 하기 위하여, 어레이 내의 모든 비트들이 이하에서 추가로 설명되는 예에서 판독 동작들 동안 리셋 상태로 렌더링(render)된다. 그러나, 다른 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 어레이 내의 모든 비트들이 세트 상태로 렌더링될 수 있다. 대안적으로, 비트들이 세트 또는 리셋 상태 중 하나의 상태일 수 있다. 이러한 예에서 기입 동작의 시작시에 모든 비트들이 리셋 상태에 있기 때문에, 어레이 내의 모든 저장 엘리먼트들이 논리 '0'에 대응하는 고 저항(리셋) 상태에 있는 것으로서 가정될 수 있다. 이와 같이, 이러한 특정 애플리케이션들 내에서의 기입 동작은 단지, 논리 '1'에 대응하는 저 저항 상태인 세트 상태로 다시 프로그래밍되기 위해 요구되는 프로그래밍 세트 전류들을 이러한 어레이 셀들로 제공해야만 할 것이다. 본 개시의 제 1 DDR 호환 아키텍처를 사용하는 기입 동작들이 이하에서 도 5b와 관련하여 더 상세하게 설명될 것이다.Within certain applications such as page mode operation, for example, to enable compatibility with DDR memory functionality, all bits in the array are rendered to a reset state during read operations in the example further described below. )do. However, other methods can be used. For example, all bits in the array can be rendered in a set state. Alternatively, the bits may be in either a set or reset state. In this example, since all bits are in the reset state at the start of the write operation, it can be assumed that all the storage elements in the array are in a high resistance (reset) state corresponding to a logic '0'. As such, a write operation within these specific applications will only have to provide these array cells with the programming set currents required to be reprogrammed to the set state, which is a low resistance state corresponding to a logic '1'. Write operations using the first DDR compatible architecture of the present disclosure will be described in more detail below with respect to FIG. 5B.

이제 도 5a를 참조하면, (이상에서 4b에 도시되고 설명된 바와 같은) 본 개시의 제 1 아키텍처를 사용하는 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 어레이 내의 단일 어레이 셀 상의 예시적인 판독 동작을 먼저 상세화하는 타이밍 도면(501)이 도시된다. 도 5a의 예시적인 타이밍 도면(501) 내에서, 판독되는 어레이 셀 내의 저항성 변화 엘리먼트는 (논리 "1"에 대응하는) 저 저항 세트 상태로 프로그래밍된 것으로 가정된다.Referring now to FIG. 5A, a timing diagram first detailing an exemplary read operation on a single array cell in a DDR compatible resistive change element array using the first architecture of the present disclosure (as shown and described above in 4B). 501) is shown. Within the exemplary timing diagram 501 of FIG. 5A, it is assumed that the resistive change element in the array cell being read is programmed to a low resistance set state (corresponding to logic "1").

판독 타이밍 도면(501)을 참조하면, 클록 신호(CLK)(505)가, DDR NRAM 타이밍 디지털 인터페이스를 마이크로프로세서 또는 본 개시의 메모리 어레이 아키텍처와 인터페이싱하는 다른 디지털 외부 제어 회로 엘리먼트의 타이밍과 동기화시키기 위하여 사용된다. DDR 동작시, 외부 버스(I/O) 상의 데이터 레이트는 내부 (온-칩) 데이터 버스 상의 데이터 레이트의 2배(2-배)이다. 즉, 내부 데이터 버스 상의 데이터는 클록 신호(505)의 각각의 포지티브(업(up)) 전환과 함께 변화하며, 반면 외부 I/O 데이터 버스 상의 데이터는 클록 신호(505)의 포지티브(업) 및 네거티브(다운(down)) 전환들과 함께 변화하고, 그 결과 내부 데이터 버스 및 외부 데이터 버스 둘 모두가 클록 신호(505)로 동기화된 채로 유지된다. 이러한 예에 있어서, 도 5a에 예시된 타이밍 도면(501)을 참조하면, 내부 데이터 버스 및 외부 데이터 버스 둘 모두 상에서의 동기화된 데이터 전환들은, 클록 신호(505)에 대하여 위상이 180도 다른 제 2 클록 신호(505')를 생성함으로써 달성된다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 8개의 데이터 비트들이 클록 신호(505)의 각각의 포지티브(업) 전환과 함께 8-비트 내부 데이터 버스로 판독될 수 있으며, 이러한 데이터 비트 신호들이 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)로 송신된다. 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)는, 클록 신호(505) 및 제 2 클록 신호(505')의 조합을 사용함으로써 내부 데이터 버스 데이터 레이트의 2배(2-배)로 8개의 데이터 신호들을 4개의 데이터 비트 신호들의 2개의 세트들로 4-비트 외부 데이터 버스 상으로 멀티플렉싱(multiplex)한다. 즉, 외부 데이터 버스 상의 데이터는 클록 신호(505)의 각각의 포지티브(업) 전환 및 제 2 클록 신호(505')의 각각의 포지티브(업) 전환과 함께 전환된다. 내부 데이터 버스, 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067), 및 외부 데이터 버스가 도 10에 예시된다. Referring to the read timing diagram 501, a clock signal (CLK) 505 is used to synchronize the DDR NRAM timing digital interface with the timing of a microprocessor or other digital external control circuit element that interfaces with the memory array architecture of the present disclosure. Is used. In DDR operation, the data rate on the external bus (I/O) is twice (2-times) the data rate on the internal (on-chip) data bus. That is, the data on the internal data bus changes with each positive (up) transition of the clock signal 505, while the data on the external I/O data bus changes with the positive (up) and Changes with negative (down) transitions, as a result of which both the internal data bus and the external data bus remain synchronized with the clock signal 505. In this example, referring to the timing diagram 501 illustrated in FIG. 5A, the synchronized data transitions on both the internal data bus and the external data bus are a second, which is 180 degrees out of phase with respect to the clock signal 505. This is achieved by generating a clock signal 505'. In this way, for example, 8 data bits can be read into the 8-bit internal data bus with each positive (up) transition of the clock signal 505, and these data bit signals can be read into the data I/O buffer. /Sent to the driver 1067. The data I/O buffer/driver 1067 uses a combination of the clock signal 505 and the second clock signal 505' to receive eight data signals at twice (2-times) the internal data bus data rate. Two sets of four data bit signals are multiplexed onto a 4-bit external data bus. That is, data on the external data bus is switched with each positive (up) transition of the clock signal 505 and each positive (up) transition of the second clock signal 505'. An internal data bus, a data I/O buffer/driver 1067, and an external data bus are illustrated in FIG. 10.

온-칩 이-위상(out-of-phase) 클록 신호를 생성하는 것이, 내부 데이터 버스에 대하여 외부 데이터 버스 상의 2배의 데이터 레이트로 동기화된 데이터 레이트를 달성하는 하나의 방법이다. 다른 방법들이 또한 사용될 수 있다. 이러한 예가 내부 데이터 레이트에 관하여 외부 데이터 레이트를 더블링(doubling)하는 것을 설명하지만, 유사한 방법들이 3배의 데이터 레이트(DDR3 NRAM), 4배의 데이터 레이트(DDR4 NRAM), 및 더 높은 동기화된 데이터 레이트들을 달성하기 위해 사용될 수 있다.Generating an on-chip out-of-phase clock signal is one way to achieve synchronized data rates at twice the data rate on the external data bus with respect to the internal data bus. Other methods can also be used. While this example describes doubling the external data rate with respect to the internal data rate, similar methods can be used for 3 times the data rate (DDR3 NRAM), 4 times the data rate (DDR4 NRAM), and higher synchronized data rates. Can be used to achieve them.

판독 타이밍 도면(501)을 참조하면, 선택된 비트 라인 쌍 상의 신호 전개(development) 및 센싱(510) 파형들은 도 4b에 예시된 메모리 어레이(서브-어레이)(410) 내의 선택된 셀 내의 저장된 데이터 값에 대응한다. 신호 전개 및 센싱 파형들(510)을 참조하면, 선택된 비트 라인 쌍(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D])이, EQ를 활성화시킴으로써 판독 사이클의 사전-충전(pre-charge) 단계 동안 동일한 전압, 이러한 예에서 대략적으로 VDD/2로 평형화되며, 이는 그 후 도 4b에 예시된 메모리 어레이(또는 서브-어레이) 내의 선택된 워드 라인 및 대응하는 기준 워드 라인을 활성화시킬 때 턴 오프된다. 이러한 예에서 VDD/2가 평형화 전압으로서 선택되었지만, 다른 값들, 예컨대 VDD, VDD/2와 VDD 사이의 임의의 전압, 및 VDD/2 미만의 전압들이 또한 사용될 수 있다는 것을 주의해야만 한다. 다음으로, 선택된 워드라인, 이러한 예에서 WL[0]이 VDD+VTH로 전환되고 CELLx0 내의 선택 디바이스(Tx0)를 턴 온하며, 이는 저항성 변화 엘리먼트(SWx0)를 비트 라인(BL[x]_D/R)에 연결하고 그럼으로써 신호 전개를 개시한다. 이러한 예에서, CELLx0은 "1" 논리 상태를 나타내는 저 저항 세트 상태로 세팅된 것으로 가정된다. WL_EVEN이 또한 WL[0]과 거의 동시에 활성화되며, 또한 VDD+VTH로 전환되고, 기준 저항기(RREF_E)를 비트 라인(BL[x]_R/D)에 연결하는 기준 디바이스(TREF_E)를 턴 온한다. 사전-충전된 비트 라인들 둘 모두가 동일한 비트 라인 커패시턴스를 가지며, 둘 모두가 저항성 엘리먼트들을 통해 방전한다. 그러나, 비트 라인 쌍 내의 각각의 BL이 상이한 RC 시정수들, 및 그에 따른 방전의 상이한 레이트들 및 대응하는 전압 감소 레이트들을 야기하는 상이한 저항성 엘리먼트에 연결된다. 신호 전개 및 센싱 파형들(510)에서 신호 전개(signal develop)로서 지칭되는 시간의 양이 허용되며, 지속기간은 센싱 증폭기의 감도에 의존한다. 예를 들어, 차동 센싱 증폭기/래치(430)(도 4b)가 50 mV의 차이 전압으로 스위칭하는 경우, 신호 전개 시간은 50 mV의 차동 신호가 형성되는 것을 허용하도록 선택된다. 그러나, 차동 센싱 증폭기/래치(430)가 훨씬 더 민감하고, 예를 들어, 5 mV의 차이 전압으로 스위칭하는 경우, 더 짧은 신호 전개 시간이 사용된다. 충분한 신호 전개 시간이 도달될 때, 센싱 증폭기/래치(430)가 턴 온되고, 충분한 세트 시간 후에 비트 라인들(B[x]_D/R 및 B[x]_R/D) 사이의 차이 전압에 기초하여 신호를 래칭한다. 비트 라인들(B[x]_D/R 및 B[x]_R/D)에 대한 워드 라인(WL[0])과 기준 워드 라인(WL_EVEN) 사이의 결합 전압이 차동 센싱 증폭기/래치(430)에 의해 공통 모드 잡음으로서 거부된다.Referring to the read timing diagram 501, the signal development and sensing 510 waveforms on the selected bit line pair correspond to the stored data values in the selected cell in the memory array (sub-array) 410 illustrated in FIG. 4B. Corresponds. Referring to the signal evolution and sensing waveforms 510, the selected bit line pair (BL[x]_D/R and BL[x]_R/D]) activates the EQ to pre-charge the read cycle. charge) phase equilibrates to the same voltage, approximately V DD /2 in this example, which is then activated when activating the selected word line and the corresponding reference word line in the memory array (or sub-array) illustrated in Fig. 4b. It is turned off. Although in this example V DD /2 was chosen as the equilibration voltage, it should be noted that other values such as V DD , any voltage between V DD /2 and V DD , and voltages less than V DD /2 may also be used. do. Next, the selected word line, in this example WL[0] is switched to V DD +V TH and turns on the selection device (Tx0) in CELLx0, which turns the resistive change element (SWx0) to the bit line (BL[x]). _D/R) and thereby initiate signal evolution. In this example, it is assumed that CELLx0 is set to a low resistance set state representing a "1" logic state. WL_EVEN is also activated almost simultaneously with WL[0], and also switches to V DD +V TH and the reference device (T REF_E ) connecting the reference resistor (R REF_E ) to the bit line (BL[x]_R/D). Turn on. Both of the pre-charged bit lines have the same bit line capacitance, and both discharge through the resistive elements. However, each BL in the bit line pair is connected to a different resistive element resulting in different RC time constants, and thus different rates of discharge and corresponding voltage reduction rates. The amount of time referred to as signal develop in signal development and sensing waveforms 510 is allowed, and the duration depends on the sensitivity of the sensing amplifier. For example, if the differential sensing amplifier/latch 430 (FIG. 4B) switches to a difference voltage of 50 mV, the signal evolution time is selected to allow a differential signal of 50 mV to be formed. However, if the differential sensing amplifier/latch 430 is much more sensitive, for example switching with a difference voltage of 5 mV, a shorter signal evolution time is used. When a sufficient signal development time is reached, the sensing amplifier/latch 430 is turned on, and after a sufficient set time, the difference voltage between the bit lines B[x]_D/R and B[x]_R/D is Latches the signal based on it. The combined voltage between the word line WL[0] and the reference word line WL_EVEN for the bit lines B[x]_D/R and B[x]_R/D is equal to the differential sensing amplifier/latch 430 Is rejected as common mode noise by

이러한 예시적인 판독 사이클의 신호 전개의 말미 근처에서, 센싱 증폭기/래치(430)는 다음과 같이 활성화된다. PSET이 저 전압으로 드라이브되며, FET(TSA5)를 턴온하고, 그럼으로써 단자들 FET들(TSA1 및 TSA2)을 전원 공급장치(VSA)에 연결한다(이러한 예에서, 판독 동작에 대하여, VSA = VDD). NSET이 고 전압, 예를 들어, VDD로 드라이브되며, FET(TSA6)를 턴온하고, 그럼으로써 단자들 FET들(TSA3 및 TSA4)을 접지에 연결한다. 이와 동시에, 센싱 증폭기/래치(430)에 전력이 공급되며, 센싱 증폭기/래치가 cellx0으로부터 데이터 신호를 센싱/래칭한다. 센싱 증폭기/래치의 활성화 바로 직후에 (N_ISOLATE2가 디세이블된 상태로) N_ISOLATE1이 인에이블될 수 있지만, 반면, 전형적으로, N_ISOLATE1이, 예를 들어, 판독 사이클의 개시시에 센싱 증폭기/래치(430)의 활성화 이전에 판독 사이클에서 더 빨리 인에이블된다. 이러한 방식으로, 센싱 증폭기/래치(도 4b의 섹션(430))가 격리 엘리먼트(도 4b의 섹션(420))의 비-반전 경로를 통해 메모리 어레이에 결합되며, 선택된 셀의 데이터 값을 래칭하고 일시적으로 유지하도록 준비된다.Near the end of the signal evolution of this exemplary read cycle, the sensing amplifier/latch 430 is activated as follows. The PSET is driven to a low voltage, turns on the FET T SA5 , thereby connecting the terminals FETs T SA1 and T SA2 to the power supply V SA (in this example, for the read operation , V SA = V DD ). NSET is driven with a high voltage, e.g. V DD , turns on FET T SA6 , thereby connecting terminals FETs T SA3 and T SA4 to ground. At the same time, power is supplied to the sensing amplifier/latch 430, and the sensing amplifier/latch senses/latches the data signal from cellx0. Immediately after activation of the sensing amplifier/latch (with N_ISOLATE2 disabled) N_ISOLATE1 may be enabled, whereas, typically, N_ISOLATE1, for example, at the beginning of the read cycle, will cause the sensing amplifier/latch 430 ) Is enabled faster in the read cycle prior to activation. In this way, the sensing amplifier/latch (section 430 in Fig. 4b) is coupled to the memory array through the non-inverting path of the isolation element (section 420 in Fig. 4b), latching the data value of the selected cell and Be prepared to keep it temporarily.

어레이 로우 내의 모든 셀들에 공통되는 선택 라인 SL[x]가 낮게 유지된다. 그리고, CSL이 낮게 유지되며, 이는 어레이 데이터가 센싱 증폭기/래치(430)에 의해 래칭될 때까지 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)(도 4a)를 디세이블한다.The selection line SL[x] common to all cells in the array row is kept low. And, the CSL is kept low, which disables the bi-directional data bus control circuit 440 (FIG. 4A) until the array data is latched by the sensing amplifier/latch 430.

메모리 어레이들, 예컨대 메모리 어레이(410)는, 그 내부에서 메모리 서브-어레이 라인이 수천개의 개별적인 메모리 셀들을 포함할 수 있는, 복수의 서브-어레이들을 사용하여 형성된다. 이러한 어레이 라인들의 길이는 이러한 비트 라인들 상의 상대적으로 큰 라인 커패시턴스를 야기하고, 이는, 비휘발성 저항성 변화 엘리먼트들의 저항과 결합될 때 상대적으로 큰 시정수들을 야기할 수 있으며, RC 시정수들에 기인하여 이러한 비트 라인들이 충전 및 방전할 수 있는 속도를 제한할 수 있다. (BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)과 같은 폴딩형 비트 라인 쌍들을 사용하고, 작은 차동 신호 값들에서 비트 라인 쌍 신호들을 차동적으로 센싱함으로써, 센싱 시간이 크게 감소될 수 있고, 이는, 예를 들어, 페이지 모드 데이터 레이트들과 같은 더 빠른 데이터 레이트들 및 더 빠른 판독 시간들을 야기한다. 이는, 폴딩형 비트 라인 어레이 쌍들 및 차동 센싱을 사용하는 본 개시의 방법들이, 선택된 저항성 변화 엘리먼트(SWx0) 내에 저장된 저항 값을 결정하기 위하여 비트 라인 쌍 내의 각각의 비트 라인이 완전히, 또는 심지어 거의 완전히 방전될 것을 요구하지 않으며, 그럼으로써 상대적으로 고 커패시턴스의 긴 비트라인들과 연관된 타이밍 지연들을 감소시키기 때문이다. 도 4b에 예시된 폴딩형 어레이 아키텍처에 대한 더 낮은 전압들에서의 더 빠른 센싱이 또한 더 낮은 동작 전력을 마찬가지로 야기할 수 있다. (예를 들어, 비제한적으로, 1 Gb 또는 그 이상의) 매우 큰 메모리 어레이 크기들을 갖는 애플리케이션들 내에서, 저 전력의 판독 동작들이 매우 중요한 설계 고려사항이 될 수 있다.Memory arrays, such as memory array 410, are formed using a plurality of sub-arrays within which a memory sub-array line may contain thousands of individual memory cells. The length of these array lines causes a relatively large line capacitance on these bit lines, which can lead to relatively large time constants when combined with the resistance of non-volatile resistive change elements, due to the RC time constants. Thus, the rate at which these bit lines can be charged and discharged can be limited. By using folding bit line pairs such as (BL[x]_D/R and BL[x]_R/D) and differentially sensing the bit line pair signals at small differential signal values, the sensing time will be greatly reduced. May, for example, result in faster data rates and faster read times, such as page mode data rates. This means that the methods of the present disclosure using folding bit line array pairs and differential sensing allow each bit line in the bit line pair to be completely, or even almost completely, to determine the resistance value stored in the selected resistive change element (SWx0). This is because it does not require discharge, thereby reducing the timing delays associated with relatively high capacitance long bit lines. Faster sensing at lower voltages for the folding array architecture illustrated in FIG. 4B may also result in lower operating power as well. In applications with very large memory array sizes (eg, but not limited to 1 Gb or more), low power read operations can be a very important design consideration.

