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采用从共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径的电压切换磁阻随机存取存储器(MRAM)

阅读:186发布:2020-05-11

专利汇可以提供采用从共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径的电压切换磁阻随机存取存储器(MRAM)专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且公开了一种 电压 切换磁阻随机存取 存储器 (MRAM),该存储器采用与共享的自旋转矩写入操作 电路 路径分离的读取操作电路路径。该MRAM包括MRAM阵列,其中MRAM阵列包括MRAM位单元行,每个MRAM位单元行包括多个MRAM位单元。MRAM位单元行上的MRAM位单元共享一个公共 电极 ,以为写入操作提供共享的写入操作电路路径。还为每个与写入操作电路路径分离的MRAM位单元提供专用读取操作电路路径。结果,MRAM位单元的读取操作电路路径不会由于MRAM位单元相对于公共电极的不同布局 位置 而改变。因此,MRAM位单元的读取寄生 电阻 不会因为它们相对于公共电极的不同耦合位置而彼此不同。,下面是采用从共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径的电压切换磁阻随机存取存储器(MRAM)专利的具体信息内容。

1.一种磁阻随机存取存储器(MRAM)位单元电路,包括:
多个MRAM位单元,每个MRAM位单元包括:
第一电极和第二电极;
磁性隧道结(MTJ)器件,包括:
隧道阻挡层,在所述第一电极与所述第二电极之间;
钉扎层,在所述隧道阻挡层与所述第二电极之间;以及
自由层,在所述隧道阻挡层与所述第一电极之间;以及
存取晶体管,耦合到所述第一电极或所述第二电极中的一个电极;
公共电极,包括所述多个MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极的任何一个,所述公共电极包括第一端部和第二端部;
第一写入操作晶体管,耦合到所述公共电极的所述第一端部,使得流过所述第一写入操作晶体管的写入电流流过所述公共电极的所述第一电极或所述第二电极中的每个电极;
第二写入操作晶体管,耦合到所述公共电极的所述第二端部,使得流过所述第二写入操作晶体管的写入电流流过所述公共电极的所述第一电极或所述第二电极中的每个电极;
当所述第一写入操作晶体管和所述第二写入操作晶体管被激活时,所述第一写入操作晶体管和所述第二写入操作晶体管被配置为通过所述公共电极为所述多个MRAM位单元提供公共写入操作电路路径;
多个读取操作晶体管,每个读取操作晶体管耦合到所述多个MRAM位单元中的MRAM位单元的相应第一电极或第二电极;以及
当所述多个读取操作晶体管中的每个读取操作晶体管被激活时,每个读取操作晶体管被配置为向其相应MRAM位单元提供与所述公共写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径。
2.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,其中对于所述多个MRAM位单元中的每个MRAM位单元,所述存取晶体管包括:
栅极,耦合到字线(WL);
漏极,耦合到所述第一电极或所述第二电极中的一个电极;以及
源极,被配置为耦合到源极线(SL);
所述存取晶体管,被配置为响应于所述栅极被激活,将施加到所述源极线(SL)的源极电压施加到其相应MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极中的一个电极。
3.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,其中:
所述第一写入操作晶体管包括:
栅极,耦合到字线;
漏极,耦合到所述公共电极的所述第一端部;以及
源极,被配置为耦合到第一驱动器电路;以及
所述第二写入操作晶体管包括:
栅极,耦合到所述字线;
漏极,耦合到所述公共电极的所述第二端部;以及
源极,被配置为耦合到第二驱动器电路。
4.根据权利要求3所述的MRAM位单元电路,其中第一写入电流被配置为:响应于所述第一驱动器电路在所述第一写入操作晶体管的所述源极上驱动正源极电压和所述第二驱动器电路在所述第二写入操作晶体管的所述源极上驱动负或零源极电压,在所述公共电极中从所述公共写入操作电路路径中的所述公共电极的所述第一端部流向所述第二端部,以在处于第一写入操作中的所述多个MRAM位单元的所述MTJ器件的所述自由层上在第一方向上产生自旋转矩。
5.根据权利要求4所述的MRAM位单元电路,其中:
所述存取晶体管被配置为响应于所述栅极被激活,将施加到源极线(SL)的源极电压施加到其相应MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极中的一个电极;以及响应于对所述多个MRAM位单元中的MRAM位单元的所述第一写入操作,所述MRAM位单元的所述存取晶体管的栅极被配置为被激活,以将所述源极电压施加到所述MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极中的一个电极。
6.根据权利要求5所述的MRAM位单元电路,其中,响应于对所述多个MRAM位单元中的所述MRAM位单元的所述第一写入操作,所述MRAM位单元的所述存取晶体管的所述栅极被配置为被激活,以将相关负电压施加到所述MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极中的一个电极,以降低所述MRAM位单元的所述MTJ器件的所述隧道阻挡层的能量势垒。
7.根据权利要求4所述的MRAM位单元电路,其中第二写入电流被配置为:响应于所述第二驱动器电路在所述第二写入操作晶体管的所述源极上驱动正源极电压和所述第一驱动器电路在所述第一写入操作晶体管的所述源极上驱动负或零源极电压,在所述公共电极中沿第二方向从所述公共写入操作电路路径中的所述公共电极的所述第二端部流向所述第一端部,以在处于所述第二写入操作中的所述多个MRAM位单元的所述MTJ器件的所述自由层上在所述第二方向上产生自旋转矩。
8.根据权利要求4所述的MRAM位单元电路,其中,响应于所述第一写入操作,多个读取存取晶体管的源极被激活,以在其专用读取操作电路路径上提供阻抗,以将所述多个读取存取晶体管从所述公共电极解耦。
9.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,其中用于所述多个MRAM位单元的所述多个读取操作晶体管中的每个读取操作晶体管均包括:
栅极,耦合到读取使能线;
漏极,耦合到所述MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极中的一个电极;以及源极,耦合到专用位线(BL)。
10.根据权利要求9所述的MRAM位单元电路,其中读取电流被配置为:响应于所述栅极由用于读取操作的读取使能线上断言的处于读取使能状态的读取使能信号激活,在所述多个MRAM位单元中的MRAM位单元的MTJ中流向所述MRAM位单元的所述读取操作电路路径中的所述MRAM位单元的所述专用位线(BL)。
11.根据权利要求9所述的MRAM位单元电路,进一步包括位线(BL)列选择器电路,所述位线(BL)列选择器电路包括:
所述多个读取操作晶体管;
多个专用位线(BL),耦合到所述多个读取操作晶体管的相应源极;
读取使能输入,耦合到所述读取使能线;以及
存储器地址输入,被配置为接收用于读取操作的存储器地址。
12.根据权利要求11所述的MRAM位单元电路,其中所述位线(BL)列选择器电路被配置为:响应于在所述读取使能输入上断言的处于读取使能状态的读取使能信号,激活所述多个读取操作晶体管中的读取操作晶体管,以将所述多个专用位线(BL)中的相应专用位线(BL)耦合到激活的读取操作晶体管的源极,以基于所接收到的存储器地址,在耦合到所述读取操作晶体管的所述多个MRAM位单元中的所述MRAM位单元和所述相应专用位线(BL)之间产生读取操作电路路径。
13.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,其中:
所述公共电极包括所述多个MRAM位单元的第一电极;
所述第一写入操作晶体管被耦合到所述公共电极的所述第一端部,使得流过所述第一写入操作晶体管的所述写入电流流过所述公共电极的所述第一电极中的每个电极;
所述第二写入操作晶体管被耦合到所述公共电极的所述第二端部,使得流过所述第二写入操作晶体管的所述写入电流流过所述公共电极的所述第一电极中的每个电极;以及所述多个MRAM位单元的每个存取晶体管被耦合到所述第二电极。
14.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,其中:
所述公共电极包括所述多个MRAM位单元的第二电极;
所述第一写入操作晶体管被耦合到所述公共电极的所述第一端部,使得流过所述第一写入操作晶体管的所述写入电流流过所述公共电极的所述第二电极中的每个电极;
所述第二写入操作晶体管被耦合到所述公共电极的所述第二端部,使得流过所述第二写入操作晶体管的所述写入电流流过所述公共电极的所述第二电极中的每个电极;并且所述多个MRAM位单元的每个存取晶体管被耦合到所述第一电极。
15.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,进一步包括:
参考MRAM位单元,包括:
第一电极和第二电极;
参考MTJ器件,包括:
隧道阻挡层,在所述第一电极与所述第二电极之间;
钉扎层,在所述隧道阻挡层与所述第二电极之间;
自由层,在所述隧道阻挡层与所述第一电极之间;以及
参考存取晶体管,耦合到所述参考MTJ器件的所述第一电极或所述第二电极中的一个电极,所述参考存取晶体管包括:
栅极,耦合到字线(WL);
漏极,耦合到所述参考MTJ器件的所述第一电极或所述第二电极中的所述一个电极;以及
源极,被配置为耦合到所述源极线(Sl);
所述参考存取晶体管被配置为响应于所述栅极被激活,将施加到参考源极线(SL)的源极电压施加到所述参考MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极中的所述一个电极;以及
