KR102414183B1 - Resistive memory device including reference cell and method for controlling reference cell - Google Patents
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Abstract
본 개시의 예시적 실시예에 따라 복수의 메모리 셀들에 저장된 값들을 판정하기 위하여 저항성 메모리에 포함된 레퍼런스 셀의 제어 방법은, 복수의 메모리 셀들에 제1 값을 기입하는 단계, 레퍼런스 셀에 단조 증가하거나 단조 감소하는 레퍼런스 전류들을 제공하는 단계, 레퍼런스 전류들 각각에서 복수의 메모리 셀들을 독출하는 단계, 및 독출된 값들에 기초하여 독출 레퍼런스 전류를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, a method for controlling a reference cell included in a resistive memory to determine values stored in a plurality of memory cells includes: writing a first value into the plurality of memory cells; monotonically increasing the reference cell The method may include providing reference currents that increase or decrease monotonically, reading a plurality of memory cells from each of the reference currents, and determining a read reference current based on the read values.
Description
본 개시의 기술적 사상은 저항성 메모리 장치에 관한 것으로서, 자세하게는 레퍼런스 셀을 포함하는 저항성 메모리 장치 및 레퍼런스 셀의 제어 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present disclosure relates to a resistive memory device, and more particularly, to a resistive memory device including a reference cell and a control method of the reference cell.
저항성 메모리 장치는 가변 저항치 소자(variable resistance element)를 포함하는 메모리 셀에 데이터를 저장할 수 있다. 저항성 메모리 장치의 메모리 셀에 저장된 데이터를 검출하기 위하여, 예컨대 메모리 셀에 독출 전류가 공급될 수 있고, 독출 전류 및 메모리 셀의 가변 저항치 소자에 의한 전압이 검출될 수 있다.The resistive memory device may store data in a memory cell including a variable resistance element. In order to detect data stored in the memory cell of the resistive memory device, for example, a read current may be supplied to the memory cell, and the read current and a voltage by the variable resistance element of the memory cell may be detected.
특정 값이 저장된 메모리 셀들에서 가변 저항치 소자의 저항치는 산포를 가질 수 있고, 산포는 PVT(Process Voltage Temperature) 등에 기인하여 변동할 수 있다. 메모리 셀에 저장된 값을 정확하게 독출하기 위하여, 상이한 값들에 각각 대응하는 저항치들의 산포들을 구분할 수 있는 문턱 저항치를 정확하고 신속하게 설정하는 것이 중요할 수 있다.In memory cells in which a specific value is stored, the resistance value of the variable resistance value device may have a dispersion, and the dispersion may vary due to a process voltage temperature (PVT) or the like. In order to accurately read a value stored in a memory cell, it may be important to accurately and quickly set a threshold resistance value capable of distinguishing distributions of resistance values respectively corresponding to different values.
본 개시의 기술적 사상은 저항성 메모리 장치에 관한 것으로서, 레퍼런스 셀을 제어함으로써 메모리 셀에 저장된 값을 정확하게 독출할 수 있는 저항성 메모리 장치 및 레퍼런스 셀의 제어 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present disclosure relates to a resistive memory device, and to a resistive memory device capable of accurately reading a value stored in a memory cell by controlling the reference cell and a method for controlling the reference cell.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라, 복수의 메모리 셀들에 저장된 값들을 판정하기 위하여 저항성 메모리에 포함된 레퍼런스 셀의 제어 방법은, 복수의 메모리 셀들에 제1 값을 기입하는 단계, 레퍼런스 셀에 단조 증가하거나 단조 감소하는 레퍼런스 전류들을 제공하는 단계, 레퍼런스 전류들 각각에서 복수의 메모리 셀들을 독출하는 단계, 및 독출된 값들에 기초하여 독출 레퍼런스 전류를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the technical concept of the present disclosure, there is provided a method of controlling a reference cell included in a resistive memory to determine values stored in a plurality of memory cells, a first writing a value, providing monotonically increasing or monotonically decreasing reference currents to the reference cell, reading a plurality of memory cells from each of the reference currents, and determining a read reference current based on the read values may include steps.
또한, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라, 복수의 메모리 셀들에 저장된 값들을 판정하기 위하여 저항성 메모리에 포함된 레퍼런스 셀의 제어 방법은, 복수의 메모리 셀들에 제1 값을 기입하는 단계, 레퍼런스 셀과 연결되고 레퍼런스 전류가 통과하는 레퍼런스 저항의 단조 증가하거나 단조 감소하는 저항치들을 설정하는 단계, 레퍼런스 저항의 저항치들 각각에서 복수의 메모리 셀들을 독출하는 단계, 및 독출된 값들에 기초하여 독출 레퍼런스 저항치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, according to an aspect of the inventive concept, a method of controlling a reference cell included in a resistive memory to determine values stored in a plurality of memory cells includes: writing a first value into the plurality of memory cells; Setting resistance values that monotonically increase or decrease monotonically of a reference resistance connected to the cell and through which a reference current passes, reading a plurality of memory cells from each of the resistance values of the reference resistance, and a read reference based on the read values It may include determining a resistance value.
또한, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라, 레퍼런스 조절 신호를 수신하는 저항성 메모리 장치는, 상이한 소스 라인들에 각각 연결되고 상이한 비트 라인들에 각각 연결된, 메모리 셀 및 레퍼런스 셀을 포함하는 셀 어레이, 독출 커맨드에 응답하여, 소스 라인들을 통해서 독출 전류 및 가변적인 레퍼런스 전류를 메모리 셀 및 레퍼런스 셀에 각각 제공하도록 구성된 전류원 회로, 메모리 셀 및 레퍼런스 셀에 각각 연결된 소스 라인들 사이 전압을 감지하도록 구성된 증폭 회로, 및 레퍼런스 조절 신호에 따라 독출 전류에 독립적으로 레퍼런스 전류가 조절되도록, 전류원 회로를 제어하도록 구성된 제어 회로을 포함할 수 있다.Also, according to an aspect of the inventive concept, a resistive memory device receiving a reference control signal includes a cell array including a memory cell and a reference cell, each connected to different source lines and respectively connected to different bit lines , in response to a read command, a current source circuit configured to provide a read current and a variable reference current to the memory cell and the reference cell, respectively, through the source lines, respectively, an amplification configured to sense a voltage between the source lines respectively coupled to the memory cell and the reference cell circuit, and a control circuit configured to control the current source circuit such that the reference current is adjusted independently of the read current according to the reference control signal.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 레퍼런스 셀의 제어를 통해 정확한 문턱 저항을 도출함으로써 저항성 메모리 장치에 포함된 메모리 셀에 저장된 값은 PVT 등에 독립적으로 정확하게 독출될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, a value stored in a memory cell included in a resistive memory device may be accurately read independently of a PVT or the like by deriving an accurate threshold resistance through control of a reference cell.
또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따라, 정확한 문턱 저항을 신속하게 검출함으로써 저항성 메모리 장치의 향상된 생산성뿐만 아니라 저항성 메모리 장치의 동작 환경에 따라 적응적인 교정(calibration)을 제공할 수 있다.In addition, according to an exemplary embodiment of the present disclosure, by quickly detecting an accurate threshold resistance, it is possible to provide not only improved productivity of the resistive memory device but also adaptive calibration according to an operating environment of the resistive memory device.
본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 본 개시의 예시적 실시예들에 대한 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.Effects obtainable in exemplary embodiments of the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned are exemplary of the present disclosure from the description of exemplary embodiments of the present disclosure below. Embodiments can be clearly derived and understood by those of ordinary skill in the art. That is, unintended effects of carrying out the exemplary embodiments of the present disclosure may also be derived by those of ordinary skill in the art from the exemplary embodiments of the present disclosure.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 메모리 장치 및 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1의 메모리 장치 및 컨트롤러가 통신하는 동작의 예시를 나타내는 타이밍도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1의 메모리 셀의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 메모리 셀이 제공하는 저항치의 산포를 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 1의 메모리 장치의 예시들을 나타내는 블록도들이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 1의 전류원 회로의 예시를 나타내는 회로도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 1의 레퍼런스 저항 회로의 예시들을 나타내는 회로도들이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 레퍼런스 셀을 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 8의 단계 S200 내지 단계 S600의 예시들을 나타내는 순서도들이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 8의 단계 S800의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 10의 단계 S800a에 의해서 문턱 저항치가 결정되는 동작의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 8의 단계 S800의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 12의 단계 S800b에 의해서 문턱 저항치가 결정되는 동작의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 메모리 장치의 블록도를 나타낸다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 메모리 장치를 포함하는 시스템-온-칩을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a memory device and a controller according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 is a timing diagram illustrating an example of an operation in which the memory device and the controller of FIG. 1 communicate according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
3 is a diagram illustrating an example of the memory cell of FIG. 1 according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
4 is a graph illustrating a distribution of resistance values provided by the memory cell of FIG. 3 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
5A and 5B are block diagrams illustrating examples of the memory device of FIG. 1 according to example embodiments of the present disclosure.
6 is a circuit diagram illustrating an example of the current source circuit of FIG. 1 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
7A and 7B are circuit diagrams illustrating examples of the reference resistor circuit of FIG. 1 according to exemplary embodiments of the present disclosure.
8 is a flowchart illustrating a method of controlling a reference cell according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
9A and 9B are flowcharts illustrating examples of steps S200 to S600 of FIG. 8 according to exemplary embodiments of the present disclosure.
