TWI222064B - Technique and apparatus for performing write operations to a phase change material memory device - Google Patents

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1222064 A7 —~ _ B7_ 五、發明説明（i ) 背景 本發明大體上是有關於電子記憶體，及特別地，本發 明有關於用來執行寫入操作至一相變材料記憶體裝置之一 技術及裝置。 5 一相變材料可以被使用來儲存一半導體記憶體裝置之 一記憶體晶胞的記憶體狀態。在此方式，被使用在相變材 質記憶體蓼置的相變材料可以表現出至少二種不同狀態。 該等狀態可以被稱作為非結晶及結晶狀態。在此等狀態之 間的轉態大體上是出現較高結晶狀態為高的電阻。該非結 1〇 晶狀態牽涉到較不規則的原子結構。大體上，任一相變材 料可以被用來展現此二狀態。然而，舉例來說，·薄膜硫化 物（chalcogenide)合金材質特別適合作此用途。 该相變可以被反向導入。因此，該相變材質可以由非 結晶狀悲改變成結晶狀態及可以響應於溫度改變反向改變 15為非結晶狀態，反之亦然。在效果上，當該相變材料被使 用在一記憶體晶胞中時，該記憶體晶胞可看作是一可程式 電阻器，其在較高及較低電阻狀態之間可逆向地改變。該 相變材料可以藉由電阻性加熱使一電流流經該材料而被導 入0 2〇 一相變記憶體裝置的記憶體晶胞並不受限於只有兩種 記憶體狀態（亦即，，狀態及一“〇，，狀態），而該記憶體 晶胞可以具有多數個狀態。亦即，因為每一記憶體狀態可 以藉由它的電阻·來被加以區分，多數個電組決定狀態是可 行的，而允許資料之多數個位元的儲存在一單一記憶體晶 不紙沽尺度適用中國國家標毕（CXS)从規格（2)0X297公弩） 4 -----------------------裝：… (請先閱讀背面之注意寧項再填寫本頁) -訂： 五、發明説明（2) 胞中。 多種相位改變合金是為人所熟知的。大體上，硫化物 合金包括有週期表第六行的一個或多個化學元素。一種特 別適用的群組的合金是GeSbTe合金。 5 使用一相變材料作為一記憶體儲存狀置的一種可能的 困難是，由結晶狀態改變至非結晶狀態所需要的時間遠短 由非結晶狀態改變至結晶狀態所需要的時間。在此方式 中，第1圖繪示使一特定的相變材料改變狀態的溫度變化 圖。特別地，第1圖繪示一結晶設定脈衝20大體上由約時間 10 丁0至T2讓該相變材料處於該晶體狀態。如圖所示，該設定 脈衝20是對照於該重置脈衝1〇，該脈衝是與該相變材料的 較關溫度相關代具有較短的持續時間，如該重置脈衝1〇是 有約時間Τ0延伸至Τ1。因此，該重置脈衝10可以被使用來 轉換一相變材料基礎記憶體晶胞從該結晶狀態成為該非結 15 晶狀態，或“重置”該記憶體晶胞成為“0，，。相反地，該設定 脈衝20可以被使用來重置該記憶體晶胞的狀態成為“丨”。 因為需要用來設定該相變材料基礎記憶體晶胞所需的 時間相對於重置該記憶體晶胞所需的時間上的差異，該寫 入設定週期時間（亦即，配置來強迫該晶胞的狀態指示一組 20位元或個1所需的時間）可以較長於該寫入重置週期 (亦即，配置來強迫該晶胞的狀態指示一組位元或一個“〇，， 所需的時間）的10到2000倍。 一種對於出現有不同型式的寫入週期之間在時間上的 差異的記憶體狀置的#統的解決方法是設定分配給一給定 本’纸味尺度適用中國國家標準（CRS) A4規格（~ :―孓一----

I入週期的時間為執行最慢可能寫人週期所需的時間。因 ’該最慢寫人週期可以有效的建立該記憶體裝 週期速度。 提供給一較慢記憶體裝置的—傳統方式是使用一較高 、的靜態隨機存取記憶體（SRAM)快閃記或移位暫存器來 緩衝-較高的"率脈衝。換言之，許多低速記憶體可以 破：列安蓼讓另-單位的資料可以被置入該第一記憶體 的貝料閂鎖’而下一單位的資料被儲存在該第二記憶體的 10 閃鎖中’料。然而，以此等方式可能發生的困難是大規 _㈣可能是需要的’及因此’其在每位元所需 的成本上有相當大的關係。 圖式之簡要描述 第1圖、、、θ示。又疋及重置一種習知相變材料記憶體裝置 的一 έ己憶體晶胞的溫度波形。 15 帛2圖是根據本發明之-實施例的-電腦系統的概要 圖。 第3圖是繪示根據本發明之一實施例使用在一群組寫 入操作至一相變材料記憶體裝置的技術的一流程圖。 第4圖是根據本發明之一實施例之一相變材料記憶體 20 裝置的一概要圖。 第5圖是根據本發明之一實施例與在第4圖中的該相變 材料記憶體裴置之一列解碼器相關的一真值表。 第6圖是根據本發明之一實施例與在第4圖中的該相變 材料記憶體裝置之一行解碼器相關的一真值表。 本紙法尺虎適用中國國表瑞毕（CNS)舢規柢（2 ] 0 X297公茇） -6 _ 1222064 A7 五、發明說明 10 15 20 第7圖疋根據本發明之一實施例在第二圖中的該電腦 系統的一 s己憶體控制器之一概要圖。 詳細描述 多考第2圖，根據本發明之一電腦系統的一實施例3 〇 包括有-相變材料記憶體32，該相變材料記憶㈣透過一 記憶體匯流排36與—記憶體控制器中心34通訊。舉例來 „兒本叙b月的些貫施例中，該相變材料記憶體32可以包 括有不同的記憶體裝置（例如半導體記憶體晶片，或封 裝），每-個包括有多數個相變材料基礎的記憶體晶胞。在 -範例中，m憶體裝置的每—晶胞包括有展現結晶 及非結晶狀態的-相變材料（例如薄膜硫化物合金材 料）。