参考读取操作晶体管,耦合到所述参考MRAM位单元的相应所述第一电极或所述第二电极;其中当所述参考读取操作晶体管被激活时,所述参考读取操作晶体管被配置为为所述参考MRAM位单元提供与所述公共写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径,。
16.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,其中所述多个MRAM位单元中的每个MRAM位单元的所述MTJ器件是垂直MTJ(pMTJ)器件。
17.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,其中所述多个MRAM位单元中的每个MRAM位单元的所述MTJ器件是面内MTJ(iMTJ)器件。
18.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,所述MRAM位单元电路被集成到集成电路(IC)中。
19.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,所述MRAM位单元电路被集成到片上系统(SoC)中。
20.根据权利要求1所述的MRAM位单元电路,所述MRAM位单元电路被集成到从包含以下设备的组中选择的设备中:机顶盒、娱乐单元、导航设备、通信设备、固定位置数据单元、移动位置数据单元、全球定位系统(GPS)设备、移动电话、蜂窝电话、智能电话、会话初始化协议(SIP)电话、平板电脑、平板手机、服务器、计算机、便携式计算机、移动计算设备、可穿戴计算设备、台式计算机、个人数字助理(PDA)、监控器、计算机显示器、电视机、调谐器、收音机、卫星收音机、音乐播放器、数字音乐播放器、便携式音乐播放器、数字视频播放器、视频播放器、数字视频光盘(DVD)播放器、便携式数字视频播放器、机动车、载具部件、航空电子系统、无人机和直升机
21.一种对磁阻随机存取存储器(MRAM)位单元电路中的多个MRAM位单元中的MRAM位单元执行存取操作的方法,包括,响应于对所述多个MRAM位单元中的MRAM位单元的读取操作:
控制耦合到所述多个MRAM位单元的公共电极的第一端部的第一写入操作晶体管,以向所述公共电极提供阻抗,以将所述第一写入操作晶体管从所述公共电极解耦;
控制耦合到所述多个MRAM位单元的所述公共电极的第二端部的第二写入操作晶体管,以向所述公共电极提供高阻抗,以将所述第二写入操作晶体管从所述公共电极解耦;以及激活在源极线与要被读取的所述MRAM位单元之间耦合的存取晶体管,以将源极电压耦合到所述MRAM位单元,并激活在位线(BL)、所述公共电极与要被读取的所述MRAM位单元之间耦合的读取操作晶体管,以在所述源极线(SL)与所述位线(BL)之间产生读取操作电路路径,从而使读取电流在所述源极线(SL)与所述位线(BL)之间流动。
22.根据权利要求21所述的方法,进一步包括,响应于所述读取操作:
激活耦合在所述源极线(SL)与参考MRAM位单元之间的所述存取晶体管,以将所述源极电压耦合到所述参考MRAM位单元,并激活耦合在参考位线与所述参考MRAM位单元之间的参考读取操作晶体管,以在参考源极线(SL)与参考位线(BL)之间产生参考读取操作电路路径,从而使参考读取电流在所述参考源极线(SL)与所述参考位线(BL)之间流动。
23.根据权利要求22所述的方法,进一步包括,响应于所述读取操作:
感测在要被读取的所述MRAM位单元的所述源极线(SL)与所述位线(BL)之间流动的所述读取电流;
感测在所述MRAM位单元的所述参考源极线(SL)与所述参考位线(BL)之间流动的所述参考读取电流;以及
基于所述读取电流和所述参考读取电流之间的差值来确定要被读取的所述MRAM位单元的存储阶段。
24.根据权利要求21所述的方法,进一步包括,响应于对所述MRAM位单元的写入操作:
控制耦合到所述多个MRAM位单元的多个读取操作晶体管,以向所述公共电极提供阻抗,以将所述多个读取操作晶体管从所述公共电极解耦;
控制所述多个MRAM位单元的存取晶体管,以将所述源极电压施加到所述多个MRAM位单元;以及
在耦合到所述公共电极的所述第一端部的第一写入操作晶体管的源极上驱动正源极电压,并在耦合到所述公共电极的所述第二端部的第二写入操作晶体管的源极上驱动负或零源极电压,以产生通过所述公共电极的公共写入操作电路路径,从而使写入电流流过所述公共电极,以在处于所述写入操作中的所述多个MRAM位单元上在第一方向上产生自旋转矩。
25.根据权利要求21所述的方法,其中:
所述多个MRAM位单元中的每个MRAM位单元包括:
第一电极和第二电极;以及
磁性隧道结(MTJ)器件,包括:
隧道阻挡层,在所述第一电极与所述第二电极之间;
钉扎层,在所述隧道阻挡层与所述第二电极之间;以及
自由层,在所述隧道阻挡层与所述第一电极之间;所述存取晶体管耦合到所述第一电极或所述第二电极中的一个电极;以及
所述公共电极包括所述多个MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极中的任何一个。
26.一种磁阻随机存取存储器(MRAM),包括:
多个MRAM位单元行,每个MRAM位单元行包括MRAM位单元电路,所述MRAM位单元电路包括:
多个MRAM位单元,每个MRAM位单元包括:
第一电极和第二电极;
磁性隧道结(MTJ)器件,包括:
隧道阻挡层,在所述第一电极与所述第二电极之间;
钉扎层,在所述隧道阻挡层与所述第二电极之间;和
自由层,在所述隧道阻挡层与所述第一电极之间;以及
存取晶体管,耦合在所述第一电极或所述第二电极中的一个电极和源极线(SL)之间;
公共电极,包括所述多个MRAM位单元的所述第一电极或所述第二电极的任何一个,所述公共电极包括第一端部和第二端部;
第一写入操作晶体管,耦合到所述公共电极的所述第一端部,使得流过所述第一写入操作晶体管的写入电流流过所述公共电极的所述第一电极或所述第二电极中的每个电极,所述第一写入操作晶体管包括耦合到写入使能线的第一写入使能输入;
第二写入操作晶体管,耦合到所述公共电极的所述第二端部,使得流过所述第二写入操作晶体管的写入电流流过所述公共电极的所述第一电极或所述第二电极中的每个电极,所述第二写入操作晶体管包括耦合到所述写入使能线的第二写入使能输入;
当所述第一操作晶体管和所述第二操作晶体管被激活时,所述第一操作晶体管和所述第二操作晶体管被配置为为所述多个MRAM位单元提供通过所述公共电极的公共写入操作电路路径;以及
多个读取操作晶体管,每个读取操作晶体管耦合到所述多个MRAM位单元中的MRAM位单元的相应第一电极或第二电极;
当所述多个读取操作晶体管中的每个读取操作晶体管被激活时,每个读取操作晶体管被配置为为其相应MRAM位单元提供与所述公共写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径,位线(BL)列选择器电路,包括:
所述多个MRAM位单元的所述多个读取操作晶体管;
多个专用位线(BL),耦合到所述多个读取操作晶体管的相应源极;
读取使能输入,耦合到读取使能线;以及
存储器地址输入,被配置为接收用于读取操作的存储器地址;以及
源极线(SL)列选择器电路,包括:
多个源极线(SL)晶体管,每个源极线(SL)晶体管耦合在电压源与所述多个MRAM位单元中的存取晶体管的源极线(SL)之间;
读取使能输入,耦合到读取使能线;
写入使能输入,耦合到写入使能线;以及
存储器地址输入,被配置为接收用于存取操作的存储器地址。
27.根据权利要求26所述的MRAM,其中,响应于指示在所述读取使能线上响应于读取操作而断言的读取使能状态的读取使能信号:
所述位线(BL)列选择器电路被配置为:响应于在所述位线(BL)列选择器电路的所述读取使能输入上断言的所述读取使能状态中的读取使能信号,激活所述多个读取操作晶体管中的读取操作晶体管,以将所述多个专用位线(BL)中的相应专用位线(BL)耦合到所述多个MRAM位单元中的MRAM位单元的激活的读取操作晶体管的源极,从而基于所接收到的存储器地址,在耦合到所述读取操作晶体管的所述MRAM位单元与所述相应专用位线(BL)之间产生读取操作电路路径;以及
所述源极线(SL)列选择器电路被配置为:响应于在所述源极线(SL)列选择器电路的所述读取使能输入上断言的所述读取使能状态中的所述读取使能信号,激活所述多个源极线(SL)晶体管中的源极线(SL)晶体管,以将所述多个源极线(SL)中的相应专用源极线(SL)耦合到所述多个MRAM位单元中的MRAM位单元的激活的存取晶体管的源极。
28.根据权利要求27所述的MRAM,其中,响应于指示在写入使能线上响应于写入操作而断言的写入使能状态的写入使能信号:
所述第一写入操作晶体管被配置为向所述公共电极提供阻抗,以将所述第一写入操作晶体管从所述公共电极解耦;并且
所述第二写入操作晶体管被配置为向所述公共电极提供高阻抗,以将所述第二写入操作晶体管从所述公共电极解耦。
29.根据权利要求26所述的MRAM,其中,响应于指示在写入使能线上响应于写入操作而断言的写入使能状态的写入使能信号:
所述第一写入操作晶体管被配置为:被激活,以将所述公共电极的所述第一端部耦合到第一源极,以将正源极电压从所述第一源极驱动到所述公共电极的所述第一端部,并且所述第二写入操作晶体管被配置为:被激活,以将所述公共电极的所述第二端部耦合到第二源极,以将负或零源极电压驱动到所述公共电极的所述第二端部,以将负或零源极电压从所述第二源极驱动到所述公共电极的所述第二端部,以产生通过所述公共电极的公共写入操作电路路径,使写入电流流过所述公共电极,以在所述多个MRAM位单元上在第一方向上产生自旋转矩;以及
所述源极线(SL)列选择器电路被配置为:响应于在所述源极线(SL)列选择器电路的所述写入使能输入上断言的所述写入使能状态中的所述写入使能信号,激活所述多个源极线(SL)晶体管中的源极线(SL)晶体管,以将所述多个源极线(SL)中的相应专用源极线(SL)耦合到所述多个MRAM位单元中的MRAM位单元的激活的存取晶体管的源极。
30.根据权利要求29所述的MRAM,其中,响应于指示在所述读取使能线上响应于所述读取操作而断言的读取使能状态的所述读取使能信号,所述位线(BL)列选择器电路被配置为:去激活所述多个读取操作晶体管,以将所述多个专用位线(BL)与所述多个MRAM位单元的所述源极解耦。

说明书全文

采用从共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电

路路径的电压切换磁阻随机存取存储器(MRAM)