Fig. 10 is a flowchart illustrating an example of step S800 of Fig. 8 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
11 is a graph illustrating an example of an operation in which a threshold resistance value is determined by step S800a of FIG. 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
12 is a flowchart illustrating an example of step S800 of FIG. 8 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
13 is a graph illustrating an example of an operation in which a threshold resistance value is determined by step S800b of FIG. 12 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
14 is a block diagram of a memory device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
15 is a block diagram illustrating a system-on-chip including a memory device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 메모리 장치(100) 및 컨트롤러(200)를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1의 메모리 장치(100) 및 컨트롤러(200)가 통신하는 동작의 예시를 나타내는 타이밍도이다.1 is a block diagram illustrating a
도 1을 참조하면, 메모리 장치(100)는 컨트롤러(200)와 통신할 수 있다. 메모리 장치(100)는 컨트롤러(200)로부터, 예컨대 기입(write) 커맨드, 독출(read) 커맨드 등과 같은 커맨드(CMD) 및 어드레스(ADDR)를 수신할 수 있고, 컨트롤러(200)로부터 데이터(DATA)(즉, 기입 데이터)를 수신하거나 컨트롤러(200)에 데이터(DATA)(즉, 독출 데이터)를 전송할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 메모리 장치(100)는 컨트롤러(200)로부터 레퍼런스 조절 신호(ADJ)를 수신할 수 있다. 비록 도 1에서 커맨드(CMD), 어드레스(ADDR), 데이터(DATA) 및 레퍼런스 조절 신호(ADJ) 각각은 분리되어 도시되었으나, 일부 실시예들에서 커맨드(CMD), 어드레스(ADDR), 데이터(DATA) 및 레퍼런스 조절 신호(ADJ) 중 적어도 2개 이상이 동일한 채널을 통해서 전달될 수 있다. 도 1에 도시되 바와 같이, 메모리 장치(100)는 셀 어레이(110), 전류원 회로(120), 레퍼런스 저항 회로(130), 증폭 회로(140), 제어 회로(150) 및 비휘발성 메모리(160)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
셀 어레이(110)는 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 메모리 셀(M)은 가변 저항치 소자(예컨대, 도 3의 MTJ)를 포함할 수 있고, 가변 저항치 소자는 메모리 셀(M)에 저장된 값에 대응하는 저항치를 가질 수 있다. 이에 따라 메모리 장치(100)는 저항성(resistive) 메모리 장치, RRAM(Resistive Random Access Memory)(또는 ReRAM) 장치로 지칭될 수 있다. 예를 들면, 메모리 장치(100)는 비제한적인 예시로서 PRAM(Phase Change Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 구조의 셀 어레이(110)를 포함할 수도 있고, STT-MRAM(Spin-Transfer Torque Magnetic Random Access Memory), Spin-RAM(Spin Torque Transfer Magnetization Switching RAM) 및 SMT-RAM(Spin Momentum Transfer) 등과 같이 MRAM(Magnetic Random Access Memory) 구조의 셀 어레이(110)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하여 후술되는 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예들은 MRAM을 주로 참조하여 설명될 것이나, 본 개시의 예시적 실시예들이 이에 제한되지 아니하는 점이 유의된다.The
셀 어레이(110)는 메모리 셀(M)에 저장된 값을 판정하는데 사용되는 레퍼런스 셀(R)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 셀 어레이(110)는 워드 라인(WLi)에 공통으로 연결된 복수의 메모리 셀들(M) 및 레퍼런스 셀(R)을 포함할 수 있고, 이에 따라 워드 라인(WLi)에 공통으로 연결된 복수의 메모리 셀들(M) 및 레퍼런스 셀(R)은, 활성화된 워드 라인(WLi)에 의해서 동시에 선택될 수 있다. 비록 도 1에서는 하나의 레퍼런스 셀(R)만이 도시되었으나, 일부 실시예들에서 셀 어레이(110)는 워드 라인(WLi)에 연결된 2이상의 레퍼런스 셀들을 포함할 수 있다.The
전류원 회로(120)는 셀 어레이(110)에 독출 전류(I_RD) 및 레퍼런스 전류(I_REF)를 제공할 수 있다. 예를 들면, 전류원 회로(120)는 메모리 셀(M)에 독출 전류(I_RD)를 제공할 수 있고, 레퍼런스 셀(R)에 레퍼런스 전류(I_REF)를 제공할 수 있다. 또한, 전류원 회로(120)는 제어 회로(150)로부터 수신되는 전류 제어 신호(CC)에 따라 레퍼런스 전류(I_REF)를 조절할 수 있다. 전류원 회로(120)의 예시는 도 6을 참조하여 후술될 것이다.The
레퍼런스 저항 회로(130)는 레퍼런스 전류(I_REF)가 통과하는 저항을 제공할 수 있다. 예를 들면, 레퍼런스 저항 회로(130)는 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이 레퍼런스 저항치(R_REF)를 가지는 저항을 제공할 수 있다. 또한, 레퍼런스 저항 회로(130)는 제어 회로(150)로부터 수신되는 저항 제어 신호(RC)에 따라 레퍼런스 저항치(R_REF)를 조절할 수 있다. 레퍼런스 저항 회로(130)의 저항은 셀 어레이(110) 내부에서 형성되는 저항과 상이한 특성을 가질 수 있고, 일부 실시예들에서 셀 어레이(110) 내부에서 형성되는 저항보다 양호한 특성, 예컨대 PVT 변동에 보다 둔감한 특성을 가질 수 있다. 레퍼런스 저항 회로(130)의 예시들은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 후술될 것이다.The
증폭 회로(140)는 독출 전압(V_RD) 및 레퍼런스 전압(V_REF)을 수신할 수 있고, 독출 전압(V_RD) 및 레퍼런스 전압(V_REF)에 기초하여 메모리 셀(M)에 저장된 값을 판정할 수 있다. 예를 들면, 증폭 회로(140)는 독출 전압(V_RD) 및 레퍼런스 전압(V_REF)을 비교함으로써 메모리 셀(M)에 저장된 값에 대응하는 신호를 출력할 수 있다. 독출 전압(V_RD)은, 전류원 회로(120)가 제공하는 독출 전류(I_RD)가 메모리 셀(M)에 포함된 가변 저항치 소자를 통과함으로써 발생한 전압 강하(voltage drop)를 포함할 수 있다. 또한, 독출 전압(V_RD)은 메모리 셀(M)에 의한 전압 강하뿐만 아니라, 독출 전류(I_RD)가 통과하는 경로에서의 기생 저항(예컨대, 도 5a의 컬럼 디코더(170a), 소스 라인(SLj), 비트 라인(BLj))에 의해서 발생하는 전압 강하를 더 포함할 수 있다.The
독출 전압(V_RD)과 유사하게, 레퍼런스 전압(V_REF)은, 전류원 회로(120)가 제공하는 레퍼런스 전류(I_REF)가 레퍼런스 셀(R)뿐만 아니라 레퍼런스 전류(I_REF)가 통과하는 경로의 기생 저항(예컨대, 도 5a의 컬럼 디코더(170a), 단락 소스 라인(SSL), 단락 비트 라인(SBL))에 의해서 발생하는 전압 강하를 포함할 수 있다. 또한, 레퍼런스 전압(V_REF)은 레퍼런스 저항 회로(130)에서 제공하는 레퍼런스 저항치(R_REF)에 의해서 발생하는 전압 강하를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항 회로(130)의 레퍼런스 저항치(R_REF)를 제어함으로써 레퍼런스 전압(V_REF)이 조절될 수 있고, 메모리 셀(M)에 저장된 값을 판정하는 기준이 조절될 수 있다.Similar to the read voltage V_RD, the reference voltage V_REF has a parasitic resistance ( For example, it may include a voltage drop generated by the
도 5a 등을 참조하여 후술되는 바와 같이, 일부 실시예들에서 레퍼런스 셀(R)은 가변 저항치 소자와 같은 저항 소자를 포함하지 아니하는 단락된 셀(shorted cell)일 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 전압(V_REF)은 레퍼런스 저항 회로(130)의 특성에 기인하여 PVT 변동으로부터 둔감할 수 있고, 도 8등을 참조하여 후술되는 바와 같이 레퍼런스 전압(V_REF)이 정확하게 결정되는 경우, 메모리 장치(100)의 동작 신뢰도가 향상될 수 있다.As will be described later with reference to FIG. 5A and the like, in some embodiments, the reference cell R may be a shorted cell that does not include a resistance element such as a variable resistance value element. Accordingly, the reference voltage V_REF may be insensitive to PVT fluctuations due to the characteristics of the
제어 회로(150)는 전류 제어 신호(CC) 및 저항 제어 신호(RC)를 통해서 전류원 회로(120) 및 레퍼런스 저항 회로(130)를 각각 제어할 수 있고, 비휘발성 메모리(160)에 엑세스할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 회로(150)는 컨트롤러(200)로부터 수신되는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)에 따라 전류 제어 신호(CC) 및 저항 제어 신호(RC)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(150)는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)에 따라 레퍼런스 전류(I_REF)를 증가시키거나 감소시킬 수 있고, 레퍼런스 저항 회로(130)의 레퍼런스 저항치(R_REF)를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 컨트롤러(200)로부터 제공되는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)에 따라 레퍼런스 전압(V_REF)이 조절될 수 있다.The
일부 실시예들에서, 레퍼런스 전압(V_REF)을 조절하기 위하여, 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항 회로(130)의 저항치 중 하나는 고정될 수 있다. 예를 들면, 레퍼런스 전류(I_REF)가 고정되는 경우, 제어 회로(150)는 전류 제어 신호(CC)를 생성하지 아니할 수 있고, 레퍼런스 조절 신호(ADJ)에 따라 저항 제어 신호(RC)를 통해서 레퍼런스 저항 회로(130)의 저항치를 조절할 수 있다. 다른 한편으로, 레퍼런스 저항 회로(130)의 저항치가 고정되는 경우, 제어 회로(150)는 저항 제어 신호(RC)를 생성하지 아니할 수 있고, 레퍼런스 조절 신호(ADJ)에 따라 전류 제어 신호(CC)를 통해서 레퍼런스 전류(I_REF)를 조절할 수 있다.In some embodiments, in order to adjust the reference voltage V_REF, one of the reference current I_REF and the resistance value of the
비휘발성 메모리(160)는 레퍼런스 전압(V_REF)에 관한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면, 비휘발성 메모리(160)는 메모리 셀(M)의 독출 동작에 사용되는 레퍼런스 전류, 즉 독출 레퍼런스 전류에 대한 정보 및 메모리 셀(M)의 독출 동작에 사용되는 레퍼런스 저항, 즉 독출 레퍼런스 저항에 대한 정보를 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 회로(150)는 컨트롤러(200)로부터 레퍼런스 전압(V_REF)의 설정을 지시하는 커맨드(CMD)(또는 설정 커맨드)에 응답하여 레퍼런스 전압(V_REF)에 관한 정보를 비휘발성 메모리(160)에 기입할 수 있고, 데이터의 독출을 지시하는 커맨드(CMD)(또는 독출 커맨드)에 응답하여 비휘발성 메모리(160)에 저장된 정보에 따라 전류 제어 신호(CC) 및 저항 제어 신호(RC)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비휘발성 메모리(160)는 생략될 수 있다. 예를 들면, 셀 어레이(110)에 포함된 메모리 셀들 중 적어도 일부가, 레퍼런스 전압(V_REF)에 관한 정보를 저장할 수 있고, 제어 회로(150)에 의해서 엑세스될 수 있다.The
컨트롤러(200)는 레퍼런스 트리머(210)를 포함할 수 있다. 레퍼런스 트리머(210)는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)를 통해서 메모리 장치(100)의 레퍼런스 전압(V_REF)을 조절할 수 있고, 조절된 레퍼런스 전압(V_REF)에 따라 메모리 셀(M)을 독출한 값에 기초하여 메모리 셀(M)을 독출할 때 사용될 레퍼런스 전압(V_REF), 즉 독출 레퍼런스 전압을 결정할 수 있다. The
일부 실시예들에서, 레퍼런스 조절 신호(ADJ)는 독출 커맨드에 동기되어, 즉 독출 커맨드와 동시에 혹은 독출 커맨드에 후속하거나 선행하여 메모리 장치(100)에 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(200)는 커맨드(CMD), 어드레스(ADDR) 및 레퍼런스 조절 신호(ADJ)를 통해, 시간 t1에서 독출 커맨드(READ), 제1 어드레스(A1) 및 제1 옵션(OP1)을 메모리 장치(100)에 제공할 수 있다. 메모리 장치(100)의 제어 회로(150)는 제1 옵션(OP1)에 따라 전류 제어 신호(CC) 및 저항 제어 신호(RC)를 생성할 수 있고, 이에 따라 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항 회로(130)의 저항치가 결정될 수 있다. 또한, 독출 커맨드(READ)에 따라 제1 어드레스(A1)에 대응하는 메모리 셀(M) 및 레퍼런스 셀(R)이 선택될 수 있고, 메모리 셀(M)에 따른 독출 전압(V_RD), 및 레퍼런스 전류(I_REF)와 레퍼런스 저항 회로(130)의 레퍼런스 저항치(R_REF)에 따른 레퍼런스 전압(V_REF)에 의해서 메모리 셀(M)에 저장된 값이 판정될 수 있다. 판정된 값은 데이터(DATA)를 통해서 제1 출력(OUT1)으로 컨트롤러(200)에 제공될 수 있다. 유사하게, 시간 t2에서, 컨트롤러(200)의 독출 커맨드(READ), 제2 어드레스(A2) 및 제2 옵션(OP2)에 응답하여, 메모리 장치(100)는 제2 출력(OUT2)을 컨트롤러(200)에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 상이하게, 레퍼런스 조절 신호(ADJ)는 독출 커맨드(READ)와 상이한 전용의 커맨드에 동기되어 메모리 장치(100)에 제공될 수도 있다.In some embodiments, the reference adjustment signal ADJ may be provided to the
일부 실시예들에서, 레퍼런스 트리머(210)는 미리 정의된 값이 기입된 복수의 메모리 셀들을, 단조 증가하거나 단조 감소하는 레퍼런스 전압들에 따라 독출할 수 있고, 독출 결과들에 기초하여 독출 레퍼런스 전압을 결정할 수 있다. 이와 같이 레퍼런스 셀(R)이 제어됨으로써, 후술되는 바와 같이, 메모리 셀(M)의 정확한 문턱 저항이 도출될 수 있고, 메모리 셀(M)에 저장된 값은 정확하게 독출될 수 있다. 또한, 정확한 문턱 저항이 신속하게 검출될 수 있고, 이에 따라 저항성 메모리 장치(100)의 향상된 생산성이 제공될 수 있고, 저항성 메모리 장치(100)의 동작 환경에 따라 적응적인 교정이 제공될 수 있다.In some embodiments, the
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1의 메모리 셀(M)의 예시를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 메모리 셀(M)이 제공하는 저항치의 산포를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 도 3은 가변 저항치 소자로서 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 소자를 포함하는 메모리 셀(M')을 나타내고, 도 4는 도 3의 가변 저항치 소자(MTJ)의 저항치의 산포를 나타낸다.3 is a diagram illustrating an example of the memory cell M of FIG. 1 according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 4 is a diagram provided by the memory cell M of FIG. 3 according to an exemplary embodiment of the present disclosure. It is a graph showing the dispersion of resistance values. Specifically, FIG. 3 shows a memory cell M' including a magnetic tunnel junction (MTJ) element as a variable resistance element, and FIG. 4 illustrates a distribution of resistance values of the variable resistance element MTJ of FIG. 3 .