此等狀態緊接著被使用來指示該記憶體晶胞的資料狀 態（例如，“1”及‘‘〇，，狀態）。 該記憶體匯流排36包括有傳送資料至該記憶體32及接 收來自該記憶體32之通信線，以及控制資料存處該記憶體 32及有該記憶體32取得資料的控制及位址線。一特定的寫 入或讀取操作可能牵涉到同時寫人資料至許多裝置的記憶 體或由許多裝置的記憶體中讀取資料。 大體上，設定該記憶體的一位元的時間明顯的長於重 置該記憶體的位元的時間。為了利用該較短的重置時間， 根據本發明之一寫入操作可以依據在第3圖中所繪示的一 技術來被加以執行。 請同時參考第2及3圖，根據該技術1〇〇，為了寫入一資 料至該記憶體32之一目標，或選擇區（例如，在一脈衝寫入 水’.·.、味尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（2]0X297公釐） ......:裝…… (請先Μ讀背面之注意箏吁再填寫本頁)

訂I :線- 1222064 hi —------B7 五、發明説明（5 ) 操作），該記憶體控制器中心34提供適當的信號給該記憶體 匯流排36以預先設定在該被選擇區域中的該等記憶體晶 胞，如在方塊102中所示。雖然在該相變材料記憶體32中一 特定記憶體晶胞的預先設定大體上與該記憶體晶胞的重置 5 相較是相當慢的，該目標記憶體晶胞可以藉由一或多群組 寫入週期來被預先設定。因此，藉由預設多記憶體晶胞的 一區域（透過寫入預設週期），每一記憶體晶胞的預先設定 時間是佔相當小的比例。 在該全部的被選擇區域已經被預先設定之後，其優點 1〇 而後可以經由對於重置一特定相變材料基礎的記憶體晶胞 所需的較短時間所獲得。以此方式，對於該記憶體32之被 選擇區域的寫入操作藉由選擇地重置（方塊丨〇4)該被選擇 區域之位元來持續進行。以此方式，在重置該區域的位元 中’與“0”位元的寫入資料相關的記憶體晶胞被重置（藉由 15 寫入重置週期），而與“1，，位元資料相關的該記憶體晶胞被 由該寫入操作中遮蔽，而此等記憶體晶胞已並被預先設定。 第4圖繪示根據本發明之一些實施例的該記憶體32之 一特別記憶體裝置33。該記憶體裝置33的特別結構被繪示 僅用來作為說明本發明的許多種可能的實施例中的至少一 2〇 種。可以瞭解地，其他及不同的結構可以被使用，而本發 明的權利範圍是以所附的申請專利範圍所界定。 该記憶體裝置33包括有藉由行線130及列線132所定址 的記憶體晶胞140,其可以為熟習相關技術者所瞭解。每一 記憶體晶胞140包括有一相變材料，其狀態是藉由寫入預設 本:紙乐尺度適月]中國國家彳|準（CXS) A4規輅（2]〇X297公帑） ----------------------:裝…… (詁先Μ讀背面之注意箏項再頊寫本頁) 訂： 1222064 hi

/設定週期來儲存一相關位元的資料來被加 以控制。 ...................:…裝：… (請先閲讀背面之注意箏項再填寫本頁) 雖然该记憶體晶胞14〇之一 4χ4方塊139被繪示在第4 圖中，應瞭解此矩陣尺寸是被用來簡化前面的討論。因此， 该兄憶體裝置33可以具有相當大陣列之記憶體晶胞14〇。 5 如可以由第4圖中所示，每一記憶體晶胞140相關於一 •訂丨 特疋行線130及一特定列線132，及該相關行線13〇及列線 132的作動選擇該晶胞14〇。以此方式，該記憶體晶胞14〇 可以被耦接至其相關行線130及可以被耦接經由所謂有效 用的一個二極體142(例如，一個PNP雙極接面電晶體（BjT)) 1〇 至其相關的列線132。因此，當一特定記憶體晶胞140被選 擇時，其相關行線130被驅動至高位準及其相關列線被驅動 至低位準’造成使一電流脈衝流經該記憶體晶胞〗4〇的條 件。此電流脈衝的量及持續時間決該記憶體晶胞14〇正被讀 取’（透過一寫入脈衝）設定或（透過一寫入重置脈衝）重置。 15 響應於位址信號（被稱為AO，Al，WB0，及WB1)，該 :線丨 列解碼器124相應於一，二，或四列線之選擇來選擇一或多 條列線132。以此方式，響應於此等位址信號，該列解碼器 124選擇地驅動列選擇信號（稱之為χ〇，XI，χ2，及χ3)至 低位準以選擇一或多條列線132。在一範例中，一特定組合 20 的位址線可以使該列解碼器124選擇其中二條列線132，另 一組合的位址線可以使該列解碼器124選擇其中一列線 132，另一組合的位址信號可以使該列解碼器124選擇其中 四條列線132，等等。當該列解碼器124驅動該（等）列線132 至低位準時，其依據該行解碼器122的選擇，使得一讀取或 本·紙張尺度適用中國國家準（CNS) Μ規格（2]0X297公梦） 1222064 hi B7 五、發明説明（7 ) 寫入週期發生在一或多個記憶體晶胞140。 該行解碼器122響應於其接收的位址選信號（稱之為 A2，A3，WB3，及WB2)來驅動行選擇信號（稱之為γ〇，Y1， Y2，及Y3)至高位準以選擇一或多行線130。以此方式，當 5 其中一個列選擇信號被驅動至高位準時，該相應行線130 已經被選擇。類似於該列解碼器124，該行解碼器122可以 選擇一，士或四條列線130。因此，藉由該行解碼器122對 該等行線的選擇及藉由該列解碼器122對該等列線的選擇 定址被選擇的記憶體晶胞140及可以被用.來定址一組塊的 10 記憶體晶胞140。 為了達到控制該時間圖表的目的，電流被使用來設定 及重置該被選擇的記憶體晶胞140，該行解碼器122接收稱 之為QUENCH及SET_SLOPE的信號。