[0002] 本申请要求于2017年6月30日提交的且名为“采用从共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径的电压切换磁阻随机存取存储器(MRAM)”的美国专利申请序列号15/639,099的优先权,其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

[0003] 本公开的技术通常涉及磁阻随机存取存储器(MRAM),更具体地涉及在MRAM位单元中采用自旋转矩磁性隧道结(MTJ)器件的MRAM。

背景技术

[0004] 半导体存储器件被用于电子设备中的集成电路(IC)中,以提供数据存储。半导体存储器件的一个示例是磁阻随机存取存储器(MRAM)。MRAM是非易失性存储器,其中通过将磁性隧道结(MTJ)作为MRAM位单元的一部分进行编程来存储数据。MRAM的一个优点是即使当电源关闭时,MRAM位单元中的MTJ也可以保留存储的信息。这是因为在MTJ中数据被存储为小的磁性元件,而不是电荷或电流
[0005] 在这方面,MTJ包括布置在固定或钉扎的磁层(“钉扎层”)上方或下方的自由铁磁层(“自由层”)。自由层和钉扎层由隧道结或由薄的非磁性电介质层形成的阻挡层分离。自由层的磁定向(即,磁矩的方向)可以被改变,但是钉扎层的磁定向保持固定或“钉扎”。可以根据自由层和钉扎层之间的磁定向而将数据存储在MTJ中。当自由层和钉扎层的磁定向彼此反向平行(AP)时,存在第一存储器状态(例如,逻辑“1”)。当自由层和钉扎层的磁定向彼此平行(P)时,存在第二存储器状态(例如,逻辑“0”)。当电流流过MTJ时,可以通过感测阻抗来感测自由层和钉扎层的磁定向,以读取存储在MTJ中的数据。还可以通过施加磁场将数据写入和存储在MTJ中,以将自由层的方向更改为相对于钉扎层P或AP的磁定向。
[0006] MTJ器件最近的发展涉及自旋转移转矩(STT)MTJ器件。在STT-MTJ器件中,载流电子的自旋极化,而不是磁场的脉冲,被用于编程存储在MTJ中的状态(即,“0”或“1”)。图1图示了STT-MTJ器件100(在下文中为“MTJ器件100”)。MTJ器件100作为MRAM位单元102的一部分而被提供,以存储非易失性数据。金属化物半导体(MOS)(通常是N型MOS,即,NMOS)存取晶体管104被提供以控制对MTJ器件100的读取和写入。存取晶体管104的漏极(D)被耦合到MTJ器件100的底部电极106,底部电极106例如被耦合到钉扎层108。字线(WL)被耦合到存取晶体管104的栅极(G)。存取晶体管104的源极(S)通过源极线(SL)被耦合到电压源(VS)。电压源(VS)在源极线(SL)上提供源极线电压(VSL)。位线(BL)被耦合到MTJ器件的100顶部电极110,顶部电极110例如被耦合到自由层112。钉扎层108和自由层112由隧道阻挡层分离。
[0007] 继续参考图1,当将数据写入MTJ器件100时,存取晶体管104的栅极(G)通过激活字线(WL)而被激活。位线电压(VBL)脉冲被施加到位线(BL)且源极线电压(VSL)被施加到源极线(SL),以控制MTJ器件100两端的电压差分。结果,在存取晶体管104的漏极(D)和源极(S)之间生成写入电流(I)。写入电流(I)的方向是基于位线电压(VBL)与源极线电压(VSL)之间的电压差分是正电压还是负电压而确定的。如果图1中MTJ器件100的磁定向从AP变为P,那么位线电压(VBL)和源极线电压(VSL)被控制以提供从位线(BL)到源极线(SL)的正电压,使得写入电流(IAP-P)从自由层112流向钉扎层108。这导致自由层112处的STT将自由层112相对于钉扎层108的磁定向改变为P。如果图1中MTJ器件100的磁定向从P变为AP,那么位线电压(VBL)和源极线电压(VSL)被控制以提供从位线(BL)到源极线(SL)的负电压,使得写入电流(IP-AP)从钉扎层108流向自由层112。这导致在自由层112处的STT将自由层112相对于钉扎层108的磁定向改变为AP。
[0008] 图2是示例性的MRAM系统200的示意图,该系统包括,采用与图1中的MRAM位单元类似的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的MRAM阵列202。MRAM阵列202被组织为具有“N+1”个MRAM位单元列0-N和“M+1”个MRAM位单元行0-M的支持“N+1”位宽的数据字的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)。对于MRAM阵列202中任何给定的MRAM位单元行0-M,MRAM阵列202的每个MRAM位单元列0-N包括MRAM位单元102,其中存储的单个数据值或位表示逻辑“0”或逻辑“1”的值。
[0009] 对MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的读取操作由读取电压Vr执行,该读取电压被施加到BL输入/输出(I/O)204并且在耦合到位线(BL)列多路复用器(Mux)电路208和源极线(SL)列多路复用器电路210的读取使能线206上生成读取使能信号。BL列多路复用器电路208基于读取操作的存储器地址(Addr),将到相应位线BL0-BLN的读取电压Vr切换到包含要读取的MRAM位单元102的MRAM位单元列0-N。类似地,SL列多路复用器电路210基于读取操作的存储器地址(Addr)选择相应源极线SL0-SLN。然后为了选择要读取的特定的MRAM位单元
102(0)(0)-102(M)(N),还基于存储器地址激活了相应字线WL0-WLM,以激活所选择的要读取的MRAM位单元行0-M中的存取晶体管104(0)(0)-104(M)(N)。以这种方式,根据读取操作的存储器地址,在所选择的源极线SL0-SLN和所选择的MTJ器件100(0)(0)-100(M)(N)之间形成读取电路路径。施加到所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的读取电压Vr使得读取电流Ir根据存储器地址(Addr)通过所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的MTJ器件
100(0)(0)-100(M)(N)流向SL I/O 212。由耦合到SL I/O 212的感应放大器214感测读取电流Ir,来根据所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的电阻确定存储在所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)中的是逻辑“0”或是逻辑“1”。如上所述,MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的电阻是其MTJ器件100(0)(0)-100(M)(N)处于P或是AP状态的函数。
[0010] 继续参考图2,在耦合到BL列多路复用器电路208和SL列多路复用器电路210的写入使能线216上生成写入使能信号WE,以执行到MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的写入操作。第一写入电压VBL(例如,以电压脉冲的形式)被施加到BL I/O 204并且第二写入电压VSL被施加到SL I/O 212。BL列多路复用器电路208基于写入操作的存储器地址(Addr),将到相应位线BL0-BLN的第一写入电压VBL切换到包含要写入的MRAM位单元102的MRAM位单元列0-N。类似地,BL列多路复用器电路208基于写入操作的存储器地址(Addr),将到相应位线BL0-BLN的第二写入电压VSL切换到包含要写入的MRAM位单元102的MRAM位单元列0-N。然后为了选择要读取的特定的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N),还基于存储器地址激活了相应字线WL0-WLM,以激活所选择的要读取的MRAM位单元行0-M中的存取晶体管104(0)()-104(M)()。以这种方式,根据写入操作的存储器地址,在所选择的源极线SL0-SLN与所选择的MTJ器件100(0)(0)-100(M)(N)之间形成写入电路路径。与图1类似,可以控制位线和源极线的写入电压VBL、VSL来控制所选择的位线BL0-BLN与所选择的源极线SL0-SLN之间存在电压差分是正或负。电压差分根据存储器地址(Addr)生成流过所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的MTJ器件100(0)(0)-100(M)(N)的写入电流Iw,以切换所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的MTJ器件100的自由层112的磁定向。这导致所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的自由层112处的STT。基于所选择的位线BL0-BLN与所选择的源极线SL0-SLN之间的电压差分是正电压或负电压,将自由层112的磁定向切换为P或AP状态。对于写入操作,位线和源极线的电压VBL、VSL被控制,使得足够大的写入电流Iw被生成,从而能够切换所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的自由层112的磁定向。
[0011] 如图2所示,在相应MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的每个MRAM位单元中提供存取晶体管104(0)(0)-104(M)(N),以在选择的位线BL0-BLN与选择的源极线SL0-SLN之间产生用于读取和写入操作的电路路径。因此,在MRAM阵列202中提供的MTJ 100(0)(0)-100(M)(N)的密度受存取晶体管104(0)(0)-104(M)(N)的大小和密度的影响。可以期望增加MRAM阵列202中的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的密度。然而,存取晶体管104(0)(0)-104(M)(N)需要足够大的尺寸,以具有足够的驱动强度,使得足够高的写入电流Iw能够流过用于写入操作的所选择的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的MTJ器件100(0)(0)-100(M)(N)。因此,存取晶体管104(0)(0)-104(M)(N)和MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的各自的大小是MRAM阵列202中提供的MRAM位单元102(0)(0)-102(M)(N)的可实现的密度中的控制因素。发明内容