도 3에 도시된 바와 같이, 메모리 셀(M')은 비트 라인(BLj) 및 소스 라인(SLj) 사이에서 직렬 연결된 가변 저항치 소자(MTJ) 및 셀 트랜지스터(CT)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 도 3에 도시된 바와 같이, 비트 라인(BLj) 및 소스 라인(SLj) 사이에서 가변 저항치 소자(MTJ) 및 셀 트랜지스터(CT) 순서로 연결될 수도 있고, 일부 실시예들에서 도 3에 도시된 바와 상이하게, 비트 라인(BLj) 및 소스 라인(SLj) 사이에서 셀 트랜지스터(CT) 및 가변 저항치 소자(MTJ) 순서로 연결될 수도 있다. As shown in FIG. 3 , the memory cell M′ may include a variable resistance element MTJ and a cell transistor CT connected in series between a bit line BLj and a source line SLj. In some embodiments, as shown in FIG. 3 , the variable resistance element MTJ and the cell transistor CT may be connected in order between the bit line BLj and the source line SLj, and in some embodiments, as shown in FIG. 3 , the cell transistor CT and the variable resistance element MTJ may be sequentially connected between the bit line BLj and the source line SLj.
가변 저항치 소자(MTJ)는 자유층(free layer)(FL) 및 고정층(pined layer)(PL)을 포함할 수 있고, 자유층(FL)과 고정층(PL)사이에 장벽층(barrier layer)(BL)을 포함할 수 있다. 도 3에서 화살표들로 표시된 바와 같이, 고정층(PL)의 자화 방향은 고정되어 있을 수 있는 한편, 자유층(FL)은 고정층(PL)의 자화 방향과 동일하거나 반대의 자화 방향을 가질 수 있다. 고정층(PL) 및 자유층(FL)이 동일한 방향의 자화 방향들을 가지는 경우 가변 저항치 소자(MTJ)는 평행(parallel) 상태(P)에 있는 것으로 지칭될 수 있는 한편, 고정층(PL) 및 자유층(FL)이 상호 반대 방향의 자화 방향들을 가지는 경우 가변 저항치 소자(MTJ)는 반평행(anti-parallel) 상태(AP)에 있는 것으로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가변 저항치 소자(MTJ)는 고정층(PL)이 고정된 자화 방향을 가지도록 반강자성층(anti-ferromagnetic layer)를 더 포함할 수 있다.The variable resistance element MTJ may include a free layer FL and a pinned layer PL, and a barrier layer is formed between the free layer FL and the pinned layer PL. BL) may be included. As indicated by arrows in FIG. 3 , the magnetization direction of the pinned layer PL may be fixed, while the free layer FL may have the same or opposite magnetization direction to the magnetization direction of the pinned layer PL. When the pinned layer PL and the free layer FL have magnetization directions in the same direction, the variable resistance element MTJ may be referred to as being in a parallel state P, while the pinned layer PL and the free layer are in a parallel state P. When FL has magnetization directions opposite to each other, the variable resistance element MTJ may be referred to as being in an anti-parallel state AP. In some embodiments, the variable resistance element MTJ may further include an anti-ferromagnetic layer such that the pinned layer PL has a fixed magnetization direction.
가변 저항치 소자(MTJ)는 평행 상태(P)에서 상대적으로 낮은 저항치(RP)를 가질 수 있는 한편, 반평행 상태(AP)에서 상대적으로 높은 저항치(RAP)를 가질 수 있다. 본 명세서에서, 가변 저항치 소자(MTJ)가 낮은 저항치(RP)를 가지는 경우 메모리 셀(M')은 '0'을 저장하고, 가변 저항치 소자(MTJ)가 높은 저항치(RAP)를 가지는 경우 메모리 셀(M')은 '1'을 저장하는 것으로 가정된다. 또한, 본 명세서에서, '0'에 대응하는 저항치(RP)는 평행 저항치(RP)로서 지칭될 수 있고, '1'에 대응하는 저항치(RAP)는 반평행 저항치(RAP)로서 지칭될 수 있다.The variable resistance element MTJ may have a relatively low resistance value R P in the parallel state P, and may have a relatively high resistance value R AP in the antiparallel state AP. In the present specification, when the variable resistance element MTJ has a low resistance value R P , the memory cell M' stores '0', and when the variable resistance value element MTJ has a high resistance value R AP . It is assumed that the memory cell M' stores '1'. Also, in this specification, the resistance value R P corresponding to '0' may be referred to as a parallel resistance value ( RP ), and the resistance value (R AP ) corresponding to '1' is an antiparallel resistance value (R AP ). may be referred to.
도 4를 참조하면, 가변 저항치 소자(MTJ)의 저항치는 산포를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, '0'을 저장하는 메모리 셀들에서 평행 저항치(RP)의 산포(또는, 제1 산포)가 존재할 수 있고, '1'을 저장하는 메모리 셀들에서 반평행 저항치(RAP)의 산포(또는, 제2 산포)가 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 반평행 저항치(RAP)는 평행 저항치(RP)보다 열화된 산포, 즉 더 높은 분산을 가지는 산포를 가질 수 있다. 또한, 도 4에서 점선으로 표시된 바와 같이, 다양한 원인들에 의해서 가변 저항치 소자(MTJ)의 저항치의 산포는 열화될 수 있다. 이에 따라, 평행 저항치(RP)의 산포 및 반평행 저항치(RAP)의 산포를 구별하기 위한 문턱 저항치(RTH)의 범위는 축소될 수 있고, 정확한 문턱 저항치(RTH)를 결정하는 것이 중요할 수 있다. 도 8 내지 도 13을 참조하여 후술되는 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라, 레퍼런스 셀(R)을 제어함으로써 가변 저항치 소자(MTJ)의 저항치의 산포를 추정할 수 있고, 추정된 산포에 기초하여 문턱 저항치(RTH)를 결정할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the resistance values of the variable resistance element MTJ may have a distribution. For example, as shown in FIG. 4 , a distribution (or first distribution) of the parallel resistance value R P may exist in memory cells storing '0', and in memory cells storing '1' A dispersion (or a second dispersion) of the antiparallel resistance values R AP may exist. In some embodiments, as illustrated in FIG. 4 , the antiparallel resistance value R AP may have a deteriorated dispersion than the parallel resistance value R P , ie, a dispersion having a higher dispersion. In addition, as indicated by a dotted line in FIG. 4 , the resistance value distribution of the variable resistance value element MTJ may be deteriorated due to various causes. Accordingly, the range of the threshold resistance R TH for distinguishing the distribution of the parallel resistance value R P and the distribution of the antiparallel resistance value R AP can be reduced, and it is difficult to determine the correct threshold resistance value R TH . can be important As will be described later with reference to FIGS. 8 to 13 , according to exemplary embodiments of the present disclosure, by controlling the reference cell R, the distribution of the resistance value of the variable resistance element MTJ can be estimated, and the estimated The threshold resistance R TH may be determined based on the dispersion.
다시 도 3을 참조하면, 셀 트랜지스터(CT)는 워드 라인(WLi)에 연결된 게이트, 소스 라인(SLj) 및 가변 저항치 소자(MTJ)에 연결된 소스 및 드레인을 포함할 수 있다. 셀 트랜지스터(CT)는 워드 라인(WLi)에 인가된 신호에 따라 가변 저항치 소자(MTJ) 및 소스 라인(SLj)을 전기적으로 연결하거나 차단할 수 있다. 예를 들면, 기입 동작에 있어서 메모리 셀(M')에 '0'을 기입하기 위하여, 셀 트랜지스터(CT)는 턴-온될 수 있고, 비트 라인(BLj)으로부터 소스 라인(SLj)으로 향하는 전류가 가변 저항치 소자(MTJ) 및 셀 트랜지스터(CT)를 통과할 수 있다. 또한, 메모리 셀(M')에 '1'을 기입하기 위하여, 셀 트랜지스터(CT)는 턴-온될 수 있고, 소스 라인(SLj)으로부터 비트 라인(BLj)으로 향하는 전류가 셀 트랜지스터(CT) 및 가변 저항치 소자(MTJ)를 통과할 수 있다. 독출 동작에 있어서, 셀 트랜지스터(CT)는 턴-온될 수 있고, 비트 라인(BLj)으로부터 소스 라인(SLj)으로 향하는 전류, 또는 소스 라인(SLj)으로부터 비트 라인(BLj)으로 향하는 전류, 즉 독출 전류(I_RD)가 셀 트랜지스터(CT) 및 가변 저항치 소자(MTJ)를 통과할 수 있다. 본 명세서에서 독출 전류(I_RD)는 소스 라인(SLj)으로부터 비트 라인(BLj)으로 향하여 흐르는 것으로 가정된다.Referring back to FIG. 3 , the cell transistor CT may include a gate connected to the word line WLi, a source line SLj, and a source and drain connected to the variable resistance element MTJ. The cell transistor CT may electrically connect or block the variable resistance value element MTJ and the source line SLj according to a signal applied to the word line WLi. For example, in order to write '0' to the memory cell M' in the write operation, the cell transistor CT may be turned on, and a current flowing from the bit line BLj to the source line SLj may It may pass through the variable resistance element MTJ and the cell transistor CT. In addition, in order to write a '1' to the memory cell M', the cell transistor CT may be turned on, and a current flowing from the source line SLj to the bit line BLj is transferred to the cell transistor CT and It may pass through the variable resistance element MTJ. In the read operation, the cell transistor CT may be turned on, and a current from the bit line BLj to the source line SLj or a current from the source line SLj to the bit line BLj, that is, read The current I_RD may pass through the cell transistor CT and the variable resistance element MTJ. In this specification, it is assumed that the read current I_RD flows from the source line SLj to the bit line BLj.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 1의 메모리 장치(100)의 예시들을 나타내는 블록도들이다. 구체적으로, 도 5a 및 도 5b는 독출 동작에서 메모리 장치들(100a, 100b)을 나타내고, 메모리 장치들(100a, 100b)에서 레퍼런스 저항 회로들(130a, 130b)은 상이하게 배치될 수 있다. 이하에서 도 5a 및 도 5b는 도 1을 참조하여 설명될 것이고, 도 5a 및 도 5b에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.5A and 5B are block diagrams illustrating examples of the
도 5a를 참조하면, 메모리 장치(100a)는 셀 어레이(110a), 전류원 회로(120a), 레퍼런스 저항 회로(130a), 증폭 회로(140a) 및 컬럼 디코더(170a)를 포함할 수 있다. 셀 어레이(110a)는 워드 라인(WLi)에 공통으로 연결된 메모리 셀(M) 및 레퍼런스 셀(R)을 포함할 수 있다. 메모리 셀(M)은 비트 라인(BLj) 및 소스 라인(SLj)에 각각 연결될 수 있고, 레퍼런스 셀(R)은 단락 비트 라인(SBL) 및 단락 소스 라인(SSL)에 각각 연결될 수 있다. 비트 라인(BLj), 소스 라인(SLj), 단락 비트 라인(SBL) 및 단락 소스 라인(SSL)은 컬럼 디코더(170a)로 연장될 수 있다.Referring to FIG. 5A , the