該SET—SLOPE信號建 立在該電流/溫度圖表之斜率，其是被用使用來設定特定的 15 記憶體晶胞。以此方式，當在一寫入組週期期間，該 SET_SL0PE信號被確認（例如被驅動至高位準）時，該行解 碼器122提供了 一脈衝末緣在該組脈衝之上，如後進一步描 述。相反地，當在一寫入重置週期期間，該SET_SL0PE信 號被解除確認時（例如，驅動至低位準），該行解碼器122不 20 會加入此一脈衝末緣。 該QUENCH信號被使用來控制該設定或重置脈衝結束 的時間。以此方式，響應於該QUENCH被確認信號（例如， 驅動至高位準），該行解碼器122終止該電流重置/設定脈 衝。相反地，響應於該QUENCH被解除確認信號，該行解 本斌張尺度適用中國國家標準（CMS) A4規格（2]〇Χ297公焚） 10 .......................裝—— (詁先閱讀背面之注意箏項再填寫本頁) #- 1222064 A7 B7 五、發明説明（8 ) 15 20 码器122允許電流重置或設定脈衝（如果發生的）持續。因 此，該QUENCH信號可以被使用來終止在一寫入組週期期 間由該SET一SLOPE所建立的斜率。 被該列解碼器124及行解碼器122所接收的該等位址信 號可以被使用在許多不同的方式來選擇該記憶體晶胞 140。在至少一種可能實施例的一範例中，第5圖縿示說明 響應於該夢位址解碼信號A〇，Al，WB0，及WB1的不同狀 態的該等列選擇信號χ〇，X1，Χ2，及χ3的選擇之一真值 表。如圖所示，當所有的位址線被驅動至低位準（以“ L”狀 態來標示），而後該列解碼器12〇只驅動該χ3列選擇信號來 選擇一相應列線132。其他的個別列線可以藉由該八〇及八1 的組合來被加以選擇，如該真值表11〇的1-4列所繪示。對 於此等為該Α0及Α1信號的選擇，要注意該WB〇&wm信號 被驅動至低位準。真值表的第5列及第6列繪示當該WB〇被 驅動至高位準及該WB1被驅動至低位準時的組合可能。如 圖所示，對於此等狀態，二條列線132被選擇，及被選擇的 该二特定列線是視該A1信號的狀態而定。當該WB〇及WB1 信號二者被驅動至高位準時，而後所有的列線132被選擇， 如真值表110之線7所示。其他的組合可以被使用來選擇該 等列132。 第6圖繪不該行解碼器122的許多可行實施例中的一個 實施例。以此方式，在本發明的一些實施例中，該行解碼 器122包括有驅動電路15〇(例如，驅動電路i5〇a，15扑， 150c，及150句，每一驅動電路是與不同的行線13〇相關。 本舐張尺度適用中國國家標準（CNS) 規格（2]〇χ.297公势、 11 (請先閱讀背面之注意?^再填寫本頁) •裝， -訂- 1222064 κι ^__ B7 五、發明説明（9 ) 一特定驅動電路1 5 0被作動來作為響應於由一解碼電路i 8 〇 所提供的一信號而由其相關的行線13〇中的一條或多條行 線中選擇及讀取/寫入資料之目的。更特別地，該解碼電路 180接收該等行位址信號Α2，A3，WB2，及WB3及提供分 5 別用來作動該解碼電路150a，150b，150c，及150(1之被稱 為DECYO，DECY卜DECY2，及DECY3之解碼信號。舉例 來說’該驅動電路15〇a藉由該解碼電路180響應於該 DECY0信號的確認來被作動。 在本發明的一些例子中，該驅動電路丨5〇可以具有在第 10 6圖中的驅動電路15如的電路。特別地，該驅動電路15()包 括有一 P通道金氧半場效電晶體（PM〇SFET)丨54，該電晶體 將其源極端耦接至一正電壓供應器（稱為VCC)及將其汲極 端耦接至一 P通道金氧半場效電晶體158之源極端。該P通 道金氧半場效電晶體158的汲極端緊接著被耦接至與該驅 15 動電路150相關的該行線130。 該P通道金氧半場效電晶體154的閘極接收來自該解 碼電路180之相應解碼信號（DECY〇，DECY卜DECY2，及 DECY3)。舉例來說，對於該驅動電路15〇a，該p通道金氧 半場效電晶體154的閘極端接收該DECY0信號。當此信號 20 被確認時（例如被驅動至高位準），該P通道金氧半場效電晶 體154的汲源極路徑傳導在一寫入週期中由該p通道金氧 半場效電晶體158所建立的一電流。以此方式，該p通道金 氧半場效電晶體158之閘極接收一電流感測信號（稱為 S2)，其建立通過該p通道金氧半場效電晶體ι54之汲源極路 本紙译尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵吹聊公幻 -12 — ------------------------裝：； (請先閱讀背面之注意箏狷再«寫本Kj

-I I I IT, I :線· 1222064 A7 ___ B7 五、發明説明（10) 徑，該P通道金氧半場效電晶體158之汲源極路徑上的電 流，以及流入該相關行線130之電流。因此，該等p通道金 氧半場效電晶體154及158的汲源極路徑被串連地與該行線 130耦接在一起。 • 5 如後述’視隨著—特定行線13G所被選擇的記憶體晶胞 的數目，當每一被選擇的行線13〇中的二記憶體晶胞14〇被 寫入而不是當每一被選擇的行線13〇中的一記憶體晶胞14〇 被寫入時，該行解碼器122調整該S2信號的大小，使得每 一被作動的驅動電路150提供較多的電流至其相關行線 10 I30。再者，響應於每行線130中四個記憶體晶胞14〇之選 擇，該行解碼器122調整該S2信號的大小，使得其相較於 當每一被選擇的信號線130中的一記憶體晶胞正被寫入時 有較多的電流被施加至該被選擇的行線13〇。 