[0012] 详细的描述中公开的方面包括电压切换磁阻随机存取存储器(MRAM),其采用从共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径。在本文公开的示例性的方面中,MRAM包括MRAM阵列,MRAM阵列包括一个或多个MRAM位单元行,每个MRAM位单元行包括多个MRAM位单元。每个MRAM位单元包括磁性隧道结(MTJ)器件,该磁性隧道结器件被配置为处于平行(P)或反向平行(AP)的磁化状态,以存储用于提供存储器存储的逻辑“0”和“1”的表示。MRAM位单元行上的MRAM位单元共享公共电极(例如,顶部或底部电极)以提供共享的写入操作电路路径。耦合到公共电极的每个端部的两个写入操作晶体管响应于写入操作而被激活,以形成用于写入电流在写入操作晶体管之间流动的写入电路路径。控制写入操作晶体管,以控制通过公共电极的写入电流的方向,从而控制施加到MTJ位单元的相应MTJ器件的自旋转矩的方向。为了将数据写入到MRAM位单元行中的所选择的MRAM位单元,负电压被施加到要写入的MRAM位单元的每个非共享的电极,以降低其相应由于电流流过公共电极而施加的自旋转矩的MTJ器件的能量势垒,以切换要写入的MTJ器件的磁定向(即,磁矩方向)。以这种方式,每个MRAM位单元不需要写入操作晶体管,使得MRAM位单元的密度由写入操作晶体管的布局来控制。此外,通过降低要在写入操作中写入的MRAM位单元的MTJ器件的能量势垒,将数据写入MRAM位单元所需的能量更少了。然而,对于读取操作,如果公共电极也形成了用于携带由于将读取电压施加到要读取的MRAM位单元而生成的读取电流的读取操作电路路径,那么读取操作电路路径将会基于哪个MRAM位单元正在被写入而变化,从而改变由MRAM位单元的公共电极生成的读取寄生电阻。这是因为每个MRAM位单元的MTJ器件都位于沿着公共电极的不同部分,从而位于距写入操作晶体管不同距离的位置。读取寄生电阻影响MTJ器件的隧道磁阻率(TMR),从而影响读取窗口。此外,与不采用不同MRAM位单元之间的公共电极的传统MRAM阵列相比,公共电极可以增加读取寄生电阻,从而进一步改变了其所处的MRAM的读取窗口和感测边缘。
[0013] 因此,在本文公开的示例性的方面中,为每个MRAM位单元提供从写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径。由于在读取操作中向给定的MRAM位单元施加读取电压,读取操作电路路径为读取电流提供专用路径以从每个MRAM位单元流出。读取电流不依赖于写入操作电流路径。以这种方式,作为示例,MRAM位单元的读取操作电路路径不会由于MRAM位单元关于公共电极的布局和他们与耦合到公共电极的写入操作晶体管的距离而变化。因此,由于MRAM位单元的MTJ沿着公共电极的不同部分的不同的布局位置,MRAM位单元的读取寄生电阻彼此不会变化,从而得到距耦合到形成写入操作电路路径的公共电极的写入操作晶体管的不同距离。在示例性的方面,为了给每个MRAM位单元提供与写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径,提供了额外的读取操作晶体管,并且该读取操作晶体管被耦合到每个MRAM位单元以激活并形成相应MRAM位单元的读取操作电路路径的路径。以这种方式,可以将独立的读取操作晶体管与写入操作晶体管分别控制,以提供独立的读取操作路径。此外,由于MRAM位单元读取操作需要较少的读取电流,所以独立的读取操作晶体管可以比形成公共读写操作电路路径的传统存取晶体管小,以允许通过传统的MRAM设计增加MRAM位单元的密度。
[0014] 就这点而言,在一个示例性的方面,提供了MRAM位单元电路。MRAM位单元电路包括多个MRAM位单元,每个MRAM位单元包括第一电极和第二电极和MTJ器件。MTJ器件包括在第一电极与第二电极之间的隧道阻挡层、在隧道阻挡层与第二电极之间的钉扎层以及在隧道阻挡层与第一电极之间的自由层。多个MRAM位单元中的每个MRAM位单元还包括耦合到第一电极或第二电极中的一个电极的存取晶体管。MRAM位单元电路还包括公共电极,该公共电极包括多个MRAM位单元的第一电极或第二电极,该公共电极包括第一端部和第二端部。MRAM位单元电路还包括耦合到公共电极的第一端部的第一写入操作晶体管,使得流过第一写入操作晶体管的写入电流流过公共电极的第一电极或第二电极中的每个电极。MRAM位单元电路还包括耦合到公共电极的第二端部的第二写入操作晶体管,使得流过第二写入操作晶体管的写入电流流过公共电极的第一电极或第二电极中的每个电极。当激活第一写入操作晶体管和第二写入操作晶体管时,它们会被配置为为多个MRAM位单元提供通过公共电极的公共写入操作电路路径。MRAM位单元电路还包括多个读取操作晶体管,每个读取操作晶体管耦合到多个MRAM位单元中的MRAM位单元的相应第一电极或第二电极。当激活多个读取操作晶体管中的每个读取操作晶体管时,它们会被配置为为其相应MRAM位单元提供从公共写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径。
[0015] 在另一个示例性的方面,提供了一种方法,该方法响应于多个MRAM位单元中对MRAM位单元的读取操作,对MRAM位单元电路中的多个MRAM位单元中的MRAM位单元执行存取操作。该方法包括控制耦合到多个MRAM位单元的公共电极的第一端部的第一写入操作晶体管,以向该公共电极提供阻抗,以将该第一写入操作晶体管从该公共电极解耦。该方法还包括控制耦合到多个MRAM位单元的公共电极的第二端部的第二写入操作晶体管,以向该公共电极提供阻抗,以将该第二写入操作晶体管从该公共电极解耦。该方法还包括激活耦合在源极线与要读取的MRAM位单元之间的存取晶体管,以将源极电压耦合到MRAM位单元,以及激活耦合在位线(BL)、公共电极与要读取的MRAM位单元之间的读取操作晶体管,以产生源极线(SL)与位线(BL)之间的读取操作电路路径,使得读取电流在源极线(SL)与位线(BL)之间流动。
[0016] 在另一个示例性的方面,提供了MRAM。MRAM包括多个MRAM位单元行,每个MRAM位单元行包括MRAM位单元电路。MRAM位单元电路包括多个MRAM位单元,每个MRAM位单元包括第一电极和第二电极以及MTJ器件。MTJ器件包括在第一电极与第二电极之间的隧道阻挡层、在隧道阻挡层与第二电极之间的钉扎层以及在隧道阻挡层与第一电极之间的自由层。多个MRAM位单元中的每个MRAM位单元还包括耦合在第一电极或第二电极中的一个电极和源极线(SL)之间的存取晶体管。MRAM位单元电路还包括公共电极,该公共电极包括多个MRAM位单元的第一电极或第二电极中的每个电极,该公共电极包括第一端部和第二端部。MRAM位单元电路还包括耦合到公共电极的第一端部的第一写入操作晶体管,使得流过第一写入操作晶体管的写入电流流过公共电极的第一电极或第二电极中的每个电极。第一写入操作晶体管包括耦合到写入使能线的第一写入使能输入。MRAM位单元电路还包括耦合到公共电极的第二端部的第二写入操作晶体管,使得流过第二写入操作晶体管的写入电流流过公共电极的第一电极或第二电极中的每个电极。第二写入操作晶体管包括耦合到写入使能线的第二写入使能输入。当第一写入操作晶体管和第二写入操作晶体管被激活时,它们被配置为为多个MRAM位单元提供通过公共电极的公共写入操作电路路径。MRAM位单元电路还包括多个读取操作晶体管,每个读取操作晶体管被耦合到多个MRAM位单元中的MRAM位单元的相应第一电极和第二电极。当在多个读取操作晶体管中的每个读取操作晶体管被激活时,它们被配置为为其相应MRAM位单元提供从公共写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径。MRAM位单元电路还包括位线(BL)列选择器电路,该电路包括多个MRAM位单元的多个读取操作晶体管、耦合到多个读取操作晶体管的相应源极的多个专用位线(BL)、耦合到读取使能线的读取使能输入以及被配置为接收存取操作的存储器地址的存储器地址输入。MRAM位单元电路还包括源极线(SL)列选择器电路。源极线(SL)列选择器电路包括多个源极线(SL)晶体管,其中每个源极线晶体管在电压源之间耦合到多个MRAM位单元中的存取晶体管的源极线(SL),还包括耦合到读取使能线的读取使能输入、耦合到写入使能线的写入使能输入以及被配置为接收存取操作的存储器地址的存储器地址输入。附图说明
[0017] 图1是可以在集成电路(IC)中的MRAM阵列中提供的示例性的磁阻随机存取存储器(MRAM)位单元的示意图;
[0018] 图2是MRAM系统的示意图,该系统包括具有如图1中的MRAM位单元的MRAM阵列,该MRAM阵列以存储器行和列组织,用于在每个存储器行中存储多位数据字;
[0019] 图3A是电压控制自旋MRAM(VoCSM)的存储器行的示意图,该VoCSM包括共享的底部电极,当采用电压控制的磁各向异性(VCMA)效应进行读取操作以及采用自旋转矩进行写入操作时,该底部电极提供共享的读取和写入操作电路路径;
[0020] 图3B-1图示了对图3A的VoCSM中的存储器行中的MRAM位单元进行写入操作的初始化阶段;
[0021] 图3B-2图示了对图3A的VoCSM中的存储器行中的MRAM位单元进行写入操作的写入数据阶段;
[0022] 图4A是示例性的电压切换MRAM的示意图,图示了采用多个MRAM位单元的MRAM位单元电路,这些MRAM位单元具有从共享自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径,以分离读取和写入操作电路路径,用于减少读取操作期间的寄生读取电阻;
[0023] 图4B是图4A中电压切换MRAM的MRAM位单元行的示例性电路图;
[0024] 图5A图示了对图4A中电压切换MRAM中的MRAM位单元的示例性的反向平行的(AP)磁定向写入操作;
[0025] 图5B图示了对图4A中电压切换MRAM中的MRAM位单元的示例性的平行的(P)磁定向写入操作;