메모리 셀(M)은 비트 라인(BLj) 및 소스 라인(SLj) 사이에서 직렬 연결된 가변 저항치 소자(MTJ) 및 셀 트랜지스터(CT)를 포함할 수 있는 한편, 레퍼런스 셀(R)은 단락 비트 라인(SBL) 및 단락 소스 라인(SSL)에 연결된 셀 트랜지스터(CT)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 셀(R)의 셀 트랜지스터(CT)에 의해서 단락 비트 라인(SBL) 및 단락 소스 라인(SSL)은 전기적으로 단락되거나 개방될 수 있고, 이와 같이 저항 소자가 없는 레퍼런스 셀(R)은 단락된 셀(shorted cell)로서 지칭될 수 있다. 메모리 셀(M)에 연결된 비트 라인(BLj) 및 소스 라인(SLj) 등에 의한 전압 강하를 보상하기 위하여, 도 5a에 도시된 바와 같이 단락 비트 라인(SBL) 및 단락 소스 라인(SSL)에 연결된 레퍼런스 셀(R)은 셀 어레이(110a)에 배치될 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 레퍼런스 셀(R)은 단락된 셀일 수 있고, 이에 따라 메모리 셀(M)의 가변 저항치 소자(MTJ)에 의한 전압 강하는 셀 어레이(110a)의 외부에 배치되는 레퍼런스 저항 소자(130a)에 의한 전압 강하와 비교될 수 있다. 셀 어레이(110)의 공간적 구조적 제약으로부터 벗어남에 따라, 셀 어레이(110a)의 외부에 배치되는 레퍼런스 저항 소자(130a)는, 가변 범위가 넓고 PVT 등에 둔감한 레퍼런스 저항치(R_REF)를 제공할 수 있고, 이에 따라 레퍼런스 전압(V_REF)은 정확하게 조절될 수 있다.The memory cell M may include a variable resistance value element MTJ and a cell transistor CT connected in series between the bit line BLj and the source line SLj, while the reference cell R is a short-circuited bit line ( SBL) and a cell transistor CT connected to the short-circuit source line SSL. Accordingly, the short-circuited bit line SBL and the short-circuited source line SSL may be electrically shorted or opened by the cell transistor CT of the reference cell R, and as such, the reference cell R without the resistance element may be referred to as a shorted cell. In order to compensate for a voltage drop caused by the bit line BLj and the source line SLj connected to the memory cell M, the reference connected to the short-circuited bit line SBL and the short-circuited source line SSL as shown in FIG. 5A . The cell R may be disposed in the
컬럼 디코더(170a)는 컬럼 어드레스(COL)에 따라 비트 라인(BLj), 소스 라인(SLj), 단락 비트 라인(SBL) 및 단락 소스 라인(SSL)을 라우팅할 수 있다. 컬럼 어드레스(COL)는 도 1의 컨트롤러(200)로부터 수신된 어드레스(ADDR)로부터 생성될 수 있고, 컬럼 디코더(170a)는, 셀 어레이(110a)에서 활성화된 워드 라인(WLi)에 따라 선택된 메모리 셀들 및 레퍼런스 셀들 중 적어도 일부를 컬럼 어드레스(COL)에 따라 선택할 수 있다. 예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 컬럼 디코더(170a)는 메모리 셀(M)의 비트 라인(BLj)을 음의 공급 전압(VSS)에 연결할 수 있고, 소스 라인(SLj)을 전류원 회로(120)a)에 연결할 수 있다. 또한, 컬럼 디코더(170a)는 레퍼런스 셀(R)의 단락 비트 라인(SBL)을 레퍼런스 저항 회로(130a)에 연결할 수 있고, 단락 소스 라인(SSL)을 전류원 회로(120a)에 연결할 수 있다. 이에 따라, 독출 전류(I_RD)는 소스 라인(SLj), 메모리 셀(M) 및 비트 라인(BLj)을 통과하여 음의 공급 전압(VSS)로 흐를 수 있고, 레퍼런스 전류(I_REF)는 단락 소스 라인(SSL), 레퍼런스 셀(R), 단락 비트 라인(SBL) 및 레퍼런스 저항 회로(130a)를 통과하여 음의 공급 전압(VSS)로 흐를 수 있다.The
증폭 회로(140a)는 전류 공급 회로(120a)로부터 독출 전류(I_RD) 및 레퍼런스 전류(I_REF)가 출력되는 노드들에 각각 연결될 수 있고, 노드들의 전압, 즉 독출 전압(V_RD) 및 레퍼런스 전압(V_REF)에 따라 출력 신호(Q)를 생성할 수 있다. 독출 전압(V_RD)은 메모리 셀(M)의 가변 저항치 소자(MTJ)의 저항치 및 독출 전류(I_RD)에 의해서 결정될 수 있는 한편, 레퍼런스 전압(V_REF)은 레퍼런스 저항치(R_REF) 및 레퍼런스 전류(I_REF)에 의해서 결정될 수 있다. 증폭 회로(140a)는, 독출 전압(V_RD)이 레퍼런스 전압(V_REF)보다 높은 경우(즉, 메모리 셀(M)의 가변 저항치 소자(MTJ)의 저항치가 문턱 저항치(RTH)보다 큰 경우), '1'에 대응하는 출력 신호(Q)를 생성할 수 있는 한편, 독출 전압(V_RD)이 레퍼런스 전압(V_REF)보다 낮은 경우(즉, 메모리 셀(M)의 가변 저항치 소자(MTJ)의 저항치가 문턱 저항치(RTH)보다 작은 경우), '0'에 대응하는 출력 신호(Q)를 생성할 수 있다.The
도 5b를 참조하면, 메모리 장치(100b)는 셀 어레이(110b), 전류원 회로(120b), 레퍼런스 저항 회로(130b), 증폭 회로(140b) 및 컬럼 디코더(170b)를 포함할 수 있다. 도 5a의 메모리 장치(100a)와 비교할 때, 도 5b의 메모리 장치(100b)는 컬럼 디코더(170b) 및 전류원 회로(120b) 사이에 배치된 레퍼런스 저항 회로(130b)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 전류(I_REF)는 레퍼런스 저항 회로(130b), 단락 소스 라인(SSL), 레퍼런스 셀(R) 및 단락 비트 라인(SBL)을 통과하여 음의 공급 전압(VSS)로 흐를 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은, 도 5a의 메모리 장치(100a)와 같이, 레퍼런스 저항 회로(130a)가 레퍼런스 셀(R) 및 음의 공급 전압(VSS) 사이에 배치되는 예시를 주로 참조하여 설명될 것이나, 본 개시의 예시적 실시예들이 이에 제한되지 아니하는 점이 유의된다. Referring to FIG. 5B , the
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 1의 전류원 회로(120)의 예시를 나타내는 회로도이다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 6의 전류원 회로(120')는 독출 전류(I_RD) 및 레퍼런스 전류(I_REF)를 생성할 수 있고, n이 양의 정수일 때, 제어 회로(150')의 전류 제어 신호(CC[1:n])에 따라 레퍼런스 전류(I_REF)를 조절할 수 있다.6 is a circuit diagram illustrating an example of the
도 6을 참조하면, 전류원 회로(120')는, 양의 공급 전압(VDD)에 공통으로 연결된 소스들을 가지는 복수의 트랜지스터들(P0, P1, P2, ..., Pn, Pr)을 포함할 수 있다. 복수의 트랜지스터들(P0, P1, P2, ..., Pn, Pr)은 PMOS 트랜지스터들일 수 있고, 전류 미러를 형성할 수 있다. 이에 따라, 트랜지스터(P0)에 흐르는 전류(I_0) 및 복수의 트랜지스터들(P0, P1, P2, ..., Pn, Pr) 각각의 크기에 따라 양의 공급 전압(VDD)로부터 인출되는 전류의 크기가 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트랜지스터(P0) 및 트랜지스터(Pr)는 동일한 크기를 가질 수 있고, 이에 따라 독출 전류(I_RD)는 전류(I_0)와 근사적으로 동일한 크기를 가질 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
레퍼런스 전류(I_REF)를 생성하는 n개의 트랜지스터들(P1, P2, ..., Pn)은 전류 제어 신호(CC[1:n])에 의해서 제어되는 n개의 트랜지스터들(PS1, PS2, ...,PSn)과 각각 직렬 연결될 수 있다. n개의 트랜지스터들(PS1, PS2, ...,PSn)의 게이트들에 전류 제어 신호(CC[1:n])가 각각 인가될 수 있고, 이에 따라 전류 제어 신호(CC[1:n])에 의해서 레퍼런스 전류(I_REF)의 크기가 결정될 수 있다. 예를 들면, 로우 레벨의 제1 전류 제어 신호(CC[1])에 따라 트랜지스터(PS1)가 턴-온되는 경우 트랜지스터(P1)를 통과하는 전류가 레퍼런스 전류(I_REF)에 포함될 수 있는 한편, 하이 레벨의 제1 전류 제어 신호(CC[1])에 따라 트랜지스터(PS1)rk 턴-오프되는 경우 트랜지스터(P1)에 의한 전류는 레퍼런스 전류(I_REF)로부터 제외될 수 있다. n개의 트랜지스터들(P1, P2, ..., Pn)은, 일부 실시예들에서 동일한 크기를 가질 수도 있고, 일부 실시예들에서 상이한 크기를 가질 수도 있다.The n transistors P1, P2, ..., Pn generating the reference current I_REF are the n transistors PS1, PS2, .. that are controlled by the current control signal CC[1:n]. .,PSn) and each can be connected in series. A current control signal CC[1:n] may be respectively applied to the gates of the n transistors PS1, PS2, ..., PSn, and accordingly, the current control signal CC[1:n] The size of the reference current I_REF may be determined by For example, when the transistor PS1 is turned on according to the low-level first current control signal CC[1], the current passing through the transistor P1 may be included in the reference current I_REF, while When the transistor PS1rk is turned off according to the high-level first current control signal CC[1], the current by the transistor P1 may be excluded from the reference current I_REF. The n transistors P1, P2, ..., Pn may have the same size in some embodiments, or different sizes in some embodiments.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 1의 레퍼런스 저항 회로(130)의 예시들을 나타내는 회로도들이다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 7a 및 도 7b의 레퍼런스 저항 회로들(130a', 130a")은 레퍼런스 전류(I_REF)가 통과하는 저항을 제공할 수 있고, m이 양의 정수일 때, 제어 회로(150a', 150a")의 저항 제어 신호(RC[1:m])에 따라 저항의 저항치, 즉 레퍼런스 저항치(R_REF)를 조절할 수 있다. 도 7a 및 도 7b의 레퍼런스 저항 회로들(130a', 130a")은, 도 5a를 참조하여 전술된 바와 같이, 단락 소스 라인(SSL) 및 음의 공급 전압(VSS) 사이에 레퍼런스 저항치(R_REF)를 가지는 저항을 제공할 수 있다. 이하에서, 도 7a 및 도 7b에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.7A and 7B are circuit diagrams illustrating examples of the
도 7a를 참조하면, 레퍼런스 저항 회로(130a')는 단락 소스 라인(SSL) 및 음의 공급 전압(VSS) 사이에서 각각 직렬 연결된 복수의 저항들(R1a, R2a, ..., Rma) 및 복수의 트랜지스터들(N1a, N2a, ..., Nma)을 포함할 수 있다. 복수의 트랜지스터들(N1a, N2a, ..., Nma)의 게이트들에 저항 제어 신호(RC[1:m])가 인가될 수 있고, 이에 따라 저항 제어 신호(RC[1:m])에 의해서 레퍼런스 저항치(R_REF)가 결정될 수 있다. 예를 들면, 하이 레벨의 제1 저항 제어 신호(RC[1])에 따라 트랜지스터(N1a)가 턴-온되는 경우 제1 저항(R1a)에 의해서 레퍼런스 저항치(R_REF)가 결정될 수 있는 한편, 로우 레벨의 제1 저항 제어 신호(RC[1])에 따라 트랜지스터(N1a)가 턴-오프되는 경우 레퍼런스 저항치(R_REF)는 제1 저항(R1a)과 무관하게 결정될 수 있다. 결과적으로, 레퍼런스 저항 회로(130a')의 레퍼런스 저항치(R_REF)는 복수의 저항들(R1a, R2a, ..., Rma) 중 저항 제어 신호(RC[1:m])에 의해서 선택된 것들이 병렬 연결된 등가 회로로부터 결정될 수 있다.Referring to FIG. 7A , the
도 7b를 참조하면, 레퍼런스 저항 회로(130a")는 단락 소스 라인(SSL) 및 음의 공급 전압(VSS) 사이에서 직렬 연결된 복수의 저항들(R1b, R2b, ..., Rmb)을 포함할 수 있고, 복수의 저항들(R1b, R2b, ..., Rmb)과 각각 병렬 연결된 복수의 트랜지스터들(N1b, N2b, ..., Nmb)을 포함할 수 있다. 복수의 트랜지스터들(N1b, N2b, ..., Nmb)의 게이트들에 저항 제어 신호(RC[1:m])가 인가될 수 있고, 이에 따라, 저항 제어 신호(RC[1:m])에 의해서 레퍼런스 저항치(R_REF)가 결정될 수 있다. 예를 들면, 로우 레벨의 제1 저항 제어 신호(RC[1])에 따라 트랜지스터(N1b)가 턴-오프되는 경우 레퍼런스 저항치(R_REF)는 제1 저항(R1b)의 저항치를 포함하는 한편, 하이 레벨의 제1 저항 제어 신호(RC[1])에 따라 트랜지스터(N1b)가 턴-온되는 경우 레퍼런스 저항치(R_REF)는, 트랜지스터(N1b)의 턴-온 저항이 근사적으로 영(zero)일 때, 제1 저항(R1b)을 포함하지 아니할 수 있다. 결과적으로, 레퍼런스 저항 회로(130a")의 레퍼런스 저항치(R_REF)는 복수의 저항들(R1b, R2b, ..., Rmb) 중 저항 제어 신호(RC[1:m])에 의해서 선택된 것들이 직렬 연결된 등가 회로로부터 결정될 수 있다.Referring to FIG. 7B , the
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 레퍼런스 셀을 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 레퍼런스 셀을 제어하는 방법은, 복수의 단계들(S200, S400, S600, S800)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 8의 방법은 도 1의 메모리 장치(100)에 포함된 레퍼런스 셀(R)을 제어하기 위하여, 레퍼런스 트리머(210)를 포함하는 컨트롤러(200)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 8은 도 1을 참조하여 설명될 것이다.8 is a flowchart illustrating a method of controlling a reference cell according to an exemplary embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 8 , the method of controlling a reference cell may include a plurality of steps ( S200 , S400 , S600 , and S800 ). In some embodiments, the method of FIG. 8 may be performed by the
단계 S200에서, 복수의 메모리 셀들에 동일한 값을 기입하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 복수의 메모리 셀들에 '0'을 기입하거나 '1'을 기입하는 동작이 수행될 수 있다. 복수의 메모리 셀들에 기입하는 값에 따라 후속하는 단계 S400에서 레퍼런스 전압을 제어하는 방식이 결정될 수 있다. 복수의 메모리 셀들에 '0'을 기입하는 예시는 도 9a를 참조하여 후술되고, 복수의 메모리 셀들에 '1'을 기입하는 예시는 도 9b를 참조하여 후술될 것이다.In operation S200, an operation of writing the same value to a plurality of memory cells may be performed. For example, an operation of writing '0' or writing '1' to the plurality of memory cells may be performed. A method of controlling the reference voltage may be determined in a subsequent operation S400 according to values written in the plurality of memory cells. An example of writing '0' in the plurality of memory cells will be described later with reference to FIG. 9A, and an example of writing '1' in the plurality of memory cells will be described later with reference to FIG. 9B.