對於一讀取週期而言，該驅動電路15〇包括有一p通道 15金氧半場效電晶體156。該]?通道金氧半場效電晶體156的 源極端被耦接至該p通道金氧半場效電晶體154的汲極 端，及該P通道金氧半場效電晶體156的汲極端被耦接至與 邊驅動電路相關的行線130。該p通道金氧半場效電晶體156 的閘極端接收被稱S1的電流感測信號。以此方式，類似於 20 ^S2信號，當在該行線130中的該p通道金氧半場效電晶體 154的汲極通道被串聯耦接至在該行線13〇中的該p通道金 氧半場效電晶體1 54之源極通道時，該行解碼器丨22調整該 S1信號的大小以調整在一讀取操作期間流經該相關行線 130之電流的位準。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Μ規格（2]0Χ297公釐、 -13 · (¾先閒誚背面之注意箏^再蜞窝本頁} .裝丨 1222064 A7 "~ _____ _ B7___ 五、發明説明（u) 雖然對於該驅動電路15 〇 a的一詳細概要圖式的一範例 被綠示於第6圖中，在本發明的其他的實施例中，其他的驅 動電路150b，150c，及I50d可以具有類似的設計。 為產生及控制該S2信號，在本發明的一些實施例中， 5 上 該行解碼器122包括有下列電路。此電路包括有一p通道金 氧半場效電晶體186，該p通道金氧半場效電晶體186將其 閘極端耦接至接地。該p通道金氧半場效電晶體186之源極 端被耦接至一正供應電壓（稱為VCC)，及該P通道金氧半場 效電晶體186的汲極端被耦接至一p通道金氧半場效電晶 10 體184的源極端。該P通道金氧半場效電晶體184的閘極與 汲極端被耦接在一起提供該S2信號。此等電極端也被耦接 至一電阻188之一端。該電阻188的另一端被耦接至一 ]^通 道金氧半場效電晶體（NM〇SEFT)194之汲極端，該N通道金 氧半場效電晶體194的閘極端接收一被稱為冒4的信號。 15 因此，由於此安排，當該W4信號接被確認，該N通道 金氧半場效電晶體194導通，而該電阻188之電阻值所決定 流經該P通道金氧半場效電晶體184及186之一電流。此電 流緊接著建立該S2信號的位準，及緊接著建立流經該被選 擇行線130之電流。 2〇 該電阻188及該N通道金氧半場效電晶體194是一斜率 電路200之一部份。以此方式，在本發明的許多實施例中， «亥行解碼态122包括有三個這樣的斜率電路2〇〇a，200b，及 200c。在這些斜率電路之間的差異是由該電阻188的數值及 在该N通道金氧半場效電晶體194之閘極端上所接收到的 (請先閱讀背面之注意？項再磺寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標毕（CNS)力4規袼（2:10X297公茇） 14 _ 1222064 κι B7 五、發明説明（12) 10 15 20 信號所建立的。以此方式，該斜率 訂手電路20〇b接收一稱為W2 的信號’及該斜率電路聽接收—稱為wi的信^當每一 被選擇行線130中只有-記憶體晶胞H0要被寫入時：只有 該Wi信號純相，及其結果，該斜率電路島被使用來 設定通過該行線13G之電流。然而，如果之電流。然而，如 果每一被選擇行線有二記憶體晶胞140要被寫入，則該W1 =W2信號二者要被確認（例如’驅動至高位準）來產生大於 每線130中有一記憶體晶胞刚經由該被選擇行線13〇被寫 入時二倍的電流位準。如果每行線有四個記憶體晶胞刚 要«人’則該W1 ’ W2 ’ AW4㈣皆被確認（例如，驅動 至高位準）來產生額外電流來流經該被選擇的行線i 3 〇。在 每-斜率電路200中的電阻188的電阻值具有適當的數值以 在該等斜率電路之間的電流之必要二位元加權。 為了達到建立該組脈衝的脈衝末緣之目的，在本發明 的許多例子中，每一斜率電路包括有金氧半場效電晶體 _SFET)190及一電容器m。以此方式，該金氧半場效 電晶體190的閘極端接收該SET 一 SL〇pE信號，及該金氧半 場效電晶體190的源極端被耦接至接地。該金氧半場效電晶 體190的汲極端被耦接至一電容器192的一端，及該電容器 192的另一端被耦接至該金氧半場效電晶體194的汲極端。 由於這樣的安排，當一寫入組週期被執行時，該 SET一SLOPE信號被確認而使得該電容器192的兩端都被耦 接至接地。因此..，當該金氧半場效電晶體194被解除工作 時，該電容器192導入一時間常數來產生該組脈衝的脈衝末 ...........裝----- (請先閲讀背面之注意箏^再磺舄本頁〕 .訂丨 :線- 本化味尺度適用中國國家標準（CRS) A4规袼（2]ϋΧ297公梵） 15 ^22064 A7 -------- B7 五、發明説明（13) 緣。該組脈衝的末端可以藉由該QUENCH信號的確認來被 控制。 (¾先閒讀背面之注意葶項再填寫本頁) 睛再一次參考第4圖所示，在該記憶體裝置33的其他特 徵之中，遺δ己憶體裝置3 3可以包括有一控制電路4〇〇來產生 5控制在該記憶體裝置33中的此等週期像是讀取週期，寫入 預没週期及寫入重置週期。該控制電路4〇〇(透過輸入線4〇1) 接收來自碎記憶體匯流排36的信號，指示與該記憶體裝置 33有關的可能位址及指令。以此方式，該控制電路3〇〇可以 解碼一脈衝寫入操作及產生適當的信號來控制在該記憶體 10 裝置33的目標記憶體晶胞140中的脈衝寫入操作相關的資 料的儲存。該記憶體裝置3 3也可以包括有額外的電路，像 是如一資料緩衝器402用來暫時儲流進該記憶體裝置33及 由該記憶體裝置33流出的資料，及透過資料通信線4〇5與該 資料匯流排36溝通資料。