[0026] 图6是图示了对图4A中电压切换MRAM中的MRAM位单元执行写入操作的示例性的过程的流程图
[0027] 图7图示了对图4A中电压切换MRAM中的MRAM位单元的示例性的读取操作;
[0028] 图8是图示了对图4A中电压切换MRAM中的MRAM位单元执行读取操作的示例性的过程的流程图;
[0029] 图9图示了对图4A中采用MRAM位单元电路的电压切换MRAM中所选择的MRAM位单元行中的MRAM位单元的示例性的写入操作;
[0030] 图10图示了对图9中电压切换MRAM中的MRAM位单元的示例性的读取操作;
[0031] 图11是示例性的MRAM位单元行的俯视图,该MRAM位单元行可以在图4A中电压切换MRAM中被提供,其中每个MRAM位单元行在MRAM位单元中采用面内MTJ(IMTJ)器件;
[0032] 图12是示例性的MRAM位单元行的俯视图,该MRAM位单元行可以在图4A中电压切换MRAM中被提供,其中每个MRAM位单元行在MRAM位单元中采用垂直MTJ(pMTJ)器件;
[0033] 图13是备选的示例性的MRAM位单元行的俯视图,该MRAM位单元行可以在图4A中电压切换MRAM中被提供,其中每个MRAM位单元行在MRAM位单元中采用pMTJ器件;
[0034] 图14图示了另一个示例性的电压切换MRAM,图示了在底部钉扎的布局中采用多个MRAM位单元的MRAM位单元电路,并且具有从共享的自旋写入操作电路路径分离的读取操作电路路径,并图示了对所选择的MRAM位单元行中的MRAM位单元的示例性的写入操作;
[0035] 图15A-15F图示了电压切换MRAM的MRAM位单元的示例性制造阶段,该电压切换MRAM对每个MRAM位单元行采用了共享底部电极和共享写入操作晶体管,允许MRAM位单元密度与写入操作晶体管布局的解耦,并进一步支持专用读取操作晶体管,以提供固定的自旋转矩读取路径以分离读取和写入操作电路路径;以及
[0036] 图16是示例性的基于处理器的系统的框图,该系统包括存储器系统,该存储器系统可以包括采用共享底部电极和共享写入操作晶体管的电压切换MRAM,并为每个MRAM位单元采用专用读取操作晶体管,以提供自旋转矩读取路径,以将读取和写入操作电路路径分离,包括但不限于图4A、8-10和12-13中的电压切换MRAM。

具体实施方式

[0037] 现在参考附图,描述了本公开的一些示例性的方面。本文中词语“示例性的”用于“作为示例、实例或说明”的含义。本文描述的“示例性的”任何方面不一定被解释为好于或优于其他方面。
[0038] 详细的描述中公开的方面包括采用与共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径的电压切换磁阻随机存取存储器(MRAM)。本文公开的示例性的方面中,MRAM包括MRAM阵列,该MRAM阵列包括一个或多个MRAM位单元行,每个MRAM位单元行包括多个MRAM位单元。每个MRAM位单元包括磁性隧道结(MTJ)器件,MTJ器件被配置为平行(P)或反向平行(AP)磁化状态,以存储用于提供存储器存储的逻辑“0”和“1”的表示。MRAM位单元行上的MRAM位单元共享公共电极(例如,顶部或底部电极)以提供共享的写入操作电路路径。耦合到公共电极的每个端部的两个写入操作晶体管响应于写入操作而被激活,从而形成用于写入电流在写入操作晶体管之间流动的写入电路路径。写入操作晶体管被控制,以控制通过公共电极的写入电流的方向,从而控制施加到MTJ位单元的相应MTJ器件的自旋转矩的方向。为了将数据写入到MRAM位单元行中的所选择的MRAM位单元,负电压被施加到要写入的MRAM位单元的每个非共享的电极,以降低其相应由于电流流过公共电极而施加的自旋转矩的MTJ器件的能量势垒,以切换要写入的MTJ器件的磁定向(即,磁矩方向)。以这种方式,每个MRAM位单元不需要写入操作晶体管,使得MRAM位单元的密度由写入操作晶体管的布局来控制。此外,通过降低要在写入操作中写入的MRAM位单元的MTJ器件的能量势垒,将数据写入MRAM位单元所需的能量更少了。然而,对于读取操作,如果公共电极也形成了用于携带由于将读取电压施加到要读取的MRAM位单元而生成的读取电流的读取操作电路路径,那么读取操作电路路径将会基于哪个MRAM位单元正在被写入而变化,从而改变由MRAM位单元的公共电极生成的读取寄生电阻。这是因为每个MRAM位单元的MTJ器件都位于沿着公共电极的不同部分,从而位于距写入操作晶体管不同距离的位置。读取寄生电阻影响MTJ器件的隧道磁阻率(TMR),从而影响读取窗口。此外,与不采用不同MRAM位单元之间的公共电极的传统MRAM阵列相比,公共电极可以增加读取寄生电阻,从而进一步改变了其所处的MRAM的读取窗口和感测边缘。
[0039] 因此,在本文公开的示例性的方面中,为每个MRAM位单元提供从写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径。由于在读取操作中向给定的MRAM位单元施加读取电压,读取操作电路路径为读取电流提供专用路径以从每个MRAM位单元流出。读取电流不依赖于写入操作电流路径。以这种方式,作为示例,MRAM位单元的读取操作电路路径不会由于MRAM位单元关于公共电极的布局和他们与耦合到公共电极的写入操作晶体管的距离而变化。因此,由于MRAM位单元的MTJ沿着公共电极的不同部分的不同的布局位置,MRAM位单元的读取寄生电阻彼此不会变化,从而得到距耦合到形成写入操作电路路径的公共电极的写入操作晶体管的不同距离。在示例性的方面,为了给每个MRAM位单元提供与写入操作电路路径分离的专用读取操作电路路径,提供了额外的读取操作晶体管,并且该读取操作晶体管被耦合到每个MRAM位单元以激活并形成相应MRAM位单元的读取操作电路路径的路径。以这种方式,可以将独立的读取操作晶体管与写入操作晶体管分别控制,以提供独立的读取操作路径。此外,由于MRAM位单元读取操作需要较少的读取电流,所以独立的读取操作晶体管可以比形成公共读写操作电路路径的传统存取晶体管小,以允许通过传统的MRAM设计增加MRAM位单元的密度。
[0040] 在讨论采用公共共享电极提供写入操作电路路径和单独的、专用自旋转矩读取操作电路路径以减少读取操作期间的读取寄生电阻的电压切换MRAM的示例之前,首先讨论关于图3A-3B2采用提供共享读取和写入操作电路路径的公共电极的电压控制自旋MRAM(VoCSM)的示例。
[0041] 在这方面,图3A是电压控制自旋MRAM(VoCSM)302的存储器位单元行300的示意图,该VoCSM采用电压控制的磁各向异性(VCMA)效应进行读取操作以及采用自旋转矩进行写入操作。存储器位单元行300包括多个MRAM位单元304(0)-304(N),其中“N”可以是MRAM位单元需要的任何数字。例如,八(8)个MRAM位单元304(0)-304(N),可以在存储器位单元行300中提供304(7)(即,N=7)。每个MRAM位单元304(0)-304(N)都包括第一电极306(0)-306(N)和第二电极308(0)-308(N)。第一电极306(0)-306(N)可以被视为底部电极,并且第二电极308(0)-308(N)可以被视为顶部电极。在本示例中,面内磁性隧道结(MTJ)器件310(0)-310(N)被布置在各自的第一电极306(0)-306(N)和第二电极308(0)-308(N)之间。MTJ器件310(0)-310(N)被配置为以平行或反向平行(AP)磁定向存储数据。在这方面,每个MTJ器件310(0)-
310(N)都包括由诸如氧化镁(MgO)等绝缘材料制成的隧道阻挡层312(0)-312(N)。每个MTJ器件310(0)-310(N)还包括具有固定磁矩方向且位于各自的隧道阻挡层312(0)-312(N)与第二电极312(0)-312(N)之间的钉扎层314(0)-314(N)。每个MTJ器件310(0)-310(N)还包括位于各个第一电极306(0)-306(N)和隧道阻挡层312(0)-312(N)之间的自由层316(0)-316(N)。自由层316(0)-316(N)的磁矩方向可以在关于其钉扎层314(0)-314(N)的磁矩方向在平行(P)和反向平行(AP)方向之间旋转。每个MRAM位单元304(0)-304(N)还包括耦合到相应第一电极306(0)-306(N)的相应存取晶体管318(0)-318(N),以控制相应位线(BL)320(0)-
320(N)与第二电极308(0)-308(N)的耦合。
[0042] 继续参考图3A,第二电极306(0)-306(N)形成公共电极322。第一写入操作晶体管324(1)被耦合到公共电极322的第一端部326(1),使得当第一写入操作晶体管324(1)被字线(WL)(例如,电压脉冲)激活时,流过第一写入操作晶体管324(1)的写入电流Iw作为写入操作电路路径的一部分流过公共电极322。第二写入操作晶体管324(2)被耦合到公共电极
322的第二端部326(2),使得当第二写入操作晶体管324(2)被字线(WL)激活时,流过第二写入操作晶体管324(2)的写入电流Iw作为写入操作电路路径的一部分流过公共电极322。
[0043] 为了执行写入操作,写入初始化阶段被执行。第一和第二写入操作晶体管324(1)、324(2)的栅极G被激活以启动第一和第二写入操作晶体管324(1)、324(2)。如图3A和3B-1所示,将正的供电电压施加到第一写入操作晶体管324(1)的源极S1,并且将负的或零供电电压施加到第二写入操作晶体管324(2)的源极S2,使第一写入电流Iw1从左向右流过公共电极
322。如图3B-1所示,这在MTJ器件310(0)-310(N)的自由层316(0)-316(N)上产生了第一Y轴方向上的自旋转矩。第一和第二写入操作晶体管324(1)、324(2),被激活,并且在激活存取晶体管318(0)-318(N)的情况下,将负的激活电压Va施加到位线(BL)320(0)-320(N),从而将负的激活电压Va施加到MRAM位单元304(0)-304(N)的第二电极308(0)-308(N)。这通过电压控制的磁各向异性(VCMA)效应降低了MTJ器件310(0)310-(N)的能量势垒,该效应需要较少的第一写入电流Iw1来改变自由层316(0)-316(N)的磁化方向。通过在写入操作期间降低MTJ器件310(0)-310(N)的能量势垒,不需要外部磁场来切换MTJ器件310(0)310-(N)的磁方向状态。在本示例中,自由层316(0)-316(N)的磁化方向被改变为与钉扎层314(0)-314(N)的磁化方向呈P状态以存储逻辑“0”的值。