단계 S400에서, 단조 증가 또는 단조 감소하는 레퍼런스 전압들을 생성하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 단계 S200에서 가변 저항치 소자의 평행 저항치(RP)에 대응하는 '0'을 복수의 메모리 셀들에 기입한 경우, 최소 레퍼런스 전압으로부터 단조 증가하는 레퍼런스 전압들이 생성될 수 있다. 다른 한편으로, 단계 S200에서 가변 저항치 소자의 반평행 저항치(RAP)에 대응하는 '1'을 복수의 메모리 셀들에 기입한 경우, 최대 레퍼런스 전압으로부터 단조 감소하는 레퍼런스 전압들이 생성될 수 있다.In operation S400, an operation of generating monotonically increasing or monotonically decreasing reference voltages may be performed. For example, when '0' corresponding to the parallel resistance value R P of the variable resistance element is written in the plurality of memory cells in operation S200, reference voltages monotonically increasing from the minimum reference voltage may be generated. On the other hand, when '1' corresponding to the antiparallel resistance value R AP of the variable resistance element is written in the plurality of memory cells in operation S200 , reference voltages monotonically decreasing from the maximum reference voltage may be generated.
단계 S600에서, 레퍼런스 전압들 각각에서 복수의 메모리 셀들을 독출하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 단조 증가하는 레퍼런스 전압들 각각에서 복수의 메모리 셀들을 독출하는 동작이 수행될 수도 있고, 단조 감소하는 레퍼런스 전압들 각각에서 복수의 메모리 셀들을 독출하는 동작이 수행될 수도 있다. 이상 단계 S200 내지 단계 S600의 예시들은 도 9a 및 도 9b를 참조하여 후술될 것이다.In operation S600 , an operation of reading a plurality of memory cells from each of the reference voltages may be performed. For example, an operation of reading a plurality of memory cells may be performed at each of monotonically increasing reference voltages, or an operation of reading a plurality of memory cells may be performed at each of monotonically decreasing reference voltages. Examples of the above steps S200 to S600 will be described later with reference to FIGS. 9A and 9B .
단계 S800에서, 독출 결과들에 기초하여 독출 레퍼런스 전압을 결정하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, '0'으로 기입된 복수의 메모리 셀들을 단조 증가하는 레퍼런스 전압들 각각에서 독출한 결과들로부터, 가변 저항치 소자의 평행 저항치(RP)의 산포(또는, 제1 산포)가 추정될 수 있다. 일부 실시예들에서, '1'로 기입된 복수의 메모리 셀들을 단조 감소하는 레퍼런스 전압들 각각에서 독출한 결과들로부터, 가변 저항치 소자의 반평행 저항치(RAP)의 산포(즉, 제2 산포)가 추정될 수 있다. 추정된 산포들 중 적어도 하나에 기초하여 문턱 저항치(RTH)가 결정될 수 있고, 문턱 저항치(RTH)로부터 독출 레퍼런스 전압이 결정될 수 있다. 단계 S800의 예시들은 도 10 내지 도 13을 참조하여 후술될 것이다.In operation S800 , an operation of determining the read reference voltage based on the read results may be performed. In some embodiments, the distribution (or first distribution) of the parallel resistance value R P of the variable resistance value element from the results of reading the plurality of memory cells written as '0' at each of the monotonically increasing reference voltages. can be estimated. In some embodiments, from the results of reading the plurality of memory cells written as '1' at each of the monotonically decreasing reference voltages, the distribution of the antiparallel resistance R AP of the variable resistance element (ie, the second distribution) ) can be estimated. The threshold resistance R TH may be determined based on at least one of the estimated distributions, and the read reference voltage may be determined from the threshold resistance R TH . Examples of step S800 will be described later with reference to FIGS. 10 to 13 .
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 8의 단계 S200 내지 단계 S600의 예시들을 나타내는 순서도들이다. 도 8을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 9a 및 도 9b의 단계 S200a 및 단계 S200b에서 복수의 메모리 셀들에 동일한 값을 기입하는 동작이 수행될 수 있고, 단계 S400a 및 단계 S400b에서 단조 증가 또는 단조 감소하는 레퍼런스 전압들을 생성하는 동작이 수행될 수 있으며, 단계 S600a 및 단계 S600b에서 레퍼런스 전압들 각각에서 복수의 메모리 셀들을 독출하는 동작이 수행될 수 있다. 이하에서, 도 9a 및 도 9b는 도 1 및 가변 저항치 소자의 저항치의 산포를 나타내는 도 4를 참조하여 설명될 것이고, 도 9a 및 도 9b에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.9A and 9B are flowcharts illustrating examples of steps S200 to S600 of FIG. 8 according to exemplary embodiments of the present disclosure. As described above with reference to FIG. 8 , an operation of writing the same value to the plurality of memory cells may be performed in steps S200a and S200b of FIGS. 9A and 9B , and monotonically increasing or monotonically decreasing in steps S400a and S400b An operation of generating reference voltages may be performed, and an operation of reading a plurality of memory cells from each of the reference voltages may be performed in steps S600a and S600b. Hereinafter, FIGS. 9A and 9B will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 4 showing the distribution of resistance values of the variable resistance element, and overlapping descriptions of FIGS. 9A and 9B will be omitted.
도 9a를 참조하면, 단계 S200a에서 복수의 메모리 셀들에 '0'을 기입하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(200)는 기입을 지시하는 커맨드(CMD), 복수의 메모리 셀들에 대응하는 어드레스(ADDR), '0'을 포함하는 데이터(DATA)를 메모리 장치(100)에 전송할 수 있다. 이에 따라, 복수의 메모리 셀들은, 도 4의 평행 저항치(RP) 산포와 같이 분포된 저항치들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 셀 어레이(110)에서 하나의 워드 라인(WLi)에 연결된 복수의 메모리 셀들에 '0'이 기입될 수 있다.Referring to FIG. 9A , an operation of writing '0' to the plurality of memory cells may be performed in step S200a. For example, the
단계 S400a는 단계 S420a 및 단계 S440a를 포함할 수 있다. 단계 S420a에서, 최소 레퍼런스 전류 및 최소 레퍼런스 저항을 설정하는 동작이 수행될 있다. 예를 들면, 컨트롤러(200)는 최소 레퍼런스 전류 및 최소 레퍼런스 저항에 대응하는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)를 메모리 장치(100)에 전송할 수 있고, 메모리 장치(100)의 제어 회로(150)는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)에 응답하여 전류 제어 신호(CC) 및 저항 제어 신호(RC)를 생성함으로써, 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)를 최소값으로 각각 설정할 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)에 의해서 결정되는 레퍼런스 전압(V_REF)은 최소값을 가질 수 있고, 레퍼런스 전압(V_REF)에 대응하는 문턱 저항치(RTH)는 평행 저항치(RP)의 산포의 평균보다 낮을 수 있다.Step S400a may include steps S420a and S440a. In step S420a, an operation of setting a minimum reference current and a minimum reference resistance may be performed. For example, the
일부 실시예들에서, 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)는 최소값으로 설정되지 아니할 수 있다. 예를 들면, 평행 저항치(RP)의 산포의 변동에 기초하여, 평행 저항치(RP)의 산포가 가질 수 있는 평균보다 낮은 문턱 저항치(RTH)에 대응하는 레퍼런스 전압(V_REF)을 위한, 임의의 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)가 설정될 수도 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 단계 S420a에 후속하여 단계 S620a가 수행될 수 있다.In some embodiments, the reference current I_REF and the reference resistance value R_REF may not be set to minimum values. For example, based on the variation in the distribution of the parallel resistance value R P , for the reference voltage V_REF corresponding to the threshold resistance value R TH , which is lower than the average that the distribution of the parallel resistance value R P may have, An arbitrary reference current I_REF and a reference resistance value R_REF may be set. As shown in FIG. 9A , step S620a may be performed subsequent to step S420a.