該記憶體裝置33也可以包括有一 15 位址緩衝器408,該位址緩衝器408透過通信線407與該記憶 體匯流排溝通。該位址緩衝器408共用與記憶體操作相關的 位址及對該等位址解碼及其更可以產生要被提供至該列解 碼器124及行解碼器122之（在該通信線41〇上）該等位址信 號。 20 請再參考第2圖，在本發明的一些實施例中，電腦系統 30也可以包括有非該記憶體控制中心34及該記憶體32以外 的其他元件。特別地’在本發明的一些實施例中，該電腦 糸統3 0也可以包括有被連接至一系統匯流排4 〇之一處理器 42(例如，一個或多個微處理器或控制器）。該系統匯流排 本‘纸張尺度適月]中國國家標準（CNS)从規袼（2]0Χ297公釐） -16 - l^2〇64 A7 ^______ B7 五、發明説明（M) 4〇緊接著與一加速圖形埠（Acceiated Graphics Port，AGP) 匯流排44被耦接至該記憶體控制中心34。該AGP在美國加 ---------------------裝..... (詁先閒讀背面之注意寧項再填寫本頁) 州Santa Clara郡的英代爾公司於1996年7月31曰所出版的 加速圖形埠介面規格第1〇版中有詳細的描述。 5 ^ 該電腦系統30也可以包括有被耦接至該AGp匯流排44 的一顯示器控制器46及用來產生信號一顯示器48。該記憶 體控制器.中心34(透過一中心介面5〇)也被偶接至一輸入/ 輸出（I/O)中心52。該輸入/輸出中心52也設置有界面如一周 邊元件連接（PCI)匯流排54及一擴充匯流排62。該PCI規格 10 可以向美國奥勒岗州波特蘭市的PCI Special Interest Group獲得。該PCI匯流排54可以被耦接至一網路介面卡 (network interface card : NIC)56，及該輸入/輸出控制器 64 可以接收來自一滑鼠66的輸入信號，及該輸入/輸出控制器 64可以接收來自一滑鼠66及一鍵盤68的輸入信號，以及控 15 制一軟碟機的操作。該輸入/輸出中心52也可以控制一 CD-ROM驅動機58之操作以及控制一硬碟機6〇的操作。 在本發明的一些實施例中，該記憶體控制器中心34可 以包括有一記憶體控制器35。以此方式，該記憶體控制器 35充當作在該記憶體匯流排36與該pci匯流排54之間及該 20 系統40與該AGP匯流排44之間的介面。該記憶體控制器35 產生信號來指示與標的於該相變材料記憶體32之晶胞之一 特定寫入或讀取操作相關的控制信號，位址信號，及資料 信號。 请參考第7圖’在本發明的一些實施例中，該記憶體控 本‘紙诔尺度適用中國國家標芈（CMS)从规格（2]0Χ297公梵) _ 17 - 1222064 A7 B7 五、發明説明 15 15 20 制器35包括有（透過位址線3〇2)接收指示一相關寫入或讀 取請求的一位址之位址信號的一位址緩衝器，（透過資料線 306)接收指示資料要被寫入該記憶體32或由該記憶體32中 被％取出之信號的一資料緩衝器304，及（透過控制線312) 接收指示要與該記憶體一起執行的操作之信號的一匯流排 控制電路3 10。雖然該記憶體控制器35可以與該記憶體一起 執行寫入尽讀取操作，然而該組塊寫入操作要被討論如後。 該記憶體控制器35包括有一接收指示來自一位址緩衝 器300之一位址的一位址多工器3丨6，該位址多工器3〇〇鎖定 一寫入操作要被執行的下一區域。該記憶體控制器32〇也包 括有接收與要在該記憶體32中被執行的一緊接的寫入操作 相關（來自該資料緩充器）的資料之一記憶體緩衝器32〇。該 記憶體控制H 3 5之-控制電路透過它的㈣線则與該記 憶體控制器35之操作協調一致。 在此要注意，該位址多工器316提供信號於其輸出線 50上來私不特疋寫入操作的位址，及該記憶體緩衝器 320產生信號於其輸出線352上以指示在一特定寫入操作中 要被寫入§亥§己憶體3 2的資料。 該記憶體控制器35響應於一寫入請求執行一寫入操作 於該記憶體32中。對於—特定組塊寫入操作之寫入請求可 二藉由該記憶體控制器35被接收，或者藉由該記憶體控制本身來加以產生。以此方式’該記憶體控制器h可以 ^串未連接在一起的寫入操作直到該記憶體控制器35收集 標的在該記憶體35之相連區域的資料為止。以此方式，當 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)从規祐(2]〇>^^公弩） 18 -------------------裝..... (¾先Μίί背面之注意箏項再填寫本頁) -I 一 m I · •線. 1222064 ΑΊ ________Β7 五、發明説明（ι6) 寫入資料的群組被累積時，該記憶體控制器35可以有效地 開始它自己讀寫入請求。 以上述的硬體，可以有無數種的方法來執行該技術 1 〇〇。例如，在本發明的一些實施例中，每一記憶體裝置33 .5可以在該記憶體裝置的透明外表上的方式來執行該技術 100。以此方式，該記憶體裝置33之記憶體晶胞14〇可以是 一寫入操作的標的，例如像是一脈衝寫入操作。（透過該記 憶體匯流排36)相應於接收該寫入指令，該記憶體裝置33 透過寫入預没週期來預先設定該目標記憶體晶胞14〇,而 10 «由寫入重置週期來連續地選擇重置該目標記憶體晶胞 140 〇 在其他的變化中，一群組的記憶體晶胞140的預先設定 可以經由該處理器42的軟體指令的執行來被完成。