KR102333566B1

KR102333566B1 - 비-휘발성 유지를 가지는 강유전성 기반 메모리 셀

Info

Publication number: KR102333566B1
Application number: KR1020177030819A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 에이치. 모리스; 유가르 이. 아브치; 이안 에이. 영
Original assignee: 인텔 코포레이션
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2021-12-01
Also published as: KR20180013861A; US10573385B2; US20180122478A1; CN107533860A; TW201711030A; EP3304554A1; CN107533860B; WO2016190880A1; EP3304554A4

Abstract

기입 워드-라인(WWL)에 의해 제어가능한 제1 액세스 트랜지스터; 판독 워드-라인(RWL)에 의해 제어가능한 제2 액세스 트랜지스터; 및 제1 및 제2 액세스 트랜지스터들에 커플링되는 강유전성 셀을 포함하는 장치가 기술되며, 강유전성 셀은 WWL을 통해 프로그래밍가능하고 RWL을 통해 판독가능하다. 제1 액세스 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링되는, WWL을 구동하여, 제1 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하는 단계; 및 제1 액세스 트랜지스터의 소스/드레인 단자에 커플링되는 WBL을 구동하는 단계를 포함하는 방법이 기술되며, 구동된 WBL은 제1 액세스 트랜지스터가 턴온될 때 제1 액세스 트랜지스터에 커플링되는 저장 노드를 충전시키거나 방전시키고, 강유전성 셀은 저장 노드에 커플링되고 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 프로그래밍가능하다.

Description

비-휘발성 유지를 가지는 강유전성 기반 메모리 셀

밀집된 저전력 내장형 메모리가 컴퓨터 제품들에 대해 사용된다. 내장형 메모리에 의한 비휘발성 동작은 대기 전력을 감소시키는데 바람직한 속성이다. 그러나, 공지된 메모리들은 한가지 타입의 메모리에서 비휘발성, 저전력 및 높은 스위칭 속도들을 제공하지 않는다. 예를 들어, 정적 랜덤 액세스 메모리(Static Random Access Memory)(SRAM)는 고속 휘발성 메모리이지만, 그것은 상시 전원으로부터 누설 전력을 소모한다. 내장형 동적 랜덤 액세스 메모리(Embedded Dynamic Random Access Memory)(E-DRAM)는 리프레시 동작들로부터 동적 전력을 소모하는 또다른 고속 휘발성 메모리이다.

더 낮은 대기 전력이 일부 비휘발성 메모리들에 의해 보여진다. 예를 들어, 내장형 플래시(eFlash), 자기 랜덤 액세스 메모리(Magnetic Random Access Memory)(MRAM), 및 저항성 랜덤 액세스 메모리(Resistive Random Access Memory)(RRAM)는 낮은 대기 전력을 보이지만, 많은 응용예들에 대해 요구되는 성능 레벨(즉, 저전력에서 SRAM과 비교할 만한 빠른 판독 및 기입 동작들)에 도달할 가능성이 적은 비휘발성 메모리들이다. 또한, 현재의 비휘발성 메모리들의 내구성은 낮고 기입 에너지는 너무 높다.

개시내용의 실시예들은 하기에 주어지는 상세한 설명으로부터, 그리고 개시내용의 다양한 실시예들의 첨부 도면들로부터 더 완전히 이해될 것이지만, 이는 개시내용을 특정 실시예들로 제한하도록 취해져야 하는 것이 아니라, 단지 설명 및 이해를 위한 것이다.
도 1은 개시내용의 일부 실시예들에 따라, n-타입의 3 트랜지스터 강유전성 정적 랜덤 액세스 메모리(3T-FE SRAM) 비트-셀을 예시한다.
도 2a-c는 개시내용의 일부 실시예들에 따라 강유전성(FE) 트랜지스터의 메모리 원리를 도시하는 도해들을 예시한다.
도 2d는 도 2a-c를 설명하기 위한 FE 트랜지스터를 예시한다.
도 3은 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 3T-FE SRAM 비트-셀의 듀얼 모드 동작들의 타이밍도를 예시한다.
도 4는 개시내용의 일부 실시예들에 따른 n-타입 3T-FE SRAM 비트-셀을 예시한다.
도 5는 개시내용의 일부 실시예들에 따른, n-타입 3T-FE SRAM 비트-셀을 예시한다.
도 6은 개시내용의 일부 실시예들에 따른, p-타입 3T-FE SRAM 비트-셀을 예시한다.
도 7은 개시내용의 일부 실시예들에 따른, p-타입 3T-FE SRAM 비트-셀을 예시한다.
도 8은 개시내용의 일부 실시예들에 따른, p-타입 3T-FE SRAM 비트-셀을 예시한다.
도 9는 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 3T-FE SRAM 비트-셀을 동작시키기 위한 방법의 플로우차트를 예시한다.
도 10은 일부 실시예들에 따른, 3T-FE SRAM 비트-셀들을 가지는 메모리를 가지는 스마트 디바이스 또는 컴퓨터 시스템 또는 SoC(System-on-Chip(시스템-온-칩))를 예시한다.

일부 실시예들은 정적 랜덤 "액세스 메모리(SRAM) 유사" 고속 판독 및 기입 속도들을 가지지만, 비-휘발성을 가지는 메모리 셀을 기술한다. 일부 실시예들에서, SRAM 유사 비트-셀은 3 트랜지스터 강유전성(3T-FE) SRAM 비트-셀이다. 일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀은 하이브리드 3T-eDRAM(embedded dynamic random access memory(내장형 동적 랜덤 액세스 메모리)) 이득 셀 및 비-휘발성 강유전성 메모리 셀이다.

3T-FE SRAM 비트-셀의 많은 기술적 효과들이 존재한다. 예를 들어, 3T-eDRAM 비트-셀에 비해, 일부 실시예들의 3T-FE SRAM 비트-셀은, 유지 시간이 서브임계 또는 게이트 누설에 의해서가 아니라 강유전성 분극의 완화(relaxation)에 의해 설정되기 때문에, 엄격한 누설 허용오차들을 요구하지는 않는다. 따라서, 3T-eDRAM에 비해 3T-FE SRAM의 동적 리프레시 전력 소모를 낮추는 3T-FE SRAM에 대해 훨씬 덜 빈번한 리프레시 동작들이 수행되거나 리프레시 동작들이 전혀 수행되지 않는다. 일부 실시예들에서, 초기 동적 상태 저장과 더불어, 강유전성 분극의 배경 프로그래밍은, 3T-FE SRAM이 많은 SRAM 응용예들에 대해 요구되는 스루풋 및 레이턴시(제로 기입-후-판독(read-after-write) 레이턴시를 포함함)를 가질 수 있게 한다. 여기서, 기입-후-판독은 기입 동작이 완료된 직후 판독 동작을 수행하는 것을 지칭한다.

3T-FE SRAM 비트-셀은 고속 판독 및 기입 동작들을 허용한다. 예를 들어, 3T-FE SRAM 비트-셀은 비트-셀 대 비트-라인 충전-공유에 의해 제한되지 않는 기입 동작 및 판독 동작 동안 낮은 셀 커패시턴스로 인해 DRAM 비트-셀들 중 가장 간단한 것(즉, 1개 트랜지스터 및 1개 커패시터(1T-1C) DRAM 비트-셀)보다 더 빠른 판독 및 기입 동작들을 가진다. 다른 기술적 효과들은 본원에 기술되는 다양한 실시예들로부터 명백할 것이다.

후속하는 기재에서, 다수의 상세항목들이 논의되어 본 개시내용의 실시예들의 더욱 철저한 설명을 제공한다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들이 이러한 특정 상세항목들 없이도 구현될 수 있다는 것이, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 널리-알려진 구조들 및 디바이스들이, 본 개시내용의 실시예들을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해, 상세하게 보다는 블록도 형태로 도시된다.

개시내용의 대응하는 도면들에서, 신호들이 선들로 표현된다는 것에 유의한다. 일부 선들은 더 많은 구성 신호 경로들을 표시하기 위해 더 두꺼울 수 있고 그리고/또는 주요 정보 흐름 방향을 표시하기 위해, 하나 이상의 단부들에 화살표들을 가질 수 있다. 이러한 표시들은 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 선들은 회로 또는 논리 유닛의 더 쉬운 이해를 용이하게 하기 위해 하나 이상의 예시적인 실시예들과 관련하여 사용된다. 임의의 표현된 신호는, 설계 요건들 또는 선호도들에 의해 지시되는 바와 같이, 어느 방향으로든 이동할 수 있는 하나 이상의 신호들을 실제로 포함할 수 있고, 임의의 적절한 타입의 신호 방식을 이용하여 구현될 수 있다.

명세서 전반에 걸쳐, 그리고 청구항들에서, 용어 "접속되는"은 임의의 중간 디바이스들 없이, 접속되는 것들 사이의 직접적인 전기적 또는 자기적 접속을 의미한다. 용어 "커플링되는"은 접속되는 것들 사이의 직접적인 전기적 또는 자기적 접속, 또는 하나 이상의 수동 또는 능동 중간 디바이스들을 통한 간접적 접속을 의미한다. 용어 "회로"는 서로 협력하여 원하는 기능을 제공하도록 배열되는 하나 이상의 수동 및/또는 능동 컴포넌트들을 의미한다. 관사("a," "an," 및 "the")의 의미는 복수의 참조들을 포함한다. "~ 내에"의 의미는 "~ 내에" 및 "~ 상에"를 포함한다.

용어 "스케일링"은 일반적으로 하나의 프로세스 기술로부터 또다른 프로세스 기술로 설계(회로(schematic) 및 레이아웃)를 전환하는 것, 및 후속적으로 레이아웃 영역 내에서 감소되는 것을 지칭한다. 용어 "스케일링"은 일반적으로, 동일한 기술 노드 내에서 레이아웃 및 디바이스들을 축소시키는 것을 또한 지칭한다. 용어 "스케일링"은, 또다른 파라미터, 예를 들어, 파워 서플라이 레벨에 대한 신호 주파수를 조정하는 것(예를 들어, 늦추는 것 또는 가속시키는 것 - 즉, 각자 스케일링 다운, 또는 스케일링 업)을 또한 지칭한다. 용어들 "실질적으로", "가까운", "대략적으로", "근처의", 및 "약"은 일반적으로 타겟 값의 +/- 20% 내에 있는 것을 지칭한다.