[0044] 随后,在写入数据阶段,如图3B-2所示,负的或为零的供电电压被施加到第一写入操作晶体管324(1)的源极S1,并且正的供电电压被施加到第二写入操作晶体管324(2)的源极S2,使第二写入电流Iw2从右向左流过公共电极322。对于要写入到逻辑“1”值的MRAM位单元304(0)-304(N),在存取晶体管318(0)-318(N)被激活的情况下,负的激活电压Va被施加到位线(BL)320(0)-320(N),从而将负的激活电压Va施加到MRAM位单元304(0)-304(N)的第一电极306(0)-306(N)。在负的激活电压Va被施加的情况下,自由层316(0)-316(N)到MRAM位单元304(0)-304(N)的磁定向将会变化为与钉扎层314(0)-314(N)的磁化方向呈AP状态,因为当第一写入电流Iw1如图3B-1所示从左向右流过公共电极322时,第二写入电流Iw2相反地从右向左流过公共电极322,以在自由层316(0)-316(N)上的与Y轴方向相反的第二方向上产生与施加在自由层316(0)-316(N)上的自旋转矩相反的自旋转矩。对于未被写入从而保持逻辑“0”值的MRAM位单元304(0)-304(N),在存取晶体管318(0)-318(N)被激活的情况下,正的去激活电压Vda被施加到位线(BL)320(0)-320(N),从而将正的去激活电压Vda施加到MRAM位单元304(0)-304(N)的第一电极306(0)-306(N)。这提高了未被写入的MTJ器件310(0)-310(N)的能量势垒,使得当第一写入电流Iw1从左向右流过公共电极322时,施加在自由层316(0)-316(N)上的自旋转矩不足以改变这些自由层316(0)-316(N)的磁定向。
[0045] 在读取操作中,正电压被施加到与要读取的MRAM位单元304(0)-304(N)相关联的位线(BL)320(0)-320(N),以提高相应MTJ器件310(0)-310(N)的能量势垒并避免读取干扰问题。要读取的MRAM位单元304(0)-304(N)的相应存取晶体管318(0)-318(N)被激活,以将正电压施加到相应MTJ器件310(0)-310(N),使读取电流流过MTJ器件310(0)-310(N)并流向第一或第二写入操作晶体管324(1)、324(2)。只需要激活第一或第二写入操作晶体管324(1)、324(2)中的一个就可以在要读取的MRAM位单元304(0)-304(N)的相应位线(BL)320(0)-320(N)和源极线S1或S2之间形成读取操作电路路径。读取电流可以被感测,以确定存储在要读取的MRAM位单元304(0)-304(N)中的逻辑状态,因为读取电流将会是MTJ器件310(0)-310(N)的电阻的函数,其基于MTJ器件310(0)-310(N)处于P还是AP磁化状态而变化。
[0046] 对于读取操作,从要读取的MRAM位单元304(0)-304(N)的相应位线(BL)320(0)-320(N)和激活的第一或第二写入操作晶体管324(1)、324(2)的源极线S1或S2流动的读取电流的读取操作电路路径会根据路径长度而变化。这是因为MRAM位单元304(0)-304(N)被布置在沿公共电极322的X轴方向不同的位置,如图3A所示。因此,例如,流过MRAM位单元304(4)的读取电流将会比流过MRAM位单元304(0)的读取电流走得远,因为流过MRAM位单元304(4)的读取电流会流过公共电极322的额外部分。因此,耦合到MRAM位单元304(0)-304(N)的归属于公共电极322的读取寄生电阻将会基于MRAM位单元304(0)-304(N)在读取操作中被读取而变化。读取寄生电阻中的这种变化可以减少MRAM位单元304(0)-304(N)的读取感测窗口。此外,读取寄生电阻可以比不包括提供部分读取操作电路路径的公共电极322的传统MRAM设计中的读取寄生电阻的更高。读取寄生电阻的增大会影响MRAM位单元304(0)-304(N)的MTJ器件310(0)-310(N)的隧道磁阻(TMR)率,进而影响它们的性能和感测边缘。因此,可以期望减少这种读取寄生电阻来提高性能。
[0047] 在这方面,图4A是示例性的电压切换MRAM 400的示意图,该电压切换MRAM包括MRAM位单元电路402,该MRAM位单元电路包括多个MRAM位单元404(0)-404(N)。例如,MRAM位单元电路402可以是包括多个MRAM位单元404(0)-404(N)的MRAM位单元行406。多个MRAM位单元电路402可以被包括在电压切换MRAM 400中,以为基于处理器的设备提供存储器。例如,电压切换MRAM 400可以被包括在集成电路(IC)410中的MRAM阵列408中。如下文更详细讨论的,图4A中的MRAM位单元电路402采用耦合到第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)的用于对MRAM位单元404(0)-404(N)执行写入操作的共享的公共电极412。写入操作晶体管414(1)、414(2)可以作为选择器电路419的一部分而被包括,诸如图4B所示的位线(BL)列多路复用器(mux)电路。写入操作晶体管414(1)、414(2)被配置为被(比如,电压脉冲)激活,使写入电流Iw流过写入操作电路路径416的公共电极412,以在MRAM位单元404(0)-404(N)上产生自旋转矩。为MRAM位单元404(0)-404(N)提供公共电极412允许两个(2)写入操作晶体管414(1)、414(2)驱动写入电流Iw流过公共电极412,以在每个MRAM位单元404(0)-404(N)上产生自旋转矩,从而避免必须为每个MRAM位单元404(0)-404(N)提供专用写入操作晶体管。这还允许MRAM位单元404(0)-404(N)的密度从写入操作晶体管的布局解耦。
[0048] 继续参考图4A,并且如下文更详细讨论的,为减少读取操作期间的读取寄生电阻,MRAM位单元402进一步为每个MRAM位单元404(0)-404(N)采用专用读取操作晶体管418(0)-418(N)。读取操作晶体管418(0)-418(N)可以作为列选择器电路的一部分而被提供,诸如,位线(BL)列多路复用器(mux)电路。读取操作晶体管418(0)-418(N)每一个都被配置为响应于读取操作而被激活。读取操作晶体管418(0)-418(N)通过相应MRAM位单元404(0)-404(N)中的每一个来产生分离的读取操作电路路径420(0)-420(N),使得读取操作电路路径420(0)-420(N)不通过公共电极412被建立到第一写入操作晶体管414(1)或第二写入操作晶体管414(2)中的每个,而是例如图3A中的VoCSM 302所示,为每个MRAM位单元404(0)-404(N)产生不同长度的读取操作电路路径420(0)-420(N)。读取操作晶体管418(0)-418(N)为每个单独的MRAM位单元404(0)-404(N)产生专用读取操作电路路径420(0)-420(N)。这允许读取电流Ir(0)-Ir(N)流过作为读取操作的一部分的其专用读取操作电路路径420(0)-420(N)中的相应MRAM位单元404(0)-404(N)。因为MRAM位单元404(0)-404(N)的磁定向状态影响MRAM位单元404(0)-404(N)的电阻,所以流过相应MRAM位单元404(0)-404(N)的读取电流可以被感测,以确定读取MRAM位单元404(0)-404(N)的磁定向状态。以这种方式,作为示例,MRAM位单元404(0)-404(N)的读取操作电路路径420(0)-420(N)不会由于MRAM位单元404(0)-404(N)关于公共电极412的布局以及它们距耦合到公共电极412的写入操作晶体管414(1)、414(2)的距离而变化。因此,对于读取操作,MRAM位单元404(0)-404(N)的读取寄生电阻由于它们的MRAM位单元404(0)-404(N)沿着公共电极412的不同部分的不同布局位置而彼此不会变化。此外,因为对于读取操作,需要的读取电流比写入电流要少,所以分离的读取操作晶体管418(0)-418(N)的尺寸可以比用于产生公共写入和读取操作电路路径的传统晶体管小,从而允许相较于传统MRAM设计在MRAM位单元404(0)-404(N)的密度上的增加。
[0049] 图4B是图4A中电压切换MRAM 400的电路图。参考图4A和4B,MRAM位单元电路402包括多个MRAM位单元404(0)-404(N),其中“N”可以是MRAM位单元所需的任何数字。例如,八个(8)MRAM位单元404(0)-404(N),可以在MRAM位单元电路402中提供404(7)(即,“N”=7)。每个MRAM位单元404(0)-404(N)都包括第一电极422(0)-422(N)和第二电极424(0)-424(N)。第一电极422(0)-422(N)可以被视为底部电极,且第二电极424(0)-424(N)可以被视为顶部电极。第一电极422(0)-422(N)是公共电极412的一部分。在本示例中,MRAM位单元404(0)-
404(N)包括布置在相应第一和第二电极422(0)-422(N)、424(0)-424(N)之间的面内或垂直MTJ器件426(0)-426(N)。MTJ器件426(0)-426(N)被配置为以平行(P)或反向平行(AP)的磁定向(即,磁矩方向)存储数据。在这方面,如图4A所示,每个MTJ器件426(0)-426(N)都包括由诸如氧化镁(MgO)等绝缘材料制成的隧道阻挡层428(0)-428(N)。每个MTJ器件426(0)-
426(N)还包括具有固定的磁矩方向且位于相应隧道阻挡层428(0)-428(N)与第二电极424(0)-424(N)之间的钉扎层430(0)-430(N)。每个MTJ器件426(0)-426(N)还包括位于相应第一电极422(0)-422(N)和隧道阻挡层428(0)-428(N)之间的自由层432(0)-432(N)。在本示例中,MTJ器件426(0)-426(N)在顶部钉扎布置中被提供。自由层432(0)-432(N)的磁矩方向可以在关于其钉扎层430(0)-430(N)的磁矩方向在平行(P)和反向平行(AP)的方向之间旋转。每个MRAM位单元404(0)404(N)还包括耦合到相应第二电极424(0)-424(N)的相应存取晶体管434(0)-434(N),以控制相应源极线(SL)436(0)-436(N)与第二电极424(0)-424(N)的耦合。在本示例中,每个存取晶体管434(0)-434(N)都包括耦合到字线(SL)的栅极、耦合到相应源极线436(0)-436(N)的源极S以及耦合到第二电极424(0)-424(N)的漏极D。