단계 S620a에서, 복수의 메모리 셀들을 독출하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(200)는 독출을 지시하는 커맨드(CMD) 및 복수의 메모리 셀들에 대응하는 어드레스(ADDR)를 메모리 장치(100)에 전송할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 독출을 위한 커맨드(CMD) 및 어드레스(ADDR)는 단계 S420a의 최소 레퍼런스 전류 및 최소 레퍼런스 저항의 설정을 위한 레퍼런스 조절 신호(ADJ)와 동기되어 메모리 장치(100)에 전송될 수도 있다. 메모리 장치(100)는 설정된 최소 레퍼런스 전류 및 최소 레퍼런스 저항에 따른 최소 레퍼런스 전압을 사용하여 '0'이 기입된 메모리 셀들을 독출한 결과를 포함하는 데이터(DATA)를 컨트롤러(200)에 전송할 수 있다.In operation S620a, an operation of reading a plurality of memory cells may be performed. For example, the
단계 S640a에서, 독출 결과에 포함된 '0'의 개수에 기초하여 복수의 메모리 셀들의 독출 동작의 재수행 여부를 판단하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 9a에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(200)의 레퍼런스 트리머(210)는 메모리 장치(100)로부터 수신된 데이터(DATA)에 포함된 '0'의 개수, 즉 저장된 값이 '0'으로 독출된 메모리 셀들의 개수를 미리 정해진 값 'X'와 비교할 수 있고(X > 0), '0'의 개수가 'X'이상인 경우 레퍼런스 전류와 레퍼런스 저항의 설정 및 복수의 메모리 셀들에 대한 독출을 중단할 수 있는 한편, 그렇지 아니한 경우 단계 S440a가 후속하여 수행될 수 있다. 즉, '0'이 기입된 복수의 메모리 셀들 중 미리 정해진 개수의 메모리 셀들로부터 '0'이 독출될 때까지 레퍼런스 전류(I_REF)와 레퍼런스 저항치(R_REF)의 설정 동작 및 복수의 메모리 셀들에 대한 독출 동작이 반복될 수 있다. 일부 실시예들에서 'X'는 '0'이 기입된 메모리 셀들의 개수와 일치할 수도 있고, 일부 실시예들에서 'X'는 '0'이 기입된 메모리 셀들의 개수의 절반일 수도 있다.In operation S640a, an operation of determining whether to re-perform the read operation of the plurality of memory cells may be performed based on the number of '0' included in the read result. For example, as shown in FIG. 9A , in the
단계 S440a에서, 증가된 레퍼런스 전류 및/또는 증가된 레퍼런스 저항을 설정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(200)는 증가된 레퍼런스 전류 및/또는 증가된 레퍼런스 저항에 대응하는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)를 메모리 장치(100)에 전송할 수 있고, 메모리 장치(100)의 제어 회로(150)는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)에 응답하여 전류 제어 신호(CC) 및/또는 저항 제어 신호(RC)를 생성함으로써, 증가된 레퍼런스 전류(I_REF) 및 증가된 레퍼런스 저항치(R_REF)를 설정할 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 전압(V_REF)도 증가할 수 있고, 레퍼런스 전압(V_REF)에 대응하는 문턱 저항치(RTH)는 도 4의 평행 저항치(RP)의 산포에서 우측으로 이동할 수 있다.In step S440a, an operation of setting an increased reference current and/or an increased reference resistance may be performed. For example, the
단계 S440a 및 단계 S600a이 반복되는 경우, 점진적으로 증가하는 레퍼런스 전압(V_REF)에 따라 문턱 저항치(RTH)가 평행 저항치(RP)의 산포에서 우측으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 문턱 저항치(RTH)가 평행 저항치(RP)의 산포의 좌측에서 우측으로 이동하는 과정에서 평행 저항치(RP)의 산포가 추정될 수 있다. 단계 S600a에 후속하여 산포를 추정하고, 추정된 산포로부터 독출 레퍼런스 전압을 결정하는 동작, 즉 도 8의 단계 S800의 예시들은 도 10 내지 도 13을 참조하여 후술될 것이다.When steps S440a and S600a are repeated, the threshold resistance R TH may move to the right in the distribution of the parallel resistance R P according to the gradually increasing reference voltage V_REF . Accordingly, the distribution of the parallel resistance R P may be estimated while the threshold resistance R TH moves from the left to the right of the distribution of the parallel resistance R P . An operation of estimating the distribution following step S600a and determining the read reference voltage from the estimated distribution, that is, examples of step S800 of FIG. 8 will be described later with reference to FIGS. 10 to 13 .
도 9b를 참조하면, 단계 S200b에서 복수의 메모리 셀들에 '1'을 기입하는 동작이 수행될 수 있다. 이에 따라, 복수의 메모리 셀들은, 도 4의 반평행 저항치(RAP) 산포와 같이 분포된 저항치들을 가질 수 있다.Referring to FIG. 9B , an operation of writing '1' to the plurality of memory cells may be performed in step S200b. Accordingly, the plurality of memory cells may have distributed resistance values as in the antiparallel resistance (R AP ) distribution of FIG. 4 .
단계 S400b는 단계 S420b 및 단계 S440b를 포함할 수 있다. 단계 S420b에서, 최대 레퍼런스 전류 및 최대 레퍼런스 저항을 설정하는 동작이 수행될 있다. 예를 들면, 컨트롤러(200)는 최대 레퍼런스 전류 및 최대 레퍼런스 저항에 대응하는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)를 메모리 장치(100)에 전송할 수 있고, 메모리 장치(100)의 제어 회로(150)는 레퍼런스 조절 신호(ADJ)에 응답하여 전류 제어 신호(CC) 및 저항 제어 신호(RC)를 생성함으로써, 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)를 최대값으로 각각 설정할 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)에 의해서 결정되는 레퍼런스 전압(V_REF)은 최대값을 가질 수 있고, 레퍼런스 전압(V_REF)에 대응하는 문턱 저항치(RTH)는 반평행 저항치(RAP)의 산포의 평균보다 높을 수 있다. Step S400b may include steps S420b and S440b. In step S420b, an operation of setting the maximum reference current and the maximum reference resistance may be performed. For example, the
일부 실시예들에서, 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)는 최대값으로 설정되지 아니할 수 있다. 예를 들면, 반평행 저항치(RAP)의 산포의 변동에 기초하여, 반평행 저항치(RAP)의 산포가 가질 수 있는 평균보다 높은 문턱 저항치(RTH)에 대응하는 레퍼런스 전압(V_REF)을 위한, 임의의 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)가 설정될 수도 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 단계 S420b에 후속하여 단계 S620b가 수행될 수 있다.In some embodiments, the reference current I_REF and the reference resistance value R_REF may not be set to maximum values. For example, based on the variation in the distribution of the antiparallel resistance R AP , the reference voltage V_REF corresponding to the threshold resistance R TH that is higher than the average that the distribution of the antiparallel resistance R AP may have is For this purpose, an arbitrary reference current I_REF and a reference resistance value R_REF may be set. As shown in FIG. 9B , step S620b may be performed subsequent to step S420b.
단계 S620b에서, 복수의 메모리 셀들을 독출하는 동작이 수행될 수 있다. 이에 따라, 메모리 장치(100)는 설정된 최대 레퍼런스 전류 및 최대 레퍼런스 저항에 따른 최대 레퍼런스 전압을 사용하여 '1'이 기입된 메모리 셀들을 독출한 결과를 포함하는 데이터(DATA)를 컨트롤러(200)에 전송할 수 있다.In operation S620b, an operation of reading a plurality of memory cells may be performed. Accordingly, the
단계 S640b에서, 독출 결과에 포함된 '1'의 개수에 기초하여 복수의 메모리 셀들의 독출 동작의 재수행 여부를 판단하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(200)의 레퍼런스 트리머(210)는 메모리 장치(100)로부터 수신된 데이터(DATA)에 포함된 '1'의 개수, 즉 저장된 값이 '1'로 독출된 메모리 셀들의 개수를 미리 정해진 값 'Y'와 비교할 수 있고(Y > 0), '1'의 개수가 'Y'이상인 경우 레퍼런스 전류와 레퍼런스 저항의 설정 및 복수의 메모리 셀들에 대한 독출을 중단할 수 있는 한편, 그렇지 아니한 경우 단계 S440b가 후속하여 수행될 수 있다. 즉, '1'이 기입된 복수의 메모리 셀들 중 미리 정해진 개수의 메모리 셀들로부터 '1'이 독출될 때까지 레퍼런스 전류(I_REF)와 레퍼런스 저항치(R_REF)의 설정 동작 및 복수의 메모리 셀들에 대한 독출 동작이 반복될 수 있다. 일부 실시예들에서 'Y'는 '1'이 기입된 메모리 셀들의 개수와 일치할 수도 있고, 일부 실시예들에서 'Y'는 '1'이 기입된 메모리 셀들의 개수의 절반일 수도 있다.In operation S640b, an operation of determining whether to re-perform the read operation of the plurality of memory cells may be performed based on the number of '1's included in the read result. For example, as shown in FIG. 9B , in the
단계 S440b에서, 감소된 레퍼런스 전류 및/또는 감소된 레퍼런스 저항을 설정하는 동작이 수행될 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 전압(V_REF)도 감소할 수 있고, 레퍼런스 전압(V_REF)에 대응하는 문턱 저항치(RTH)는 도 4의 반평행 저항치(RAP)의 산포에서 좌측으로 이동할 수 있다.In step S440b, an operation of setting the reduced reference current and/or the reduced reference resistance may be performed. Accordingly, the reference voltage V_REF may also decrease, and the threshold resistance R TH corresponding to the reference voltage V_REF may move to the left in the distribution of the antiparallel resistance R AP of FIG. 4 .
단계 S440b 및 단계 S600b이 반복되는 경우, 점진적으로 감소하는 레퍼런스 전압(V_REF)에 따라 문턱 저항치(RTH)가 반평행 저항치(RAP)의 산포에서 좌측으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 도 9a의 예시와 유사하게, 문턱 저항치(RTH)가 반평행 저항치(RAP)의 산포의 우측에서 좌측으로 이동하는 과정에서 반평행 저항치(RAP)의 산포가 추정될 수 있다.When steps S440b and S600b are repeated, the threshold resistance R TH may shift to the left in the distribution of the antiparallel resistance R AP according to the gradually decreasing reference voltage V_REF . Accordingly, similar to the example of FIG. 9A , the distribution of the antiparallel resistance R AP may be estimated while the threshold resistance R TH moves from the right to the left of the distribution of the antiparallel resistance R AP . .
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 8의 단계 S800의 예시를 나타내는 순서도이고, 도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 10의 단계 S800a에 의해서 문턱 저항치가 결정되는 동작의 예시를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 도 10의 단계 S800a는, 도 9a를 참조하여 전술된 바와 같이 '0'으로 기입된 복수의 메모리 셀들로부터 도출된 문턱 저항치(RTH) 및 도 9b를 참조하여 전술된 바와 같이 '1'로 기입된 복수의 메모리 셀들로부터 도출된 문턱 저항치(RTH)가 준비된 후 수행될 수 있다. 도 8을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 10의 단계 S800a에서, 레퍼런스 전압들 각각에서 독출된 결과들에 기초하여 독출 레퍼런스 전압을 결정하는 동작이 수행될 수 있다. 10 is a flowchart illustrating an example of step S800 of FIG. 8 according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 11 is an operation in which a threshold resistance value is determined by step S800a of FIG. 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure. This is a graph showing an example. Specifically, in step S800a of FIG. 10 , the threshold resistance R TH derived from the plurality of memory cells written as '0' as described above with reference to FIG. 9A and '1' as described above with reference to FIG. 9B This may be performed after the threshold resistance R TH derived from the plurality of memory cells written as ' is prepared. As described above with reference to FIG. 8 , in step S800a of FIG. 10 , an operation of determining a read reference voltage based on results read from each of the reference voltages may be performed.
단계 S820a에서, 평행 저항치(RP)의 산포 및 반평행 저항치(RAP)의 산포를 추정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 9a의 예시에서 도출된 문턱 저항치(RTH)가 평행 저항치(RP)의 산포의 평균(RP')으로 추정될 수 있다. 일부 실시예들에서, '0'이 기입되고 독출되는 메모리 셀들의 개수가 상대적으로 많은 경우, 메모리 셀들 중 절반이상으로부터 '0'이 독출되는지 여부가 판단될 수 있고(즉, 도 9a의 'X'가 '0'이 기입된 메모리 셀들의 개수의 절반인 경우), 그러한 경우의 문턱 저항치(RTH)가 평행 저항치(RP)의 산포의 평균으로 추정될 수 있다. 일부 실시예들에서, '0'이 기입되고 독출되는 메모리 셀들의 개수가 상대적으로 적은 경우, 메모리 셀들 모두로부터 '0'이 독출되는지 여부가 판단될 수 있고(즉, 도 9a의 'X'가 '0'이 기입된 메모리 셀들의 개수와 일치하는 경우), 그러한 경우의 문턱 저항치(RTH)가 평행 저항치(RP)의 산포의 평균으로 추정될 수 있다. 유사하게, 도 9b의 예시에서 도출된 문턱 저항치(RTH)가 반평행 저항치(RAP)의 산포의 평균(RAP')으로 추정될 수 있다. 일부 실시예들에서, '1'이 기입되고 독출되는 메모리 셀들의 개수가 상대적으로 많은 경우 도 9b의 'Y'는 '1'이 기입된 메모리 셀들의 개수의 절반일 수 있고, 일부 실시예들에서, '1'이 기입되고 독출되는 메모리 셀들의 개수가 상대적으로 적은 경우 도 9b의 'Y'는 '1'이 기입된 메모리 셀들의 개수와 일치할 수 있다. 이에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 단계 S820a에 의해서 평행 저항치(RP)의 산포 및 고 저항치(RAP)의 산포의 위치가 평행 저항치(RP)의 평균(RP') 및 반평행 저항치(RAP)의 평균(RAP')에 의해서 추정될 수 있다. 이와 같이 평균을 추정함으로써, 저항치의 산포가 신속하게 추정될 수 있다.In operation S820a, an operation of estimating the distribution of the parallel resistance value R P and the distribution of the antiparallel resistance value R AP may be performed. For example, the threshold resistance value R TH derived from the example of FIG. 9A may be estimated as the average R P ′ of the distribution of the parallel resistance values R P . In some embodiments, when the number of memory cells to which '0' is written and read is relatively large, it may be determined whether '0' is read from more than half of the memory cells (ie, 'X' in FIG. 9A ). When ' is half of the number of memory cells in which '0' is written), the threshold resistance R TH in such a case may be estimated as an average of the distribution of the parallel resistance values R P . In some embodiments, when the number of memory cells to which '0' is written and read is relatively small, it may be determined whether '0' is read from all of the memory cells (ie, 'X' in FIG. 9A is When '0' coincides with the number of written memory cells), the threshold resistance R TH in such a case may be estimated as an average of the distribution of the parallel resistance values R P . Similarly, the threshold resistance R TH derived in the example of FIG. 9B may be estimated as the average R AP ′ of the dispersion of the antiparallel resistance R AP . In some embodiments, when the number of memory cells to which '1' is written and read is relatively large, 'Y' of FIG. 9B may be half of the number of memory cells to which '1' is written, in some embodiments , when the number of memory cells to which '1' is written and read is relatively small, 'Y' in FIG. 9B may match the number of memory cells to which '1' is written. Accordingly, as shown in FIG. 11 , by step S820a, the position of the distribution of the parallel resistance value R P and the distribution of the high resistance value R AP is the average ( RP ') and half of the parallel resistance value ( RP ). It can be estimated by the average (R AP ') of the parallel resistance (R AP ). By estimating the average in this way, the dispersion of the resistance values can be quickly estimated.