다른 방식으로 특정되지 않는 한, 공통 오브젝트를 기술하기 위한 서수 형용사들 "제1", "제2", 및 "제3" 등의 사용은, 단순히 유사한 오브젝트들의 상이한 경우들이 지칭되는 것을 나타내며, 그렇게 기술되는 오브젝트들이 시간상으로, 공간상으로, 순위상으로, 또는 임의의 다른 방식으로, 주어진 시퀀스이어야 함을 내포하는 것으로 의도되지 않는다.

본 개시내용의 목적으로, 구문들 "A 및/또는 B" 및 "A 또는 B"는 (A), (B), 또는 (A 및 B)을 의미한다. 본 개시내용의 목적으로, 구문 "A, B, 및/또는 C"는 (A), (B), (C), (A 및 B), (A 및 C), (B 및 C), 또는 (A, B 및 C)를 의미한다.

실시예들의 목적으로, 여기서 기술되는 다양한 회로들 및 논리 블록들 내의 트랜지스터들은 드레인, 소스, 게이트, 및 벌크 단자들을 포함하는, 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터들이다. 트랜지스터들은 또한 트라이-게이트 및 FinFET 트랜지스터들, 게이트 올 어라운드 원통형 트랜지스터(Gate All Around Cylindrical Transistor)들, 터널링 FET(TFET), 정사각형 와이어, 또는 직사각형 리본 트랜지스터들 또는 탄소 나노 튜브들 또는 스핀트로닉 또는 강유전성 FET 디바이스들과 같은 트랜지스터 기능성을 구현하는 다른 디바이스들을 포함한다. MOSFET 대칭적 소스 및 드레인 단자들은 동일한 단자들이며, 본원에서 상호교환가능하게 사용된다. TFET 디바이스는, 반면, 비대칭적 소스 및 드레인 단자들을 가진다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 다른 트랜지스터들, 예를 들어, 바이폴라 접합 트랜지스터들 ―BJT PNP/NPN, BiCMOS, CMOS, eFET 등은 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 용어 "MN"은 n-타입 트랜지스터(예를 들어, NMOS, NPN BJT 등)를 나타내고, 용어 "MP"는 p-타입 트랜지스터(예를 들어, PMOS, PNP BJT 등)를 나타낸다.

도 1은 개시내용의 일부 실시예들에 따른 n-타입 3T-FE SRAM 비트-셀(100)을 예시한다. 일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)은 제1 n-타입 액세스 트랜지스터(MN_WAX)(또한, 기입 액세스 트랜지스터로서 지칭됨); 제2 n-타입 액세스 트랜지스터(MN_RAX)(또한, 판독 액세스 트랜지스터로서 지칭됨); 및 강유전성 셀(FE Cell)(101)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 n-타입 액세스 트랜지스터(MN_WAX)는 기입 워드-라인(WWL)에 의해 제어가능하다. 일부 실시예들에서, 제2 n-타입 액세스 트랜지스터는 판독 워드-라인(RWL)에 의해 제어가능하다. 일부 실시예들에서, FE 셀(101)은 제1 및 제2 액세스 트랜지스터들에 커플링되고, 따라서, FE 셀(101)는 WWL을 통해 프로그래밍가능하고, RWL을 통해 판독가능하다.

일부 실시예들에서, 트랜지스터(MN_WAX)의 게이트 단자는 WWL에 커플링되고, 트랜지스터(MN_WAX)의 소스/드레인 단자는 기입 비트-라인(WBL)에 커플링되고, 트랜지스터(MN_WAX)의 드레인/소스 단자는 저장 노드(SN)를 통해 FE 셀(101)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 트랜지스터(MN_RAX)의 게이트 단자는 RWL에 커플링되고, 트랜지스터(MN_RAX)의 소스/드레인 단자는 판독 비트-라인(RBL)에 커플링되고, 트랜지스터(MN_RAX)의 드레인/소스 단자는 FE 셀(101)에 커플링된다.

일부 실시예들에서, FE 셀(101)은 크로스가 있는 직사각형으로서 예시된 강유전성 커패시터(Fe-cap)에 커플링되는 게이트 단자를 가지는 n-타입 트랜지스터(M_FEGAIN)(즉, 강유전성 이득 트랜지스터)를 포함한다. 강유전성 커패시터는 또한 강유전성 재료 또는 강유전성 엘리먼트로서 지칭된다. 임의의 공지된 적절한 강유전성 재료가 강유전성 커패시터를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터는 WWL을 통해 프로그래밍가능하다. 일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터는 FE 셀(101)(또한 강유전성 이득 셀로서 지칭됨)의 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 단자 내에 통합된다.

예를 들어, FE 셀(101)의 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 단자는 강유전성 커패시터의 기능을 제공하는 강유전성 게이트 스택이다. 일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터는 도 4에 관해 도시된 바와 같이 FE 셀(101)의 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 단자와 제1 액세스 트랜지스터(MN_WAX) 사이에 직렬로 커플링된다. 일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터는 도 5에 관해 도시된 바와 같이 강유전성 셀의 하나의 단자, 제1 액세스 트랜지스터, 및 판독 보조 신호를 제공하기 위한 노드에 커플링된다.

다시 도 1을 참조하면, 3T eDRAM 비트-셀과 유사하게, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)은 판독 트랜지스터(MN_RAX)(또한, 제2 액세스 트랜지스터로서 지칭됨)를 통하는 전류를 감지함으로써 판독된다. 일부 실시예들에서, eDRAM 비트-셀과는 달리, 논리 상태는 강유전성 게이트 스택의 분극으로서 3T-FE SRAM 비트-셀(100)에 저장되어, 서브임계 누설에 둔감한 더 긴 유지 시간들(eDRAM에 비해)을 허용한다. 일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 강유전성 재료의 재분극은 RBL 및 WWL이 디-어써트된(de-asserted) 이후 저장 노드(SN) 상의 동적 전압 또는 전하에 의해 발생할 수 있다. 따라서, SRAM-유사 어레이 속도들이, 예를 들어, 10ns 내지 100ns 강유전성 스위칭 시간들에 의해 제한되지 않는 것으로 달성된다. 일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 모든 트랜지스터들은 강유전성 트랜지스터들이다. 예를 들어, 트랜지스터(MN_RAX 및 MN_WAX)는 강유전성 트랜지스터들로서 구현된다.

일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터들은 노드 내의 저장된 전하로 인해, 기입 동작이 완료된 지 오랜 후에, 자체적으로 프로그래밍될 수 있다. 따라서, 내재적 긴 기입 시간이 메모리 어레이 동작으로부터 은닉된다. 일부 실시예들에서, 강유전성 셀은 3T-FE SRAM 비트-셀(100)이 어레이 신호들에 의해 선택해제된 이후 스위칭하여 내재적 기입 시간이 메모리 어레이 동작으로부터 은닉되도록 한다.

개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 2a-c는 FE 트랜지스터의 메모리 원리를 도시하는 도해들(200, 210 및 220)을 예시한다. 도해들은 도 2d의 (FE 셀(101)의) n-타입 트랜지스터(M_FEGAIN)에 관해 기술된다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 2a-d의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 여기서, x-축은 FE 셀(101)의 Vgs(즉, 게이트 대 소스 전압)이고, y-축은 M_FEGAIN의 유효 임계 전압(Vt)이다.

도 2a의 도해(200)는 Vgs가 최소 트랜지션 듀레이션과 동일하거나 더 큰 듀레이션동안 인가될 때 Vt에 대한 Vgs에 대해 FE 셀(101)이 보이는 히스테리시스를 도시한다. 2개의 임계들 사이를 지나는 회색 점선은 강유전성 재료가 탈분극(depolarize)할 때의 긴 시간 기간에 대한 FE 셀(101)의 행태(예를 들어, 무한 시간 응답)이다. 일부 실시예들에서, Vgs가 최소 트랜지션 듀레이션(예를 들어, 100 나노초(ns)) 초과 동안 트랜지스터(M_FEGAIN)에 인가될 때, 강유전성 재료가 분극되고, 따라서 그것은 인가된 Vgs에 따라 전하를 저장한다.

용어 "최소 트랜지션 듀레이션"은 본원에서 일반적으로, 전압(예를 들어, Vgs)이 강유전성 재료에 인가되어 강유전성 재료가 분극되도록 하고 인가된 전압에 따라 전하를 저장하게 하는 적절한 시간 듀레이션을 지칭한다. 최소 트랜지션 듀레이션은 강유전성 재료 스택 및 이들의 두께들에 따라 미리 결정된 값일 수 있다. 본원에서의 다양한 실시예들은 100ns인 것으로서의 최소 트랜지션 듀레이션을 가지고 기술되지만, 이 파라미터는 최소 트랜지션 듀레이션이 응용-특정적 요건들에 따라 실질적으로 더 짧거나 더 길도록 설계될 수 있음에 따라 제한적인 것으로 이해되지 않아야 한다. 일반적으로, 더 긴 최소 트랜지션 시간들은 더 낮은 전압 동작, 더 높은 판독 신호들, 더 긴 강유전성 유지를 가능하게 할 수 있다.

따라서, Vgs에 따라, Vgs가 최소 트랜지션 듀레이션보다 더 크거나 동일한 듀레이션 동안 인가될 때 논리 1 또는 논리 0 상태가 강유전성 재료 내에 전하로서 저장된다. 이 전하는 실질적으로 비-휘발성일 수 있다(즉, 그것은 요구되는 저장/유지 시간에 비해 매우 긴 시간 기간에 걸쳐 감쇠한다). 일부 경우들에서, 비-휘발성은 더 낮은 전압 동작을 위해 절충될 수 있다. 예를 들어, 잠재적으로 강유전성 재료는 또한 더 낮은 전압에서 더 빠르게 스위칭하도록 설계될 수 있지만, 또한 더 빨리 탈분극하고, 리프레시가 요구되기 이전에 더 짧은 비-휘발성 듀레이션(예를 들어, 1 시간의 비-휘발성(NV) 저장)을 제공할 것이다.

Vt의 2가지 레벨들은 하이(High) Vt 및 로우(Low) Vt이다. 이러한 2개의 임계 레벨들은 2개의 프로그래밍가능한 저장 상태들 ― 논리 1 및 논리 0 상태들 ― 을 나타낸다. FE 셀(101)이 프로그래밍되거나 FE 재료가 분극될 때, 상태가 저장된다. 예를 들어, 논리 상태 1은 FE 셀(101)이 (-Vgs의 인가에 의해) 하이 Vt로 프로그래밍될 때 저장되고, 논리 상태 0은 FE 셀(101)이 (+Vgs의 인가에 의해) 로우 Vt로 프로그래밍될 때 저장된다.