신호 전개 및 센싱 파형들(510)에 의해 예시된 바와 같이, 도 5a에서 상세화된 예시적인 판독 동작 내에서, BL[x]_D/R은 BL[x]_R/D보다 더 빠르게 방전되었으며, 이는 CELLx0 내의 SWx0의 전기적 저항이 RREF-EVEN의 저항 값보다 훨씬 더 낮은 저항 값(세트 상태)에 있다는 것을 나타낸다. 그리고, RREF-EVEN의 저항 값이 (메모리 어레이에서 사용되는 저항성 변화 엘리먼트들의 기술 및 설계에 의해 결정된 바와 같은) 공칭적인 "고" 저항 값과 공칭적인 "저" 저항 값 사이의 값으로 선택되었기 때문에, 방전에서의 이러한 차이는 이상에서 추가적으로 설명된 바와 같이 저 저항 값(또는 논리 "1")이 CELLx0 내에 저장되어 있다는 것을 나타내며, 센싱 증폭기/래칭(430)가 논리 "1" 상태를 래칭하고 이를 유지한다. 그러나, CELLx0 내의 SWx0의 전기적 저항이 논리 "0"을 나타내는 높은 상태(리셋 상태)인 경우, SWx0이 기준 저항기(RREF-EVEN)보다 더 높은 저항을 가지고 그에 따라 더 느리게 방전할 것이기 때문에, BL[x]_D/R이 BL[x]_R/D보다 더 느리게 방전할 것이며, 센싱 증폭기/래치(430)가 논리 "0"을 래칭하고 유지한다. 센싱 증폭기/래치(430) 내에 유지되는 논리 값은, 메모리 어레이 외부의 회로를 제어함으로써 CSL이 활성화될 때, 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)(도 4b)에 의해 온-칩 데이터 버스로 판독될 수 있다. As illustrated by signal evolution and sensing waveforms 510, within the exemplary read operation detailed in FIG. 5A, BL[x]_D/R discharged faster than BL[x]_R/D, which It indicates that the electrical resistance of SWx0 in CELLx0 is at a much lower resistance value (set state) than that of R REF-EVEN. And, since the resistance value of R REF-EVEN was chosen as a value between a nominal "high" resistance value and a nominal "low" resistance value (as determined by the technology and design of the resistive change elements used in the memory array). Therefore, this difference in discharge indicates that a low resistance value (or logic "1") is stored in CELLx0 as further described above, and the sensing amplifier/latching 430 latches the logic "1" state Keep it. However, when the electrical resistance of the SWx0 in CELLx0 the high state (reset state) indicating a logical "0", because it will SWx0 has a higher resistance than that of the reference resistor (R REF-EVEN) more slowly discharge accordingly, BL [x]_D/R will discharge slower than BL[x]_R/D, and sensing amplifier/latch 430 latches and holds logic "0". The logic value held in the sensing amplifier/latch 430 is transferred to the on-chip data bus by the bi-directional data bus control circuit 440 (Fig. 4B) when the CSL is activated by controlling the circuit outside the memory array. Can be read.

도 5a에 도시된 판독 동작의 최종 단계("출력 및 리셋" 단계)에서, N_ISOLATE1이 로우로 드라이브되며, 이는 센싱 증폭기/래치(430)(도 4b)를 메모리 어레이(410)(도 4b)로부터 격리한다. 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)가 CSL에 의해 활성화되며, 선택된 어레이 셀 내에 저장된 데이터에 대응하는 센싱 증폭기/래치(430)(도 4b) 내에 저장된 논리 값은, 그것의 반전값(상보값)이 반전된 데이터 출력 라인(nD) 상으로 동시에 드라이브되면서, 온-칩 8-비트 데이터 버스 상의 데이터 출력 라인(D) 및 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)의 입력으로 연결된다. 그런 다음, 데이터 I/O 버퍼(1067)(도 10)가 데이터를 래칭하고, 이상에서 추가적으로 설명된 바와 같이, 내부 데이터 버스의 2배의 데이터 레이트로 외부 4-비트 데이터 버스를 드라이브한다. 이러한 예에 있어, 컬럼 어드레스가 제어 디바이스로부터 수신된 후 데이터는 처음에 외부 데이터 버스의 2개의 클록 사이클 상에서 나타난다. DDR NRAM이 랜덤 액세스 모드로 동작될 수 있는 동안, 전형적으로 데이터의 페이지가 도 5a에 예시된 바와 같이 판독된다(페이지 모드). 데이터 전송이 완료될 때, CSL이 센싱 증폭기(430)와 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440) 사이의 연결을 디세이블한다.In the final stage of the read operation shown in FIG. 5A (“Output and Reset” stage), N_ISOLATE1 is driven low, which transfers the sensing amplifier/latch 430 (FIG. 4B) from the memory array 410 (FIG. 4B). Isolate. The bi-directional data bus control circuit 440 is activated by the CSL, and the logic value stored in the sensing amplifier/latch 430 (Fig. 4B) corresponding to the data stored in the selected array cell is its inverted value (complementary value). ) Are simultaneously driven onto the inverted data output line nD, and are connected to the input of the data output line D and the data I/O buffer/driver 1067 on the on-chip 8-bit data bus. Then, the data I/O buffer 1067 (FIG. 10) latches the data, and drives the external 4-bit data bus at a data rate twice the internal data bus, as described further above. In this example, data first appears on two clock cycles of the external data bus after the column address is received from the controlling device. While the DDR NRAM can be operated in random access mode, typically a page of data is read as illustrated in FIG. 5A (page mode). When data transfer is complete, the CSL disables the connection between the sensing amplifier 430 and the bi-directional data bus control circuit 440.

저항성 변화 엘리먼트들이 비-휘발성이지만(즉, 이들이 판독 동작들 동안 또는 전력이 디바이스로부터 제거될 때 그들의 프로그래밍된 정보 상태를 유지하지만), 반면 특정 유형들의 메모리 아키텍처들(예컨대, 비제한적으로, DRAM 용량성 저장 메모리들)은 파괴적인 판독 동작들을 야기한다. 즉, 통상적인 DRAM DDR 메모리 어레이에 있어서, 예를 들어, 셀에 대한 판독 동작이 셀 자체에 저장된 데이터를 파괴할 것이다. 그런 다음, 이러한 데이터는 라이트-백(write-back) 동작에서 대응하는 센싱 증폭기/래치로부터 어레이 내의 선택된 셀로 다시 기입되어야만 할 것이다. 따라서, 증폭기/래치가, 셀의 원래의 상태를 복원하기 위하여 판독 동작 사이클의 완료 동안 대응하는 비트 라인 쌍에 연결된 채로 유지될 것이다. 그러나, NRAM과 같은 저항성 변화 메모리는, 예를 들어, 비-파괴적 판독 동작을 수행하기 때문에, 데이터가 어레이 셀 내에 남아 있으며, 어레이로부터 격리될 수 있는 센싱 증폭기/래치(430)로부터의 데이터 라이트-백 요건이 존재하지 않는다. 따라서, 이러한 NRAM 예에 있어서, N_ISOL1이 비활성화되고, 전송 디바이스들(TIOS1 및 TIOS2)이 센싱 증폭기/래치(430)를 메모리 어레이(410) 비트 라인들(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)로부터 격리하며, 또한, WL_EVEN이 기준 저항기(RREF_E)를 비트 라인(BL[x]_R/D)으로부터 격리하고, 신호 전개 및 센싱 파형들(510)에 의해 도시된 바와 같이, 비트 라인들 둘 모두가 0(접지) 전압으로 드라이브 되며, 이는 데이터가 온-칩 데이터 버스로의 전송을 위해 센싱 증폭기/래치(430) 내로 래칭되기 때문이다. 이러한 예에 있어, 어떠한 데이터 라이트-백도 요구되지 않기 때문에, 프로그래밍 동작이 판독 사이클의 말미에서 수행될 수 있다. 선택된 워드 라인(WL[0])이 활성화된 상태로 남아 있으며, 그럼으로써, SL[x]이 리셋 전압으로 전환되고, 비트 라인들이 접지되며, 셀이 저 저항 세트 상태에 있던 경우에 SL[x]이 선택된 비트를 고 저항 리셋 상태로 드라이브할 때, 리셋 동작을 인에이블한다. 셀이 고 저항 리셋 상태에 있던 경우, 이는 리셋 상태에서 변화되지 않을 채로 유지된다. 이는, 센싱 증폭기/래치(430)로부터의 데이터가 온-칩 데이터 버스를 통해 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)로 그리고 오프-칩 출력 버스 상으로 전송되는 동안, NRAM들과 같은 저항성 메모리들이 리셋 사이클을 완료하는 것을 가능하게 한다. 판독 사이클의 완료 동안 선택된 비트들을 고 저항 상태로 리셋하는 것에 의해 저항성 메모리 비트들의 비-휘발성을 레버리징(leverage)하는 것이 이하에서 추가적으로 논의되는 바와 같이 기입 동작을 단순화한다. 본 개시의 메모리 어레이 아키텍처 내의 이러한 기능성을 예시하기 위하여, 도 5a의 타이밍 도면(501)에 의해 상세화된 예시적인 판독 동작이, (즉, CSL이 활성화되며 판독 데이터가 외부 데이터 버스로 제공되는 동안에) 데이터 판독 동작과 동시에 발생하는 리셋 동작을 도시한다.While resistive change elements are non-volatile (i.e., they retain their programmed information state during read operations or when power is removed from the device), while certain types of memory architectures (e.g., without limitation, DRAM capacity Sex storage memories) cause destructive read operations. That is, in a typical DRAM DDR memory array, for example, a read operation on a cell will destroy the data stored in the cell itself. Then, this data will have to be written back to the selected cell in the array from the corresponding sensing amplifier/latch in a write-back operation. Thus, the amplifier/latch will remain connected to the corresponding pair of bit lines during the completion of the read operation cycle to restore the cell's original state. However, a resistive change memory such as NRAM, for example, because it performs a non-destructive read operation, the data remains in the array cell and writes data from the sensing amplifier/latch 430, which can be isolated from the array. There are no back requirements. Thus, in this NRAM example, N_ISOL1 is deactivated, and the transmission devices T IOS1 and T IOS2 connect the sensing amplifier/latch 430 to the memory array 410 bit lines BL[x]_D/R and BL. [x]_R/D), and further, WL_EVEN isolates the reference resistor R REF_E from the bit line BL[x]_R/D, as shown by the signal evolution and sensing waveforms 510. As such, both of the bit lines are driven to a zero (ground) voltage because the data is latched into the sensing amplifier/latch 430 for transmission to the on-chip data bus. In this example, since no data write-back is required, the programming operation can be performed at the end of the read cycle. The selected word line (WL[0]) remains active, whereby SL[x] switches to the reset voltage, the bit lines are grounded, and SL[x] when the cell was in a low resistance set state. ] Enables the reset operation when driving the selected bit to the high resistance reset state. If the cell was in a high resistance reset state, it remains unchanged in the reset state. This means that while data from the sensing amplifier/latch 430 is transferred via the on-chip data bus to the data I/O buffer/driver 1067 and onto the off-chip output bus, resistive memories such as NRAMs Make it possible to complete the reset cycle. Leveraging the non-volatility of the resistive memory bits by resetting the selected bits to a high resistance state during the completion of the read cycle simplifies the write operation as discussed further below. To illustrate this functionality within the memory array architecture of the present disclosure, an exemplary read operation detailed by timing diagram 501 of FIG. 5A is described (i.e., while CSL is active and read data is provided to an external data bus). A reset operation that occurs simultaneously with the data read operation is shown.

특히, 이러한 리셋 동작 내에서, SL[x]가 (이상에서 저항성 변화 엘리먼트들 상의 세트 및 리셋 동작들과 관련하여 상세하게 설명된 바와 같이) 요구되는 리셋 전압까지 높게로 드라이브되며, 반면 로우들의 비트 라인들(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D]) 둘 모두가 낮게 풀링(pull)된다. WL_EVEN이 또한 낮게 드라이브되고, 이는 임의의 프로그래밍 전류가 기준 엘리먼트(RREF-EVEN)를 통과하는 것을 방지하며, WL[0]이 높게 드라이브된 채로 남아 있고, 이는 CELLx0에 대한 액세스를 인에이블한다. 이러한 방식으로, 프로그래밍 전류가 CELLx0을 통해 드라이브되며, SWx0이 리셋 상태로 드라이브된다. 나머지 워드 라인들(WL[1] - WL[3])이 낮게 남아 있으며, 따라서 나머지 메모리 셀들(도 4b에서 CELLx1, CELLx2, 및 CELLx3) 내의 데이터가 변화되지 않은 채로 남아 있는다. 이상에서 논의된 바와 같이, 판독 메모리 셀에 대한 이러한 리셋 동작이 본 개시의 방법들 내에서 요구되지 않지만, 이는 도 4b 및 도 5a에 제시된 DDR NRAM 아키텍처의 이점들 및 기능성을 예시하기 위해 포함된다는 것을 주의해야만 한다.In particular, within this reset operation, SL[x] is driven high to the required reset voltage (as detailed above in connection with set and reset operations on resistive change elements), while the bits of the rows Both lines BL[x]_D/R and BL[x]_R/D] are pulled low. WL_EVEN is also driven low, which prevents any programming current from passing through the reference element R REF-EVEN , and WL[0] remains driven high, which enables access to CELLx0. In this way, the programming current is driven through CELLx0, and SWx0 is driven to the reset state. The remaining word lines WL[1]-WL[3] remain low, and thus the data in the remaining memory cells (CELLx1, CELLx2, and CELLx3 in Fig. 4B) remain unchanged. As discussed above, this reset operation for a read memory cell is not required within the methods of the present disclosure, but it is included to illustrate the benefits and functionality of the DDR NRAM architecture presented in FIGS. 4B and 5A. Be careful.

이제 도 5b를 참조하면, 제 1 DDR 호환 메모리 회로 아키텍처에 대한 기입(프로그래밍) 동작에 대한 타이밍 도면(550)이 도시된다. 타이밍 도면(550)은, 이상에서 논의되고 도 4b에 도시된 본 개시의 어레이 내의 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트들 내의 단일 어레이 셀에 대한 예시적인 기입(프로그래밍) 동작을 상세화한다. 도 5b의 예시적인 타이밍 도면(550) 내에서, 어레이 셀 내의 저항성 변화 엘리먼트는 (논리 "0"에 대응하는) 고 저항 리셋 상태로부터 (논리 "1"에 대응하는) 저 저항 세트 상태로 조정되는 것으로 가정된다.Referring now to FIG. 5B, a timing diagram 550 for a write (programming) operation for a first DDR compatible memory circuit architecture is shown. The timing diagram 550 details an exemplary write (programming) operation for a single array cell within the DDR compatible resistive change elements in the array of the present disclosure discussed above and shown in FIG. 4B. Within the exemplary timing diagram 550 of FIG. 5B, the resistive change element in the array cell is adjusted from a high resistance reset state (corresponding to logic "0") to a low resistance set state (corresponding to logic "1"). Is assumed to be.

이상에서 도 5a와 관련하여 논의된 바와 같이, 본 개시의 제 1 DDR 호환 어레이 아키텍처를 사용하는 선택된 어레이 셀에 대한 판독 동작이 동일한 사이클 내에서 판독 및 리셋될 수 있다. 이러한 판독 및 리셋 방법은, 판독 사이클의 종결시에 선택된 어레이 셀이 리셋 상태(즉, 논리 '0'에 대응하는 상대적인 고 저항 상태)에 있다는 것을 보장한다. 그러면, 이러한 셀에 대한 기입 동작은 단지, 세트 상태(즉, 논리 '1'에 대응하는 상대적인 저 저항 상태)로 들어가기 위해 요구되는 프로그래밍 세트 전류를 어레이 셀 상에 인가해야만 할 것이다. 이러한 방식으로, (도 4b에서 상세화된 바와 같은) 이러한 제 1 아키텍처가 전통적인 DDR 인터페이스와 함께 사용될 수 있다. 추가적으로, 특정 애플리케이션들 내에서, 이러한 판독/리셋/기입 프로세스는 저항성 변화 엘리먼트 어레이의 향상된 속도 및 더 낮은 전력의 동작을 제공할 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 도 5b에서 상세화되는 예시적인 기입 동작이, 본 개시의 제 1 DDR 호환 어레이 아키텍처를 사용하여 저항성 변화 엘리먼트 어레이 내의 선택된 셀(도 4b에 도시된 바와 같은 CELLx0)에 대한 세트 동작을 제공한다.As discussed above with respect to FIG. 5A, a read operation for a selected array cell using the first DDR compatible array architecture of the present disclosure may be read and reset within the same cycle. This read and reset method ensures that at the end of the read cycle the selected array cell is in a reset state (ie, a relatively high resistance state corresponding to a logic '0'). Then, a write operation to this cell would only have to apply the programming set current required to enter the set state (ie, a relatively low resistance state corresponding to logic '1') onto the array cell. In this way, this first architecture (as detailed in Fig. 4b) can be used with a traditional DDR interface. Additionally, within certain applications, this read/reset/write process can provide improved speed and lower power operation of the resistive change element array. For this purpose, the exemplary write operation detailed in FIG. 5B performs a set operation for a selected cell (CELLx0 as shown in FIG. 4B) in the resistive change element array using the first DDR compatible array architecture of the present disclosure. to provide.

도 5a에서 상세화된 판독 동작 내에서, 도 4a에 도시된 센싱 증폭기/래치(430)가 상대적으로 낮은 전압들(예를 들어, 약 1V)에서 동작될 수 있다. 이와 같이, 비트 라인들(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D) 상에서 그리고 센싱 증폭기/래치(430) 내에서 사용되는 전압 레벨들은, 특정 애플리케이션들에 있어, 외부 제어 회로에 의해 사용되는 시스템 레벨 전압("VDD")일 수 있다. 이러한 방식으로, 양-방향 데이터 버스 제어 회로(도 4b의 440)를 통해 외부 데이터 버스로 송신되는 데이터 펄스들이 또한, 이들이 어레이로부터 송신될 때 VDD에 있다. 그러나, 특정 애플리케이션들에 있어, (다시, 도 4b에 예시된 바와 같은) 본 개시의 제 1 DDR 호환 NRAM 아키텍처 내에서의 기입(또는 프로그래밍) 동작은, 선택된 어레이 셀을 통해 충분한 프로그래밍 전류를 유도하기 위하여 상당히 더 높은 전압들을 요구할 수 있다. 예를 들어, 기입 동작은, 선택된 어레이 셀과 연관된 비트 라인 상에 시스템 레벨 전압의 2배의 전압 레벨(VDDx2)이 드라이브될 것을 요구할 수 있으며, 이는 이러한 더 높은 전압이, 적어도 일시적으로, 온-칩 데이터 버스 라인들(도 4b의 D 및 nD) 상으로 마찬가지로 드라이브될 것을 요구한다. 이를 예시하기 위하여, 도 5b에 상세화된 예시적인 기입 동작 내에서 요구되는 프로그래밍 전압이 VDDx2인 것으로 가정된다.Within the read operation detailed in FIG. 5A, the sensing amplifier/latch 430 shown in FIG. 4A may be operated at relatively low voltages (eg, about 1V). As such, the voltage levels used on the bit lines BL[x]_D/R and BL[x]_R/D and within the sensing amplifier/latch 430 are, for certain applications, to the external control circuit. It may be a system level voltage ("V DD ") used by. In this way, the data pulses transmitted to the external data bus through the bi-directional data bus control circuit (440 in Fig. 4B) are also at V DD when they are transmitted from the array. However, for certain applications, a write (or programming) operation within the first DDR compliant NRAM architecture of the present disclosure (again, as illustrated in Figure 4B) is to induce sufficient programming current through the selected array cell. It may require significantly higher voltages to do so. For example, a write operation may require that a voltage level (V DD x2) twice the system level voltage is driven on the bit line associated with the selected array cell, which means that this higher voltage, at least temporarily, It also requires being driven onto the on-chip data bus lines (D and nD in Fig. 4B) as well. To illustrate this, it is assumed that the programming voltage required in the exemplary write operation detailed in FIG. 5B is V DD x2.