以此方 式，遠處理器42可以產生與該記憶體控制器35溝通用來寫 15入一群組的§己憶體晶胞至該記憶體42之一目標區的一寫入 明求。其結果，該處理，器42產生與該記憶體控制器35溝通 用作寫入該資料儲存於該目標區域的一寫入請求。以此方 式’在本發明的一些實施例中，與該寫入操作相關的該記 It體33可以遮蔽與“ j，，位元相關的該記憶體晶胞，以避 20 免在緊接的寫入操作中被寫入。 在另變化實施例中，該記憶體控制器35可以響應於 寫入明求藉由首先產生信號於該記憶體匯流排3 6上來啟 動寫入操作於5亥g己憶體32去寫入一群組的“ 1 ”位元於該 Λ It體42的-目標區域中來執行該技術⑽。其二欠，該記憶 本纸味尺度適則μ㈣㈣準（α彳s) a视格（2]()><297公斧、 _ 19 - .......... ......裝..................、玎..........……·緣 (詁先閒讀背面之注¾箏項再填寫本頁) 1222064 A7 ----- B7_ 五、發明説明（17) 體控制器35產生信號於該記憶體匯流排36來啟動一記憶體 操作於該記憶體32去寫入要被儲存在該目標區域中的該資 料。以此方式’與該寫入操作相關的該記憶體裝置33可以 遮蔽與該“ 1 ”位元相關的該記憶體晶胞而避免被寫入。 5 该冗憶體控制器35根據該技術100啟動在該記憶體32 中的遠預設及設定寫入週期。以此方式，為寫入一群組的 二貝料至该I己憶體32之一目標區域，該記憶體控制器35首先 寫入一群組的記憶體晶胞至該目標區域。其次，該記憶體 控制器35可以遮蔽與所有的記憶體晶胞相關的字元及產生 1〇 適當的寫入請求來儲存該群組的資料於該目標區域中。該 等圮憶體晶胞的遮蔽也可以由每一記憶體裝置33來執行。 其他的配置也是可能的。例如，該相變材料記憶體32 與控制§亥s己憶體32之操作的相關電路可以使用在非電腦系 統的系統中。例如，上述電路可以被使用在行動電話，個 15 入助理機，或其他裝置中，此僅為少數的例子。 在本發明的一些實施例中，該寫入重置週期以一最佳 電流來加以執行，該電流是使用來沉澱，電洞大小，高度 之硫化物目標的函數。如果一 DVD型式的目標被以低於〇.2 /^〇.2_之小電洞尺寸來被使用，重置所需的電流可以 20約如3mA。舉例來說，在本發明的一些實施例中，該重置 脈衝被施加以低於2 nsec的一快速脈衝前緣，約1〇 nsec的 寬度，及低於2 nsec的一快速脈衝末緣。 在本發明的-些實施例中’該寫人較週期使用像是2 mA具有脈衝前緣及脈衝末緣的一電流，像是一3㈤八(像是 本奴汪尺度適用中國國家標準（CNS)从規袼（2]ϋΧ297公釐） -20 ....................:裝…… (¾先閒讀背面之注意箏項再填寫本頁) .訂- 1222064 A7 ____ B7__ 五、發明説明（18) 該重置電流，低於2 nsec的一快速脈衝前緣，及藉於250 nsec及最好2 msec之間的一慢脈衝末緣，以確保對於不同 材質可能發生的缺陷之最佳寫入。 如果在該組脈衝上的一慢脈衝末緣被使用來設定該裝 5 置（设定斜率方法），則用來設定的該電流可以等於重置的 電流。然而’少於1 〇%或甚至少於3〇%用來設定的一峰電 流在設定時也將工作的一樣地好，即使該重置電流是在將 工作的最小值也是一樣。重置最好設定在該最小設定電流 再加上至少30%。通常該重置位準是至少多於設定所需的 10 電流30%。該設計最好是在峰設定電流等於峰重置電流時 被元成。该重置咼度大約是3 m a及至少多於典型最小值 3〇%’寬是10 nsec，具有相當快的脈衝前緣如2-5nsec，及 具有小於10 nsec且最好小於5 nsec的脈衝末緣。設定最好 具有像是重置一樣的一脈衝前緣，一峰電流最好等於但至 15 少在重置的30〇/❶之内，具有一脈衝末緣三倍大於寫入所需 的斜率且設定電流等於重置電流，最好是lMsec的良好誤 差。 其他的實施例也包括在後面的申請專例的範圍之内。 例如，在此所述的技術不僅可以被使用在高速脈衝的群組 20 中，也可以預先設定一組字元，線，或任一次群組。再者， 在此所描述的技術最好也可以被擴充的後續組的脈衝（其 也可以是少於一群組）。當一連續脈衝可預測地載入該記憶 體之内的群組或次群組，要被寫入的下一群組或次群組可 以在當該資料的電流脈衝正被載入時被預先設定。例如在 Κ氏張尺度適用中國國家標準（CNS)从規格（2]〇><297公茇） ^..... (請先Μ讀背面之注意箏項再填寫本頁} -訂- 1222064 ____B7_ 五、發明説明（19) 一相機中，當影像的晝面要被連續地載入群組1-6〇中作為 一連續影像時，群組1可以被預定設定為該設定狀態，及該 脈衝的資料被載入群組1。當群組丨被載入時，群組2可以被 預先設定至該設定狀態，使得當群組丨載入完成之後可以準 5 備來負載。而後，當群組2被載入時，群組3可以被預先設 定。在群組N的載入期間，群組N+1的預先設定可以為熟習 相關技術考所擴充來包括有在適當的時間同時平行預設多 於一個群組及在避免早期重疊一區段的記憶體的降低危險 下正確的使用。藉由事先作此預先設定工作，即使較大頻 10 寬也可以被達成，因為在載入前的重置期間，一記憶體不 需要暫停。如果該預先設定已經被完成了，在每位元高速 寫入次數下的連續載入可以被完成’且避免重置的“停機時 間（down time)”。再者，藉由與載入一起預先設定，較少的 每週期同時位元要被重置，其降低了該電流脈衝的量及解 15 除搞合瞬間電流的需要。