상태가 프로그래밍된 하이 Vt에 의해 트랜지스터(M_FEGAIN)에 저장될 때, 트랜지스터(M_FEGAIN)로의 후속적인 중간 Vgs 인가는 (하이 Vt가 중간 Vgs보다 더 높기 때문에) 트랜지스터(M_FEGAIN)가 오프로 유지되도록 한다. 따라서, 트랜지스터(M_FEGAIN)는 오프이고, (턴온될 때) 제2 액세스 트랜지스터(MN_RAX)를 통하는 판독 전류 경로는 오프된다. 상태가 프로그래밍된 로우 Vt에 의해 저장될 때, 트랜지스터(M_FEGAIN)로의 후속적인 중간 Vgs 인가는 (로우 Vt가 정상 Vgs보다 더 낮기 때문에) 트랜지스터(M_FEGAIN)가 턴 온하도록 할 것이다. 따라서, 트랜지스터(M_FEGAIN)는 턴온되고, (턴온될 때) 제2 액세스 트랜지스터(MN_RAX)를 통하는 판독 전류 경로는 온된다. 여기서, 용어 "중간 Vgs"는 일반적으로 논리-1 상태를 프로그래밍하도록 사용되는 Vgs 값보다는 더 적지만, 논리-0 상태를 프로그래밍하도록 사용되는 Vgs보다는 더 높은 Vgs 값을 지칭한다.

도 2b의 도해(210)는 최소 트랜지션 듀레이션보다 더 적은(예를 들어, 100 ns보다 더 적은) 듀레이션 동안 Vgs가 트랜지스터(M_FEGAIN)에 인가될 때 FE 셀(101) 행태를 도시한다. 이 경우, Vgs는, Vgs 인가의 듀레이션이 충분히 길지 않기 때문에(즉, 최소 트랜지션 듀레이션과 같거나 더 크지 않기 때문에) FE 재료가 프로그래밍되거나 분극되어 논리 상태를 저장하게 하지 않을 수 있다. 따라서, 논리 상태는 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 커패시턴스를 포함하는 노드(SN) 상의 커패시턴스에 의해 저장 노드(SN) 상에 저장된다. 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 단자 상에 스택화된 강유전성 재료는 FE 재료가 프로그래밍되거나 분극되지 않을 때 논리 상태를 일시적으로 저장하기 위한 충분히 큰 게이트 커패시턴스를 제공한다.

상태가 저장 노드(SN) 상에 (즉, 트랜지스터(M_FEGAIN)의 강유전성 재료에 의해 공급되는 게이트 커패시턴스에 의해) 저장될 때, 트랜지스터(M_FEGAIN)는 정상 n-타입 트랜지스터와 유사하게 거동한다. 이러한 동작 상태에서, M_FEGAIN의 임계 전압이 이력을 가진다(즉, 판독 전류가 이러한 이력 효과에 의한 것보다 인가된 SN 전압에 의해 더 많이 영향을 받는 효과). 이 경우(즉, Vgs가 최소 트랜지션 듀레이션보다 더 적은 듀레이션 동안 인가될 때), 3T-FE SRAM 비트-셀(100)에 의해 저장된 상태는 강유전성 재료가 분극되지 않기 때문에 저장 노드(SN)에 의해 저장되는 상태에 의존한다.

일부 실시예들에서, 트랜지스터(M_FEGAIN)는 저장 노드(SN) 상의 전압 또는 전하가 Vt 미만일 때 오프되고, 따라서 (턴온될 때) 제2 액세스 트랜지스터(MN_RAX)를 통하는 판독 전류 경로가 오프된다. 일부 실시예들에서, 트랜지스터(M_FEGAIN)는 저장 노드(SN) 상의 전압 또는 전하가 Vt보다 더 클 때 온 되고 따라서 (턴 온될 때) 제2 액세스 트랜지스터(MN_RAX)를 통하는 판독 전류 경로가 온 된다.

도 2c의 도해(220)는 긴 듀레이션의 경과 이후 FE 셀(101) 거동(즉, 무한 시간 응답)을 도시한다. 이 경우, 트랜지스터(M_FEGAIN)(또는 FE 셀(101))의 강유전성 재료가 탈분극되고, 따라서, 하이 Vt와 로우 Vt 사이의 차이가 모호해진다. 예를 들어, 도해(220)는, Vt가 하이 Vt와 로우 Vt의 중간에 있게 되는 것을 도시하는데, 이는 강유전성 재료에 저장되는 논리 1 또는 논리 0 상태들 사이를 구별하는 것을 어렵게 한다. FE 셀(101) 내의 데이터는 긴 시간 기간 동안 발생하는 FE 엘리먼트의 탈분극에 대해 유실될 수 있다. 추가로, 데이터는 Vgs의 인가에 의해 FE 셀(101)을 프로그래밍함으로써 덮어쓰여질 수 있다(over written). 불충분한 크기 또는 듀레이션의 Vgs 신호를 인가하는 것은 논리-0 또는 논리-1로서 정의되는 것에 대해 중간에 있는 Vt 레벨의 프로그래밍을 초래할 수 있다.

개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 3은 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 듀얼 모드 동작들의 타이밍도(300)를 예시한다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 3의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 여기서, x-축은 시간이고, y-축은 전압이다.

타이밍도(300)는 4개의 타이밍 섹션들(301, 302, 303, 및 304)을 예시한다. 이 예에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)은 초기에 논리 0을 저장한다. 타이밍 섹션(301) 동안, 저장 노드(SN) 상의 전하는 소멸되지만, 강유전성 재료의 분극은 트랜지스터(M_FEGAIN)의 임계(Vt)를 상승시키고 따라서 판독 신호는 논리 0이다. 판독 신호는 RWL이 트랜지스터(MN_RAX)를 턴온시킬 때 RBL을 통하는 전류를 감지함으로써 검출될 수 있다.

타이밍 섹션(302) 동안, WWL이 어써트된다(즉, 그것은 논리 로우로부터 논리 하이로 트랜지션하여 트랜지스터(MN_WAX)를 턴온시킨다). 이 경우, 저장 노드(SN)는 WWL로부터 트랜지스터(M_FEGAIN)로의 전류 흐름에 따라 트랜지스터(MN_WAX)를 통해 충전된다(즉, 용량성 저장 노드가 충전한다). 도 2a-2d에 관해 논의된 바와 같이, 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 단자 내의 강유전성 재료는 저장 노드(SN) 상에 저장하는 단기 상태에 대해 충분한 커패시턴스를 제공한다. 타이밍 섹션(303)의 시작에서, WWL이 디-어써트된다(de-asserted). WWL이 디-어써트될 때, 기입 동작이 완료되고, 판독 동작이 후속하여 SN 상에 저장된 전하를 결정할 수 있다. 이는 기입-후-판독 동작이다. 이 동작 동안, 3T-FE SRAM 비트-셀(100) 성능(즉, 기입 및 판독 동작 속도들)은 정상 3T-1C 메모리 비트-셀의 성능과 유사하다. 이 경우, 메모리 어레이 동작들은 높은 어레이 스루풋을 계속 허용할 수 있다.

10ns 내지 100ns 내에서(100ns는 이 예에 대한 최소 트랜지션 듀레이션임), 트랜지스터(M_FEGAIN)의 강유전성 재료는 배경에서 분극을 스위칭한다. 기입 동작 이후 초기 100ns 동안, RWL이 트랜지스터(MN_RAX)를 턴온시킬 때 판독 신호를 생성하기 위해 저장 노드(SN) 상에 상당한 동적 전하가 유지된다. 타이밍 섹션(304) 동안, 저장 노드 상의 전하는 누설될 수 있지만, 강유전성 재료의 분극(즉, 잔류 분극)에 관련된 전하는 유지된다. 이러한 잔류 분극은 메모리의 상태를 정의하는 커패시터 내의 전하의 레벨을 유지하는데 도움이 된다. 이러한 잔류 전하는 판독 신호를 생성하기에 충분히 크다(즉, 논리 1). 따라서, 타이밍 섹션들(303 및 304)의 일부분은 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 비-휘발성 거동을 예시한다.

도 3의 예가, 초기 비트-셀 저장 상태가 논리 0이었기 때문에 용량성 저장 노드(SN)를 충전시키는 것에 관해 예시되지만, 그 역이 또한 적용가능하다(즉, 초기 비트-셀 저장 상태가 논리 1이고 용량성 저장 노드(SN)가 WWL의 어써트 시에 방전될 때).

표 1은 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 기입 및 유지 동작들을 도시한다. 여기서, 'X'는 값에 종속적이지 않은 동작을 지칭하고(즉, 무정(don't care)), "+V" 및 "-V"는 각자 강유전성 재료 내의 히스테리시스를 극복하기 위한 양전압 및 음전압이고, "+Δ" 및 "-Δ"는 게이트 스택의 분극으로 인해 트랜지스터(M_FEGAIN)의 임계(Vt) 내에서의 각자의 명백한 양 및 음의 시프트들이고, "V_BL0"는 논리 '0'을 나타내는 비트-라인 전압을 지칭하고, "V_BL1"는 논리 '1'을 나타내는 비트 라인 전압을 지칭하고, "V_WL0"는 액세스 트랜지스터를 턴오프시키기 위해 요구되는 워드-라인 전압을 지칭하고, "V_WL1"는 액세스 트랜지스터를 턴온시키기 위해 요구되는 워드-라인 전압을 지칭한다.

표 1: 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 기입/유지 동작들(최소 트랜지션 듀레이션 100ns)

논리 1을 기입하기 위해(즉, 기입1 동작), WWL이 V_WL1에 어써트되어 트랜지스터(MN_WAX)를 턴온시키고, WBL이 V_BL1로 설정되어 저장 노드(SN)를 +V로 충전시킨다. 기입-후-판독 동작에 대해, 트랜지스터(M_FEGAIN)의 분극은 논리 저장에 영향을 주지 않는다(즉, 임계 내의 변경(ΔV)은 무정 'X'이다). 본 기술분야의 통상의 기술자는 일부 실시예들의 관점에서 초기 분극이 정확한 동작에 영향을 줄 것이며, 표 1이 회로/디바이스가 설계될 사양 이상이어서 기입 이전의 초기 분극으로부터 발생하는 작은 변경들이 결과적인 논리 값에 영향을 주지 않을 수 있음을 인지할 것이다.