이하에서 추가적으로 설명되는 도 10에 예시된 저항성 변화 메모리(1000) 및 도 4b에 예시된 제 1 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 어레이 아키텍처 개략도(402)를 참조하여, DDR 프로그래밍(기입) 동작이 도 5b에 도시된 타이밍 도면(550)과 관련하여 설명된다. 도 4a의 표(401)를 참조하면, 개략도(402) 내의 기준 저항기들(412)이 기입 동작 동안 비활성화 상태이다. 도 4b와 관련하여 이상에서 설명된 바와 같이, 메모리 어레이(410)는 폴딩형 비트 라인 아키텍처를 사용하며, 비트 라인 쌍(BL[x])은 메모리 어레이 또는 메모리 서브-어레이 내의 모든 워드 라인들과 교차하는 임의의 폴딩형 비트 라인 쌍을 나타낸다. 기입 동작 동안 한번에 하나의 워드 라인만이 선택(활성화)되며, 이는 로우 어드레스 버퍼(도 10) 내의 로우 어드레스에 대응한다. 도 4b와 관련하여 이상에서 추가적으로 설명된 바와 같이, 폴딩형 비트 라인 아키텍처 내에서, 셀들은, 짝수 워드 라인이 활성화될 때 BL[x]_D/R이 어레이(410)로 입력되는 데이터를 포함하고, 홀수 워드 라인이 활성화될 때 BL[x]_R/D이 데이터를 포함하도록, 스태거링된다. 이러한 기입 예에 있어서, 짝수 워드 라인(WL[0])이 선택된다. 따라서, 메모리 어레이(410) 내에 예시된 CELLx0이 선택되며, 기입 동작이 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0) 내에 데이터를 저장한다. 선택 라인(SL[x])은, 짝수 또는 홀수 워드 라인들 중 하나에 대하여 기입 동작 동안 저 전압(예를 들어, 접지)으로 유지된다. 컬럼 어드레스 버퍼(도 10)는 기입 동작에 대한 컬럼 어드레스 위치들을 포함한다. 제 1 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 어레이 아키텍처에 대한 타이밍 도면(550)은, 이러한 예에서 WL[0]인 사전-선택된(pre-selected) 워드 라인에 대한 고속 페이지 모드 기입 동작을 예시한다. 온-칩 클록(CLK) 신호가 메모리의 디지털 인터페이스들을 외부 제어기 또는 프로세서에 동기화한다. 외부(오프 칩) 4-비트 데이터 버스로부터의 입력 데이터가 클록의 각각의 포지티브 및 네거티브(negative) 전환과 함께 저항성 변화 메모리(도 10)의 디지털 인터페이스에 도착하고, 8개의 비트들이 4개의 비트들의 2개의 그룹들로 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10) 상에 래칭된다. 그런 다음, 클록의 각각의 포지티브 전환에서, 8개의 비트들이 8-비트 온-칩 데이터 버스로 전송되며, 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)(도 4b)가 활성화되고 8개의 비트들을 8개의 센싱 증폭기들로 전송하며, 이들이 메모리 어레이(410)(도 4b) 내로 기입된다. 워드 라인, 예컨대 이러한 예에서 워드 라인(WL[0])을 따라 2048개의 비트들이 존재하는 경우, 워드 라인(WL[0])을 따라 기입될 모든 비트들의 기입 동작이 256회의 클록 사이클들 이후에 완료된다. 그런 다음, 다른 워드 라인, 예를 들어, WL[1]이 선택될 것이며, 유사한 기입 동작들이 수행될 것이다. 전체 페이지가 기입되고 기입 동작이 완료될 때까지 유사한 기입 동작들이 수행되는 등등이다. 타이밍 도면(550)은 오로지 WL[0] 및 하나의 대표적인 비트 라인 쌍(BL[x])만을 도시한다. 그러나, 이는 도 4b에 예시된 개략도(402)의 메모리 어레이(410)에 기입되는 모든 비트들에 대한 기입 동작을 대표한다.Referring to the resistive change memory 1000 illustrated in FIG. 10 and the first DDR compatible resistive change element array architecture schematic diagram 402 illustrated in FIG. 4B to be further described below, a DDR programming (write) operation is illustrated in FIG. 5B. Will be described in connection with the resulting timing diagram 550. Referring to table 401 of FIG. 4A, reference resistors 412 in schematic diagram 402 are in an inactive state during a write operation. As described above with respect to FIG. 4B, the memory array 410 uses a folding-type bit line architecture, and the bit line pair BL[x] includes all word lines in the memory array or memory sub-array. Represents any pair of folding bit lines that intersect. During the write operation, only one word line is selected (activated) at a time, which corresponds to the row address in the row address buffer (FIG. 10). As further described above with respect to FIG. 4B, within the folding type bit line architecture, cells contain data that BL[x]_D/R is input to the array 410 when the even word line is activated. , When the odd word line is activated, it is staggered so that BL[x]_R/D contains the data. In this writing example, the even word line WL[0] is selected. Accordingly, CELLx0 illustrated in the memory array 410 is selected, and the write operation stores data in the nonvolatile storage element SWx0. The selection line SL[x] is maintained at a low voltage (eg, ground) during a write operation with respect to one of the even or odd word lines. The column address buffer (FIG. 10) contains column address locations for write operations. The timing diagram 550 for a first DDR compatible resistive change element array architecture illustrates a fast page mode write operation for a pre-selected word line that is WL[0] in this example. An on-chip clock (CLK) signal synchronizes the digital interfaces of the memory to an external controller or processor. Input data from the external (off-chip) 4-bit data bus arrives at the digital interface of the resistive change memory (Figure 10) with each positive and negative transition of the clock, and 8 bits Two groups are latched onto the data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10). Then, at each positive transition of the clock, 8 bits are transferred to the 8-bit on-chip data bus, the bi-directional data bus control circuit 440 (Fig. 4B) is activated and 8 bits are converted to 8 bits. To the sensing amplifiers, which are written into the memory array 410 (FIG. 4B). If there are 2048 bits along the word line, e.g., the word line WL[0] in this example, the write operation of all the bits to be written along the word line WL[0] is performed after 256 clock cycles. It is completed. Then, another word line, for example WL[1], will be selected, and similar write operations will be performed. Similar write operations are performed until the entire page is written and the write operation is completed, and so on. Timing diagram 550 shows only WL[0] and one representative bit line pair BL[x]. However, this represents a write operation for all bits written to the memory array 410 of the schematic diagram 402 illustrated in FIG. 4B.

다시 도 5b를 살펴보면, 클록 신호(CLK)가 DDR NRAM 메모리의 외부 동기화 타이밍 요건들을 나타내기 위해 사용된다. ("클록 0"과 "클록 1" 사이의) 제 1 클록 사이클 전체에 걸쳐, ("칩 전압들"의 파형에 의해 표현되는) 어레이 전압들이 모두 VDD이다. 선택 라인(SL[x]) 전압은 전체 기입 사이클 동안 낮게(예를 들어, 접지로) 유지된다. VDD는 전형적으로, 그러나 비제한적으로, 약 1V의 전압이다. 로우 어드레스가 활성화되었으며, 이러한 예에서, 워드 라인(WL[0])이 제 1 클록(CLK) 사이클의 시작 이전에 선택되었다(도 5b에 도시되지 않음). 컬럼 어드레스 클록 생성기(도 10)가 기입 "명령(command)" WRT에 의해 활성화된다. "컬럼 어드레스"가 수신되며, 컬럼 어드레스 버퍼(도 10) 내에 저장된다. 컬럼 어드레스(C0)가 기입 사이클의 시작에서 선택된다. 이러한 예에 있어, 외부 데이터가 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)에 의해 수신되기 이전에, 2회의 CLK 사이클들의 온 칩 레이턴시(latency)(지연)가 존재한다. 센싱 증폭기/래치(430)(도 4b)와 같은 센싱 증폭기/래치들이 PSET 전압이 높고 NSET 전압이 낮은 상태로 비활성화 상태이다.Referring again to FIG. 5B, the clock signal CLK is used to indicate the external synchronization timing requirements of the DDR NRAM memory. Throughout the first clock cycle (between “clock 0” and “clock 1”), the array voltages (represented by the waveform of “chip voltages”) are all V DD . The select line (SL[x]) voltage is kept low (eg, to ground) during the entire write cycle. V DD is typically, but not limited to, a voltage of about 1 V. The row address has been activated, and in this example, the word line WL[0] has been selected prior to the start of the first clock CLK cycle (not shown in Fig. 5B). The column address clock generator (Fig. 10) is activated by the write "command" WRT. The "column address" is received and stored in the column address buffer (Fig. 10). The column address C0 is selected at the start of the write cycle. In this example, there is an on-chip latency (delay) of two CLK cycles before external data is received by the data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10). Sensing amplifiers/latches such as the sensing amplifier/latch 430 (FIG. 4B) are inactive with a high PSET voltage and a low NSET voltage.

(CLK1과 CLK2 사이의) 제 2 클록 사이클의 시작에서, 컬럼 어드레스 클록 생성기(도 10)가 기입 "명령" WRT에 의해 활성화되며, "컬럼 어드레스"(C0)가 선택된다. 기입 동작을 지원하기 위하여, 온-칩 전압 생성기들이 VDD를 넘는 세트 전압(VSET)을 제공한다. 이러한 예에 있어, 공지된 온-칩 전압 생성 방법들을 사용하여 VSET = VDDx2이며, 세트 오버드라이브(overdrive) 전압은 VDDx2 + VTH이다. 이러한 예에 있어, 메모리 어레이(410)(도 4b) 내에 예시된 선택된 워드 라인(WL[0])이 VDDx2+VTH로 전환되며, 이는 완전한 세트 전압(VDDx2) 및 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0)로의 기입 전류를 인에이블 한다. 그러나, 일부 경우들에 있어서, FET(Tx0)를 포화 모드(saturation mode)로 동작시킴으로써 대응하는 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0) 내로 흐르는 세트 전류를 제한하는 것이 바람직할 수 있다는 것이 이해되어야만 한다. 이러한 경우들에 있어서, 워드 라인(WL[0]) 전압은 희망되는 더 낮은 세트 전류 흐름을 달성하기 위하여 VDDx2 + VTH보다 더 낮은 전압으로 드라이브될 수 있으며, 이는 VDDx2보다 훨씬 더 작게 선택될 수 있다.At the start of the second clock cycle (between CLK1 and CLK2), the column address clock generator (Fig. 10) is activated by the write "command" WRT, and "column address" (C0) is selected. To support the write operation, on-chip voltage generators provide a set voltage (V SET ) in excess of V DD. In this example, using known on-chip voltage generation methods, V SET = V DD x2 and the set overdrive voltage is V DD x2 + V TH . In this example, the selected word line (WL[0]) illustrated in the memory array 410 (Fig. 4B) is converted to V DD x2+V TH , which is a complete set voltage (V DD x2) and non-volatile storage. The write current to the element SWx0 is enabled. However, it should be understood that in some cases, it may be desirable to limit the set current flowing into the corresponding non-volatile storage element SWx0 by operating the FET Tx0 in a saturation mode. In these cases, the word line (WL[0]) voltage can be driven to a voltage lower than V DD x2 + V TH to achieve the desired lower set current flow, which is much more than V DD x2. Can be chosen small.

도 5b를 참조하면, (CLK2와 CLK3 사이의) 제 3 클록 사이클의 시작에서, 이상에서 사이클들 1 및 2와 관련하여 설명된 바와 같이, 이러한 사이클 내에서 그리고 후속 사이클들의 각각 내에서 "명령" 및 "컬럼 어드레스"가 활성화된다. "데이터 인(Data in)"은 4-비트 외부 데이터 버스로부터의 데이터 입력(DI0)을 가지고 시작하며, 이는 클록("CLK")의 포지티브 전환 동안 사이클 3의 말미에서 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)에 의해 래칭된다. 외부 4-비트 데이터 버스 상의 유입 데이터 펄스들이 클록(CLK)의 상승 및 하강 전환들 둘 모두에 대하여 0과 VDD 전압들 사이에서 전환된다. 이러한 외부 데이터 펄스들이 4개의 비트들의 2개의 그룹들(DI0 및 DI0')로 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)에 의해 수신된다. 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)는 전압을 VDDx2의 기입 전압으로 승압하며, 클록(CLK)의 각각의 포지티브 전환에서 양방향 내부 데이터 버스를 통해 8개의 비트들에 대응하는 데이터 파형들을 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)(도 4b)로 송신하고, 여기에서 D 및 nD 펄스들이 타이밍 도면(550)(도 5b)에 도시된 바와 같이 0 내지 VDDx2의 전압 범위 내에서 전환된다.5B, at the beginning of the third clock cycle (between CLK2 and CLK3), the “command” within this cycle and within each of the subsequent cycles, as described in connection with cycles 1 and 2 above. And "column address" is activated. "Data in" starts with a data input (DI0) from a 4-bit external data bus, which is the data I/O buffer/driver at the end of cycle 3 during the positive transition of the clock ("CLK"). It is latched by (1067) (Fig. 10). Incoming data pulses on the external 4-bit data bus are switched between 0 and V DD voltages for both rising and falling transitions of the clock CLK. These external data pulses are received by the data I/O buffer/driver 1067 in two groups of 4 bits (DI0 and DI0'). The data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10) boosts the voltage to a write voltage of V DD x2, and corresponds to eight bits through the bidirectional internal data bus at each positive transition of the clock CLK. Data waveforms are transmitted to a bi-directional data bus control circuit 440 (Fig. 4B), where the D and nD pulses are in a voltage range of 0 to V DD x2 as shown in the timing diagram 550 (Fig. 5B). Is converted within.

도 5a에 도시된 전압 시프터 회로(801)와 같은 전압 시프터 회로는, 기입 동작들을 위한 0 내지 VDDx2의 전압 범위 내의 펄스들을 생성하기 위하여 온 칩 데이터 버스(도 10) 상의 8 비트와 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067) 사이에 위치될 수 있다. 전압 시프터 회로(801)는 기입 동작들 동안 활성화되며, 판독 동작들 동안 비활성화 상태이다(바이패스된다). 대안적으로, 전압 시프터 회로(801)(도 5a)는 양-방향 데이터 버스 제어 회로(640)의 부분으로서 통합될 수 있으며, 기입 동작들 동안에만 활성화된다.A voltage shifter circuit, such as the voltage shifter circuit 801 shown in FIG. 5A, has 8 bits and data I on the on-chip data bus (FIG. 10) to generate pulses in the voltage range of 0 to V DD x2 for write operations. /O may be located between the buffer/driver 1067. The voltage shifter circuit 801 is activated during write operations and is inactive (bypassed) during read operations. Alternatively, the voltage shifter circuit 801 (FIG. 5A) can be incorporated as part of the bi-directional data bus control circuit 640 and is only active during write operations.

제 3 클록 사이클 타이밍 설명을 계속하면, 센싱 증폭기/래치들은 사이클 3의 말미에서 "SA/래치 전압들"에 의해 활성화된다. PSET이 VDD로부터 접지로 전환되고, 그럼으로써 FET(TSA5)를 센싱 증폭기 전압(VSA)에 연결하며, 여기에서, VSA = VSET = (예를 들어, 도 4b의 센싱 증폭기/래치(430)의) 기입 동작을 위한 VDDx2이다. NSET이 0으로부터 VSET = VDDx2 전압으로 전환되며, 그럼으로써 FET(TSA6)를 저 전압(접지)에 연결한다. "SA/래치 전압들"은 제 1 기입 사이클 동안 활성화되는 8개의 센싱 증폭기들 중 하나를 도시한다. 이러한 페이지 모드 예에 있어서, 워드 라인(WL[0])을 따라 모든 비트들을 기입하기 위해 요구되는 256회의 기입 사이클들이 존재하기 때문에, 센싱 증폭기/래치는 제 1 기입 사이클의 완료까지 데이터 비트를 래칭하고 일시적으로 유지하기 위하여 충분히 길게 활성화된 채로 남아 있는다. 그런 다음, 이는 전력을 절감하기 위하여 다른 255회의 기입 사이클들이 완료될 때까지 비활성화된다. 이는, 로우 디코더(도 10)에 의해 새로운 워드 라인이 선택될 때 재활성화된다(미도시). 컬럼 디코더(도 10)는 다시 8개의 센싱 증폭기들을 선택하고, 다음 기입 사이클이 개시된다. 이러한 예에 있어 워드 라인(WL[0])이 짝수 워드 라인이기 때문에 "N-ISOLATE1"이 사이클 3의 말미에서 활성화되며, 또한 선택된 임의의 다른 짝수 워드 라인에 대해서도 활성화된다. N-ISOLATE1은 도 4b에 예시된 바와 같이 센싱 증폭기/래치(430)를 메모리 어레이(410)에 연결하기 위해 사용된다. 그러나, 선택되는 경우 그 대신에 N_ISOLATE2(이러한 예에서 미도시됨)이 각각의 홀수 워드 라인에 대하여 활성화될 것이다. N_ISOLATE1은, 모든 비트들이 워드 라인(WL[0])을 따라 기입되고 새로운 워드 라인이 선택될 때까지 센싱 증폭기/래치를 어레이로부터 격리하기 위하여 제 1 기입 사이클의 완료 후에 비활성화되는 것으로 도시된다. 대안적으로, 대응하는 센싱 증폭기/래치가 비활성화되기 때문에, N_ISOLATE1 디바이스가 활성화된 채로 남아 있을 수 있다.Continuing with the third clock cycle timing description, the sensing amplifiers/latches are activated by “SA/latch voltages” at the end of cycle 3. PSET transitions from V DD to ground, thereby connecting the FET (T SA5 ) to the sensing amplifier voltage (V SA ), where V SA = V SET = (e.g., the sensing amplifier/latch in Fig. V DD x2 for the (430) write operation. NSET transitions from 0 to V SET = V DD x2 voltage, thereby connecting the FET (T SA6 ) to the low voltage (ground). “SA/latch voltages” shows one of eight sensing amplifiers that are activated during the first write cycle. In this page mode example, since there are 256 write cycles required to write all bits along the word line (WL[0]), the sensing amplifier/latch will delay the data bits until the completion of the first write cycle. It is called and remains active long enough to hold it temporarily. Then, it is deactivated until another 255 write cycles are completed to save power. It is reactivated when a new word line is selected by the row decoder (Fig. 10) (not shown). The column decoder (Fig. 10) again selects the eight sensing amplifiers, and the next write cycle begins. In this example, since the word line WL[0] is an even word line, "N-ISOLATE1" is activated at the end of cycle 3, and is also activated for any other even word lines selected. N-ISOLATE1 is used to connect the sensing amplifier/latch 430 to the memory array 410 as illustrated in FIG. 4B. However, if selected, instead N_ISOLATE2 (not shown in this example) will be activated for each odd word line. N_ISOLATE1 is shown to be deactivated after completion of the first write cycle to isolate the sensing amplifier/latch from the array until all bits are written along the word line WL[0] and a new word line is selected. Alternatively, the N_ISOLATE1 device can remain active because the corresponding sensing amplifier/latch is deactivated.