在載入此群組時預先設定該下一 群組的技術可以自動地或在使用者明確的指令控制下被完 成’一決定也可以藉由使用者輸入至該記憶體來被加以控 制。 雖然本發明在此以少數的實施例來加以揭露，對於熟 20 習此項技術者以本揭露的優點將可以由此瞭解許多的修飾 及改變。其為後附申請專利範圍所包含的所有此等修飾及 改變將在本發明的真正精神及範圍之内。 元件標號對照表 • 25 本·纸乐尺度適用中國國家標準（CNS )从規格（2]0X.297公梦） 22 (話先閱讀背面之注意葶項再蟥窵本頁) 訂· 1222064 hi __—__B7 五、發明説明（20) 10…重置脈衝 124…列解碼器 20…設定脈衝 13 0…行線 30…電腦系統 132…列線 32…相變材料記憶體 140…記憶體晶胞 33…記憶體裝置 142…二極體 3 4…記憶體控制中心 150，150a，150b，150c，150d 35…記憶準控制器 …驅動電路 36…記憶體匯流排 154，156，158，184，186 …P 40…系統 型金氧半場效電晶體 44…加速圖形埠 180…解碼電路 48…顯示器 188…電阻器 50···中心介面 190…金氧半場效電晶體 52…輸入/輸出中心 192…電容器 54…周邊元件互連匯流排 、194…N型金氧半場效電 5 6 ^ · ·網路介面卡 晶體 58…CD-ROM驅動機 200a，200b，200c…斜率電路 60…硬碟機 300,400…控制電路 62…擴充匯流排 302…位址線 64…輸入/輸出控制器 3〇4,402···資料緩衝器 66…滑鼠 306…資料線 68…鍵盤 3 10…匯流排控制器 70…軟碟機 3 16…位址多工器 110···真值表 320…記憶體緩衝器 122···行解碼器 350,352…輸出線 ------------------------^…… (妫先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂- 本紙诔尺度_中1测幻料（eNS)賴格⑵——- "23~ 1222064 A7 B7 五、發明説明（21) 40 1…輸入線 4 0 8…位址緩衝器 405…資料通信線 410…通信線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（2]ϋΧ297公茇） .......................^—— (請先Μιί背面之注意箏項再填寫本頁) 訂- 24

Claims (1)

1222064 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 I -種用，將資料寫人相變記憶體之方法，其特徵在於自 括有下列步驟： ， 響應於-請求來寫.入資料於一相變記憶體裝置纪 7憶體晶胞中’配置該等記憶體晶胞於在該等記憶體晶 胞之間共用的狀態中；及 μ於該請求’寫人資料於該等記憶體晶胞中。 H請專利範圍第i項所述之方法，其中該配置步驟包 10 15

預先設定該等記憶體晶胞。 3·如申請專利範圍第丨項所述之 括有·· 万决其中該寫入步驟包 選擇地重置該等記憶體晶胞。 4·=請專利範圍第1項所述之方法，其中該寫入步驟包 寫入相應於與該第一狀態 . 資料的位元之該等晶胞。+ 门的另-狀態相關的 5.如申請專利範圍第][項所述之 括有·· ，，其中該配置步驟包 執行一群組寫入週期。 6·=申請專利範圍第i項所述之方法， 括有： 八甲該冩入步驟包 遮蔽相應於在寫入時盥 之該資料的位元之該等晶胞^ 相同狀態相關 7·如中請專利範圍第㈣所述 々次，其中該寫入步騍e 本 中S國家標半 (CNS)A4 規格（21〇 ·,；^ 25 丄‘厶厶υ〇4 Α8 Β8 C8 D8 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裂 20 申請專利範圍 在配置步驟之後被執行。 8.如申請專利範圍第1 員所述之方法，其中共用的該狀 匕括有一預設狀態。 9·如申請專利範圍第i頊所 弟貝所34之方法，其中該配置步驟包 括有： .， 配置每-記憶體晶胞於_結晶狀態。 如申請專利範圍第1項所 甘士 只πτ返之方法，其中該寫入步驟包 括有： 選擇地配置記憶體晶胞於_非結晶狀態。 u.一種記憶體控制器，其特徵在於包括有： 一第一電路，接收與-請求相關的資料以寫入-相 變記憶體之至少一記憶體晶胞之一群組；及 一第二電路，其係可·· 響應於該請求，置在該群組中的每一晶胞於該群組 之至少一 S己憶體晶胞之間共用的狀態，及 響應於该請求，執行一寫入操作於該相變記憶體裝 置’來使上述至少一記憶體晶胞來指示該資料。 12·如申請專利範圍第11項所述之記憶體控制器，其中該第 二電路響應於一請求來預先設定該群組的每一記憶體 晶胞。 13 ·如申請專利範圍第11項所述之記憶體控制器，其中該第 二電路藉由響應於該資料選擇地重置該群組的特定記 憶體晶胞執行該寫入操作。 14.如申請專利範圍第11項所述之記憶體控制器，其中該第 態 (请先閱t5背面之注音？事項再填寫本頁) .¾ 4 本紙張尺度適用中囷固家^ (CNS)A4 規格（210 X 297 公发） 26 5 ο ΊΧ 5 Ι 申請專利範圍 Α8 Β8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印絜 ο 2 、/路藉由寫入相應於與第一狀態不同狀態的該等資 料之位元的該等晶胞來執行寫入操作。 申。月專利範圍第11項所述之記憶體控制器，其中該第 二電路執行-群組寫人操作來使上述至少_記憶體晶 胞來指示該資料。