트랜지스터(M_FEGAIN) 내에 논리 1을 프로그래밍하기 위해(즉, 배경 비-휘발성(NV) 기입1에 대해), WWL은 V_WL0로 디-어써트되어 트랜지스터(MN_WAX)를 턴 오프시킨다. 따라서, WBL의 전압은 상관 없다(즉, 그것은 무정'X'이다). 시간경과에 따라, 저장 노드(SN) 상의 전압 또는 전하는 제로로 방전한다(즉, 저장 노드(SN) 상의 +V 전하는 0으로 누설된다).

논리 0을 기입하기 위해(즉, 기입0 동작) WWL은 VWL_1로 어써트되어 트랜지스터(MN_WAX)를 턴 온 시키고, WBL은 V_BL0로 설정되어 저장 노드(SN)를 -V로 방전시킨다. 기입-후-판독 동작에 대해, 트랜지스터(M_FEGAIN)의 분극은 상관 없다(즉, 임계 내의 변경(ΔV)은 무정 'X'이다). 트랜지스터(M_FEGAIN) 내에 논리 0을 프로그래밍하기 위해(즉, 배경 비-휘발성(NV) 기입0에 대해), WWL이 V_WL0로 디-어써트되어 트랜지스터(MN_WAX)를 턴오프시킨다. 따라서, WBL의 전압은 상관 없다(즉, 그것은 무정'X'이다). 시간 경과에 따라, 저장 노드(SN) 상의 전압 또는 전하는 제로로 방전한다(즉, SN 상의 -V 전하는 0으로 누설된다).

일부 실시예들에서, 저장 노드(SN)의 누설은 그것이 강유전성 스위칭을 허용하기에 충분히 느리도록(예를 들어, 이 예에서 대략 100ns) 제한된다. 일부 실시예들에서, 기입 액세스 트랜지스터(MN_WAX)의 게이트 및 소스 단자들 사이의 커패시턴스는 SN 상의 전체 커패시턴스에 비해 작아서 용량성 장애를 방지한다. 일부 실시예들에서, V_BL1에 의해 야기되는 강유전성 분극은 포화 분극에 가까워서 극성이 너무 강해지는 연속적인 기입 동작들을 방지하고, 따라서 그것은 반대 극성의 후속적인 단일 기입 시 소거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)은 지배적인 누설 소스(들)가 저장 노드(SN) 상의 전하들을 접지로 끌어당겨서 비트-셀의 게이트 전압이 공지된 기준을 가지도록 설계된다. 일부 대안적인 실시예들에서, 위의 제한은 판독 동작 이전에 기입 액세스 트랜지스터(MN_WAX)를 통해 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 전압을 명시적으로 설정함으로써 회피될 수 있다.

표 1의 마지막 행은 유지 동작을 예시한다. 이는 WBL를 V_WL0로 설정함으로써 트랜지스터(MN_WAX)가 턴 오프되는 경우이다. 판독 동작이 최소 트랜지션 듀레이션(예를 들어, 100 ns) 내의 기입 동작에 따르는 경우들에서, 저장 노드(SN) 상에 저장되는 전하는 3T-FE SRAM 비트-셀(100)에 의해 유지되는 상태이다. 최소 트랜지션 듀레이션(즉, 100ns 또는 그 이상)의 경과 이후, 저장 노드(SN) 상의 전하는 강유전성 재료가 분극하도록 하고, 상태가 (트랜지스터(M_FEGAIN)의 임계 전압(Vt)을 설정함으로써) 저장된다. 이 상태는 비-휘발성 상태이다. 따라서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)은 적은 리프레시 동작을 가지는 또는 리프레시 동작이 없는(즉 SRAM 비트-셀처럼), 그리고 비-휘발성 용량을 가지는 3T-1C 비트-셀 유사 성능을 모두 보여준다.

표 2는 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 판독 동작을 도시한다.

표 2: 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 판독 동작(최소 트랜지션 듀레이션 100ns)

3T-FE SRAM 비트-셀(100)에 저장된 데이터를 판독하기 위해, RWL는 V_RWL1로 설정되어 트랜지스터(MN_RAX)를 턴온시키고, 이후 RBL 상의 전류가 감지된다. 전류가 높은 경우, 판독되는 데이터는 논리 1이고, 감지되는 전류가 상대적으로 낮은 경우, 판독되는 데이터는 논리 0이다. 판독 동작이 기입 동작에 얼마나 빨리 후속하느냐에 따라(최소 트랜지션 듀레이션에 대해), 논리는 저장 노드(SN) 상에 저장된 전하로부터 또는 분극된 강유전성 재료로부터 결정된다. 판독 동작이 최소 트랜지션 듀레이션(예를 들어, 100ns) 내에 수행되는 경우, 저장 노드(SN) 상의 전압은 트랜지스터(M_FEGAIN)의 온/오프 상태를 결정한다.

예를 들어, 일부 실시예들에서, 저장 노드(SN) 상의 전압이 +V이고, 판독 동작이 최소 트랜지션 듀레이션 내에 수행되는 경우, 트랜지스터(M_FEGAIN)는 턴온되고 전류가 RBL 상에서 감지된다(즉, 전류가 높음). 이 경우, 논리 1이 3T-FE SRAM 비트-셀(100)로부터 결정되며, 강유전성 재료 트랜지스터(M_FEGAIN)의 분극은 상관 없다. 일부 실시예들에서, 저장 노드(SN) 상의 전압이 -V이고 판독 동작이 최소 트랜지션 듀레이션 내에서 수행될 때, 이후 트랜지스터(M_FEGAIN)는 턴 오프되고, 만약 존재하는 경우 매우 적은 전류가(즉, 전류가 낮음) RBL 상에서 감지된다. 이 경우, 논리 0은 3T-FE SRAM 비트-셀(100)로부터 결정된다.

일부 실시예들에서, 저장 노드(SN) 상의 전하가 (예를 들어, 누설에 의해) 접지로 방전될 때, 전류가 RBL 상에서 감지된다(즉, 전류가 높음). 저장 노드(SN) 상의 전하는 최소 트랜지션 듀레이션(즉, 100ns 또는 그 이상) 이후 판독 동작이 수행되기 때문에 접지로 방전되고, 트랜지스터(M_FEGAIN)의 강유전성 재료는 (저장 노드(SN) 상의 전하가 강유전성 재료를 분극시키기에 충분히 길게 저장 노드(SN) 상에서 유지되기 때문에) 낮은 임계로 프로그래밍되는데, 이는 트랜지스터(M_FEGAIN)가 턴온되도록 한다. 이 경우, 논리 1이 3T-FE SRAM 비트-셀(100)로부터 결정된다.

일부 실시예들에서, 판독 동작이 최소 트랜지션 듀레이션(즉, 100ns 또는 그 이상) 이후에 수행되고 트랜지스터(M_FEGAIN)의 강유전성 재료가 높은 임계로 프로그래밍되기 때문에 저장 노드(SN) 상의 전하가 접지로 방전될 때, 트랜지스터(M_FEGAIN)는 오프되고, 만약 존재하는 경우 적은 전류가 RBL 상에서 감지된다(즉, 전류가 낮음). 이 경우, 논리 0가 3T-FE SRAM 비트-셀(100)로부터 결정된다.

일부 실시예들에서, 판독 전류는 강유전성 엘리먼트(즉, 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 단자와 통합된 강유전성 재료)의 내장형 분극, 및 저장 노드(SN) 상의 커패시턴스를 충전 또는 방전시키는 것으로부터의 저장 노드(SN) 전압에 비례한다. 일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)은 각각의 효과가 가장 강할 때의 동작을 위해 두 효과들 모두를 내재적으로 사용한다. 예를 들어, 저장 노드(SN) 상의 전압 또는 전하는 기입 동작 직후의 판독 전류의 효과를 지배하는 반면, 강유전성 엘리먼트의 내장형 분극은 판독 동작이 최소 트랜지션 듀레이션 이후에 수행될 때 판독 전류의 효과를 지배한다(즉, 강유전성 재료의 분극은 긴 기간 내에 논리 상태를 유지한다).

일부 실시예들에서, 기입-후-판독 동작들에 대해, 저장 노드(SN)는 충분히 높은 전압 크기로 기입되어 (더 긴 시간 스케일에서 발생하는) 강유전성 엘리먼트에서의 임계 시프트의 효과들을 해소한다. 아래의 표 3은, 간략함을 위해, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 듀얼 모드 판독 동작을 요약한다. 여기서, 듀얼 모드는 저장 노드(SN) 상에(연속적인 기입-후-판독 동작들을 위해) 그리고 비-휘발성 저장 모드 동안 강유전성 엘리먼트 내에 저장되는 데이터를 판독하기 위한 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 능력을 일반적으로 지칭한다.

표 3: 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 듀얼 모드 판독 동작

개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 4는 3T-FE SRAM 비트-셀(400)을 예시한다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 4의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)과 3T-FE SRAM 비트-셀(400) 사이의 차이들이 논의된다.

일부 실시예들에서, 강유전성 셀은 트랜지스터(M_FEGAIN)와 같은 강유전성 셀 내의 트랜지스터의 게이트 단자 내에 완전히 통합되는 강유전성 엘리먼트 또는 재료(또한 강유전성 캡(Fe-캡)으로서 지칭됨)를 가지지 않는다. 예를 들어, Fe-캡은 강유전성 셀 내의 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링된다. 일부 실시예들에서, FE 셀(401)은 저장 노드(SN) 및 n-타입 트랜지스터(MN1)의 게이트 단자 사이에 직렬로 커플링되는 Fe-캡(402)을 포함한다. 동작 방식에서, FE 셀(401)은 FE 셀(101)과 동일하게 거동하지만, 이 경우, 트랜지스터(예컨대 트랜지스터(M_FEGAIN))의 게이트 스택 내에 완전히 통합되는 강유전성 재료를 가지는 새로운 디바이스 대신, 전통적인 트랜지스터가 FE 셀(401)에서 사용된다.

개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 5는 3T-FE SRAM 비트-셀(500)을 예시한다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 5의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)과 3T-FE SRAM 비트-셀(500) 사이의 차이들이 논의된다.