도 5b를 참조하면, (CLK3과 CLK4 사이의) 제 4 클록 사이클의 시작에서, "데이터 인"이 4-비트 외부 데이터 버스로부터의 데이터 입력(DI0')을 가지고 계속되며, 이는 클록("CLK")의 네거티브 전환 동안 사이클 4의 중간에서 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)에 의해 래칭된다. 사이클의 이러한 시점에서, DI0 및 DI0'에 의해 표현되는 8개의 비트들이 8-비트 양방향 "데이터 버스" 상에서 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)로부터 이용가능하다. "CSL"은 8-비트 온-칩 데이터 버스를, 데이터를 래칭하고 일시적으로 유지하고 대응하는 "비트 라인들"을 드라이브하는, 센싱 증폭기/래치(430)와 같은 8개의 센싱 증폭기/래치들의 각각에 연결하는 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440)(도 4b)를 활성화한다. 이러한 예에 있어서, 타이밍 도면(550)은 타이밍 도면(550)에 의해 예시된 데이터 버스 입력 "D"에 대응하는 논리 "1" 상태를 수신하며 활성화되는 8개의 선택된 센싱 증폭기들 중 하나를 도시하며, 이는, 비트 라인(BL[x]_D/R)이 VSET = VDDx2로 드라이브되며 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0)를 논리 "1" 상태에 대응하는 저 저항 값으로 세팅하는 세트 동작을 야기한다. 이러한 예에 있어 "비트 라인들"(BL[x]_D/R 및 BL[x]_R/D)은 센싱 증폭기/래치(430)의 반대되는 단자들에 연결되고, 이는 비트 라인(BL[x]_D/R)이 세트 전압(VDDx2)으로 전환되며, 반면 상보적인 비트 라인(BL[x]_R/D)이 접지와 같은 저 전압으로 남아 있는 것을 보여준다. 이러한 예에 있어, 8개의 데이터 비트 입력들(DI0 및 DI0') 중 하나로부터의 논리 "1" 데이터 비트가 도시되며, 이는 메모리 어레이(410) 내의 비트 라인 쌍(BL[x])(도 4b)에 대하여 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0) 내에서 리셋 논리 "0" 상태로부터 세트 논리 "1" 상태로의 전환을 야기한다. 논리 "0" 데이터 입력 비트는 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0)를 리셋, 즉 논리 "0" 상태로 남겨둘 것이다.5B, at the beginning of the fourth clock cycle (between CLK3 and CLK4), "Data In" continues with a data input (DI0') from the 4-bit external data bus, which is the clock ("CLK Is latched by the data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10) in the middle of cycle 4 during the negative transition of "). At this point in the cycle, the eight bits represented by DI0 and DI0' are available from the data I/O buffer/driver 1067 on an 8-bit bidirectional "data bus". "CSL" is an 8-bit on-chip data bus, each of the eight sensing amplifiers/latches, such as the sensing amplifier/latch 430, which latches and temporarily holds the data and drives the corresponding "bit lines". It activates a two-way data bus control circuit 440 (Fig. 4B) that connects to it. In this example, timing diagram 550 shows one of eight selected sensing amplifiers that are activated and receive a logic "1" state corresponding to data bus input "D" illustrated by timing diagram 550. , This causes a set operation in which the bit line (BL[x]_D/R) is driven to V SET = V DD x2 and sets the nonvolatile storage element (SWx0) to a low resistance value corresponding to the logical "1" state. do. In this example, the "bit lines" BL[x]_D/R and BL[x]_R/D are connected to opposite terminals of the sensing amplifier/latch 430, which is the bit line BL[x ]_D/R) is converted to the set voltage (V DD x2), while the complementary bit line BL[x]_R/D remains at a low voltage such as ground. In this example, a logical "1" data bit from one of the eight data bit inputs DI0 and DI0' is shown, which is a pair of bit lines BL[x] in memory array 410 (Fig. ) Causes a transition from a reset logic "0" state to a set logic "1" state in the nonvolatile storage element SWx0. A logical “0” data input bit will reset the nonvolatile storage element SWx0, ie leave it in a logical “0” state.

도 5b를 참조하면, (CLK4와 CLK5 사이의) 제 5 클록 사이클 동안, 비트 라인(BL[x]_D/R) 세트 사이클이 완료된다. "SA/래치 전압들"이 대응하는 센싱 증폭기/래치를 비활성화한다. "N_ISOLATE1"이 격리 트랜지스터들을 오프 상태로 턴 오프한다. 워드 라인(WL[0])은 모든 비트들이 워드 라인을 따라 기입될 때까지 활성화 상태로 남아 있으며, 이러한 페이지 모드 예에 있어, 이는 총 256회의 사이클들을 요구한다. 클록(CLK)의 포지티브 전환 동안 다음 4-비트 DI1 데이터 입력들이 외부 데이터 버스로부터 수신되며, 그런 다음 클록(CLK)의 네거티브 전환 동안 4-비트 DDI1' 데이터 입력들이 수신된다. 8개의 비트들이 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)에 의해 일시적으로 래칭되며, 이는 8-비트 온-칩 데이터 버스로 송신된다. CSL이 활성화되며, 8개의 데이터 비트들이 컬럼 디코더(도 10)에 의해 디코딩된 다른 컬럼 어드레스에 대응하는 다른 8개의 센싱 증폭기/래치들로 라우팅(route)된다. 다른 8개의 비트들은 선택된 워드 라인(WL[0])을 따라서 그렇지만 메모리 어레이(410)(도 4b) 내의 대응하는 저장 엘리먼트 위치들 및 다른 셀들에서 기입된다. 이러한 다른 센싱 증폭기/래치들의 활성화 및 활성화 디바이스의 턴 온은, 이들이 그 이후의 클록 사이클들에서 일어난다는 것을 제외하면, 타이밍 도면(550)에 예시된 것들과 유사하다. 선택된 워드 라인(WL[0])을 따라 모든 비트들이 기입될 때까지, 8-비트 데이터 기입 동작이 사이클 6(사이클 5 내지 사이클 6)에서 입력 데이터(DI2 및 DI2')를 가지고 다시 반복되는 등이다. 이러한 페이지 모드 예에 있어, 256회의 사이클들에서 2048개의 비트들이 워드 라인(WL[0])을 따라 기입된다. 그런 다음, WL[0]이 비활성화되며, 로우 디코더에 의해 선택된 다른 워드 라인, 예를 들어, WL[1]이 활성화될 때, DDR 페이지 모드 기입 동작이 새로운 워드 라인을 가지고 계속된다. 타이밍 도면(550)(도 5b)에 도시된 파형들은, 페이지 내의 모든 비트들의 기입이 완료될 때까지 반복된다.Referring to FIG. 5B, during the fifth clock cycle (between CLK4 and CLK5), the bit line BL[x]_D/R set cycle is completed. "SA/latch voltages" deactivate the corresponding sensing amplifier/latch. "N_ISOLATE1" turns the isolation transistors off to the off state. The word line WL[0] remains active until all bits have been written along the word line, and for this page mode example, this requires a total of 256 cycles. During the positive transition of the clock CLK, the following 4-bit DI1 data inputs are received from the external data bus, and then the 4-bit DDI1' data inputs are received during the negative transition of the clock CLK. Eight bits are temporarily latched by the data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10), which is transmitted on the 8-bit on-chip data bus. CSL is activated, and eight data bits are routed to eight different sensing amplifiers/latches corresponding to different column addresses decoded by the column decoder (FIG. 10). The other eight bits are written along the selected word line WL[0] but in the corresponding storage element locations and other cells in the memory array 410 (FIG. 4B). The activation of these other sensing amplifiers/latches and the turn on of the activation device are similar to those illustrated in timing diagram 550, except that they occur in subsequent clock cycles. Until all bits are written along the selected word line (WL[0]), the 8-bit data write operation is repeated again with input data (DI2 and DI2') in Cycle 6 (Cycle 5 to Cycle 6), etc. to be. In this page mode example, 2048 bits are written along the word line WL[0] in 256 cycles. Then, WL[0] is deactivated, and when another word line selected by the row decoder, for example WL[1], is activated, the DDR page mode write operation continues with the new word line. The waveforms shown in timing diagram 550 (FIG. 5B) are repeated until writing of all bits in the page is complete.

이상에서 논의된 바와 같이, 도 5b에서 상세화된 예시적인 기입 동작은, 요구되는 세트 전압(이러한 예시적인 기입 동작 내에서 VDDx2)을 데이터 버스 라인(D)에 인가함으로써, 처음에 (논리 '0'에 대응하는) 고 저항 리셋 상태였던 선택된 어레이 셀을 (논리 '1'에 대응하는) 저 저항 세트 상태로 조정하기 위해 사용된다. 그러나, 이러한 기입 동작이, 이상에서 도 5a와 관련하여 논의된 판독/리셋 동작과 부합될 바와 같이, 기입 동작에 대하여 단순히 데이터 버스 라인(D)을 로우로(예를 들어, 0V로 드라이브된 채로) 남겨둠으로써, 이러한 선택된 어레이 셀을 그것의 초기 리셋 상태로 남겨둘 수 있다는 것을 주의해야만 한다. 추가적으로, 다른 애플리케이션들에 있어서, 이러한 예시적인 기입 동작은 또한, 데이터 버스 라인을 (이상에서 논의된 바와 같은) 요구되는 리셋 전압으로 드라이브함으로써, 처음에 저 저항 세트 상태였던 저항성 변화 엘리먼트를 고 저항 리셋 상태로 조정하기 위해 사용될 수 있었을 것이다. As discussed above, the exemplary write operation detailed in FIG. 5B is initially (logic') by applying a required set voltage (V DD x2 in this exemplary write operation) to the data bus line D. It is used to adjust the selected array cell that was in a high resistance reset state (corresponding to 0') to a low resistance set state (corresponding to logic '1'). However, as this write operation will be consistent with the read/reset operation discussed in connection with Fig. 5A above, for a write operation, simply bring the data bus line D low (e.g., while being driven to 0V). ), it should be noted that by leaving this selected array cell in its initial reset state. Additionally, in other applications, this exemplary write operation also drives the data bus line to the required reset voltage (as discussed above), thereby resetting the resistive change element that was initially in a low resistance set to a high resistance. It could have been used to adjust to the state.

제 2 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 어레이 아키텍처2nd DDR Compatible Resistive Change Element Array Architecture

이상에서 도 4a, 도 4b, 도 5a, 및 도 5b와 관련하여 상세하게 논의된 바와 같이, 특정 애플리케이션들에 있어, 본 개시의 제 1 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 어레이 아키텍처는, 기입(또는 프로그래밍) 동작들 동안 어레이를 제어하는 디지털 회로에 의해 사용되는 시스템 레벨 전압들에 비하여 상대적으로 더 높은 전압 데이터 펄스들을 내부 데이터 버스 상에 야기한다. 일부 실시예들에서, 시스템 레벨 클록에 동기화된 전기적 펄스들은 미리 선택된 논리 전압에 대응하는 고 전압 레벨과 저 전압 레벨 사이에서 진폭이 전환(transition)되는 것일 수 있다. 이러한 애플리케이션들 내에서, 이러한 더 높은 전압들이 (센싱 증폭기/래치를 포함하여) 전체 데이터 경로를 따라 고 전압-호환 트랜지스터들을 요구할 수 있다. 그리고 --다시, 특정 애플리케이션 내에서-- 이러한 더 큰(larger), 고 전압 컴포넌트들이 메모리 어레이 설계 내에서의 스케일링 및/또는 비용 제한들을 나타낼 수 있다. 이 때문에, 본 개시의 제 2 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 어레이 아키텍처가 제공된다. 이러한 제 2 아키텍처는, 이러한 특정 애플리케이션들 내에서 큰 고 전압 등급의 컴포넌트들에 대한 필요성을 감소시키거나 또는 달리 제거하기 위해 사용될 수 있는 전압 시프팅(shifting) 엘리먼트를 포함한다.As discussed in detail with reference to FIGS. 4A, 4B, 5A, and 5B above, in certain applications, the first DDR compatible resistive change element array architecture of the present disclosure is a write (or programming) operation. Voltage data pulses on the internal data bus that are relatively higher compared to the system level voltages used by the digital circuitry controlling the array during the period. In some embodiments, the electrical pulses synchronized to the system level clock may be a transition in amplitude between a high voltage level and a low voltage level corresponding to a preselected logic voltage. Within these applications, these higher voltages (including the sensing amplifier/latch) may require high voltage-compatible transistors along the entire data path. And—again, within a particular application—such larger, high voltage components may exhibit scaling and/or cost limitations within the memory array design. For this reason, a second DDR compatible resistive change element array architecture of the present disclosure is provided. This second architecture includes a voltage shifting element that can be used to reduce or otherwise eliminate the need for components of a large high voltage class within these specific applications.

이제 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 개시에 따른 저항성 변화 엘리먼트들의 어레이에 대한 이러한 제 2 DDR 호환 메모리 회로 아키텍처가 개시된다. 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 설명의 용이성을 위하여, 단일 로우(로우 "x")를 도시하는 예시적인 개략도(602)가 복수의 기능적 섹션들(610, 612, 615, 620, 625, 630, 및 640)로 분할된다. 도 6a의 표(601)는, 이러한 기능적 섹션들의 각각, 및 어레이 상의 판독 및 기입 동작들 둘 모두 내에서의 그들의 사용을 설명한다.Referring now to FIGS. 6A and 6B, such a second DDR compatible memory circuit architecture for an array of resistive change elements in accordance with the present disclosure is disclosed. As in FIGS. 4A and 4B, for ease of explanation, an exemplary schematic diagram 602 showing a single row (row “x”) is shown in a plurality of functional sections 610, 612, 615, 620, 625, 630. , And 640). Table 601 of FIG. 6A describes each of these functional sections, and their use within both read and write operations on the array.

이제 도 6a 및 도 6b 둘 모두를 살펴보면, 본 개시의 제 2 DDR 호환 아키텍처 내의 대부분의 섹션들은, 기입 동작 동안의 격리 및 평형 섹션(620)의 중요한 예외를 제외하면, 도 4a 및 도 4b에 도시되고 이상에서 상세하게 논의된 바와 같은 제 1 DDR 호환 아키텍처와 구조 및 기능에 있어서 동일하다. 격리 및 평형 섹션(620)(도 6a) 및 격리 및 평형 섹션(420)(도 4a)의 동작은 판독 동안 본질적으로 동일한 기능을 수행한다. 그러나, 제 1 DDR 호환 아키텍처 기입 동작 동안, 격리 및 평형 섹션(420)이 활성화 상태이며, 센싱 증폭기/래치(430)로부터의 상대적으로 높은 세트 전압(VDDx2)을 메모리 어레이(410)에 결합한다. 반대로, 제 2 DDR 호환 아키텍처 기입 동작 동안, 격리 및 평형 섹션(620)이 비활성화 상태이며, 센싱 증폭기/래치(630)의 낮은 VDD 전압을 메모리(610)로부터의 격리하고, 그 결과, 메모리 어레이(610) 내의 비트 라인이 전압 시프터(625) 및 기입 선택(615) 회로에 의해 상대적으로 높은 세트 전압(VDDx2)으로 드라이브될 때, 센싱 증폭기/래치(630)가 VDD로 낮게 유지된다. 따라서, 제 1 DDR 호환 아키텍처와 달리, 제 2 DDR 호환 아키텍처는 기입 동작 동안, 0과 VDD 사이에서 스위칭하는, 4-비트 외부 데이터 버스로부터의 기입 데이터 펄스들이, 양-방향 데이터 버스 제어 회로(640)를 통해 8-비트 온 칩 데이터 버스 상으로 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)를 통해 동일한 저 전압 범위 내에서 스위칭하는 것을 인에이블하며, 또한 0과 VDD 사이에서 동작하는 센싱 증폭기/래치(630)에 의해 일시적으로 래칭되는 것을 인에이블 하고, 그럼으로써, 이상에서 추가적으로 설명된 제 2 DDR 호환 아키텍처의 이점들을 실현한다. 전압 시프터(625) 및 기입 선택(615)의 동작이 이하에서 추가적으로 설명된다.Referring now to both Figures 6A and 6B, most of the sections within the second DDR compatible architecture of the present disclosure are shown in Figures 4A and 4B, with the significant exception of the isolation and balance section 620 during a write operation. It is the same in structure and function with the first DDR compatible architecture as discussed in detail above. The operation of the isolating and balancing section 620 (FIG. 6A) and the isolating and balancing section 420 (FIG. 4A) performs essentially the same function during reading. However, during the first DDR compatible architecture write operation, the isolation and balance section 420 is active, and the relatively high set voltage (V DD x2) from the sensing amplifier/latch 430 is coupled to the memory array 410. do. Conversely, during a second DDR compatible architecture write operation, the isolation and balance section 620 is inactive, isolating the low V DD voltage of the sensing amplifier/latch 630 from the memory 610, as a result of which the memory array When the bit line in 610 is driven with a relatively high set voltage (V DD x2) by the voltage shifter 625 and the write select 615 circuit, the sensing amplifier/latch 630 is kept low at V DD. . Thus, unlike the first DDR compatible architecture, the second DDR compatible architecture allows write data pulses from the 4-bit external data bus, switching between 0 and V DD, during a write operation, to be transferred to a bi-directional data bus control circuit ( 640) on an 8-bit on-chip data bus, through data I/O buffer/driver 1067 (Figure 10), enables switching within the same low voltage range, and also operates between 0 and V DD. To enable temporary latching by the sensing amplifier/latch 630, thereby realizing the advantages of the second DDR compatible architecture further described above. The operation of the voltage shifter 625 and the write select 615 is further described below.

본 개시의 이러한 제 2 DDR 호환 아키텍처 내의 제 1 섹션(610)은 메모리 어레이 자체이다. 도 4b의 제 1 아키텍처와 같이, 이들은 개별적인 어레이 셀들(도 6b에서 CELLx0 - CELLx3) 그들 자체들이며, 이들 각각은 저항성 변화 엘리먼트(도 6b에서 SWx0 - SWx3) 및 선택 엘리먼트(도 6b에서 FET들(Tx0 - Tx3))를 포함한다. 이러한 셀들의 각각이, 도 4b와 관련하여 이상에서 상세하게 설명된 바와 같이, 워드 라인들의 어레이, (각각의 로우에 대한) 한 쌍의 비트 라인들, 및 (각각의 어레이 로우에 대한) 선택 라인에 응답하여 어드레스가능(addressable)하다.The first section 610 in this second DDR compatible architecture of the present disclosure is the memory array itself. Like the first architecture of Fig. 4b, these are individual array cells (CELLx0-CELLx3 in Fig. 6b) themselves, each of which is a resistive change element (SWx0-SWx3 in Fig. 6b) and a selection element (FETs (Tx0 in Fig. 6b) -Tx3)). Each of these cells is an array of word lines, a pair of bit lines (for each row), and a selection line (for each array row), as described in detail above with respect to FIG. 4B. Is addressable in response to

이러한 제 2 DDR 호환 아키텍처 내의 섹션(612)은 (도 4b의 섹션(412)과 동일한) 기준 저항기들을 포함한다. 이러한 제 2 DDR 호환 아키텍처 내의 섹션(620)은 평형 및 격리 디바이스들을 제공한다. 이러한 제 2 DDR 호환 아키텍처 내의 섹션(630)은 센싱 증폭기/래치이다. 그리고, 이러한 제 2 DDR 호환 아키텍처 내의 양-방향 데이터 버스 제어 회로(640)는 데이터 버스 양-방향 제어부이다. 메모리 어레이 섹션(610)과 마찬가지로, 이러한 섹션들의 구조 및 기능은, 이상에서 도 4b의 논의 내에서 상세하게 설명되었으며 도 4b에서 상세화된 그들의 대응부분들의 구조 및 기능과 동일하다.Section 612 in this second DDR compatible architecture includes reference resistors (same as section 412 in FIG. 4B). Section 620 in this second DDR compatible architecture provides balance and isolation devices. Section 630 in this second DDR compatible architecture is a sensing amplifier/latch. And, the bi-directional data bus control circuit 640 in this second DDR compatible architecture is a data bus bi-directional control unit. As with the memory array section 610, the structure and function of these sections is the same as the structure and function of their counterparts detailed in the discussion of Fig. 4B above and detailed in Fig. 4B.