， •如申印專利範圍第15項所述之記憶體控制器，其中該第 二電路遮蔽相應於在該群組寫入操作中與該第一狀態 相同狀態相關的該等資料之位元的該等晶胞。 士申明專利範圍第1!項所述之記憶體控制器，其中該第 二電路響應於配置在該群"每—記憶體晶胞於該共 用狀態之該請求來執行一群組寫入操作。 18. 如申凊專利耗圍第_所述之記憶體控制器，其中該共 用狀態包括有一預設狀態。 19. 如申請專職㈣η項所述之記憶脸㈣，其中該狀 態包括有一結晶狀態。 20. 如申請專利範圍第叫所述之記憶體控制器，其中該第二電路藉由選擇地配置在該群組中的某些記憶體晶胞 於一非結晶狀態來執行該寫入操作。 21. 種電細系統’其特徵在於包括有下列元件· 一相變記憶體；及 一記憶體控制器，其係可： 接收與一請求相關的資料以寫入一相變記憶體之 至少一兄憶體晶胞之一群組，及 響應於該請求，置在該群組中的每一晶胞於該群組 V---,---------鮝—— (請先satt背面之注意事項再填寫本頁) 訂.L· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0‘χ 297公发） 申清專利 範圍 88 88 ABCD 至少-記憶體,晶胞之間共用的狀態，及 曰應於4印求’執行一寫入操作於該相變記憶體裝 置’來使上述至少一記憶體晶胞來指示該資料。 5 22·^申料利範圍第21項所述之電腦系統，其中該記憶體 匕制器預先设定該群組的每一晶胞來配置在該群組中 的每一記憶體晶胞於該共用狀態。 3·如申凊專利範圍第21項所述之電腦系統，其中該記憶體 控制器藉由響應於該資料選擇地重置該群組的記憶體 晶胞來執行該寫入操作。 1〇 2(如申請專利範圍第21項所述之電腦系統，其中該記憶體 控制器藉由寫入相應於與該第一狀態不同的另一狀態 相關的《亥等:貝料之位元的該等晶胞來執行該寫入操作。 25·如申請專利範圍第21項所述之電腦系統，其中該記憶體 控制器藉由寫入一群組的記憶體晶胞來執行該寫入操 15 作。 ·’ ” (請先閱ti背面之注意事項再填寫本頁) ή-ιτ. A 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裂 ο 2 6.如申請專利範圍第25項所述之電腦系統，其中該記憶體 控制器遮蔽在該群組寫入操作中相應於與該第一狀態 相同狀態相關的該等資料之位元的該等晶胞。 27. 如申請專利範圍第21項所述之電腦系統，其中該記憶體 控制器藉由執行一群組寫入操作來配置在該群組中每 一記憶體晶胞於該共用狀態中。 28. 如申請專利範圍第21項所述之電腦系統，其中該共用狀 態包括有一預設狀態。 29. 如申請專利範圍第21項所述之電腦系統，其中該記憶體 本紙张尺度適用中國@家標準（C‘NS)/V1規格（2：1Q x 297公g ) 28 參 工 10 15 、申請專利範圍 控制器:藉由配置，每一記憶體晶胞於一結晶狀態來配置 在該群組中的每一記憶體晶胞於該共用狀態。 〇·如申清專利範圍第21項所述之電腦系統，其中該記憶體 控制器藉由選擇地配置該群組中的某些記憶體晶胞於 一非結晶狀態來執行該寫入操作於該相變記憶體。 31· 一種記憶體裝置，其特徵在於包括有·· 一陣列的相變材質基礎的記憶體晶胞； 一第一電路，接收與一請求相關之資料以寫入資料 於5亥5己憶體晶胞的一群組中；及 一第二電路，其係可： 應於該請求，置在該群組巾的每—晶胞於該群組之 至少一記憶尊晶胞之間共用的狀態，及 響應於該請求，寫人資料於該相變記憶體裝置中。 32·如申請專利範圍第31項所述之記憶體裝置，其中該第二 電路響應於該請求預先設定該群組的每_記憶體晶胞。 33·如申請專利範圍第3 i項所述之記憶體裝置，其中該第二 電路響應於該請求選擇地重置該群組中的某些^憶體 晶胞。 34.如申請專利範圍第31項所述之記憶體裝置，其中該第二 電路寫入相應於與該第一狀態不同的另_狀態相_ 該等資料之位元的該等晶胞。 35·如申請專利範圍第Η項所述之記憶體裳置，其中該共用 狀態包括有一預設狀態。 , 36·—種電腦系統，其特徵在於包括有下列元件： 請 先 閒 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 % m 本f關家標竿 公涅） 1222064 A8 B8 C8 — _ D8 六、申請專利範圍 一記憶體控制器，提供指示一寫入操作之信號；及 一相變記憶體，其係可： 響應於該等信號，置由該寫入操作所標的的一群組 曰曰胞中的每一記憶體晶胞於該群組之記憶體晶胞之間 5 共用的狀態，及f ' 執行至少一寫入週期使該群組之記憶體晶胞來指 示該資料。 37.如申請專利範圍第36項所述之電腦系統，其中該記憶體 晶胞預先設定該群組的每一記憶體晶胞來配置在該群 0 組的每一記憶體晶胞於該共用狀態。 38·如申請專利範圍第36項所述之電腦系統，其中該記憶體 遥擇地重置s亥§己憶體晶胞於上述至少一寫入週期中。 39·如申請專利範圍第36項所述之電腦系統，其中該記憶體 執行寫入於相應於與該第一狀態不同的另一狀態相關 15 的該等資料之位元的該等群組的晶胞。 40.如申請專利範圍第36項所述之電腦系統，其中該共用狀 態包括有一預設狀態。 (锖先wts背面之注意事項再填寫本頁) ή-ιτ. L. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 不了代張尺度適用t^*^^CNS)A4—規:丨各公发