일부 실시예들에서, 강유전성 셀은 트랜지스터(M_FEGAIN)와 같은 강유전성 셀 내의 트랜지스터의 게이트 단자 내에 완전히 통합되는 Fe-캡을 가지지 않는다. 예를 들어, Fe-캡은 강유전성 셀 내의 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링된다. 일부 실시예들에서, FE 셀(501)은 저장 노드(SN) 및 n-타입 트랜지스터(MN1)의 게이트 단자에 커플링되는 Fe-캡(502)을 포함한다. 일부 실시예들에서, Fe-캡(502)의 하나의 단자는 저장 노드(SN)에 커플링되고, Fe-캡(502)의 다른 단자는 판독 보조 신호를 수신하는 판독 보조 노드에 커플링된다.

여기서, 판독 보조 노드는 강유전성 커패시터(502)를 통해 SN에 용량상으로 커플링된다. 일부 실시예들에서, 커플링의 강도는 FE-캡(502)의 분극에 종속적이다. 일부 실시예들에서, 판독 동작 동안, 판독 보조 노드가 어써트되고(즉, 더 높은 전압으로 상승하고), 커플링된 SN 노드 역시 상승하도록 한다. SN 상의 결과적인 전압은 Fe-캡(502)의 분극에 종속적이다. 동작상으로, FE 셀(501)은 FE 셀(101)과 동일하게 동작하지만, 이 경우, 트랜지스터(예컨대, 트랜지스터(M_FEGAIN))의 게이트 스택 내에 완전히 통합되는 강유전성 재료를 가지는 새로운 디바이스 대신, 전통적인 트랜지스터가 FE 셀(501)에서 사용된다.

개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 6은 p-타입 3T-FE SRAM 비트-셀(600)을 예시한다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 6의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)과 3T-FE SRAM 비트-셀(600) 사이의 차이들이 논의된다.

일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 n-타입 트랜지스터들은 p-타입 트랜지스터들로 대체되고, 제어 신호들의 극성은 반전된다. 예를 들어, n-타입 트랜지스터(MN_WAX)는 p-타입 트랜지스터(MP_WAX)로 대체되고, 여기서, MP_WAX의 게이트 단자는 WWL의 역(즉, WWL_b)에 의해 제어가능하다. 일부 실시예들에서, n-타입 트랜지스터(MN_RAX)는 p-타입 트랜지스터(MP_RAX)로 대체되며, 여기서, MP_RAX의 게이트 단자는 RWL의 역(즉, RWL_b)에 의해 제어가능하다. 일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(600)은 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 트랜지스터(MN_RAX)와 마찬가지로 RWL에 의해 제어가능한 n-타입 판독 액세스 트랜지스터(MN_RAX)를 사용한다.

일부 실시예들에서, FE 셀(601)은 그것의 게이트 단자 내에 완전히 통합된 강유전성 재료를 가지는 트랜지스터(M_FEGAIN)를 포함하고, 여기서 M_FEGAIN는 p-타입 트랜지스터이다. 구조상으로, 3T-FE SRAM 비트-셀(600)은 3T-FE SRAM 비트-셀(100)과 상보적이다. 동작상으로, 3T-FE SRAM 비트-셀(600)은 3T-FE SRAM 비트-셀(100)과 유사하게 그러나 상보적인 제어 신호들을 이용하여 거동한다.

개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 7은 p-타입 3T-FE SRAM 비트-셀(700)을 예시한다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 7의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해, 3T-FE SRAM 비트-셀(600)과 3T-FE SRAM 비트-셀(700) 사이의 차이들이 논의된다.

일부 실시예들에서, 강유전성 셀은 트랜지스터(M_FEGAIN)와 같은 강유전성 셀 내의 트랜지스터의 게이트 단자 내에 완전히 통합되는 Fe-캡을 가지지 않는다. 예를 들어, Fe-캡은 강유전성 셀 내의 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링된다. 일부 실시예들에서, FE 셀(701)은 저장 노드(SN) 및 p-타입 트랜지스터(MP1)의 게이트 단자에 직렬로 커플링되는 Fe-캡(702)을 포함한다. 동작상으로, FE 셀(701)은 FE 셀(601)과 동일하게 거동하지만, 이 경우, 트랜지스터(예컨대, FE 셀(601)의 트랜지스터(M_FEGAIN))의 게이트 스택 내에 완전히 통합되는 강유전성 재료를 가지는 새로운 디바이스 대신, 전통적인 트랜지스터가 FE 셀(701)에서 사용된다.

개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 8은 p-타입 3T-FE SRAM 비트-셀(800)을 예시한다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 8의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해, 3T-FE SRAM 비트-셀(600)과 3T-FE SRAM 비트-셀(800) 사이의 차이들이 논의된다.

일부 실시예들에서, 강유전성 셀은 FE 셀(601)의 트랜지스터(M_FEGAIN)와 같은, 강유전성 셀 내의 트랜지스터의 게이트 단자 내에 완전히 통합되는 Fe-캡을 가지지 않는다. 예를 들어, Fe-캡은 강유전성 셀 내의 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링된다. 일부 실시예들에서, FE 셀(801)은 저장 노드(SN) 및 p-타입 트랜지스터(MP1)의 게이트 단자에 커플링되는 Fe-캡(802)을 포함한다. 일부 실시예들에서, Fe-캡(802)의 하나의 단자는 저장 노드(SN)에 커플링되고, Fe-캡(802)의 다른 단자는 판독 보조 신호를 수신하는 판독 보조 노드에 커플링된다. 여기서, 판독 보조 노드는 강유전성 커패시터(802)를 통해 SN에 용량상으로 커플링된다. 일부 실시예들에서, 커플링의 강도는 FE-캡(802)의 분극에 종속적이다.

일부 실시예들에서, 판독 동작 동안, 판독 보조 노드가 어써트되고(즉, p-타입에 대해 더 낮은 전압으로 상승되고) 커플링된 SN 노드 역시 하강(fall)하도록 할 수 있다. SN 상의 결과적인 전압은 Fe-캡(802)의 분극에 종속적이다. 동작상으로, FE 셀(801)은 FE 셀(601)과 동일하게 거동하지만, 이 경우, 트랜지스터(예컨대, FE 셀(601)의 트랜지스터(M_FEGAIN))의 게이트 스택 내에 완전히 통합되는 강유전성 재료를 가지는 새로운 디바이스 대신, 전통적인 트랜지스터가 FE 셀(801)에서 사용된다.

개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 9는 3T-FE SRAM 비트-셀(100)을 동작시키기 위한 방법의 플로우차트(900)를 예시한다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 9의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다.

도 9에 관한 플로우차트 내의 블록들이 특정 순서로 도시되지만, 동작들의 순서는 수정될 수 있다. 따라서, 예시된 실시예들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 일부 동작들/블록들은 병렬로 수행될 수 있다. 도 9에 열거된 블록들 및/또는 동작들의 일부는 특정 실시예들에 따라 선택적이다. 제시된 블록들의 넘버링은 명료함을 위한 것이며, 다양한 블록들이 발생해야 하는 동작들의 순서를 규정하는 것으로 의도되지 않는다. 추가로, 다양한 흐름들로부터의 동작들은 다양한 조합들로 이용될 수 있다.

블록(901)에서, WWL이 워드-라인 드라이버(미도시됨)에 의해 구동되어 제1 액세스 트랜지스터(MN_WAX)가 턴온되도록 한다. 따라서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)이 기입 동작에 대해 인에이블된다. 블록(902)에서, WBL이 구동되어, 제1 액세스 트랜지스터(MN_WAX)가 턴온될 때, 제1 액세스 트랜지스터(MN_WAX) 및 FE 셀(101)에 커플링되는, 용량성 저장 노드(SN)를 충전 또는 방전시킨다. FE 셀(101)은 저장 노드(SN)에 커플링되고, 충전된 또는 방전된 저장 노드(SN)에 따라 프로그래밍가능하다.

블록(903)에서, 저장 노드(SN) 상에 저장된 논리상태는 제2 액세스 트랜지스터(MN_RAX)에 의해 판독된다. 일부 실시예들에서, 저장된 상태를 그것이 소멸되기 전에 판독하기 위해, WWL이 구동되어 제1 액세스 트랜지스터(MN_WAX)가 턴오프되도록 한다. RWL이 이후 구동되어 제2 액세스 트랜지스터(MN_RAX)가 턴온되도록 한다. RBL을 통하는 전류가 이후 감지되어 저장 노드(SN)에 저장된 상태를 결정한다. 표 2에 관해 논의된 바와 같이, RBL 상의 감지된 전류가 높은 경우(예를 들어, 높은 임계 제한 초과), 판독되는 논리 상태는 논리 1이고, RBL 상의 감지된 전류가 상대적으로 낮은 경우(예를 들어, 낮은 임계 제한 미만), 판독되는 논리 상태는 논리 0이다.

블록(904)에서, 논리 상태는 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 FE 셀(101) 내에 프로그래밍된다. 일부 실시예들에서, WBL 및 WWL은 저장 노드(SN)을 용량상으로 충전시키기에 충분히 길게(즉, 최소 트랜지션 듀레이션보다 더 크게) 파워링되는데, 이는 FE 셀(101)의 강유전성 상태를 플립하기 위한 시간보다 훨씬 더 적은 시간이 걸린다. 일부 실시예들에서, 용량성 저장 노드(SN)를 충전한 이후, WWL 및 WBL이 턴오프될 수 있다. 턴오프된 WWL 및 WBL을 가지고, 용량성 저장 노드(SN) 누설은, 논리 상태가 누설로 인해 유실되기 이전에 FE 셀(101)이 스위칭(또는 분극)하게 할만큼 충분히 적절하도록(예를 들어, 충분히 낮도록) 설계된다.

블록(905)에서, 강유전성 셀(FE 셀(101))에 저장된 논리 상태가 판독된다. 일부 실시예들에서, 논리 상태를 판독하기 위해, WWL이 디-어써트되어 제1 트랜지스터(MN_WAX)가 턴오프되도록 한다. RWL이 이후 구동되어 제2 액세스 트랜지스터(MN_RAX)가 턴온되도록 한다. RBL을 통하는 전류가 이후 감지되어 저장 노드(SN)에 저장되는 상태를 결정한다. 표 2에 관해 논의된 바와 같이, RBL 상의 감지된 전류가 제1 전류 임계 제한보다 더 높은 경우(최소 트랜지션 듀레이션의 경과 이후), 판독되는 논리 상태는 논리 1이고, RBL 상의 감지된 전류가 제2 전류 임계 제한보다 더 낮을 때(최소 트랜지션 듀레이션의 경과 이후), 판독되는 논리 상태는 논리 0이다.