도 6b의 섹션(615)(기입 선택 제어들) 및 섹션(625)(전압 시프터)이 제 2 DDR 호환 아키텍처 내의 기입 동작들 동안의 전압 시프팅 기능을 제공한다. (이상에서 추가로 설명된) 이러한 전압 시프팅 기능이 도 7 및 도 8a 내지 도 8c와 관련하여 더 상세하게 설명될 것이며, 이는, 센싱 증폭기/래치(630) 및 양-방향 데이터 버스 제어 회로(640)가 (이상에서 도 5b와 관련하여 설명된 바와 같이, 시스템 레벨 전압보다 상대적으로 더 낮은) VDD에서 동작하는 것을 허용하고, 메모리 어레이 그 자체(섹션(610))가 상대적으로 더 높은 프로그래밍 전압들(도 6a에 리스팅된 바와 같은 "VHI")에 노출되는 것 및 이러한 상대적으로 높은 전압들을 제공하는 섹션들(615 및 625)에 노출되는 것을 제한한다. 이러한 방식으로, 도 4b의 제 1 DDR 호환 아키텍처를 사용하는 특정 애플리케이션들 내에서 요구될 것과 같은, 기입 동작 동안의 전체 데이터 경로에 대한 더 크고 그리고 고 전압 등급의 컴포넌트들에 대한 필요성이 크게 감소되며, 이는 이러한 애플리케이션들 내에서 (예를 들어, 스케일링 및 비용에 관하여) 더 바람직한 설계 파라미터들을 허용한다.Section 615 (write select controls) and section 625 (voltage shifter) of FIG. 6B provide the voltage shifting function during write operations in the second DDR compatible architecture. This voltage shifting function (described further above) will be described in more detail with reference to Figs. 7 and 8A to 8C, which includes a sensing amplifier/latch 630 and a bi-directional data bus control circuit ( Allow 640 to operate at V DD ( relatively lower than the system level voltage, as described above in connection with Figure 5B), and the memory array itself (section 610) is relatively higher programming. Limit exposure to voltages (“V HI ”as listed in FIG. 6A) and exposure to sections 615 and 625 that provide these relatively high voltages. In this way, the need for larger and higher voltage class components for the entire data path during a write operation, such as would be required within certain applications using the first DDR compatible architecture of Fig. 4b, is greatly reduced. , This allows for more desirable design parameters (eg, with respect to scaling and cost) within these applications.

도 6a에 도시된 바와 같이, 본 개시의 제 2 DDR 호환 아키텍처를 사용하는 판독 동작 동안, 섹션(615)(기입 선택 제어들) 및 섹션(625)(전압 시프터)이 디세이블된다. 이와 같이, 판독 동작들 동안, 제 2 DDR 호환 아키텍처는 본질적으로 제 1 DDR 호환 아키텍처와 동일하며, 판독 동작이 도 5a의 파형도들 내에서 도시된 것과 동일하다. 이와 같이, 이상의 도 5a에서 상세화된 판독 동작의 논의가 또한 도 6b에 도시된 바와 같은 제 2 DDR 호환 아키텍처 상에서 수행되는 판독 동작의 예증이 된다. 그러나, 이상에서 설명된 바와 같이, 이러한 새로운 섹션들(615 및 625)이, 기입 동작 동안 메모리 어레이(610) 비트 라인들에 VDDx2 전압을 제공함으로써 전압 시프팅 기능 및 메모리 어레이(610) 전압 및 전류 드라이브 기능을 제공한다. 이러한 전압 시프팅 및 드라이브 기능은 도 7에 상세화된 예시적인 기입 동작에서 예시된다. As shown in Fig. 6A, during a read operation using the second DDR compatible architecture of the present disclosure, section 615 (write select controls) and section 625 (voltage shifter) are disabled. As such, during read operations, the second DDR compatible architecture is essentially the same as the first DDR compatible architecture, and the read operation is the same as that shown in the waveform diagrams of FIG. 5A. As such, the discussion of the read operation detailed in Fig. 5A above is also an illustration of the read operation performed on the second DDR compatible architecture as shown in Fig. 6B. However, as described above, these new sections 615 and 625 provide a voltage shifting function and the memory array 610 voltage by providing a voltage V DD x2 to the bit lines of the memory array 610 during a write operation. And current drive function. This voltage shifting and drive function is illustrated in the exemplary write operation detailed in FIG. 7.

이제 도 7에 예시된 타이밍 도면(700)을 참조하면, (도 5b와 함께 설명되었던 바와 같이) 클록(CLK) 신호가 메모리의 디지털 인터페이스들을 외부 제어기 또는 프로세서에 동기화한다. 도 5b의 제 1 DDR 호환 아키텍처 상의 예시적인 기입 동작과 마찬가지로, 도 7에서 ("클록 0"과 "클록 1" 사이의) 제 1 클록 사이클 전체에 걸쳐, ("칩 전압들"의 파형에 의해 표현되는) 어레이 전압들이 모두 VDD로 유지된다. 선택 라인(SL) 전압은 전체 기입 사이클 동안 낮게(예를 들어, 접지로) 유지된다. VDD는 전형적으로, 그러나 비제한적으로, 약 1 볼트의 전압이다. 로우 어드레스가 활성화되었으며, 이러한 예에서, 워드 라인(WL[0])이 제 1 클록(CLK) 사이클의 시작 이전에 선택되었다(도 7에 도시되지 않음). 컬럼 어드레스 클록 생성기(도 10)가 기입 "명령" WRT에 의해 활성화된다. "컬럼 어드레스"가 수신되며, 컬럼 어드레스 버퍼(도 10) 내에 저장된다. 컬럼 어드레스(C0)가 기입 사이클의 시작에서 선택된다. 이러한 예에 있어, 외부 데이터가 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)에 의해 수신되기 이전에, 2회의 CLK 사이클들의 온 칩 레이턴시(지연)가 존재한다. 센싱 증폭기/래치(630)(도 6b)와 같은 센싱 증폭기/래치들이 PSET 전압이 하이이고 NSET 전압이 로우인 상태로 비활성화 상태이다. 그러나, 도 5b에 도시된 타이밍 도면(550)과 달리, 타이밍 도면(700)(도 6b)에서, N_ISOLATE1은, 이상에서 추가로 설명된 바와 같이, 센싱 증폭기/래치(630)를 메모리 어레이(610)의 비트 라인들에 인가되는 상대적으로 높은 전압들로부터 격리하기 위하여 전체 기입 사이클 동안 낮게 유지된다.Referring now to the timing diagram 700 illustrated in FIG. 7, a clock (CLK) signal (as described in conjunction with FIG. 5B) synchronizes the digital interfaces of the memory to an external controller or processor. As with the exemplary write operation on the first DDR compatible architecture of FIG. 5B, throughout the first clock cycle (between “clock 0” and “clock 1”) in FIG. 7, by the waveform of the “chip voltages” The array voltages (represented) are all held at V DD. The select line SL voltage is kept low (eg, to ground) during the entire write cycle. V DD is typically, but not limited to, a voltage of about 1 volt. The row address has been activated, and in this example, the word line WL[0] has been selected prior to the start of the first clock CLK cycle (not shown in Fig. 7). The column address clock generator (Fig. 10) is activated by the write "command" WRT. The "column address" is received and stored in the column address buffer (Fig. 10). The column address C0 is selected at the start of the write cycle. In this example, there is an on-chip latency (delay) of two CLK cycles before external data is received by the data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10). Sensing amplifiers/latches such as the sensing amplifier/latch 630 (FIG. 6B) are inactive with the PSET voltage being high and the NSET voltage being low. However, unlike the timing diagram 550 illustrated in FIG. 5B, in the timing diagram 700 (FIG. 6B ), N_ISOLATE1 is, as further described above, the sensing amplifier/latch 630 and the memory array 610. ) Is kept low for the entire write cycle to isolate from the relatively high voltages applied to the bit lines of.

타이밍 도면(700)(도 7)을 참조하면, (CLK1과 CLK2 사이의) 제 2 클록 사이클의 시작에서, 컬럼 어드레스 클록 생성기(도 10)가 기입 "명령" WRT에 의해 활성화되며, "컬럼 어드레스"(C1)가 선택되고, 이는 도 5b에 도시된 타이밍 도면(550)과 관련하여 이상에서 설명된 것과 본질적으로 동일한 타이밍이다. 기입 동작을 지원하기 위하여, 온-칩 전압 생성기들이, 공지된 온-칩 전압 생성 방법들을 사용하여 VDD를 초과하는 세트 전압(VSET)(이러한 예에서, VSET = VDDx2), 및 세트 오버드라이브 전압(VDDx2 + VTH)을 제공한다. 따라서, 예를 들어, VDD = 1V인 경우, VSET = 2V이다. 이러한 예에 있어, 메모리 어레이(610)(도 6b) 내에 예시된 선택된 워드 라인(WL[0])이 VDDx2+VTH로 전환되며, 이는 완전한 세트 전압(VDDx2) 및 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0)로의 기입 전류를 인에이블 한다. 그러나, 도 5b와 관련하여 이상에서 설명된 바와 같이, 일부 경우들에 있어서, FET(Tx0)를 포화 모드로 동작시킴으로써 대응하는 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0) 내로 흐르는 세트 전류를 제한하는 것이 바람직할 수 있다는 것이 이해되어야만 한다.Referring to the timing diagram 700 (Fig. 7), at the beginning of the second clock cycle (between CLK1 and CLK2), the column address clock generator (Fig. 10) is activated by the write "command" WRT, and the "column address &Quot;(C1) is selected, which is essentially the same timing as described above with respect to the timing diagram 550 shown in Fig. 5B. To support the write operation, on-chip voltage generators use known on-chip voltage generation methods to set voltage (V SET ) in excess of V DD (in this example, V SET = V DD x2), and Provides the set overdrive voltage (V DD x2 + V TH ). Thus, for example, when V DD = 1V, V SET = 2V. In this example, the selected word line WL[0] illustrated in the memory array 610 (Fig. 6B) is converted to V DD x2+V TH , which is a complete set voltage (V DD x2) and non-volatile storage. The write current to the element SWx0 is enabled. However, as described above with respect to FIG. 5B, in some cases, it may be desirable to limit the set current flowing into the corresponding nonvolatile storage element SWx0 by operating the FET Tx0 in a saturation mode. It must be understood that there is.

도 7을 참조하면, (CLK2와 CLK3 사이의) 제 3 클록 사이클의 시작에서, 이상에서 사이클들 1 및 2와 관련하여 설명된 바와 같이, 이러한 사이클 내에서 그리고 후속 사이클들의 각각 내에서 "명령" 및 "컬럼 어드레스"가 활성화된다. "데이터 인"은 4-비트 외부 데이터 버스로부터의 데이터 입력(DI0)을 가지고 시작하며, 이는 클록("CLK")의 포지티브 전환 동안 사이클 3의 말미에서 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)에 의해 래칭된다. 외부 4-비트 데이터 버스 상의 유입 데이터 펄스들이 클록(CLK)의 상승 및 하강 전환들 둘 모두에 대하여 0과 VDD 전압들 사이에서 전환된다. 이러한 외부 데이터 펄스들이 4개의 비트들의 2개의 그룹들로 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)에 의해 수신되며, 일시적으로 래칭된다. 그런 다음, 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)는, 클록(CLK)의 각각의 포지티브 전환에서, VDD와 0 볼트 사이에서 스위칭하는, 양방향 내부 데이터 버스를 통해 8개의 비트들에 대응하는 데이터 파형들을 양-방향 데이터 버스 제어 회로(640)(도 6b)로 송신하고, 여기에서 D 및 nD이 또한 타이밍 도면(700)(도 7)에 도시된 바와 같이 VDD의 전압 범위 내에서 전환된다.Referring to Fig. 7, at the beginning of the third clock cycle (between CLK2 and CLK3), the "instruction" within this cycle and within each of the subsequent cycles, as described in connection with cycles 1 and 2 above. And "column address" is activated. "Data In" starts with a data input (DI0) from a 4-bit external data bus, which at the end of cycle 3 during a positive transition of the clock ("CLK") data I/O buffer/driver 1067 ( It is latched by Fig. 10). Incoming data pulses on the external 4-bit data bus are switched between 0 and V DD voltages for both rising and falling transitions of the clock CLK. These external data pulses are received by the data I/O buffer/driver 1067 in two groups of four bits and are temporarily latched. Then, the data I/O buffer/driver 1067, at each positive transition of the clock CLK , switches between V DD and 0 volts, the data corresponding to the eight bits via the bidirectional internal data bus. The waveforms are sent to the bi-directional data bus control circuit 640 (Fig. 6B), where D and nD are also switched within the voltage range of V DD as shown in the timing diagram 700 (Fig. 7). .

제 3 클록 사이클 타이밍 설명을 계속하면, 센싱 증폭기/래치들은 사이클 3의 말미에서 "SA/래치 전압들"에 의해 활성화된다. PSET이 VDD로부터 접지로 전환되며, 그럼으로써 도 6b에 도시된 바와 같이 FET(TSA5)를 센싱 증폭기 래치(630) 전압(VSA = VDD)에 연결한다. NSET이 0으로부터 VDD 전압으로 전환되며, 그럼으로써 FET(TSA6)를 저 전압(접지)에 연결한다. "SA/래치 전압들"은 제 1 기입 사이클 동안 활성화되는 8개의 센싱 증폭기들 중 하나를 도시한다. 이러한 페이지 모드 예에 있어서, 워드 라인(WL[0])을 따라 모든 비트들을 기입하기 위해 요구되는 256회의 기입 사이클들이 존재하기 때문에, 센싱 증폭기/래치는 제 1 기입 사이클의 완료까지 데이터 비트를 래칭하고 일시적으로 유지하기 위하여 충분히 길게 활성화된 채로 남아 있는다. 그런 다음, 이는 전력을 절감하기 위하여 다른 255회의 기입 사이클들이 완료될 때까지 비활성화된다. 이는, 로우 디코더(도 10)에 의해 새로운 워드 라인이 선택될 때 재활성화되며(미도시), 컬러 디코더(도 10)가 다시 8개의 센싱 증폭기들을 선택하고, 다음 기입 사이클이 시작된다. "N-ISOLATE1"은, 이상에서 추가로 설명된 바와 같이, 센싱 증폭기/래치(630)를 메모리 어레이(610)의 비트 라인들에 인가되는 상대적으로 높은 기입 전압으로부터 격리하기 위하여, 타이밍 도면(700)에 도시된 바와 같이 전체 제 2 DDR 호환 아키텍처 동안 비활성화된 채로 남아 있는다.Continuing with the third clock cycle timing description, the sensing amplifiers/latches are activated by “SA/latch voltages” at the end of cycle 3. PSET is switched from V DD to ground, thereby connecting the FET (T SA5 ) to the sensing amplifier latch 630 voltage (V SA = V DD ) as shown in FIG. 6B. NSET transitions from 0 to V DD voltage, thereby connecting the FET (T SA6 ) to a low voltage (ground). “SA/latch voltages” shows one of eight sensing amplifiers that are activated during the first write cycle. In this page mode example, since there are 256 write cycles required to write all bits along the word line (WL[0]), the sensing amplifier/latch will delay the data bits until the completion of the first write cycle. It is called and remains active long enough to hold it temporarily. Then, it is deactivated until another 255 write cycles are completed to save power. It is reactivated when a new word line is selected by the row decoder (Fig. 10) (not shown), the color decoder (Fig. 10) again selects the eight sensing amplifiers, and the next write cycle begins. “N-ISOLATE1” is a timing diagram 700 in order to isolate the sensing amplifier/latch 630 from a relatively high write voltage applied to the bit lines of the memory array 610, as described further above. ) Remains disabled for the entire second DDR compatible architecture.