단계 S840a에서, 평행 저항치(RP)의 산포 및 반평행 저항치(RAP)의 산포로부터 문턱 저항치(RTH)를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 추정된 산포들의 표준편차들에 기초한 오프셋들이 평균에 반영될 수 있고, 오프셋이 반영된 결과들로부터 문턱 저항치(RTH)가 계산될 수 있다. 표준편차들은 가변 저항치 소자(예컨대, 도 3의 MTJ)의 테스트에 의해서 미리 도출될 수 있고, 추정된 평균에 표준편차가 반영됨에 따라 보다 정확하게 문턱 저항치(RTH)가 결정될 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, a 및 b가 영(zero)보다 클 때, 평행 저항치(RP)의 평균(RP')에 표준편차(σP)에 비례하는 오프셋(a·σP)이 가산될 수 있다. 또한, 반평행 저항치(RAP)의 평균(RAP')에 표준편차(σAP)에 비례하는 오프셋(b·σAP)이 감산될 수 있다. 이에 따라, 문턱 저항치(RTH)는 평균들(RP', RAP')에 표준편차(σA, σAP)들이 반영된 값들(RP' + a·σP, RAP' - b·σAP)을 인자들로서 가지는 함수(f)에 의해서 계산될 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리 셀의 독출을 위한 문턱 저항치(RTH)는 아래 [수학식 1]과 같이 계산될 수 있다.In operation S840a, an operation of calculating the threshold resistance R TH from the distribution of the parallel resistance value R P and the distribution of the antiparallel resistance value R AP may be performed. In some embodiments, offsets based on standard deviations of the estimated distributions may be reflected in the average, and a threshold resistance (R TH ) may be calculated from the reflected results. The standard deviations may be derived in advance by testing the variable resistance element (eg, the MTJ of FIG. 3 ), and as the standard deviation is reflected in the estimated average, the threshold resistance R TH may be more accurately determined. For example, as shown in FIG. 11 , when a and b are greater than zero, the offset (a) proportional to the standard deviation (σ P ) to the average ( RP ′) of the parallel resistance values ( RP ) ·σ P ) can be added. In addition, an offset (b·σ AP ) proportional to the standard deviation (σ AP ) may be subtracted from the average (R AP ′) of the antiparallel resistance values (R AP ). Accordingly, the threshold resistance (R TH ) is the averages (R P ', R AP ') and the standard deviations (σ A , σ AP ) are reflected values ( RP ' + a σ P , R AP ' - b· σ AP ) can be calculated by a function f having as factors. In some embodiments, the threshold resistance R TH for reading the memory cell may be calculated as shown in
단계 S860a에서, 독출 레퍼런스 전류 및/또는 독출 레퍼런스 저항치를 결정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 레퍼런스 트리머(210)는 단계 S840a에서 계산된 문턱 저항치(RTH)에 대응하는 레퍼런스 전압(V_REF), 즉 독출 레퍼런스 전압을 계산할 수 있고, 레퍼런스 전압(V_REF)에 대응하는 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)를 독출 레퍼런스 전류 및 독출 레퍼런스 저항치로서 결정할 수 있다. 결정된 독출 레퍼런스 전류 및 독출 레퍼런스 저항치에 대한 정보는 메모리 장치(100)의 제어 회로(150)에 전달될 수 있고, 제어 회로(150)는 독출 레퍼런스 전류 및 독출 레퍼런스 저항치에 대한 정보를 독출 레퍼런스 전압에 대한 정보로서 비휘발성 메모리(160)에 저장할 수 있다.In operation S860a, an operation of determining a read reference current and/or a read reference resistance value may be performed. For example, the
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 8의 단계 S800의 예시를 나타내는 순서도이고, 도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 12의 단계 S800b에 의해서 문턱 저항치가 결정되는 동작의 예시를 나타내는 그래프이다. 구체적으로 도 12의 단계 S800b는, 도 10의 단계 S800a와 비교할 때, 도 9a를 참조하여 전술된 바와 같이 '0'으로 기입된 복수의 메모리 셀들로부터 결정된 문턱 저항치(RTH)만을 사용할 수 있다. 도 8을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 12의 단계 S800b에서, 레퍼런스 전압들 각각에서 독출된 결과들에 기초하여 독출 레퍼런스 전압을 결정하는 동작이 수행될 수 있다. 이하에서, 도 12에 대한 설명 중 도 10에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.12 is a flowchart illustrating an example of step S800 of FIG. 8 according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 13 is an operation in which a threshold resistance value is determined by step S800b of FIG. 12 according to an exemplary embodiment of the present disclosure. This is a graph showing an example. Specifically, in step S800b of FIG. 12 , compared with step S800a of FIG. 10 , only the threshold resistance R TH determined from the plurality of memory cells written as '0' as described above with reference to FIG. 9A may be used. As described above with reference to FIG. 8 , in step S800b of FIG. 12 , an operation of determining a read reference voltage based on results read from each of the reference voltages may be performed. Hereinafter, content that overlaps with the description of FIG. 10 among the description of FIG. 12 will be omitted.
단계 S820b에서, 평행 저항치(RP)의 산포를 추정하는 동작이 수행될 수 있다. 도 10의 단계 S820a와 유사하게, 도 9a의 예시에서 도출된 문턱 저항치(RTH)가 평행 저항치(RP)의 산포의 평균(RP')으로 추정될 수 있다. 이에 따라, 도 13에 도시된 바와 같이, 평행 저항치(RP)의 산포의 위치가 평균(RP')에 의해서 추정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가변 저항치 소자의 특성에 따라, 반평행 저항치(RAP)는 평행 저항치(RP)보다 열화된 산포를 가질 수 있으므로, 평행 저항치(RP)의 산포가 이용될 수 있다.In operation S820b, an operation of estimating the distribution of the parallel resistance values R P may be performed. Similar to step S820a of FIG. 10 , the threshold resistance R TH derived in the example of FIG. 9A may be estimated as the average R P ′ of the distribution of the parallel resistance values R P . Accordingly, as shown in FIG. 13 , the location of the distribution of the parallel resistance values R P may be estimated by the average R P ′. In some embodiments, depending on the characteristics of the variable resistance element, the antiparallel resistance value R AP may have a deteriorated distribution than the parallel resistance value R P , so the distribution of the parallel resistance value R P may be used. .
단계 S840b에서, 평행 저항치(RP)의 산포로부터 문턱 저항치(RTH)를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 추정된 산포의 표준편차에 기초한 오프셋이 평균에 반영될 수 있고, 오프셋이 반영된 결과로부터 문턱 저항치(RTH)가 계산될 수 있다. 예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, c가 영(zero)보다 클 때, 평행 저항치(RP)의 평균(RP')에 표준편차(σP)에 비례하는 오프셋(c·σP)이 가산될 수 있다. 이에 따라, 문턱 저항치(RTH)는 평균(RP')에 표준편차(σP)가 반영된 값(RP' + c·σP)을 인자로서 가지는 함수(g)에 의해서 계산될 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리 셀의 독출을 위한 문턱 저항치(RTH)는 아래 [수학식 2]와 같이 계산될 수 있다.In operation S840b, an operation of calculating the threshold resistance R TH from the distribution of the parallel resistance R P may be performed. In some embodiments, an offset based on the standard deviation of the estimated distribution may be reflected in the average, and the threshold resistance R TH may be calculated from the reflected result of the offset. For example, as shown in FIG. 13 , when c is greater than zero, the offset (c·σ) proportional to the standard deviation (σ P ) to the average ( RP ′) of the parallel resistance values ( RP ) P ) can be added. Accordingly, the threshold resistance (R TH ) may be calculated by a function (g) having as a factor a value ( RP ′ + c·σ P ) in which the standard deviation (σ P ) is reflected in the average ( RP ′). . In some embodiments, the threshold resistance R TH for reading the memory cell may be calculated as shown in
단계 S860b에서, 독출 레퍼런스 전류 및/또는 독출 레퍼런스 저항치를 결정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 레퍼런스 트리머(210)는 단계 S840b에서 계산된 문턱 저항치(RTH)에 대응하는 레퍼런스 전압(V_REF), 즉 독출 레퍼런스 전압을 계산할 수 있고, 레퍼런스 전압(V_REF)에 대응하는 레퍼런스 전류(I_REF) 및 레퍼런스 저항치(R_REF)를 독출 레퍼런스 전류 및 독출 레퍼런스 저항치로서 결정할 수 있다. 결정된 독출 레퍼런스 전류 및 독출 레퍼런스 저항치에 대한 정보는 메모리 장치(100)의 제어 회로(150)에 전달될 수 있고, 제어 회로(150)는 독출 레퍼런스 전류 및 독출 레퍼런스 저항치에 대한 정보를 독출 레퍼런스 전압에 대한 정보로서 비휘발성 메모리(160)에 저장할 수 있다.In operation S860b, an operation of determining a read reference current and/or a read reference resistance value may be performed. For example, the
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 메모리 장치(300)의 블록도를 나타낸다. 도 14에 도시된 바와 같이, 메모리 장치(300)는 증폭 회로(340), 제어 회로(350), 비휘발성 메모리(360) 및 레퍼런스 트리머(370)를 포함할 수 있다. 도 14에 도시되지 아니하였으나, 도 14의 메모리 장치(300)는, 도 1의 메모리 장치(100)와 유사하게, 셀 어레이, 전류원 회로, 레퍼런스 저항 회로를 포함할 수 있다. 이하에서 도 14에 대한 설명 중 도 1에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.14 is a block diagram of a
도 1의 메모리 장치(100)와 비교할 때, 도 14의 메모리 장치(300)는 교정 신호(CAL)를 수신할 수 있고, 레퍼런스 트리머(370)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 메모리 장치(300)는 교정 신호(CAL)에 응답하여 자체적으로 정확한 레퍼런스 전압을 도출할 수 있고, 메모리 장치(300)를 포함하는 시스템은 메모리 장치(300)에 교정 신호(CAL)를 제공함으로써 메모리 장치(300)의 동작 신뢰도를 유지할 수 있다.Compared with the
레퍼런스 트리머(370)는 수신된 교정 신호(CAL)에 응답하여, 셀 어레이의 복수의 메모리 셀들에 동일한 값을 기입할 수 있고, 단조 증가 또는 단조 감소하는 레퍼런스 전압들이 생성되도록 제어 회로(350)에 신호를 전달할 수 있다. 레퍼런스 트리머(370)는 레퍼런스 전압들 각각에서 복수의 메모리 셀들로부터 독출된 값들에 대응하는 신호를 증폭 회로(340)로부터 수신할 수 있고, 독출된 값들에 기초하여 독출 레퍼런스 전압을 결정할 수 있다. 레퍼런스 트리머(370)는 독출 레퍼런스 전압에 관한 정보를 제어 회로(350)에 제공할 수 있고, 제어 회로(350)는 독출 레퍼런스 전압에 관한 정보를 비휘발성 메모리(360)에 저장할 수 있다. 이후, 메모리 장치(300)가 독출 커맨드를 수신하는 경우, 제어 회로(350)는 비휘발성 메모리(360)에 저장된 독출 레퍼런스 전압에 관한 정보에 기초하여 독출 레퍼런스 전압이 생성되도록, 레퍼런스 전류(I_REF) 및/또는 레퍼런스 저항치(R_REF)를 제어할 수 있다.The
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 메모리 장치를 포함하는 시스템-온-칩(400)을 나타내는 블록도이다. 시스템-온-칩(System on Chip; SoC)(400)은 컴퓨팅 시스템이나 다른 전자 시스템의 부품들을 집적한 집적 회로를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 시스템-온-칩(400)으로서 어플리케이션 프로세서(application processor; AP)는 프로세서 및 다른 기능들을 위한 부품들을 포함할 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 시스템-온-칩(400)은 코어(410), DSP(Digital Signal Processor)(420), GPU(Graphic Processing Unit)(430), 내장 메모리(440), 통신 인터페이스(450) 및 메모리 인터페이스(460)를 포함할 수 있다. 시스템-온-칩(400)의 구성요소들은 버스(470)를 통해서 상호 통신할 수 있다.15 is a block diagram illustrating a system-on-
코어(410)는 명령어들을 처리할 수 있고, 시스템-온-칩(400)에 포함된 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 코어(410)는 일련의 명령어들을 처리함으로써, 운영체제를 구동할 수 있고, 운영체제 상의 어플리케이션들을 실행할 수 있다. DSP(420)는 디지털 신호, 예컨대 통신 인터페이스(450)로부터 제공되는 디지털 신호를 처리함으로써 유용한 데이터를 생성할 수 있다. GPU(430)는 내장 메모리(440) 또는 메모리 인터페이스(460)로부터 제공되는 이미지 데이터로부터 디스플레이 장치를 통해서 출력되는 영상을 위한 데이터를 생성할 수도 있고, 이미지 데이터를 인코딩할 수도 있다.The
내장 메모리(440)는 코어(410), DSP(420) 및 GPU(430)가 동작하는데 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 내장 메모리(440)는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 저항성 메모리를 포함할 수 있고, 이에 따라 내장 메모리(440)는 정확한 레퍼런스 전압에 기인하여 높은 신뢰도를 제공할 수 있다.The built-in
통신 인터페이스(450)는 통신 네트워크 또는 일대일 통신을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 메모리 인터페이스(460)는 시스템-온-칩(400)의 외부 메모리, 예컨대 DRAM(Dynamic Random Access Memory), 플래시 메모리 등에 대한 인터페이스를 제공할 수 있다.The
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Exemplary embodiments have been disclosed in the drawings and specification as described above. Although embodiments have been described using specific terms in the present specification, these are used only for the purpose of explaining the technical spirit of the present disclosure and not used to limit the meaning or scope of the present disclosure described in the claims. . Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present disclosure should be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (10)
상기 복수의 메모리 셀들에 제1 값을 기입하는 단계;
상기 레퍼런스 셀에 단조 증가하거나 단조 감소하는 레퍼런스 전류들을 제공하는 단계;
상기 레퍼런스 전류들 각각에서 상기 복수의 메모리 셀들을 독출하는 단계; 및
독출된 값들에 기초하여 독출 레퍼런스 전류를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 독출 레퍼런스 전류를 결정하는 단계는, 상기 독출된 값들 중 상기 제1 값의 개수에 기초하여, 메모리 셀의 상기 제1 값에 대응하는 저항치의 제1 산포를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 셀의 제어 방법.A method of controlling a reference cell included in a resistive memory to determine values stored in a plurality of memory cells, the method comprising:
writing a first value to the plurality of memory cells;
providing monotonically increasing or monotonically decreasing reference currents to the reference cell;
reading the plurality of memory cells from each of the reference currents; and
determining a read reference current based on the read values;
The determining of the read reference current may include estimating a first distribution of resistance values corresponding to the first value of the memory cell based on the number of the first values among the read values. control method of the reference cell.