일부 실시예들에서, 판독되는 전류는 강유전성 엘리먼트(즉, 트랜지스터(M_FEGAIN)의 게이트 단자와 통합되는 강유전성 재료)의 내장형 분극, 및 저장 노드(SN)의 커패시턴스를 충전 또는 방전시키는 것으로부터 저장 노드(SN) 상의 전압에 비례한다. 일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)은 각각의 효과가 가장 강할 때의 동작을 위해 두 효과들 모두를 내재적으로 사용한다. 예를 들어, 저장 노드(SN) 상의 전압 또는 전하는 기입 동작 직후의 판독 전류의 효과를 지배하는 반면, 강유전성 엘리먼트의 내장형 분극은 판독 동작이 최소 트랜지션 듀레이션 이후에 수행될 때 판독 전류의 효과를 지배한다(즉, 강유전성 재료의 분극은 긴 기간 내에 논리 상태를 유지한다).

일부 실시예들에서, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 레이아웃은 3T-eDRAM 셀의 레이아웃과 크기상으로 비교할 만하다(즉, 3T-FE SRAM 비트-셀(100)의 레이아웃은 전통적인 6T SRAM 비트-셀의 레이아웃보다 더 작지만, 1T-1C eDRAM 비트-셀의 레이아웃보다 더 크다). 일부 실시예들은, 강유전성 엘리먼트 자체가 데이터를 저장하기 위한 커패시턴스를 제공하기 때문에, 익스프레스(express) 비트-셀 커패시터를 요구하지 않는다. 예를 들어, 강유전성 엘리먼트가 M_FEGAIN의 게이트 단자 내에 통합될 때, 게이트 커패시턴스는 저장 노드(SN) 상에 저장 커패시턴스를 제공하기에 충분하도록 증가한다. 일부 실시예들에서, 도 4-5 및 도 7-8에 관해 기술된 바와 같이, 강유전성 FET를 사용하지 않는다. 해당 실시예들에서, 강유전성 엘리먼트는 FET(예를 들어, 트랜지스터(MN1 또는 MP1))와는 별도이다.

일부 실시예들에 따르면, 도 10은 3T-FE SRAM 비트-셀들을 가지는 메모리를 가지는 스마트 디바이스 또는 컴퓨터 시스템 또는 SoC(System-on-Chip(시스템-온-칩))(2100)을 예시한다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 번호들(또는 명칭들)을 가지는 도 10의 해당 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작하거나 기능할 수 있지만, 그렇게 제한되지 않는다는 것이 주목된다.

도 10은 평탄한 표면 인터페이스 커넥터들이 사용될 수 있는 모바일 디바이스의 실시예의 블록도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 컴퓨팅 태블릿, 모바일 폰 또는 스마트-폰과 같은 모바일 컴퓨팅 디바이스, 무선-인에이블형 e-리더기, 또는 다른 무선 모바일 디바이스를 나타낸다. 특정 컴포넌트들이 일반적으로 도시되며, 이러한 디바이스들의 모든 컴포넌트들이 컴퓨팅 디바이스(2100) 내에 도시되지는 않는다는 것이 이해될 것이다.

일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 논의된 일부 실시예들에 따른 3T-FE SRAM 비트-셀들을 가지는 메모리를 가지는 제1 프로세서(2110)를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(2100)의 다른 블록들은 또한 일부 실시예들의 3T-FE SRAM 비트-셀들을 가지는 메모리를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다양한 실시예들이 또한 무선 인터페이스와 같은 2170 내에 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있고, 따라서 시스템 실시예는 무선 디바이스, 예를 들어, 셀 폰 또는 개인용 디지털 보조단말 내에 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 프로세서(2110)(및/또는 프로세서(2190))는 하나 이상의 물리적 디바이스들, 예컨대, 마이크로프로세서들, 응용 프로세서들, 마이크로컨트롤러들, 프로그래밍가능한 논리 디바이스들, 또는 다른 프로세싱 수단을 포함할 수 있다. 프로세서(2110)에 의해 수행되는 프로세싱 동작들은 애플리케이션들 및/또는 디바이스 기능들이 실행되는 운영 플랫폼 또는 운영 체제의 실행을 포함한다. 프로세싱 동작들은 휴먼 사용자에 의한 또는 다른 디바이스들에 의한 I/O(입력/출력)에 관련된 동작들, 전력 관리에 관련된 동작들, 및/또는 컴퓨팅 디바이스(2100)를 또다른 디바이스에 접속시키는 것에 관련된 동작들을 포함한다. 프로세싱 동작들은 오디오 I/O 및/또는 디스플레이 I/O에 관련된 동작들을 또한 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 컴퓨팅 디바이스에 오디오 기능들을 제공하는 것과 연관된 하드웨어(예를 들어, 오디오 하드웨어 및 오디오 회로들) 및 소프트웨어(예를 들어, 드라이버들, 코덱들) 컴포넌트들을 나타내는, 오디오 서브시스템(2120)을 포함한다. 오디오 기능들은 스피커 및/또는 헤드폰 출력, 뿐만 아니라 마이크로폰 입력을 포함할 수 있다. 이러한 기능들을 위한 디바이스들은 컴퓨팅 디바이스(2100) 내에 통합되거나, 또는 컴퓨팅 디바이스(2100)에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 프로세서(2110)에 의해 수신되고 프로세싱되는 오디오 커맨드들을 제공함으로써 컴퓨팅 디바이스(2100)와 상호작용한다.

디스플레이 서브시스템(2130)은 사용자가 컴퓨팅 디바이스(2100)와 상호작용하기 위한 시각적 및/또는 촉각적 디스플레이를 제공하는 하드웨어(예를 들어, 디스플레이 디바이스들) 및 소프트웨어(예를 들어, 드라이버들) 컴포넌트들을 나타낸다. 디스플레이 서브시스템(2130)은 디스플레이 인터페이스(2132)를 포함하며, 이는 사용자에게 디스플레이를 제공하기 위해 사용되는 특정 스크린 또는 하드웨어 디바이스를 포함한다. 일 실시예에서, 디스플레이 인터페이스(2132)는 디스플레이에 관련된 적어도 일부 프로세싱을 수행하기 위해 프로세서(2110)와는 별도의 로직을 포함한다. 일 실시예에서, 디스플레이 서브시스템(2130)은 사용자에게 출력과 입력 모두를 제공하는 터치스크린(또는 터치 패드) 디바이스를 포함한다.

I/O 제어기(2140)는 사용자와의 상호작용에 관련된 하드웨어 디바이스들 및 소프트웨어 컴포넌트들을 나타낸다. I/O 제어기(2140)는 오디오 서브시스템(2120) 및/또는 디스플레이 서브시스템(2130)의 일부분인 하드웨어를 관리하도록 동작가능하다. 추가로, I/O 제어기(2140)는 사용자가 시스템과 상호작용할 수 있는 컴퓨팅 디바이스(2100)에 접속하는 추가적인 디바이스들에 대한 접속점을 예시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(2100)에 부착될 수 있는 디바이스들은 마이크로폰 디바이스들, 스피커 또는 스테레오 시스템들, 비디오 시스템들 또는 다른 디스플레이 디바이스들, 키보드 또는 키패드 디바이스들, 또는 카드 리더기들 또는 다른 디바이스들과 같은 특정 애플리케이션들과 함께 사용하기 위한 다른 I/O 디바이스들을 포함할 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, I/O 제어기(2140)는 오디오 서브시스템(2120) 및/또는 디스플레이 서브시스템(2130)과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 마이크로폰 또는 다른 오디오 디바이스를 통한 입력은 컴퓨팅 디바이스(2100)의 하나 이상의 애플리케이션들 또는 기능들에 대한 입력 또는 커맨드들을 제공할 수 있다. 추가로, 오디오 출력은, 디스플레이 출력 대신, 또는 디스플레이 출력에 더하여 제공될 수 있다. 또다른 예에서, 디스플레이 서브시스템(2130)이 터치 스크린을 포함하는 경우, 디스플레이 디바이스는 또한 입력 디바이스로서 작용하는데, 이는 I/O 제어기(2140)에 의해 적어도 부분적으로 관리될 수 있다. I/O 제어기(2140)에 의해 관리되는 I/O 기능들을 제공하기 위한 컴퓨팅 디바이스(2100) 상의 추가적인 버튼들 또는 스위치들이 또한 존재할 수 있다.

일 실시예에서, I/O 제어기(2140)는 가속계들, 카메라들, 광 센서들 또는 다른 환경 센서들, 또는 컴퓨팅 디바이스(2100) 내에 포함될 수 있는 다른 하드웨어와 같은 디바이스들을 관리한다. 입력은 직접적인 사용자 상호작용의 일부분일 수 있을 뿐만 아니라, 환경적 입력을 시스템에 제공하여 그것의 동작들에 영향을 주는 것(예를 들어, 잡음 필터링, 밝기 검출을 위한 디스플레이들의 조정, 카메라에 대한 플래시 적용, 또는 다른 특징들)일 수 있다.

일 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 배터리 전력 사용, 배터리의 충전, 및 전력 절감 동작에 관련된 특징들을 관리하는 전력 관리(2150)를 포함한다. 메모리 서브시스템(2160)은 컴퓨팅 디바이스(2100) 내에 정보를 저장하기 위한 메모리 디바이스들을 포함한다. 메모리는 비휘발성(메모리 디바이스에 대한 전력이 중단되는 경우 상태가 변경되지 않음) 및/또는 휘발성(메모리 디바이스에 대한 전력이 중단되는 경우, 상태가 불확정적임) 메모리 디바이스들을 포함할 수 있다. 메모리 서브시스템(2160)은 애플리케이션 데이터, 사용자 데이터, 음악, 사진들, 문서들, 또는 다른 데이터, 뿐만 아니라 컴퓨팅 디바이스(2100)의 애플리케이션들 및 기능들의 실행에 관련된 시스템 데이터(장기적이든, 일시적이든)를 저장할 수 있다.