도 7을 참조하면, (CLK3과 CLK4 사이의) 제 4 클록 사이클의 시작에서, "데이터 인"이 4-비트 외부 데이터 버스로부터의 데이터 입력(DI0')을 가지고 계속되며, 이는 클록("CLK")의 네거티브 전환 동안 사이클 4의 중간에서 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)에 의해 래칭된다. 사이클의 이러한 시점에서, DI0 및 DI0'에 의해 표현되는 8개의 비트들이 8-비트 양방향 "데이터 버스" 상에서 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)로부터 이용가능하다. "CSL"은 8-비트 온-칩 데이터 버스를, 데이터를 래칭하고 일시적으로 유지하는, 센싱 증폭기/래치(630)와 같은 8개의 센싱 증폭기/래치들의 각각에 연결하는 양-방향 데이터 버스 제어 회로(640)(도 6b)를 활성화한다. 이러한 예에 있어, 메모리 어레이(610) 내에 기입될 데이터 버스 입력이 타이밍 도면(700)에서 "D"로서 도시된다. 제 2 DDR 호환 아키텍처에 있어서, 전압 시프터(625)는, 저 전압으로부터 기입 세트 전압(VDDx2)으로의 VHI 전환들로서 활성화된다. 도 8a 내지 도 8c와 관련하여 이하에서 추가적으로 설명되는 바와 같이, 센싱 증폭기/래치(630) 단자들(x1 및 x2) 전압들이 0 내지 VDD 볼트의 범위 내에 있다. 전압 시프터(625)는 출력 전압(OVS)를 0으로부터 VDDx2로 스위칭한다. 이러한 예에 있어, 짝수 워드 라인(WL[0])이 선택되었기 때문에, WRITE_EVEN이 VDDx2 + VTH로 전환되고, 출력 전압(OVS)이 비트 라인(BL[x]_D/R)을 VSET = VDDx2로 드라이브할 때, 기입 선택(615) 회로 FET(TWR_E)가 활성화되며, 이는 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0)를 논리 "1" 상태에 대응하는 저 저항 값으로 세팅한다. 입력 데이터가 논리 "0"이었던 경우, 센싱 증폭기는 반대되는 상태에 있었을 것이며, 전압 시프터(625) 출력 전압(OVS)은 본질적으로 0 볼트인 저 전압이었을 것이고, 이는 비휘발성 저장 엘리먼트(SWx0)를 그것의 사전-세팅된 고 저항 리셋 상태로 남겨둘 것이다. 홀수 워드 라인이 선택되는 경우, WRITE_ODD가 WRITE_EVEN 대신에 인에이블될 것이며, 프로그래밍 전압(OVS)이 대신에 BL[x]_R/D 상으로 드라이브될 것이라는 것을 주의해야만 한다. 이상에서 추가로 설명된 바와 같이 낮은 N_ISOLATE1 전압이 격리 및 평형(620) 회로를 비활성화 상태로 유지하기 때문에, 전압 시프터(625) 및 기입 선택(615)의 조합이 기입 동작을 수행하기 위하여 격리 및 평형(620) 회로를 바이패스한다.Referring to Figure 7, at the beginning of the fourth clock cycle (between CLK3 and CLK4), "Data In" continues with a data input (DI0') from the 4-bit external data bus, which is the clock ("CLK Is latched by the data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10) in the middle of cycle 4 during the negative transition of "). At this point in the cycle, the eight bits represented by DI0 and DI0' are available from the data I/O buffer/driver 1067 on an 8-bit bidirectional "data bus". "CSL" is a bi-directional data bus control circuit that connects an 8-bit on-chip data bus to each of the eight sensing amplifiers/latches, such as sensing amplifier/latch 630, which latches and temporarily holds the data. Activate 640 (Fig. 6B). In this example, the data bus input to be written into memory array 610 is shown as "D" in timing diagram 700. In a second DDR compatible architecture, voltage shifter 625 is activated as V HI transitions from low voltage to write set voltage (V DD x2). As further described below with respect to FIGS. 8A to 8C, the voltages of the sensing amplifier/latch 630 terminals x1 and x2 are in the range of 0 to V DD volts. The voltage shifter 625 switches the output voltage O VS from 0 to V DD x2. In this example, since the even word line (WL[0]) is selected, WRITE_EVEN is switched to V DD x2 + V TH , and the output voltage (O VS ) is the bit line (BL[x]_D/R). When driving with V SET = V DD x2, the write select 615 circuit FET (T WR_E ) is activated, which sets the nonvolatile storage element SWx0 to a low resistance value corresponding to the logic "1" state. If the input data was a logic “0”, the sensing amplifier would have been in the opposite state, and the voltage shifter 625 output voltage (O VS ) would have been a low voltage, essentially 0 volts, which is a nonvolatile storage element (SWx0) Will leave it in its pre-set high resistance reset state. It should be noted that if an odd word line is selected, WRITE_ODD will be enabled instead of WRITE_EVEN and the programming voltage O VS will be driven on BL[x]_R/D instead. As described further above, since the low N_ISOLATE1 voltage keeps the isolation and balance circuit 620 in an inactive state, the combination of the voltage shifter 625 and the write selection 615 is isolated and balanced to perform the write operation. (620) Bypass the circuit.

도 7을 참조하면, (CLK4와 CLK5 사이의) 제 5 클록 사이클 동안, 비트 라인(BL[x]_D/R) 세트 사이클이 완료된다. "SA/래치 전압들"이 대응하는 센싱 증폭기/래치를 비활성화한다. 전압 시프터(625)가 VHI를 칩 전압(VDDx2)으로부터 분리함으로써 턴 오프되고, 기입 선택(615)이 WRITE_EVEN에 의해 비활성화된다. 워드 라인(WL[0])은 모든 비트들이 워드 라인을 따라 기입될 때까지 활성화 상태로 남아 있으며, 이러한 페이지 모드 예에 있어, 이는 총 256회의 사이클들을 요구한다. 클록(CLK)의 포지티브 전환 동안 다음 4-비트 DI1 데이터 입력들이 외부 데이터 버스로부터 수신되며, 그런 다음 클록(CLK)의 네거티브 전환 동안 4-비트 DDI1' 데이터 입력들이 수신된다. 8개의 비트들이 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)(도 10)에 의해 일시적으로 래칭되며, 이는 8-비트 온-칩 데이터 버스로 송신된다. CSL이 활성화되며, 8개의 데이터 비트들이 컬럼 디코더(도 10)에 의해 디코딩된 다른 컬럼 어드레스에 대응하는 다른 8개의 센싱 증폭기/래치들로 라우팅된다. 다른 8개의 비트들은 선택된 워드 라인(WL[0])을 따라서 그렇지만 메모리 어레이(610)(도 6b) 내의 대응하는 저장 엘리먼트 위치들 및 다른 셀들에서 기입된다. 이러한 다른 센싱 증폭기/래치들의 활성화 및 활성화 디바이스의 턴 온은, 이들이 그 이후의 클록 사이클들에서 일어난다는 것을 제외하면, 타이밍 도면(700)에 예시된 것들과 유사하다. 선택된 워드 라인(WL[0])을 따라 모든 비트들이 기입될 때까지, 8-비트 데이터 기입 동작이 사이클 6(사이클 5 내지 사이클 6)에서 입력 데이터(DI2 및 DI2')를 가지고 다시 반복되는 등이다. 이러한 페이지 모드 예에 있어, 256회의 사이클들에서 2048개의 비트들이 워드 라인(WL[0])을 따라 기입된다. 그런 다음, WL[0]이 비활성화되며, 로우 디코더에 의해 선택된 다른 워드 라인, 예를 들어, WL[1]이 활성화될 때, DDR 페이지 모드 기입 동작이 새로운 워드 라인을 가지고 계속된다. 타이밍 도면(700)에 도시된 파형들은, 페이지 내의 모든 비트들의 기입이 완료될 때까지 반복된다.Referring to FIG. 7, during the fifth clock cycle (between CLK4 and CLK5), the bit line BL[x]_D/R set cycle is completed. "SA/latch voltages" deactivate the corresponding sensing amplifier/latch. The voltage shifter 625 is turned off by separating V HI from the chip voltage V DD x2, and the write select 615 is deactivated by WRITE_EVEN. The word line WL[0] remains active until all bits have been written along the word line, and for this page mode example, this requires a total of 256 cycles. During the positive transition of the clock CLK, the following 4-bit DI1 data inputs are received from the external data bus, and then the 4-bit DDI1' data inputs are received during the negative transition of the clock CLK. Eight bits are temporarily latched by the data I/O buffer/driver 1067 (FIG. 10), which is transmitted on the 8-bit on-chip data bus. CSL is activated, and eight data bits are routed to eight different sensing amplifiers/latches corresponding to different column addresses decoded by the column decoder (FIG. 10). The other eight bits are written along the selected word line WL[0] but in the corresponding storage element locations and other cells in the memory array 610 (FIG. 6B). The activation of these other sensing amplifiers/latches and the turn on of the activation device are similar to those illustrated in the timing diagram 700, except that they occur in subsequent clock cycles. Until all bits are written along the selected word line (WL[0]), the 8-bit data write operation is repeated again with input data (DI2 and DI2') in Cycle 6 (Cycle 5 to Cycle 6), etc. to be. In this page mode example, 2048 bits are written along the word line WL[0] in 256 cycles. Then, WL[0] is deactivated, and when another word line selected by the row decoder, for example WL[1], is activated, the DDR page mode write operation continues with the new word line. The waveforms shown in the timing diagram 700 are repeated until writing of all bits in the page is completed.

제 2 DDR 호환 아키텍처는, 제 1 DDR 호환 아키텍처(도 4a, 도 4b, 및 도 5b에 예시된 표(401), 개략도(402), 및 타이밍 도면(550))와 본질적으로 동일한 기입 기능(각기, 도 6a, 도 6b, 및 도 7에 예시된 표(601), 개략도(602), 및 타이밍 도면(700))을 수행하였다. 그러나, 제 2 DDR 호환 아키텍처는, 센싱 증폭기/래치, 디지털 데이터 인터페이스, 온-칩 데이터 버스, 및 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)을 포함하는 전체 데이터 경로 내에서 상대적으로 낮은 동작 전압(VDD)(이러한 예에 있어, 대략 1V)을 사용하였다. VDDx2의 더 높은 기입 전압은 오로지 비트 라인들을 드라이브하기 위하여 사용되었다. 제 1 DDR 호환 아키텍처가 전체 데이터 경로 내에서 상대적으로 높은 VDDx2 전압을 사용했기 때문에, 제 2 아키텍처는 전체 데이터 경로에 대하여 훨씬 더 적은 큰 고 전압 등급 컴포넌트들을 요구하고, 이는 더 낮은 전압 스윙(swing)들을 가지고 전력 소산을 크게 감소시키며, 이는 이상에서 추가로 설명된 바와 같이 이러한 애플리케이션들 내에서, 예를 들어, 스케일링 및 비용과 관련하여 더 바람직한(유리한) 설계 파라미터들을 야기한다.The second DDR compatible architecture is essentially the same write function (respectively) as the first DDR compatible architecture (table 401, schematic 402, and timing diagram 550 illustrated in FIGS. 4A, 4B, and 5B). , Table 601, schematic diagram 602, and timing diagram 700 illustrated in FIGS. 6A, 6B, and 7 were performed. However, the second DDR compatible architecture has a relatively low operating voltage (V) within the entire data path including the sensing amplifier/latch, digital data interface, on-chip data bus, and data I/O buffer/driver 1067. DD ) (in this example, approximately 1V) was used. The higher write voltage of V DD x2 was used only to drive the bit lines. Since the first DDR compatible architecture used a relatively high V DD x2 voltage within the entire data path, the second architecture requires much fewer large high voltage class components for the entire data path, which means a lower voltage swing ( swings), which greatly reduces the power dissipation, which leads to more desirable (beneficial) design parameters within these applications, for example with respect to scaling and cost, as further explained above.

도 8a 내지 도 8c는, 도 7에서 상세화된 제 2 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 어레이 상에서의 예시적인 기입 동작 내에서 사용되며 도 6b에 도시된 전압 시프터(625)의 기능을 예시한다. 도 8a는, 명확성을 위하여 어레이 회로로부터 격리된, 센싱 증폭기/래치(630)에 연결된 입력 노드들(X1 및 X2)을 갖는 전압 시프터 회로(801)를 도시한다. 도 8b는, 입력 노드(X1)가 전압(VDD)이며, 입력 노드(X2)가 0V일 때의 전압 시프터 회로(801) 내의 노드 전압들의 제 1 상태(802)를 도시하며, 이는 출력 전압(OVS) = 0V를 야기한다. 그리고, 도 8c는, 입력 노드(X1)가 0V이며, 입력 노드(X2)가 전압(VDD)일 때의 전압 시프터 회로(801) 내의 노드 전압들의 제 2 상태(803)를 도시하며, 이는 출력 전압(OVS) = VDDx2를 야기한다.8A-8C illustrate the functionality of the voltage shifter 625 shown in FIG. 6B and used within an exemplary write operation on the second DDR compatible resistive change element array detailed in FIG. 7. 8A shows a voltage shifter circuit 801 having input nodes X1 and X2 connected to a sensing amplifier/latch 630, isolated from the array circuit for clarity. 8B shows a first state 802 of node voltages in the voltage shifter circuit 801 when the input node X1 is a voltage V DD and the input node X2 is 0 V, which is the output voltage Cause (O VS) = 0V. In addition, FIG. 8C shows a second state 803 of node voltages in the voltage shifter circuit 801 when the input node X1 is 0V and the input node X2 is a voltage V DD, which is It causes the output voltage (O VS ) = V DD x2.

이제 도 8a를 살펴보면, PFET 디바이스들(TVS1 및 TVS2)은, 함께 연결되며 (도 6b 및 도 7과 관련하여 이상에서 설명된 바와 같은) 요구되는 프로그래밍 전압을 나타내는 VHI로 풀 업(pull up)된 소스 단자들을 갖는다. 도 7의 예시적인 기입 동작과 마찬가지로, 도 8b 및 도 8c 내에서, 이러한 프로그래밍 전압이 VDDx2인 것으로, 또는 어레이를 드라이브하는 디지털 회로의 전압 레벨의 2배인 것으로 가정된다. TVS1의 드레인은 노드(OVS)에서 NFET 디바이스(TVS4)의 드레인 및 TVS2의 게이트에 연결된다. TVS2의 드레인은 NFET(TVS3)의 드레인 및 TVS1의 게이트에 연결된다. TVS3의 소스는 TVS4의 게이트에 연결되며, 센싱 증폭기/래치(630)에 연결된 단자(X1)에 연결된다. TVS4의 소스는 TVS3의 게이트에 연결되며, 센싱 증폭기/래치(630)에 또한 연결된 단자(X2)에 연결된다.Referring now to FIG. 8A, the PFET devices T VS1 and T VS2 are connected together and pulled up to V HI representing the required programming voltage (as described above with respect to FIGS. 6B and 7 ). It has up) source terminals. As with the exemplary write operation of FIG. 7, within FIGS. 8B and 8C , it is assumed that this programming voltage is V DD x2, or twice the voltage level of the digital circuit driving the array. The drain of T VS1 is connected to the drain of the NFET device T VS4 and the gate of T VS2 at node O VS. The drain of T VS2 is connected to the drain of the NFET (T VS3 ) and the gate of T VS1. The source of T VS3 is connected to the gate of T VS4 and is connected to the terminal X1 connected to the sensing amplifier/latch 630. The source of T VS4 is connected to the gate of T VS3 and is connected to the terminal X2 which is also connected to the sensing amplifier/latch 630.

도 8b에 도시된 바와 같이, VDD가 X1에 인가되고 0V가 X2에 인가될 때(이는 센싱 증폭기/래치(630) 내에 일시적으로 저장된 논리 '0'을 나타냄), TVS2 및 TVS4가 턴 온되고, TVS1 및 TVS3이 턴 오프된다. 이는 노드(OVS)에서 0V를 야기하며, 이는 본질적으로 비트 라인 상으로 드라이브되는 프로그래밍 전압 또는 전류가 없다는 것을 의미한다. 그러나, 도 8c에 도시된 바와 같이, 0V가 X1에 인가되고 VDD가 X2에 인가될 때(이는 센싱 증폭기/래치(630) 내에 일시적으로 저장된 논리 '1'을 나타냄), TVS1 및 TVS3이 턴 온되고, TVS2 및 TVS4가 턴 오프된다. 이제 도 6b 회로들, 즉, 양방향 데이터 버스 제어(640), 센싱 증폭기/래치(630), 및 전압 시프터(625)를 참조하면, 논리 "1"에 대응하여 단자(D)가 VDD이고 단자(nD)가 0볼트일 때, 센싱 증폭기/래치 단자들은 X1 = 0 및 X2 = VDD이다. 이는 노드(OVS)에서 드라이브 아웃(drive out)되는 VHI(이러한 예에서 요구되는 프로그래밍 전압(VDDx2))을 야기한다.As shown in Fig. 8B, when V DD is applied to X1 and 0V is applied to X2 (which represents a logic '0' temporarily stored in the sensing amplifier/latch 630), T VS2 and T VS4 are turned On, T VS1 and T VS3 are turned off. This results in 0V at node O VS , which essentially means that there is no programming voltage or current driven onto the bit line. However, as shown in Figure 8c, when 0V is applied to the X1 and V DD it is applied to the X2 (which represents a logic "1" temporarily stored in the sense amplifier / latch (630)), T VS1 and T VS3 this is turn oN, the turn-off T VS2 and T VS4. Referring now to FIG. 6B circuits, that is, the bidirectional data bus control 640, the sensing amplifier/latch 630, and the voltage shifter 625, the terminal D is V DD corresponding to the logic "1" and the terminal When (nD) is 0 volts, the sensing amplifier/latch terminals are X1 = 0 and X2 = V DD . This causes V HI (programming voltage V DD x2 required in this example) to be driven out at node O VS.

이제 도 9를 참조하면, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이(900)의 간략화된 블록도가, 간략화된 어레이 로우 개략도들(402 및 602)이 각기 전체 메모리 어레이 내에서 사용되는 방법을 예시하기 위해 사용된다. 메모리 어레이(900)는 "n+1"개의 로우들로 구성되며, 각각의 로우는 "m+1"개의 메모리 셀들을 포함한다. 또는 다른 방식으로 생각하면, 저항성 변화 메모리 어레이(900)는, "n+1"개의 로우들 및 "m+1"개의 컬럼들의 그리드로 배열된 저항성 변화 메모리 엘리먼트들의 어레이를 포함한다. 이상에서 설명된 바와 같이, 도 4b 및 도 6b의 간략화된 개략도들 각각이, 각기 본 개시의 제 1 및 제 2 DDR 호환 저항성 변화 엘리먼트 아키텍처들의 대표적인 단일 로우(로우 "x")를 도시하였다.Referring now to FIG. 9, a simplified block diagram of a resistive change element memory array 900 is used to illustrate how the simplified array row schematics 402 and 602, respectively, are used within the entire memory array. The memory array 900 includes "n+1" rows, and each row includes "m+1" memory cells. Or put another way, resistive change memory array 900 includes an array of resistive change memory elements arranged in a grid of "n+1" rows and "m+1" columns. As described above, each of the simplified schematic diagrams of FIGS. 4B and 6B shows a representative single row (row “x”) of the first and second DDR compatible resistive change element architectures of the present disclosure, respectively.

저항성 변화 메모리 어레이(900) 내의 로우들(ROW0, ROW1, ROW3, 및 ROWn)의 각각이 블록(각기, 910, 920, 930, 및 940)에 의해 표현된다. 이러한 블록들(910-940)의 각각이, 도 4b에 예시된 간략화된 어레이 로우 개략도(402) 또는 도 6b에 예시된 간략화된 어레이 로우 개략도(602) 중 하나를 나타내며, 각기 도 5b에 도시된 파형 도면(550) 및 도 7에 도시된 파형 도면(700)과 관련되어 상세하게 설명되었다. 격리 제어들(도 4b 및 도 6b의 N_ISOLATE1, N_ISOLATE2, 및 EQ), 센싱 증폭기/래치 제어들(도 4b 및 도 6b의 NSET 및 PSET), 출력 제어들(도 4b 및 도 6b의 CSL), 및 기입 선택 제어들(도 4b 및 도 6b의 WRITE_EVEN 및 WRITE_ODD)이 명확성을 위하여 도 9 내에 도시되지 않는다. 그러나 모든 로우들(910-940)이 이러한 제어 신호들에 응답하는 것으로 간주된다.Each of the rows ROW0, ROW1, ROW3, and ROWn in the resistive change memory array 900 is represented by a block (910, 920, 930, and 940, respectively). Each of these blocks 910-940 represents either the simplified array row schematic 402 illustrated in FIG. 4B or the simplified array row schematic 602 illustrated in FIG. 6B, respectively. It has been described in detail in connection with the waveform diagram 550 and the waveform diagram 700 shown in FIG. 7. Isolation controls (N_ISOLATE1, N_ISOLATE2, and EQ in FIGS. 4B and 6B), sensing amplifier/latch controls (NSET and PSET in FIGS. 4B and 6B), output controls (CSL in FIGS. 4B and 6B), and Write selection controls (WRITE_EVEN and WRITE_ODD in FIGS. 4B and 6B) are not shown in FIG. 9 for clarity. However, all rows 910-940 are considered to be responsive to these control signals.