[0050] 继续参考图4A和4B,第一写入操作晶体管414(1)被耦合到公共电极412的第一端部437(1)。第二写入操作晶体管414(2)被耦合到公共电极412的第二端部437(2)。如下文详细讨论的,为了执行写入操作,第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)由字线(WL)的使能信号激活。第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)的每一个都包括耦合到字线(WL)的栅极G、耦合到公共电极412的相应第一端部437(1)和第二端部437(2)的漏极D,以及被配置为作为写入电流Iw的源而被耦合到写入驱动电路的源极S1、S2。激活第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)使得产生写入操作电路路径416,从而使写入电流Iw流过作为写入操作电路路径416的一部分的第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)并流过公共电极412。写入电流Iw在MRAM位单元电路402中的MTJ器件426(0)-426(N)上产生自旋转矩效应,该效应可以修改其自由层432(0)-432(N)的磁定向(即,磁矩方向)以表示磁定向状态。
[0051] 作为非限制示例,自旋转矩可以由自旋传输转矩(STT)和自旋轨道转矩(SOT)产生。STT是MTJ器件中的磁性自由层的磁定向可以使用自旋极化电流来修改的效应。自旋极化电流是将电流通过磁性钉扎层或公共电极412而产生的。自旋极化电流的转动矩(即,转矩)可以被局部地传输到自由层以修改其磁定向。在本示例中,流过公共电极412的第一写入电流Iw1可以生成自旋极化电流,该自旋极化电流在MTJ器件426(0)-426(N)及其自由层423(0)-423(N)上引发局部自旋转矩以改变其磁定向。
[0052] 还可以采用SOT在MTJ器件426(0)-426(N)的自由层423(0)-423(N)上生成自旋转矩。SOT是通过自旋轨道相互作用利用在铁磁/金属双层平面上垂直于外加电荷的自旋电流的流动所生成的自旋霍尔效应而生成的磁性转矩。例如,在第一写入电流Iw1作为电荷电流施加到公共电极412的条件下,可以在MTJ器件426(0)-426(N)的自由层432(0)-432(N)中通过流过MTJ装置426(0)-426(N)的具有横向极化的垂直自旋电流生成SOT。可以通过激活并将电压施加到第一和第二写入操作晶体管414(1)和414(2)来生成自旋转矩,从而生成写入电流Iw1和Iw2。选择晶体管438(0)-438(N)以在MTJ器件426(0)-426(N)的顶部电极424(0)-424(N)和公共电极412之间产生电压差分,以降低用于写入操作的能量势垒。例如,公共电极412可以由重金属结合自由层432(0)-432(N)而制成,以形成包括金属层的双层,该金属层可以是铂(Pt)、钽(Ta)、钨(W)或铼(Re)材料。公共电极412中的金属层的自旋霍尔电阻率是影响生成的SOT的两个主要特性。
[0053] 如下文详细描述的,并继续参考图4A和4B,为了执行对MRAM位单元电路402中的MRAM位单元404(0)-404(N)的读取操作,MRAM位单元电路402的存取晶体管434(0)-434(N)由字线(WL)的使能信号激活。选择晶体管438(0)-438(N)被耦合到要读取的特定MRAM位单元404(0)-404(N)的相应存取晶体管434(0)-434(N),以激活通过要读取的MRAM位单元404(0)-404(N)的读取操作电路路径420(0)-420(N)。选择晶体管438(0)-438(N)可以是如图4B所示的列选择器电路440的一部分,诸如源极线(SL)列多路复用器(mux)电路。选择晶体管438(0)-438(N)可以被配置为基于读取操作的存储器地址,从指示要读取的MRAM位单元404(0)-404(N)的I/O线443耦合电压。还参考图4B,参考选择晶体管438R可以作为参考MRAM位单元404R的一部分而被提供并被配置为耦合到参考存取晶体管434R上。参考MRAM位单元
404R包括布置在第一和第二参考电极422R、424R之间的一个或多个参考MTJ器件426R,类似于MRAM位单元404(0)-404(N)。参考MRAM位单元404R可以包括P和AP磁定向的MTJ器件以形成参考电阻的平均值。参考MRAM位单元404R不耦合到公共电极412。在读取操作期间,要读取的MRAM位单元404(0)-404(N)的选择晶体管438(0)-438(N)、存取晶体管434(0)-434(N)和读取操作晶体管418(0)-418(N)的激活使得读取电流Ir(0)-Ir(N)流过读取MRAM位单元404(0)-404(N)。参考选择晶体管438R、参考存取晶体管434R和参考读取操作晶体管418R的激活使得参考电流Ir-ref通过参考MRAM位单元404R。比较器电路442将流过读取MRAM位单元404(0)-404(N)的读取电流Ir(0)-Ir(N)与参考电流Ir-ref进行比较以确定存储在读取MRAM位单元
404(0)-404(N)中的磁定向从而生成读取输出444。参考MTJ器件426R具有与存取晶体管434(0)-434(N)和选择晶体管438(0)-438(N)相同的参考存取晶体管434R和参考选择晶体管
438R。因此,消除了寄生电阻和电容,使得比较器电路442具有更大的感测窗口。
[0054] 现在将讨论关于写入和读取操作的更多细节。如图5A所示,为了将逻辑“1”写入到MRAM位单元404(0)-404(N),第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)的栅极G被激活,以导通第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)。正供电电压被施加到第一写入操作晶体管414(1)的源极S1,并且负或零供电电压被施加到第二写入操作晶体管414(2)的源极S2,使得第一写入电流Iw1从左向右流过公共电极412。向读取操作晶体管418(0)-418(N)的源极S提供高阻抗,使得不会产生读取操作电路路径420(0)-420(N),相反,电流在第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)之间流动。从左向右流过公共电极412的第一写入电流Iw1在MTJ器件426(0)-426(N)的自由层432(0)-432(N)上的第一Y轴方向上产生自旋转矩。当第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)被激活时,在存取晶体管434(0)-434(N)激活的情况下,负激活电压Va被施加到选择晶体管438(0)-438(N),从而将负激活电压Va施加到MRAM位单元404(0)-404(N)的第二电极424(0)-424(N)。当切换MTJ器件426(0)-426(N)的磁定向时,高电阻隧道阻挡层428(0)-428(N)减少了流过隧道阻挡层428(0)-428(N)的电流。在本示例中,当第一写入电流Iw1从左向右流过公共电极412时,通过由第一写入电流Iw1引起的自旋转矩将SOT施加到自由层432(0)-432(N)。将负激活电压Va施加到MRAM位单元404(0)-404(N)的第二电极424(0)-424(N)也可以通过电压控制的磁各向异性(VCMA)效应降低MTJ器件426(0)-426(N)的能量势垒,该效应需要较少的第一写入电流Iw1来改变自由层432(0)-
432(N)的磁化方向。通过降低写入操作期间MTJ器件426(0)426(N)的能量势垒,不需要外部磁场来切换MTJ器件426(0)-426(N)的磁定向状态。在本示例中,自由层432(0)-432(N)的磁化方向被改变为与钉扎层430(0)-430(N)的磁化方向呈AP状态以存储逻辑“1”的值。如果期望不在MRAM位单元404(0)-404(N)中执行写入操作,可以将正去激活电压Vda施加到未写入的MRAM位单元404(0)-404(N)的选择晶体管438(0)-438(N),使得其相应MTJ器件426(0)-
426(N)的能量势垒不会降低到足以使施加到其自由层432(0)-432(N)的自旋转矩改变其磁矩方向。
[0055] 如图5B所示,为了将逻辑“0”写入到MRAM位单元404(0)-404(N),第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)的栅极G被激活,以导通第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)。负或零供电电压被施加到第一写入操作晶体管414(1)的源极S1,并且正供电电压被施加到第二写入操作晶体管414(2)的源极S2,使得第二写入电流Iw2从右向左流过公共电极412。向读取操作晶体管418(0)-418(N)的源极S提供高阻抗,使得不会产生读取操作电路路径420(0)-420(N),相反,电流在第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)之间流动。从右向左流过公共电极412的第二写入电流Iw2在MTJ器件426(0)-426(N)的自由层432(0)-432(N)上的第二Y轴方向上产生自旋转矩。第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)被激活,并且在存取晶体管434(0)-434(N)激活的情况下,负激活电压Va被施加到选择晶体管438(0)-438(N),从而将负激活电压Va施加到MRAM位单元404(0)-404(N)的第二电极424(0)-
424(N)。当切换MTJ器件426(0)-426(N)的磁定向时,高电阻隧道阻挡层428(0)-428(N)减少了流过隧道阻挡层428(0)-428(N)的电流。在本示例中,当第二写入电流Iw2从右向左流过公共电极412时,通过由第二写入电流Iw2引起的自旋转矩将SOT施加到自由层432(0)-432(N)。