실시예들의 엘리먼트들은 컴퓨터-실행가능한 명령들(예를 들어, 본원에 논의되는 임의의 다른 프로세스들을 구현하기 위한 명령들)을 저장하기 위한 머신-판독가능한 매체(예를 들어, 메모리(2160))로서 또한 제공된다. 머신-판독가능한 매체(예를 들어, 메모리(2160))는, 플래시 메모리, 광학 디스크들, CD-ROM들, DVD ROM들, RAM들, EPROM들, EEPROM들, 자기 또는 광학 카드들, 상변화 메모리(PCM), 또는 전자 또는 컴퓨터-실행가능한 명령들을 저장하기에 적합한 다른 타입들의 머신-판독가능한 매체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 개시내용의 실시예들은 통신 링크(예를 들어, 모뎀 또는 네트워크 접속)을 통해 데이터 신호들에 의해 원격 컴퓨터(예를 들어, 서버)로부터 요청 컴퓨터(예를 들어, 클라이언트)로 전달될 수 있는 컴퓨터 프로그램(예를 들어, BIOS)으로서 다운로드될 수 있다.

접속성(2170)은 컴퓨팅 디바이스(2100)가 외부 디바이스들과 통신할 수 있게 하기 위한 하드웨어 디바이스들(예를 들어, 무선 및/또는 유선 커넥터들 및 통신 하드웨어) 및 소프트웨어 컴포넌트들(예를 들어, 드라이버들, 프로토콜 스택들)을 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(2100)는 별도의 디바이스들, 예컨대, 다른 컴퓨팅 디바이스들, 무선 액세스 포인트들 또는 기지국들, 뿐만 아니라 주변기기들, 예컨대 헤드셋들, 프린터들, 또는 다른 디바이스들일 수 있다.

접속성(2170)은 다수의 상이한 타입들의 접속성을 포함할 수 있다. 일반화하자면, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 셀룰러 접속성(2172) 및 무선 접속성(2174)을 가지고 예시된다. 셀룰러 접속성(2172)은 GSM(모바일 통신용 글로벌 시스템) 또는 변형물들 또는 파생물들, CDMA(코드 분할 다중 액세스) 또는 변형물들 또는 파생물들, TDM(시분할 멀티플렉싱) 또는 변형물들 또는 파생물들, 또는 다른 셀룰러 서비스 표준들을 통해 제공되는 것과 같이, 무선 캐리어들에 의해 제공되는 셀룰러 네트워크 접속성을 일반적으로 지칭한다. 무선 접속성(또는 무선 인터페이스)(2174)는 셀룰러가 아닌 무선 접속성을 지칭하며, 개인 영역 네트워크들(예컨대, 블루투스, 니어 필드 등), 로컬 영역 네트워크들(예컨대, Wi-Fi), 및/또는 광역 네트워크들(예컨대, WiMax), 또는 다른 무선 통신을 포함할 수 있다.

주변 접속들(2180)은 주변 접속들을 이루기 위한, 하드웨어 인터페이스들 및 커넥터들, 뿐만 아니라 소프트웨어 컴포넌트들(예를 들어, 드라이버, 프로토콜 스택들)을 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(2100)가 다른 컴퓨팅 디바이스들에 대한 주변 디바이스("~로"(2182))일 수 있으며, 뿐만 아니라, 그것에 접속되는 주변 디바이스들("~로부터"(2184))을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 컴퓨팅 디바이스(2100)는 공통적으로, 예컨대 컴퓨팅 디바이스(2100) 상의 콘텐츠를 관리할 목적으로(예를 들어, 다운로드 및/또는 업로드, 변경, 동기화) 다른 컴퓨팅 디바이스들에 접속하기 위한 "도킹" 커넥터를 가진다. 추가로, 도킹 커넥터는 컴퓨팅 디바이스(2100)가 콘텐츠 출력을 제어하도록 하는 특정 주변 기기들에, 예를 들어, 시청각 또는 다른 시스템들에 컴퓨팅 디바이스(2100)가 접속하도록 할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(2100)는, 독자적인 도킹 커넥터 또는 다른 독자적인 접속 하드웨어 뿐만 아니라, 공통 또는 표준-기반 커넥터들을 통해 주변 접속들(1680)을 이룰 수 있다. 공통 타입들은 유니버설 직렬 버스(USB) 커넥터(다수의 상이한 하드웨어 인터페이스들 중 임의의 것을 포함할 수 있음), 미니디스플레이포트(MiniDisplayPort(MDP))를 포함하는 디스플레이포트(DisplayPort), 고해상도 멀티미디어 인터페이스(High Definition Multimedia Interface (HDMI)), 파이어와이어, 또는 다른 타입들을 포함할 수 있다.

"실시예", "일 실시예", "일부 실시예들", 또는 "다른 실시예들"에 대한 명세서에서의 참조는, 실시예들에 관해 기술되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 반드시 모든 실시예들이 아닌, 적어도 일부 실시예들에 포함됨을 의미한다. "실시예", "일 실시예", 또는 "일부 실시예들"의 다양한 출현은 반드시 모두가 동일한 실시예들을 지칭하지는 않는다. 명세서가 컴포넌트, 특징, 구조, 또는 특성이 포함될 수 "있다(may, might, 또는 could)"고 언급하는 경우, 그 특정 컴포넌트, 특징, 구조, 또는 특성이 포함되도록 요구되지는 않는다. 명세서 또는 청구항이 "단수(a 또는 an)" 엘리먼트를 지칭하는 경우, 그것은 엘리먼트들 중 단 하나만이 존재함을 의미하지는 않는다. 명세서 또는 청구항들이 "단수의 추가적인(an additional)" 엘리먼트를 지칭하는 경우, 그것은 하나 초과의 그 추가적인 엘리먼트가 존재하는 것을 불가능하게 하지 않는다.

또한, 특정 특징들, 구조들, 기능들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예는 2개의 실시예들과 연관된 특정 특징들, 구조들, 기능들, 또는 특성들이 상호 배타적이지 않은 어느 곳에서든, 제2 실시예와 조합될 수 있다.

개시내용이 그것의 특정 실시예들과 함께 기술되지만, 이러한 실시예들의 많은 대안들, 수정들 및 변형들은 이전 기재의 견지에서 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 개시내용의 실시예들은 첨부된 청구항들의 넓은 범위 내에 드는 것으로서 모든 이러한 대안들, 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.

추가로, 집적 회로(IC) 칩들 및 다른 컴포넌트들에 대한 널리 알려진 전력/접지 접속들은 예시 및 논의의 간략함을 위해, 그리고 개시내용을 모호하게 하지 않기 위해, 제시된 도면들 내에 도시될 수 있거나 도시되지 않을 수도 있다. 또한, 배열들은 개시내용을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 블록도로 도시될 수 있고, 또한 이러한 블록도 배열들의 구현예에 관한 특정항목들이 본 개시내용이 구현되는 플랫폼에 종속적이라는 사실의 견지에서도 또한 블록도로 도시된다(즉, 이러한 특정항목들은 본 기술분야의 통상의 기술자의 이해범위 내에 있어야 한다). 특정 상세항목들(예를 들어, 회로들)이 개시내용의 예시적인 실시예들을 기술하기 위해 설명되는 경우, 개시내용이 이러한 특정 상세항목들 없이도, 또는 이들의 변형을 가지고 구현될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서 기재는 제한적인 것 대신 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

후속하는 예들은 추가적인 실시예들에 관한 것이다. 예들에서의 특정항목들은 하나 이상의 실시예들 내의 어느 곳에서나 사용될 수 있다. 본원에 기술되는 장치의 모든 선택적 특징들이 또한 방법 또는 프로세스에 관해 구현될 수 있다.

예를 들어, 기입 워드-라인(WWL)에 의해 제어가능한 제1 액세스 트랜지스터; 판독 워드-라인(RWL)에 의해 제어가능한 제2 액세스 트랜지스터; 및 제1 및 제2 액세스 트랜지스터들에 커플링되는 강유전성 셀을 포함하는 장치가 제공되고, 여기서 강유전성 셀은 WWL을 통해 프로그래밍가능하고 RWL을 통해 판독가능하다. 일부 실시예들에서, 강유전성 셀은 강유전성 커패시터에 커플링되는 게이트 단자를 가지는 트랜지스터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터는 WWL을 통해 프로그래밍가능하다. 일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터는 강유전성 셀의 트랜지스터의 게이트 단자 내에 통합된다.

일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터는 강유전성 셀의 트랜지스터의 게이트 단자와 제1 액세스 트랜지스터 사이에 직렬로 커플링된다. 일부 실시예들에서, 강유전성 커패시터는 강유전성 셀의 트랜지스터의 게이트 단자, 제1 액세스 트랜지스터, 및 판독-보조 신호를 제공하기 위한 노드에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 제1 액세스 트랜지스터, 제2 액세스 트랜지스터, 및 강유전성 셀은 강유전성 재료로 형성된다. 일부 실시예들에서, 제1 액세스 트랜지스터는: 기입 비트-라인(WBL)에 커플링되는 소스/드레인 단자, 및 강유전성 셀에 커플링되는 드레인/소스 단자를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제2 액세스 트랜지스터는 판독 비트-라인(RBL)에 커플링되는 소스/드레인 단자, 및 강유전성 셀에 커플링되는 드레인/소스 단자를 포함한다.

또다른 예에서, 프로세서; 프로세서에 커플링되는 메모리 ― 메모리는 전술된 장치에 따른 장치를 포함함 ―; 및 프로세서가 또다른 디바이스와 통신하도록 하기 위한 무선 인터페이스를 포함하는 시스템이 제공된다.

또다른 예에서, 제1 액세스 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링되는, 기입 워드-라인(WWL)을 구동하여, 제1 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하는 것; 및 제1 액세스 트랜지스터의 소스/드레인 단자에 커플링되는 기입 비트-라인(WBL)을 구동하는 것을 포함하는 방법이 제공되며, 구동된 WBL은 제1 액세스 트랜지스터가 턴온될 때 제1 액세스 트랜지스터에 커플링되는 저장 노드를 충전시키거나 방전시키고, 강유전성 셀은 저장 노드에 커플링되고 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 프로그래밍가능하다.

일부 실시예들에서, 방법은 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 강유전성 셀 내의 논리 상태를 프로그래밍하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 강유전성 셀 내의 논리 상태를 프로그래밍하는 것은: 저장 노드를 충전 또는 방전시키기 위해 적합한 듀레이션 동안 WBL 및 WWL을 구동하는 것; 제1 액세스 트랜지스터를 턴오프시키는 것; 및 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 강유전성 셀의 강유전성 재료를 스위칭하는 것을 포함한다.