도 9에서 보여질 수 있는 바와 같이, 비트 라인들(BL[n:0]_D/R 및 BL[n:0]_R/D)의 "n+1"개의 쌍들이 저항성 변화 메모리 어레이(900) 내의 각각의 로우(910-940)에 전용 폴딩형 비트 라인들의 쌍을 제공하기 위해 사용된다. BL[n:0]_D/R은 도 4b 및 도 6b의 BL[x]_D/R과 유사하며, BL[n:0]_R/D은 도 4b 및 도 6b의 BL[x]_R/D과 유사하다. 선택 라인들(SL[n:0])의 어레이는 저항성 변화 메모리 어레이(900) 내의 각각의 로우(910-940)에 (도 4b 및 도 6b의 SL[x]와 유사한) 선택 라인을 제공하기 위해 사용된다. "m+1"개의 워드 라인들(WL[m:0])의 어레이는 어레이 내의 모든 로우들(910-940)에 공통적이며, 각각의 어레이 로우(910-940) 내의 "m+1"개의 저항성 변화 메모리 셀들의 각각이 이러한 워드 라인들 중 하나에 응답한다. WL[m:0]은 도 4b 및 도 6b의 WL[3:0]과 유사하다. WL_ODD 및 WL_EVEN은 메모리 어레이(900) 내의 모든 로우들(910-940)에 또한 공통적인 제어 신호들이다. 도 4b, 도 5a, 및 도 6b의 논의 내에서 상세하게 설명된 바와 같이, 메모리 어레이(900) 내의 각각의 어레이 로우(910-940)는 2개의 기준 엘리먼트들을 포함한다. 각각의 어레이 로우(910-940) 내에서, 이러한 기준 엘리먼트들의 각각이 이상에서 도 4a, 도 5a, 및 도 6b의 논의에서 상세화된 바와 같이 WL_ODD 또는 WL_EVEN 중 하나에 응답한다.9, "n+1" pairs of bit lines BL[n:0]_D/R and BL[n:0]_R/D are resistive change memory array 900 It is used to provide a dedicated pair of folding bit lines for each row 910-940 within. BL[n:0]_D/R is similar to BL[x]_D/R of FIGS. 4B and 6B, and BL[n:0]_R/D is BL[x]_R/D of FIGS. 4B and 6B. Is similar to The array of select lines SL[n:0] provides a select line (similar to SL[x] in FIGS. 4B and 6B) to each row 910-940 in the resistive change memory array 900. Is used for An array of "m+1" word lines (WL[m:0]) is common to all rows 910-940 in the array, and "m+1" number of "m+1" word lines in each array row 910-940 Each of the resistive change memory cells responds to one of these word lines. WL[m:0] is similar to WL[3:0] in FIGS. 4B and 6B. WL_ODD and WL_EVEN are control signals also common to all rows 910-940 in memory array 900. As detailed within the discussion of FIGS. 4B, 5A, and 6B, each array row 910-940 in memory array 900 includes two reference elements. Within each array row 910-940, each of these reference elements responds to either WL_ODD or WL_EVEN as detailed in the discussion of FIGS. 4A, 5A, and 6B above.

버퍼/디코더 엘리먼트(950)는 어레이 로우들(910-940)의 각각의 데이터 라인들(도 4b 및 도 6b에서 D 및 nD)과 연결되고, 이러한 데이터 신호들을 데이터 입력/출력(I/O) 인터페이스 내로 배열하기 위해 사용된다. 이러한 방식으로, 각각의 로우로부터의 데이터 라인들이, 특정 외부 제어 회로 엘리먼트(예컨대, 비제한적으로, 마이크로프로세서 또는 FPGA)를 사용하는 특정 애플리케이션에 대한 인터페이스의 요구들에 알맞게 선택되고 프로세싱될 수 있다.The buffer/decoder element 950 is connected to each of the data lines (D and nD in FIGS. 4B and 6B) of the array rows 910-940, and transmits these data signals to data input/output (I/O). Used to arrange into an interface. In this way, data lines from each row can be selected and processed to suit the needs of the interface to a particular application using a particular external control circuit element (eg, but not limited to a microprocessor or FPGA).

이제 도 10을 참조하면, 본 개시의 제 1 및 제 2 DDR 호환 저항성 변화 어레이 아키텍처들 내에서 사용하기에 적절한 예시적인 1Gb x 4 저항성 변화 메모리(1000)를 예시하는 시스템 레벨 블록도가 도시된다.Referring now to FIG. 10, a system level block diagram illustrating an exemplary 1Gb x 4 resistive change memory 1000 suitable for use within the first and second DDR compatible resistive change array architectures of the present disclosure is shown.

저항성 변화 메모리(1000)(도 10)의 코어에서, 4 기가비트 메모리 어레이 엘리먼트(1010)가 32,768 x 32,768 x 4 구성으로 구조화(architect)된다. 메모리 어레이 엘리먼트(1010)는 격리 디바이스들(1020)의 어레이를 통해 센싱 증폭기들(1030)의 어레이에 결합된다. 격리/기입 선택 회로들(1020)이 격리 제어 신호들(N_ISOLATE1 및 N_ISOLATE2)의 쌍 또는 기입 선택 제어 신호들(WRITE_EVEN 및 WRITE_ODD)의 쌍에 응답한다. 제 1 DDR 아키텍처에 대하여, 격리 회로 제어 신호(N_ISOLATE)가 사용된다. 그러나, 제 2 DDR 아키텍처에 대하여, 격리 회로 제어 신호(N_ISOLATE)는 판독을 위해 사용되며, 기입 선택 제어 신호(WRITE)가 기입 동작 동안 사용된다. 센싱 증폭기들(1030)은 제어 신호들(NSET 및 PSET)에 응답하며, 어레이 데이터를 일시적으로 저장하고 이를 I/O 게이트 블록(1040)으로 제공한다. 다시 간략화된 어레이 로우 개략도들(도 4b의 402 및 도 6b의 602)을 참조하면, 메모리 어레이 엘리먼트(1010)는 엘리먼트들(410 및 610)과 유사하며; 격리/기입 선택 회로들(1020)은 엘리먼트들(420, 620, 및 615)과 유사하고; 센싱 증폭기/래치 회로들(1030)은 엘리먼트들(430 및 630)과 유사하며; 및 I/O 게이트 블록(1040)은 엘리먼트 양-방향 데이터 버스 제어 회로(440 및 640)와 유사하다. 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)를 포함하는 데이터 아웃 버퍼/디코더(1060) 및 데이터 인 버퍼/디코더(1065)는 도 9의 엘리먼트(950)와 유사하며, 메모리(1000)와 외부 제어 회로 엘리먼트(예컨대, 비제한적으로, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 또는 FPGA) 사이에 인터페이스 제어를 제공한다.In the core of the resistive change memory 1000 (FIG. 10), a 4 gigabit memory array element 1010 is architected in a 32,768 x 32,768 x 4 configuration. The memory array element 1010 is coupled to an array of sensing amplifiers 1030 through an array of isolation devices 1020. The isolation/write selection circuits 1020 respond to a pair of isolation control signals N_ISOLATE1 and N_ISOLATE2 or a pair of write selection control signals WRITE_EVEN and WRITE_ODD. For the first DDR architecture, an isolation circuit control signal (N_ISOLATE) is used. However, for the second DDR architecture, the isolation circuit control signal N_ISOLATE is used for read, and the write select control signal WRITE is used during the write operation. The sensing amplifiers 1030 respond to the control signals NSET and PSET, temporarily store array data, and provide this to the I/O gate block 1040. Referring again to the simplified array row schematics (402 in FIG. 4B and 602 in FIG. 6B), the memory array element 1010 is similar to elements 410 and 610; Isolation/write selection circuits 1020 are similar to elements 420, 620, and 615; The sensing amplifier/latch circuits 1030 are similar to elements 430 and 630; And I/O gate block 1040 is similar to element bi-directional data bus control circuits 440 and 640. The data out buffer/decoder 1060 including the data I/O buffer/driver 1067 and the data in buffer/decoder 1065 are similar to the element 950 of FIG. 9, and the memory 1000 and the external control circuit Provides interface control between elements (eg, but not limited to a microprocessor, microcontroller, or FPGA).

로우 어드레스 스트로브(strobe) 제어 신호에 응답하여, RAS 클록 생성기(1045)가 로우 어드레스 버퍼(1005) 및 로우 디코더(1015)로 타이밍 신호를 제공하며, 이들은 어드레스 버스(A[14:0])에 응답하여 메모리 어레이(1010)를 어드레싱하기 위해 요구되는 로우 어레이 라인들을 생성한다. 컬럼 어드레스 스트로브 제어 신호에 응답하여, CAS 클록 생성기(1050)가 컬럼 어드레스 버퍼(1025)로 타이밍 신호를 제공하며, 이는 어드레스 버스(A[14:0])에 응답하여 메모리 어레이(1010)를 어드레싱하기 위해 요구되는 컬럼 어레이 라인들을 생성한다. 기입 인에이블 제어 신호는, 데이터 I/O 버퍼/드라이버(1067)를 포함하는 데이터 인 버퍼/디코더(1065) 및 데이터 아웃 버퍼/디코더(1060)로 타이밍 제어를 제공하기 위하여, 컬럼 어드레스 스트로브 제어 신호와 AND 연산된다.In response to the row address strobe control signal, the RAS clock generator 1045 provides timing signals to the row address buffer 1005 and the row decoder 1015, which are routed to the address bus A[14:0]. In response, it generates row array lines required to address memory array 1010. In response to the column address strobe control signal, the CAS clock generator 1050 provides a timing signal to the column address buffer 1025, which addresses the memory array 1010 in response to the address bus A[14:0]. To create the column array lines required to do so. The write enable control signal is a column address strobe control signal to provide timing control to the data in buffer/decoder 1065 and the data out buffer/decoder 1060 including the data I/O buffer/driver 1067. And are ANDed.

(명확성을 위하여) 도 7에 도시되지 않았지만, 외부 제어 회로 엘리먼트들(예컨대, 비제한적으로, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 또는 FPGA)이, 본 개시의 저항성 변화 메모리 아키텍처와 관련하여 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 및 도 7 내에서 그리고 이상에서 설명된 바와 같이, 상이한 제어 신호들을 인가하고 이러한 제어 신호들의 타이밍을 관리하기 위하여 사용된다. 예를 들어, 도 5a에서 상세화되고 (그리고 이상에서 설명된) 판독 동작들, 및 도 5b 및 도 7에서 상세화되고 (그리고 이상에서 설명된) 기입 동작들이 특정 애플리케이션의 요구들을 최적으로 맞추면서 다양한 구조들을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, FPGA들, PLD들, 마이크로제어기들, 논리 회로들, 또는 컴퓨터 상에서 실행되는 소프트웨어 프로그램 전부가 도 5a, 도 5b 및 도 7에서 상세화된 프로그래밍 동작들의 알고리즘들을 실행하고 이상에서 논의된 필요한 제어 및 선택 신호들을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 도 10의 메모리 어레이 엘리먼트(1010) 내의 개별적인 저항성 변화 메모리 셀들이, 예를 들어, 특정 애플리케이션에 대해 요구되는 대로, (이상에서 설명된 바와 같이) 독립적으로 선택되고 프로그래밍되거나 또는 다시 판독될 수 있다.Although not shown in FIG. 7 (for clarity), external control circuit elements (e.g., but not limited to a microprocessor, microcontroller, or FPGA) are shown in FIGS. 4A and 4B with respect to the resistive change memory architecture of the present disclosure. 5A, 5B, 6A, 6B, and 7 are used to apply different control signals and manage the timing of these control signals, as described in FIGS. 5A, 5B, 6A, 6B, and 7 above. For example, the read operations detailed (and described above) in FIG. 5A, and the write operations detailed (and described above) in FIGS. 5B and 7 can accommodate various structures while optimally meeting the needs of a particular application. It can be implemented through. For example, FPGAs, PLDs, microcontrollers, logic circuits, or a software program running on a computer all execute the algorithms of the programming operations detailed in Figs. It can be used to provide control and selection signals. In this way, the individual resistive change memory cells in the memory array element 1010 of FIG. 10 are independently selected and programmed (as described above) or read back, e.g., as required for a particular application. Can be.

본 개시의 저항성 변화 메모리 어레이 아키텍처가 도 4b 및 도 6b 내의 예시적인 간략화된 개략도들 및 도 9 및 도 10의 블록도들을 사용하여 제시되었지만, 본 개시의 방법들이 도시된 이러한 특정 전기적 회로들에 한정되지 않아야 한다는 것을 주의해야만 한다. 오히려, 도 4b, 도 6b, 도 9, 도 10에 도시된 전기적 회로들이 특정 애플리케이션 내에서 설명된 진보된 아키텍처들을 실시하기 위하여 회로를 최적화하기 위한 다양한 방식들로 변형될 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다.Although the resistive change memory array architecture of the present disclosure has been presented using the exemplary simplified schematic diagrams in FIGS. 4B and 6B and the block diagrams of FIGS. 9 and 10, the methods of the present disclosure are limited to these specific electrical circuits shown It should be noted that it should not be. Rather, it will be apparent to those skilled in the art that the electrical circuits shown in FIGS. 4B, 6B, 9 and 10 can be modified in various ways to optimize the circuit to implement the advanced architectures described within a particular application. something to do.

그리고, 저항성 변화 메모리 어레이 아키텍처들의 전술된 설명이 대표적이며, 이러한 변형예들을 포함하고, 상세화된 특정한 예시적인 파라미터들에 달리 한정되지 않는 것이 바람직하다.And, it is preferable that the foregoing description of resistive change memory array architectures is representative, includes such variations, and is not otherwise limited to the specific exemplary parameters detailed.

본 발명이 본 발명의 특정 실시예들에 대하여 설명되었지만, 다수의 다른 변형예들 및 수정예들 및 다른 용례들이 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 본 발명이 본원의 특정 개시내용에 의해 한정되지 않는 것이 바람직하다.While the present invention has been described with respect to specific embodiments of the invention, many other variations and modifications and other applications will become apparent to those skilled in the art. Accordingly, it is preferred that the present invention is not limited by the specific disclosure herein.

Claims (28)