상기 레퍼런스 셀과 연결되고 레퍼런스 전류가 통과하는 레퍼런스 저항의 단조 증가하거나 단조 감소하는 저항치들을 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 독출하는 단계는, 상기 레퍼런스 전류들 및 상기 레퍼런스 저항의 저항치들 각각에서 상기 복수의 메모리 셀들을 독출하고,
독출된 값들에 기초하여 독출 레퍼런스 저항치를 결정하는 단계를 더 포함하는 레퍼런스 셀의 제어 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of setting the monotonically increasing or monotonically decreasing resistance values of the reference resistance connected to the reference cell and through which the reference current passes,
The reading may include reading the plurality of memory cells from each of the reference currents and resistance values of the reference resistor,
The method of controlling a reference cell further comprising determining a read reference resistance value based on the read values.
상기 제1 값 및 상기 제1 값과 상이한 제2 값은 상기 복수의 메모리 셀들의 낮은 저항치 및 높은 저항치에 각각 대응하고,
상기 레퍼런스 전류들을 제공하는 단계는, 단조 증가하는 레퍼런스 전류들을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 제1 산포를 추정하는 단계는, 상기 제1 값의 개수가 미리 정해진 개수 이상인 경우의 레퍼런스 전류에 대응하는 메모리 셀의 저항치를 상기 제1 산포의 평균(mean)으로 추정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 셀의 제어 방법.The method according to claim 1,
The first value and the second value different from the first value correspond to low resistance values and high resistance values of the plurality of memory cells, respectively;
wherein providing the reference currents comprises providing monotonically increasing reference currents;
The estimating of the first distribution may include estimating a resistance value of a memory cell corresponding to a reference current when the number of the first values is equal to or greater than a predetermined number as a mean of the first distribution. How to control the cell.
상기 복수의 메모리 셀들에 상기 제2 값을 기입하는 단계;
상기 레퍼런스 전류들을 제공하는 단계는, 단조 감소하는 레퍼런스 전류들을 제공하는 단계를 더 포함하고,
상기 독출 레퍼런스 전류를 결정하는 단계는, 상기 독출된 값들 중 상기 제2 값의 개수에 기초하여, 메모리 셀의 상기 제2 값에 대응하는 저항치의 제2 산포를 추정하는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 산포를 추정하는 단계는, 상기 제2 값의 개수가 미리 정해진 개수 이상인 경우의 레퍼런스 전류에 대응하는 메모리 셀의 저항치를 상기 제2 산포의 평균으로 추정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 셀의 제어 방법.5. The method according to claim 4,
writing the second value into the plurality of memory cells;
providing the reference currents further comprises providing monotonically decreasing reference currents;
The determining of the read reference current further includes estimating a second distribution of resistance values corresponding to the second value of the memory cell based on the number of the second values among the read values;
The estimating of the second distribution includes estimating the resistance value of the memory cell corresponding to the reference current as an average of the second distribution when the number of the second values is equal to or greater than a predetermined number. Way.
상기 독출 레퍼런스 전류를 결정하는 단계는, 상기 제1 산포의 평균에 상기 제1 산포의 표준편차에 기초한 저항치를 가산한 제1 저항치, 및 상기 제2 산포의 평균에 상기 제2 산포의 표준편차에 기초한 저항치를 감산한 제2 저항치의 중간값에 대응하는 레퍼런스 전류를 상기 독출 레퍼런스 전류로서 결정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 셀의 제어 방법.6. The method of claim 5,
The determining of the read reference current may include: a first resistance value obtained by adding a resistance value based on a standard deviation of the first distribution to an average of the first distribution, and an average of the second distribution to a standard deviation of the second distribution A reference cell control method, wherein a reference current corresponding to an intermediate value of a second resistance value obtained by subtracting a base resistance value is determined as the read reference current.
상기 독출 레퍼런스 전류를 결정하는 단계는, 상기 제1 산포의 평균을 인자로 가지는 미리 정의된 함수에 기초하여 상기 독출 레퍼런스 전류를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 셀의 제어 방법.5. The method according to claim 4,
The determining of the read reference current further comprises calculating the read reference current based on a predefined function having an average of the first distribution as a factor.
상기 독출 레퍼런스 전류에 대응하는 제어 정보를 상기 저항성 메모리에 기입하는 단계를 더 포함하는 레퍼런스 셀의 제어 방법.The method according to claim 1,
and writing control information corresponding to the read reference current into the resistive memory.
상기 복수의 메모리 셀들에 제1 값을 기입하는 단계;
상기 레퍼런스 셀과 연결되고 레퍼런스 전류가 통과하는 레퍼런스 저항의 단조 증가하거나 단조 감소하는 저항치들을 설정하는 단계;
상기 레퍼런스 저항의 저항치들 각각에서 상기 복수의 메모리 셀들을 독출하는 단계; 및
독출된 값들에 기초하여 독출 레퍼런스 저항치를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 독출 레퍼런스 저항치를 결정하는 단계는, 상기 독출된 값들 중 상기 제1 값의 개수에 기초하여, 메모리 셀의 상기 제1 값에 대응하는 저항치의 제1 산포를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 셀의 제어 방법.A method of controlling a reference cell included in a resistive memory to determine values stored in a plurality of memory cells, the method comprising:
writing a first value to the plurality of memory cells;
setting resistance values that monotonically increase or decrease monotonically of a reference resistance connected to the reference cell and through which a reference current passes;
reading the plurality of memory cells from each of the resistance values of the reference resistor; and
determining a read reference resistance value based on the read values;
The determining of the read reference resistance value may include estimating a first distribution of resistance values corresponding to the first value of the memory cell based on the number of the first values among the read values. control method of the reference cell.
상이한 소스 라인들에 각각 연결되고 상이한 비트 라인들에 각각 연결된, 메모리 셀 및 레퍼런스 셀을 포함하는 셀 어레이;
독출 커맨드에 응답하여, 상기 소스 라인들을 통해서 독출 전류 및 가변적인 레퍼런스 전류를 상기 메모리 셀 및 상기 레퍼런스 셀에 각각 제공하도록 구성된 전류원 회로;
상기 메모리 셀 및 상기 레퍼런스 셀에 각각 연결된 상기 소스 라인들 사이 전압을 감지하도록 구성된 증폭 회로; 및
상기 레퍼런스 조절 신호에 따라 상기 독출 전류에 독립적으로 상기 레퍼런스 전류가 조절되도록, 상기 전류원 회로를 제어하도록 구성된 제어 회로을 포함하는 저항성 메모리 장치.A resistive memory device for receiving a reference adjustment signal, comprising:
a cell array comprising a memory cell and a reference cell, each coupled to different source lines and each coupled to different bit lines;
a current source circuit configured to provide a read current and a variable reference current to the memory cell and the reference cell respectively through the source lines in response to a read command;
an amplifier circuit configured to sense a voltage between the source lines respectively coupled to the memory cell and the reference cell; and
and a control circuit configured to control the current source circuit such that the reference current is adjusted independently of the read current according to the reference control signal.
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160365140A1 (en) * | 2015-06-10 | 2016-12-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Semiconductor device including memory cell and sense amplifer, and ic card including semiconductor device |
Family Cites Families (13)
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JP3894030B2 (en) * | 2002-04-17 | 2007-03-14 | ソニー株式会社 | Memory device using resistance change memory element and method of determining reference resistance value of the memory device |
JP2005050424A (en) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Renesas Technology Corp | Change in resistance type storage device |
KR100868105B1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-11-11 | 삼성전자주식회사 | Resistive memory device |
JP5676842B2 (en) * | 2008-05-30 | 2015-02-25 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. | Semiconductor device |
US7929334B2 (en) * | 2009-01-29 | 2011-04-19 | Qualcomm Incorporated | In-situ resistance measurement for magnetic random access memory (MRAM) |
KR101194933B1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-10-25 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Nonvolatile memory device |
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JP2012209004A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device |
JP5811693B2 (en) * | 2011-08-25 | 2015-11-11 | ソニー株式会社 | Resistance change type memory device and driving method thereof |
SG11201607150TA (en) * | 2014-02-28 | 2016-09-29 | Agency Science Tech & Res | Testing apparatuses, hierarchical priority encoders, methods for controlling a testing apparatus, and methods for controlling a hierarchical priority encoder |
KR102354350B1 (en) * | 2015-05-18 | 2022-01-21 | 삼성전자주식회사 | Memory device and memory system including the same |
KR102358564B1 (en) * | 2015-09-02 | 2022-02-04 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory device having shorted variable resistor element of memory cell |
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Patent Citations (1)
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---|---|---|---|---|
US20160365140A1 (en) * | 2015-06-10 | 2016-12-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Semiconductor device including memory cell and sense amplifer, and ic card including semiconductor device |
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