일부 실시예들에서, 방법은 제1 액세스 트랜지스터가 턴온될 때 제2 액세스 트랜지스터가 턴오프되도록 하기 위해, 제2 액세스 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링되는, 판독 워드-라인(RWL)을 구동하는 것을 포함하고, 여기서 제2 액세스 트랜지스터는 강유전성 셀에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 방법은: WWL을 구동하여 제1 액세스 트랜지스터가 턴오프하도록 하는 것; RWL을 구동하여 제2 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하는 것; 및 제2 액세스 트랜지스터에 커플링되는 판독 비트-라인(RBL)을 감지하여, 강유전성 셀 내에 프로그래밍된 논리 상태를 결정하는 것을 포함한다.

일부 실시예들에서, 방법은 WWL을 구동하여 제1 액세스 트랜지스터가 턴오프하도록 하는 것; RWL을 구동하여 제2 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하는 것; 및 제2 액세스 트랜지스터에 커플링되는 판독 비트-라인(RBL)을 감지하여, 저장 노드에 저장된 논리 상태를 결정하는 것을 포함한다.

또다른 예에서, 제1 액세스 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링되는, 기입 워드-라인(WWL)을 구동하여, 제1 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하기 위한 수단; 및 제1 액세스 트랜지스터의 소스/드레인 단자에 커플링되는 기입 비트-라인(WBL)을 구동하기 위한 수단을 포함하는 장치가 제공되고, 구동된 WBL은 제1 액세스 트랜지스터가 턴온될 때 제1 액세스 트랜지스터에 커플링되는 저장 노드를 충전 또는 방전시키고, 여기서 강유전성 셀이 저장 노드에 커플링되고 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 프로그래밍가능하다.

일부 실시예들에서, 장치는 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 강유전성 셀 내의 논리 상태를 프로그래밍하기 위한 수단을 포함한다. 일부 실시예들에서, 강유전성 셀 내의 논리 상태를 프로그래밍하기 위한 수단은: 저장 노드를 충전 또는 방전시키기 위해 적합한 듀레이션 동안 WBL 및 WWL을 구동하기 위한 수단; 제1 액세스 트랜지스터를 턴오프시키기 위한 수단; 및 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 강유전성 셀의 강유전성 재료를 스위칭하기 위한 수단을 포함한다.

일부 실시예들에서, 장치는, 제1 액세스 트랜지스터가 턴온될 때 제2 액세스 트랜지스터가 턴오프되도록 하기 위해, 제2 액세스 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링된, 판독 워드-라인(RWL)을 구동하는 수단을 포함하고, 여기서 제2 액세스 트랜지스터는 강유전성 셀에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 장치는: WWL을 구동하여 제1 액세스 트랜지스터가 턴오프되도록 하기 위한 수단; RWL을 구동하여 제2 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하기 위한 수단; 및 제2 액세스 트랜지스터에 커플링되는 판독 비트-라인(RBL)을 감지하여, 강유전성 셀 내에 프로그래밍된 논리 상태를 결정하기 위한 수단을 포함한다.

일부 실시예들에서, 장치는: WWL을 구동하여 제1 액세스 트랜지스터가 턴오프되도록 하기 위한 수단; RWL을 구동하여 제2 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하기 위한 수단; 및 제2 액세스 트랜지스터에 커플링되는 판독 비트-라인(RBL)을 감지하여, 저장 노드에 저장된 논리 상태를 결정하기 위한 수단을 포함한다.

또다른 예에서, 프로세서; 프로세서에 커플링되는 메모리 ― 메모리는 전술된 장치에 따른 장치를 포함함 ― ; 및 프로세서가 또다른 디바이스와 통신하게 하기 위한 무선 인터페이스를 포함하는 시스템이 제공된다.

독자가 기술적 개시내용의 속성 및 요점을 확인하도록 할 요약문이 제공된다. 요약문은 그것이 청구항들의 범위 또는 의미를 제한하도록 사용되지 않을 것이라는 이해를 가지고 제시된다. 후속하는 청구항들은 이에 의해 상세한 설명 내에 포함되며, 각각의 청구항은 그 자체가 별도의 실시예로서 존재한다.

Claims

장치로서,
기입 워드-라인(WWL)에 의해 제어가능한 제1 액세스 디바이스;
판독 워드-라인(RWL)에 의해 제어가능한 제2 액세스 디바이스; 및
강유전성 재료를 포함하는 셀을 포함하고,
상기 셀은 상기 제1 및 제2 액세스 디바이스들에 커플링되고, 상기 셀은 상기 WWL을 통해 프로그래밍가능하고 상기 RWL을 통해 판독가능하며, 상기 셀은, 강유전성 재료를 포함하는 커패시터를 포함하는 게이트 단자를 갖는 디바이스를 포함하고, 상기 디바이스는 소스 및 드레인 단자를 갖고, 상기 디바이스가 n-타입 디바이스이면 상기 소스 또는 드레인 단자 중 하나는 접지 노드에 접속되고, 이와 달리 상기 디바이스가 p-타입 디바이스이면 상기 소스 또는 드레인 단자 중 하나는 전원 공급 노드에 접속되는 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 WWL을 통해 프로그래밍가능한 장치.
제1항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 셀의 디바이스의 게이트 단자 내에 통합되는 장치.
제1항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 제1 액세스 디바이스와 직렬로 커플링되는 장치.
제1항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 제1 액세스 디바이스 및 판독-보조 신호를 제공하는 노드에 커플링되는 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 액세스 디바이스 및 상기 제2 액세스 디바이스는 상기 강유전성 재료를 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 액세스 디바이스는:
기입 비트-라인(WBL)에 커플링되는 소스 또는 드레인 단자 중 하나; 및
상기 셀에 커플링되는 소스 또는 드레인 단자 중 하나
를 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 액세스 디바이스는:
판독 비트-라인(RBL)에 커플링되는 소스 또는 드레인 단자 중 하나; 및
상기 셀에 커플링되는 소스 또는 드레인 단자 중 하나
를 포함하는 장치.
방법으로서,
제1 액세스 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링되는, 기입 워드-라인(WWL)을 구동하여 상기 제1 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하는 단계;
상기 제1 액세스 트랜지스터의 소스 또는 드레인 단자 중 하나에 커플링되는 기입 비트-라인(WBL)을 구동하는 단계 - 상기 구동되는 WBL은 상기 제1 액세스 트랜지스터가 턴온될 때 상기 제1 액세스 트랜지스터에 커플링되는 저장 노드를 충전시키거나 방전시킴 -; 및
충전되거나 방전된 상기 저장 노드에 따라 강유전성 셀 내의 논리 상태를 프로그래밍하는 단계
를 포함하고,
상기 강유전성 셀은, 강유전성 재료를 포함하는 커패시터를 포함하는 게이트 단자를 갖는 디바이스를 포함하고, 상기 디바이스는 소스 및 드레인 단자를 갖고, 상기 디바이스가 n-타입 디바이스이면 상기 소스 또는 드레인 단자 중 하나는 접지 노드에 접속되고, 이와 달리 상기 디바이스가 p-타입 디바이스이면 상기 소스 또는 드레인 단자 중 하나는 전원 공급 노드에 접속되는 방법.
제10항에 있어서,
상기 강유전성 셀은 상기 저장 노드에 커플링되는 방법.
제10항에 있어서,
상기 강유전성 셀 내의 논리 상태를 프로그래밍하는 단계는:
적어도 상기 저장 노드가 충전되거나 방전될 때까지 상기 WBL 및 WWL을 구동하는 단계;
상기 제1 액세스 트랜지스터를 턴오프시키는 단계; 및
상기 충전된 또는 방전된 저장 노드에 따라 상기 강유전성 셀의 상기 강유전성 재료를 스위칭하는 단계
를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 액세스 트랜지스터가 턴온될 때 제2 액세스 트랜지스터가 턴오프되도록 하기 위해, 제2 액세스 트랜지스터의 게이트 단자에 커플링되는, 판독 워드-라인(RWL)을 구동하는 단계를 포함하고, 상기 제2 액세스 트랜지스터는 상기 강유전성 셀에 커플링되는 방법.
제13항에 있어서,
상기 WWL을 구동하여 상기 제1 액세스 트랜지스터가 턴오프되도록 하는 단계;
상기 RWL을 구동하여 상기 제2 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하는 단계; 및
상기 제2 액세스 트랜지스터에 커플링되는, 판독 비트-라인(RBL)을 감지하여, 상기 강유전성 셀에서 프로그래밍된 논리 상태를 결정하는 단계
를 포함하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 WWL을 구동하여 상기 제1 액세스 트랜지스터가 턴오프되도록 하는 단계;
상기 RWL을 구동하여 상기 제2 액세스 트랜지스터가 턴온되도록 하는 단계; 및
상기 제2 액세스 트랜지스터에 커플링되는, 판독 비트-라인(RBL)을 감지하여, 상기 저장 노드에 저장된 논리 상태를 결정하는 단계
를 포함하는 방법.
시스템으로서,
프로세서;
상기 프로세서에 커플링되는 메모리 ― 상기 메모리는:
기입 워드-라인(WWL)에 의해 제어가능한 제1 액세스 디바이스;
판독 워드-라인(RWL)에 의해 제어가능한 제2 액세스 디바이스; 및
상기 제1 및 제2 액세스 디바이스들에 커플링되는 셀을 포함하고, 상기 셀은 강유전성 재료를 포함하고, 상기 셀은 상기 WWL을 통해 프로그래밍가능하고 상기 RWL로부터 상기 RWL을 통해 판독가능하고, 상기 셀은, 강유전성 재료를 포함하는 커패시터를 포함하는 게이트 단자를 갖는 디바이스를 포함하고, 상기 디바이스는 소스 및 드레인 단자를 갖고, 상기 디바이스가 n-타입 디바이스이면 상기 소스 또는 드레인 단자 중 하나는 접지 노드에 접속되고, 이와 달리 상기 디바이스가 p-타입 디바이스이면 상기 소스 또는 드레인 단자 중 하나는 전원 공급 노드에 접속됨 ― ; 및
상기 프로세서가 또다른 디바이스와 통신할 수 있도록 하는 무선 인터페이스
를 포함하는 시스템.
제16항에 있어서,
상기 디바이스는 트랜지스터를 포함하는 시스템.
제16항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 WWL을 통해 프로그래밍가능한 시스템.
제16항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 셀의 트랜지스터의 게이트 단자 내에 통합되는 시스템.
제16항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 제1 액세스 디바이스와 직렬로 커플링되는 시스템.