저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이로서,
복수의 워드 라인들;
복수의 비트 라인들;
복수의 선택 라인들;
격리(isolation) 및 평형(equilibration) 모듈;
복수의 메모리 셀들;
복수의 기준 엘리먼트들; 및
복수의 센싱 증폭기(sense amplifier)들
을 포함하며,
상기 격리 및 평형 모듈은 격리 부분 및 평형 부분을 포함하고,
상기 메모리 셀들은,
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 저항성 변화 엘리먼트로서, 상기 제 1 단자는 선택 라인과 전기적으로 연통하고, 상기 저항성 변화 엘리먼트는, 제 1 정보 상태에 대응하는 제 1 저항 값 및 제 2 정보 상태에 대응하는 제 2 저항 값을 가지고 적어도 2개의 비-휘발성 저항 값들 사이에서 스위칭될 수 있는 것인, 상기 저항성 변화 엘리먼트; 및
워드 라인 상의 제어 신호에 응답하는 선택 디바이스로서, 상기 선택 디바이스는 비트 라인과 상기 저항성 변화 엘리먼트의 상기 제 2 단자 사이에 선택적으로 전도성 경로를 제공하는 것인, 상기 선택 디바이스
를 포함하고,
상기 기준 엘리먼트들은,
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 저항성 기준 엘리먼트로서, 상기 제 1 단자는 선택 라인과 전기적으로 연통하고, 상기 저항성 기준 엘리먼트는 상기 제 1 저항 값과 상기 제 2 저항 값 사이에 속하도록 선택된 전기적 저항을 갖는 것인, 상기 저항성 기준 엘리먼트; 및
워드 라인 상의 제어 신호에 응답하는 선택 디바이스로서, 상기 선택 디바이스는 비트 라인과 상기 저항성 기준 엘리먼트의 상기 제 2 단자 사이에 선택적으로 전도성 경로를 제공하는 것인, 상기 선택 디바이스
를 포함하고,
상기 센싱 증폭기들의 각각은 저항성 변화 엘리먼트에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 비트 라인 및 저항성 기준 엘리먼트에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 비트 라인에 응답하며,
상기 복수의 센싱 증폭기들 중 상기 하나의 센싱 증폭기는, 워드 라인에 의해 선택되었던 저항성 변화 엘리먼트에 전기적으로 결합된 비트 라인 상의 방전의 레이트(rate)와, 워드 라인에 의해 선택된 저항성 기준 엘리먼트에 전기적으로 결합된 비트 라인 상의 방전의 레이트를 비교할 수 있고,
상기 비교는 선택된 메모리 셀의 정보 상태를 판독하기 위해 사용되고,
상기 격리 및 평형 모듈의 격리 부분은 제어 신호들의 쌍(pair)에 의해 제어되는 격리 회로 엘리먼트들의 세트를 포함하고, 상기 격리 부분은 판독 사이클 동안 데이터 반전을 방지하도록 구성되고, 상기 평형 부분은 판독 동작 이전에 비트 라인 쌍 전압들을 평형화하도록 구성되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
As a resistive change element memory array,
A plurality of word lines;
A plurality of bit lines;
A plurality of selection lines;
Isolation and equilibration module;
A plurality of memory cells;
A plurality of reference elements; And
A plurality of sensing amplifiers
Including,
The isolation and balance module includes an isolation portion and a balance portion,
The memory cells,
A resistive change element having a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is in electrical communication with a selection line, and the resistive change element is configured to correspond to a first resistance value and a second information state corresponding to the first information state. Said resistive change element having a corresponding second resistance value and being capable of being switched between at least two non-volatile resistance values; And
A selection device responsive to a control signal on a word line, the selection device selectively providing a conductive path between the bit line and the second terminal of the resistive change element
Including,
The reference elements,
A resistive reference element having a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is in electrical communication with a selection line, and the resistive reference element is an electrical resistance selected to fall between the first resistance value and the second resistance value. Having, the resistive reference element; And
A selection device responsive to a control signal on a word line, the selection device selectively providing a conductive path between the bit line and the second terminal of the resistive reference element
Including,
Each of the sensing amplifiers responds to at least one bit line electrically coupled to the resistive change element and at least one bit line electrically coupled to the resistive reference element,
The one sensing amplifier among the plurality of sensing amplifiers is electrically connected to the rate of discharge on the bit line electrically coupled to the resistive change element selected by the word line and the resistive reference element selected by the word line. The rate of discharge on the combined bit line can be compared,
The comparison is used to read the information state of the selected memory cell,
The isolation portion of the isolation and balance module includes a set of isolation circuit elements controlled by a pair of control signals, the isolation portion being configured to prevent data reversal during a read cycle, and wherein the balance portion is a read operation. Previously configured to balance the bit line pair voltages.
제 1 항에 있어서,
상기 메모리 셀들은 복수의 로우(row)들 및 컬럼(column)들로 배열되며, 각각의 로우는 2개의 비트 라인들을 사용하는 폴딩형(folded) 비트 라인 구조로 배열되고, 로우를 갖는 상기 메모리 셀들의 각각은 상기 2개의 비트 라인들 중 하나의 비트 라인에 전기적으로 결합되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 1,
The memory cells are arranged in a plurality of rows and columns, each row is arranged in a folded bit line structure using two bit lines, the memory cell having a row Each of which is electrically coupled to one of the two bit lines.
제 2 항에 있어서,
각각의 로우는 2개의 기준 엘리먼트들을 포함하며, 제 1 기준 엘리먼트는 상기 2개의 비트 라인들 중 하나의 비트 라인에 결합되고, 제 2 기준 엘리먼트는 상기 2개의 비트 라인들 중 다른 비트 라인에 전기적으로 결합되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 2,
Each row includes two reference elements, a first reference element is coupled to one of the two bit lines, and a second reference element is electrically connected to the other of the two bit lines. A resistive change element memory array.
제 3 항에 있어서,
각각의 로우는 센싱 증폭기를 포함하며, 상기 센싱 증폭기는 자기 자신의 로우 내의 비트 라인들 둘 모두에 응답하는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 3,
Wherein each row includes a sensing amplifier, the sensing amplifier responsive to both bit lines in its own row.
제 1 항에 있어서,
상기 저항성 변화 엘리먼트들은, 2-단자 나노튜브 스위칭 엘리먼트들, 금속 산화물 메모리 엘리먼트들, 및 상(phase) 변화 메모리 엘리먼트들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 1,
Wherein the resistive change elements are selected from the group consisting of two-terminal nanotube switching elements, metal oxide memory elements, and phase change memory elements.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱 증폭기들은 상기 격리 및 평형 모듈에 의해 적어도 하나의 상기 비트 라인에 결합되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 1,
Wherein the sensing amplifiers are coupled to at least one of the bit lines by the isolation and balance module.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱 증폭기들은, 복수의 비트 라인들의 정보 상태를, 온-칩 데이터 버스에 결합된 양-방향 데이터 버스 제어 회로들을 통해 상기 메모리 어레이 내의 상기 온-칩 데이터 버스로 송신할 수 있는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 1,
The sensing amplifiers are capable of transmitting the information state of a plurality of bit lines to the on-chip data bus in the memory array through bi-directional data bus control circuits coupled to the on-chip data bus. Change element memory array.
제 7 항에 있어서,
복수의 비트 라인들의 상기 정보 상태는 시스템 레벨 클록에 동기화된 전기적 펄스들로서 상기 온-칩 데이터 버스로 송신되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 7,
Wherein the information state of a plurality of bit lines is transmitted to the on-chip data bus as electrical pulses synchronized to a system level clock.
제 8 항에 있어서,
상기 동기화된 전기적 펄스들은 외부 데이터 버스의 데이터 레이트의 절반 이하의 데이터 레이트로 상기 외부 데이터 버스로부터 상기 온-칩 데이터 버스에 제공되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 8,
Wherein the synchronized electrical pulses are provided from the external data bus to the on-chip data bus at a data rate of less than half the data rate of the external data bus.
제 9 항에 있어서,
상기 온-칩 데이터 버스는, 상기 외부 데이터 버스 내의 데이터 라인들의 수보다 적어도 2배의 데이터 버스 라인들의 수를 갖는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 9,
Wherein the on-chip data bus has a number of data bus lines that is at least twice the number of data lines in the external data bus.
제 8 항에 있어서,
상기 동기화된 전기적 펄스들은 미리 선택된 논리 전압에 대응하는 고 전압 레벨과 저 전압 레벨 사이에서 진폭이 전환(transition)되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 8,
Wherein the synchronized electrical pulses transition in amplitude between a high voltage level and a low voltage level corresponding to a preselected logic voltage.
제 1 항에 있어서,
상기 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이는 더블 데이터 레이트(double data rate; DDR) 메모리 아키텍처와 호환되는(compatible) 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 1,
Wherein the resistive change element memory array is compatible with a double data rate (DDR) memory architecture.
저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이로서,
복수의 워드 라인들;
복수의 비트 라인들;
복수의 선택 라인들;
격리 및 평형 모듈;
복수의 메모리 셀들; 및
복수의 센싱 증폭기들
을 포함하며,
상기 격리 및 평형 모듈은 격리 부분 및 평형 부분을 포함하고,
상기 메모리 셀들은,
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 저항성 변화 엘리먼트로서, 상기 제 1 단자는 선택 라인과 전기적으로 연통하고, 상기 저항성 변화 엘리먼트는, 제 1 정보 상태에 대응하는 제 1 저항 값 및 제 2 정보 상태에 대응하는 제 2 저항 값을 가지고 적어도 2개의 비-휘발성 저항 값들 사이에서 스위칭될 수 있는 것인, 상기 저항성 변화 엘리먼트; 및
워드 라인 상의 제어 신호에 응답하는 선택 디바이스로서, 상기 선택 디바이스는 비트 라인과 상기 저항성 변화 엘리먼트의 상기 제 2 단자 사이에 선택적으로 전도성 경로를 제공하는 것인, 상기 선택 디바이스
를 포함하고,
상기 센싱 증폭기들의 각각은, 적어도 하나의 비트 라인에 결합되며, 양-방향 데이터 버스 제어 회로에 의해 온-칩 데이터 버스에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 데이터 라인에 응답하고,
상기 복수의 센싱 증폭기들 중 상기 하나의 센싱 증폭기는, 워드 라인에 의해 선택된 셀 선택 디바이스에 의해 저항성 변화 엘리먼트에 전기적으로 결합된 비트 라인 상에 전압을 인가하기 위해 사용될 수 있으며,
상기 인가되는 전압은 선택된 메모리 셀의 정보 상태를 프로그래밍하기 위해 사용되고,
상기 격리 및 평형 모듈의 격리 부분은 제어 신호들의 쌍에 의해 제어되는 격리 회로 엘리먼트들의 세트를 포함하고, 상기 격리 부분은 판독 사이클 동안 데이터 반전을 방지하도록 구성되고, 상기 평형 부분은 판독 동작 이전에 비트 라인 쌍 전압들을 평형화하도록 구성되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
As a resistive change element memory array,
A plurality of word lines;
A plurality of bit lines;
A plurality of selection lines;
Isolation and balance modules;
A plurality of memory cells; And
Multiple sensing amplifiers
Including,
The isolation and balance module includes an isolation portion and a balance portion,
The memory cells,
A resistive change element having a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is in electrical communication with a selection line, and the resistive change element is configured to correspond to a first resistance value and a second information state corresponding to the first information state. Said resistive change element having a corresponding second resistance value and being capable of being switched between at least two non-volatile resistance values; And
A selection device responsive to a control signal on a word line, the selection device selectively providing a conductive path between the bit line and the second terminal of the resistive change element
Including,
Each of the sensing amplifiers is coupled to at least one bit line and responds to at least one data line electrically coupled to the on-chip data bus by a bi-directional data bus control circuit,
The one sensing amplifier among the plurality of sensing amplifiers may be used to apply a voltage on a bit line electrically coupled to a resistive change element by a cell selection device selected by a word line,
The applied voltage is used to program the information state of the selected memory cell,
The isolation portion of the isolation and balance module includes a set of isolation circuit elements controlled by a pair of control signals, the isolation portion configured to prevent data reversal during a read cycle, the balanced portion being a bit prior to a read operation. Wherein the resistive change element memory array is configured to balance line pair voltages.
제 13 항에 있어서,
상기 센싱 증폭기들은 저항성 변화 엘리먼트를 프로그래밍하기 위해 전압 소스에 결합되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 13,
Wherein the sensing amplifiers are coupled to a voltage source to program the resistive change element.
제 13 항에 있어서,
상기 센싱 증폭기들은 상기 온-칩 데이터 버스에 의해 제공되는 데이터 값들을, 상기 데이터 값들의 비휘발성 저장을 위해 선택되었던 상기 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이 내의 이들 저항성 변화 엘리먼트들로 송신할 수 있는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 13,
Wherein the sensing amplifiers are capable of transmitting data values provided by the on-chip data bus to these resistive change elements in the resistive change element memory array that were selected for non-volatile storage of the data values. Change element memory array.
제 15 항에 있어서,
상기 데이터 값들은 시스템 레벨 클록에 동기화된 전기적 펄스들로서 외부 데이터 버스로부터 상기 온-칩 데이터 버스에 제공되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 15,
Wherein the data values are provided to the on-chip data bus from an external data bus as electrical pulses synchronized to a system level clock.
제 16 항에 있어서,
상기 전기적 펄스들은 외부 데이터 버스의 데이터 레이트의 절반 이하의 데이터 레이트로 상기 외부 데이터 버스로부터 상기 온-칩 데이터 버스에 제공되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 16,
Wherein the electrical pulses are provided from the external data bus to the on-chip data bus at a data rate of less than half the data rate of the external data bus.
제 17 항에 있어서,
상기 온-칩 데이터 버스는, 상기 외부 데이터 버스보다 적어도 2배의 데이터 버스 라인들의 수를 갖는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 17,
Wherein the on-chip data bus has a number of data bus lines at least twice that of the external data bus.
제 16 항에 있어서,
상기 동기화된 전기적 펄스들은 미리 선택된 논리 전압에 대응하는 고 전압 레벨과 저 전압 레벨 사이에서 진폭이 전환되며, 상기 미리 선택된 논리 전압은 상기 어레이 내의 상기 저항성 변화 엘리먼트들을 프로그래밍하기에 충분한 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 16,
Wherein the synchronized electrical pulses are switched in amplitude between a high voltage level and a low voltage level corresponding to a preselected logic voltage, the preselected logic voltage being sufficient to program the resistive change elements in the array. Element memory array.
저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이로서,
복수의 워드 라인들;
복수의 비트 라인들;
복수의 선택 라인들;
격리 및 평형 모듈로서, 격리 부분 및 평형 부분을 포함하는 것인, 격리 및 평형 모듈;
복수의 메모리 셀들;
복수의 센싱 증폭기들로서, 상기 센싱 증폭기들의 각각은, 양-방향 데이터 버스 제어 회로에 의해 온-칩 데이터 버스에 전기적으로 결합되며, 전압 시프팅(shifting) 엘리먼트 - 상기 전압 시프팅 엘리먼트는 적어도 하나의 입력 단자 및 적어도 하나의 출력 단자를 포함함 - 의 적어도 하나의 입력에 전기적으로 결합되는 것인, 상기 복수의 센싱 증폭기들; 및
상기 전압 시프팅 엘리먼트의 적어도 하나의 출력 단자와 적어도 하나의 상기 비트 라인 사이에 선택적으로 전도성 경로를 제공할 수 있는 상호연결 회로
를 포함하며,
상기 메모리 셀들은,
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 저항성 변화 엘리먼트로서, 상기 제 1 단자는 선택 라인과 전기적으로 연통하고, 상기 저항성 변화 엘리먼트는, 제 1 정보 상태에 대응하는 제 1 저항 값 및 제 2 정보 상태에 대응하는 제 2 저항 값을 가지고 적어도 2개의 비-휘발성 저항 값들 사이에서 스위칭될 수 있는 것인, 상기 저항성 변화 엘리먼트; 및
워드 라인 상의 제어 신호에 응답하는 선택 디바이스로서, 상기 선택 디바이스는 비트 라인과 상기 저항성 변화 엘리먼트의 상기 제 2 단자 사이에 선택적으로 전도성 경로를 제공하는 것인, 상기 선택 디바이스
를 포함하고,
상기 전압 시프팅 엘리먼트는 자기 자신의 입력 단자들 중 적어도 하나에 제공되는 논리 레벨 전압에 응답하여 자기 자신의 출력 단자들 중 적어도 하나에 프로그래밍 전압을 제공할 수 있고,
상기 메모리 어레이 내의 상기 복수의 메모리 셀들 중 적어도 하나는 상기 복수의 메모리 셀들 중 상기 적어도 하나와 연관된 선택 라인 및 워드 라인을 활성화함으로써 선택되며,
상기 선택된 메모리 셀은, 상기 전압 시프팅 엘리먼트의 상기 입력 단자에 요구되는(desired) 논리 레벨 전압을 제공하고, 상기 프로그래밍 전압을 제공하는 상기 전압 시프팅 엘리먼트의 상기 출력 단자를, 상기 선택된 메모리 셀과 연관되며 상기 상호연결 회로를 통해 상기 선택 디바이스에 의해 상기 저항성 변화 엘리먼트에 전기적으로 결합된 상기 비트 라인에 전기적으로 결합함으로써, 프로그래밍되고,
상기 격리 및 평형 모듈의 격리 부분은 제어 신호들의 쌍에 의해 제어되는 격리 회로 엘리먼트들의 세트를 포함하고, 상기 격리 부분은 판독 사이클 동안 데이터 반전을 방지하도록 구성되고, 상기 평형 부분은 판독 동작 이전에 비트 라인 쌍 전압들을 평형화하도록 구성되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
As a resistive change element memory array,
A plurality of word lines;
A plurality of bit lines;
A plurality of selection lines;
An isolating and balancing module, comprising: an isolating and balancing module;
A plurality of memory cells;
As a plurality of sensing amplifiers, each of the sensing amplifiers is electrically coupled to an on-chip data bus by a bi-directional data bus control circuit, a voltage shifting element-the voltage shifting element is at least one The plurality of sensing amplifiers being electrically coupled to at least one input of-comprising an input terminal and at least one output terminal; And
Interconnect circuit capable of providing a selectively conductive path between at least one output terminal of the voltage shifting element and at least one of the bit lines
Including,
The memory cells,
A resistive change element having a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is in electrical communication with a selection line, and the resistive change element is configured to correspond to a first resistance value and a second information state corresponding to the first information state. Said resistive change element having a corresponding second resistance value and being capable of being switched between at least two non-volatile resistance values; And
A selection device responsive to a control signal on a word line, the selection device selectively providing a conductive path between the bit line and the second terminal of the resistive change element
Including,
The voltage shifting element may provide a programming voltage to at least one of its own output terminals in response to a logic level voltage provided to at least one of its own input terminals,
At least one of the plurality of memory cells in the memory array is selected by activating a selection line and a word line associated with the at least one of the plurality of memory cells,
The selected memory cell includes the output terminal of the voltage shifting element providing a desired logic level voltage to the input terminal of the voltage shifting element and providing the programming voltage, the selected memory cell and Associated and programmed by electrically coupling to the bit line electrically coupled to the resistive change element by the selection device via the interconnection circuit,
The isolation portion of the isolation and balance module includes a set of isolation circuit elements controlled by a pair of control signals, the isolation portion configured to prevent data reversal during a read cycle, the balanced portion being a bit prior to a read operation. Wherein the resistive change element memory array is configured to balance line pair voltages.
제 20 항에 있어서,
상기 저항성 변화 엘리먼트들은, 2-단자 나노튜브 스위칭 엘리먼트들, 금속 산화물 메모리 엘리먼트들, 및 상 변화 메모리 엘리먼트들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 20,
Wherein the resistive change elements are selected from the group consisting of two-terminal nanotube switching elements, metal oxide memory elements, and phase change memory elements.
제 20 항에 있어서,
상기 센싱 증폭기들은 미리 선택된 논리 전압 레벨에서 동작하는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 20,
Wherein the sensing amplifiers operate at a preselected logic voltage level.
제 20 항에 있어서,
상기 온-칩 데이터 버스 상으로 드라이브(drive)되는 정보 상태들에 응답하여, 상기 센싱 증폭기들이 데이터 값들을 상기 전압 시프팅 엘리먼트들에 제공하며, 상기 데이터 값들에 응답하여, 상기 전압 시프팅 엘리먼트들이 선택된 저항성 변화 엘리먼트들에 전기적으로 결합된 이들 비트 라인들에 프로그래밍 전압들을 제공하는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 20,
In response to information states being driven onto the on-chip data bus, the sensing amplifiers provide data values to the voltage shifting elements, and in response to the data values, the voltage shifting elements Providing programming voltages to these bit lines electrically coupled to the selected resistive change elements.
제 23 항에 있어서,
상기 데이터 값들은 시스템 레벨 클록에 동기화된 전기적 펄스들로서 외부 데이터 버스에 의해 상기 온-칩 데이터 버스에 제공되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 23,
Wherein the data values are provided to the on-chip data bus by an external data bus as electrical pulses synchronized to a system level clock.
제 24 항에 있어서,
상기 동기화된 전기적 펄스들은 외부 데이터 버스의 데이터 레이트의 절반 이하의 데이터 레이트로 상기 외부 데이터 버스로부터 상기 온-칩 데이터 버스에 제공되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 24,
Wherein the synchronized electrical pulses are provided from the external data bus to the on-chip data bus at a data rate of less than half the data rate of the external data bus.
제 24 항에 있어서,
상기 온-칩 데이터 버스는, 상기 외부 데이터 버스보다 적어도 2배의 데이터 버스 라인들의 수를 갖는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 24,
Wherein the on-chip data bus has a number of data bus lines at least twice that of the external data bus.
제 24 항에 있어서,
상기 동기화된 전기적 펄스들은 미리 선택된 논리 전압에 대응하는 고 전압 레벨과 저 전압 레벨 사이에서 진폭이 전환되며, 상기 미리 선택된 논리 전압은 상기 어레이 내의 상기 저항성 변화 엘리먼트들을 프로그래밍하기에 충분한 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 24,
Wherein the synchronized electrical pulses are switched in amplitude between a high voltage level and a low voltage level corresponding to a preselected logic voltage, the preselected logic voltage being sufficient to program the resistive change elements in the array. Element memory array.
제 20 항에 있어서,
상기 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이는 더블 데이터 레이트(DDR) 메모리 아키텍처와 호환되는 것인, 저항성 변화 엘리먼트 메모리 어레이.
The method of claim 20,
Wherein the resistive change element memory array is compatible with a double data rate (DDR) memory architecture.
KR1020160095652A 2015-07-29 2016-07-27 Ddr compatible memory circuit architecture for resistive change element arrays KR102223488B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/812,173 2015-07-29
US14/812,173 US9412447B1 (en) 2008-08-14 2015-07-29 DDR compatible memory circuit architecture for resistive change element arrays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170015203A KR20170015203A (en) 2017-02-08
KR102223488B1 true KR102223488B1 (en) 2021-03-08

Family

ID=58161294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160095652A KR102223488B1 (en) 2015-07-29 2016-07-27 Ddr compatible memory circuit architecture for resistive change element arrays

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102223488B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005063553A (en) * 2003-08-12 2005-03-10 Renesas Technology Corp Magnetic substance storage device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4203506B2 (en) * 2006-01-13 2009-01-07 シャープ株式会社 Nonvolatile semiconductor memory device and rewriting method thereof
US8923040B2 (en) * 2013-01-30 2014-12-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Accommodating balance of bit line and source line resistances in magnetoresistive random access memory

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005063553A (en) * 2003-08-12 2005-03-10 Renesas Technology Corp Magnetic substance storage device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170015203A (en) 2017-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6820962B2 (en) DDR compatible memory circuit architecture of resistor change element array
US10290349B2 (en) DDR compatible open array architectures for resistive change element arrays
US10937498B2 (en) Methods for programing DDR compatible open architecture resistive change element arrays
TWI433147B (en) Semiconductor device
US6256224B1 (en) Write circuit for large MRAM arrays
KR100551671B1 (en) A memory system having multiple reading and writing ports
US10340005B2 (en) Resistive change element arrays with in situ initialization
TW393605B (en) Random access memory (RAM) based configurable arrays
JP4133149B2 (en) Semiconductor memory device
US8315090B2 (en) Pseudo page mode memory architecture and method
US8295101B2 (en) Semiconductor device
JPH11232881A (en) Sense methodology for 1t/1c ferroelectric memory
JP2010519672A (en) Memory having dummy bit lines for timing control
JP4413293B2 (en) Memory device with faster reset operation
JP2010231828A (en) Semiconductor memory device
JP6192256B2 (en) Pseudopage mode memory architecture and method
KR102223488B1 (en) Ddr compatible memory circuit architecture for resistive change element arrays
US6445621B1 (en) Dynamic data amplifier with built-in voltage level shifting
JP2008171478A (en) Semiconductor memory device and sense amplifier circuit
CN103996409B (en) For improving storage arrangement and the method for memorizer reading rate
EP1783776A1 (en) Semiconductor memory device
TW200426824A (en) Architecture for high-speed magnetic memories
JP4227097B2 (en) 3-input sensitivity amplifier and method of operation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right