将负激活电压Va施加到MRAM位单元404(0)-404(N)的第二电极424(0)-424(N)也可以通过电压控制的磁各向异性(VCMA)效应降低MTJ器件426(0)-426(N)的能量势垒,该效应需要较少的第二写入电流Iw2来改变自由层432(0)-432(N)的磁化方向。通过降低写入操作期间MTJ器件426(0)426(N)的能量势垒,不需要外部磁场来切换MTJ器件426(0)-426(N)的磁定向状态。在本示例中,自由层432(0)-432(N)的磁化方向被改变为与钉扎层430(0)-430(N)的磁化方向呈P状态以存储逻辑“0”的值。如果期望不在MRAM位单元404(0)-404(N)中执行写入操作,可以将正去激活电压Vda施加到未写入的MRAM位单元404(0)-404(N)的选择晶体管
438(0)-438(N),使得其相应MTJ器件426(0)-426(N)的能量势垒不会降低到足以使施加到其自由层432(0)-432(N)的自旋转矩改变其磁矩方向。
[0056] 注意,如果需要,可以将负激活电压Va施加到每个在写入初始化阶段期间要写入逻辑“0”值的每个MRAM位单元404(0)-404(N),使得在后续的写入数据阶段只有MRAM位单元404(0)-404(N)需要被写入逻辑“1”。这提高了不会被写入的MTJ器件426(0)-426(N)的能量势垒,使得当第一写入电流Iw1从左向右流过公共电极412时,施加在自由层432(0)-432(N)上的自旋转矩不足以改变那些自由层432(0)-432(N)的磁定向方向。
[0057] 提供在图4A和4B中的电压切换MRAM 400中的公共电极412设计减少了写入操作的功耗。在写入操作期间,为减少MRAM位单元404(0)-404(N)的MTJ器件426(0)-426(N)的能量势垒而对MRAM位单元404(0)-404(N)的负激活电压Va的施加,允许较少的写入电流Iw1、Iw2通过第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)而被施加到公共电极412,,以实现MRAM位单元404(0)-404(N)中的磁定向方向的改变。此外,由于在写入操作期间减少了MRAM位单元404(0)-404(N)中MTJ器件426(0)-426(N)的能量势垒,在电压切换MRAM 400中电流切换可能会比传统MRAM设计中的要快。提供公共电极412设计还允许两个(2)晶体管,第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)控制提供写入电流Iw以在MRAM位单元404(0)-404(N)上产生自旋转矩,而不是为每个MRAM位单元404(0)-404(N)提供专用写入操作晶体管。因此,MRAM位单元404(0)-404(N)的布局和密度不依赖于第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)。此外,由于在写入操作期间降低了MRAM位单元404(0)-404(N)的MTJ器件426(0)-426(N)的能量势垒,第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)的尺寸可以设置的更小,因为与传统MRAM设计相比,写入操作需要驱动强度更少。在写入操作期间,高电阻隧道阻挡层
428(0)-428(N)减少了流过隧道阻挡层428(0)-428(N)的电流。
[0058] 图6是流程图,图示了根据图5A和5B中的上述讨论对图4A中电压切换MRAM400中的MRAM位单元404(0)-404(N)执行写入操作的示例性的过程600。在这方面,过程600包括控制耦合到多个MRAM位单元404(0)-404(N)的多个读取操作晶体管418(0)-418(N),以向公共电极412提供阻抗Z,以将多个读取操作晶体管418(0)-418(N)与公共电极412解耦(框602)。如前所述,这避免了产生读取操作电路路径420(0)-420(N)。过程600还包括控制多个MRAM位单元404(0)-404(N)的存取晶体管434(0)-434(N),以将源极电压施加到多个MRAM位单元404(0)-404(N)(框604)。过程600还包括驱动第一写入操作晶体管414(1)的源极S1上的正源极电压,以及驱动第二写入操作晶体管414(2)的源极S2上的负或零源极电压,以产生通过公共电极412的公共写入操作电路路径416,使写入电流Iw流过公共电极412,从而产生自旋转矩并以第一方向将其施加到写入操作中多个MRAM位单元404(0)-404(N)(框606)。如前所述,在多个MRAM位单元404(0)-404(N)上施加自旋转矩可以改变它们的自由层432(0)-
432(N)的磁定向方向,以有效地将逻辑状态写入到MRAM位单元404(0)-404(N)。在写入操作期间将负激活电压Va施加到MRAM位单元404(0)-404(N)以减少MRAM位单元404(0)-404(N)的MTJ器件426(0)-426(N)的能量势垒,这允许要施加到公共电极412的更小的写入电流Iw1、Iw2。
[0059] 图7图示了对图4A和4B中电压切换MRAM 400中的一个MRAM位单元404(0)的读取操作。在这方面,正电压Vr被施加到与MRAM位单元404(0)相关联的选择晶体管438(0)的源极S。MRAM位单元404(0)的相应存取晶体管434(0)被激活以将正电压施加到相应MTJ器件426(0)。读取操作晶体管418(0)被激活以向MRAM位单元404(0)提供读取操作电路路径420(0)。写入操作晶体管414(1)、414(2)被控制以向公共电极412提供高阻抗Z,使得电流不通过公共电极412流向写入操作晶体管414(1)、414(2),以形成写入操作电路路径416。在由读取操作晶体管418(0)产生的读取操作电路路径420(0)被激活的情况下,施加到MRAM位单元404(0)的正电压使得读取电流Ir流过MTJ器件426(0)。如前所述,读取电流Ir可以被感测以确定存储在MRAM位单元404(0)中的逻辑状态,因为读取电流是MTJ器件426(0)的电阻的函数,其基于MTJ器件426(0)处于P还是AP的磁化状态而变化。
[0060] 因此,如上关于图7所述,对于读取操作,由于读取操作晶体管418(0)-418(N)为读取电流Ir(0)-Ir(N)提供单独的读取操作电路路径420(0)-420(N)以从写入操作电路路径416分开流动,读取操作电路路径420(0)-420(N)在路径长度上不会变化。这是因为即使MRAM位单元404(0)-404(N)在沿公共电极412的X轴方向的不同位置被布置,公共电极412(不属于MRAM位单元404(0)-404(N)的第一电极422(0)-422(N)的部分)不会形成读取操作电路路径420(0)-420(N)。因此,例如,当在读取操作中读取MRAM位单元404(0)-404(N)时,流过MRAM位单元404(0)-404(N)的读取电流Ir(0)-Ir(N)每次移动作为其形成的读取操作电路路径420(0)-420(N)的一部分的相同的距离。因此,属于公共电极322的寄生电阻不会影响耦合到MRAM位单元404(0)-404(N)的读取电阻。这可以允许MRAM位单元404(0)-404(N)的读取感测窗口相对于作为示例的图3A中的VoCSM 302而言被放大。此外,与图3A中的VoCSM 302相比,读取寄生电阻可以降低,例如,为了不降低读取操作中MRAM位单元404(0)-404(N)的MTJ器件426(0)-426(N)的TMR率,其可以影响其性能和感测边缘。
[0061] 图8是流程图,图示了根据图7中的上述讨论对图4A中电压切换MRAM 400中的MRAM位单元404(0)-404(N)执行写入操作的示例性的过程800。在这方面,过程800包括响应于对多个MRAM位单元404(0)-404(N)中要读取的MRAM位单元404(0)-404(N)的读取操作,控制耦合到多个MRAM位单元404(0)-404(N)的公共电极412的第一端部437(1)的第一写入操作晶体管414(1),以向公共电极412提供高阻抗Z,从而将第一写入操作晶体管414(1)和公共电极412解耦(框802)。过程800还包括响应于读取操作,控制耦合到多个MRAM位单元404(0)-404(N)的公共电极412的第二端部437(2)的第二写入操作晶体管(414(2)),以向公共电极
412提供高阻抗Z,从而将第二写入操作晶体管414(2)和公共电极412解耦(框804)。如前所述,为公共电极412提供高阻抗Z的第一和第二写入操作晶体管414(1)、414(2)避免了写入操作电路路径的产生。过程800还包括响应于读取操作,激活耦合在源极线(SL)和要读取的MRAM位单元404(0)-404(N)之间的存取晶体管434(0)-434(N),以将源极电压(VR)耦合到MRAM位单元404(0)-404(N),以及激活在位线(BL)、公共电极412和要读取的MRAM位单元404(0)-404(N)之间耦合的读取操作晶体管418(0)-418(N),以在源极线(SL)和位线(BL)之间产生读取操作电路路径420(0)-420(N)(框806)。这使得读取电流(Ir)在源极线(SL)和位线(BL)之间流动。如前所述,读取电流(Ir)可以被感测以确定要读取的MRAM位单元404(0)-
404(N)的自由层432(0)-432(N)的磁定向方向,以及其逻辑存储状态。
[0062] 图4A和4B中的MRAM位单元402可以在MRAM阵列中的多个MRAM位单元行中被提供,以提供电压切换MRAM。在这方面,图9图示了包括多个MRAM位单元行902(0)-902(M)的示例性的电压切换MRAM 900。每个MRAM位单元行902(0)-902(M)包括图4A和4B中的MRAM位单元电路402和相应多个MRAM位单元404(0)(0)-404(M)(N)。例如,MRAM位单元行902(0)包括MRAM位单元电路402(0),该电路包括MRAM位单元404(0)(0)-404(M)(N)。存在“N”个MRAM位单元列904(0)-904(N)。例如,MRAM位单元列904(0)在列904(0)中包括作为MRAM位单元404(0)(0)-404(0)(N)的MRAM位单元404。MRAM位单元列904(N)在列904(0)中包括作为MRAM位单元404(M)(0)-404(M)(N)的MRAM位单元404。每个MRAM位单元行902(M)包括MRAM位单元电路402(M),该电路包括MRAM位单元404(M)(0)-404(M)(N)。因此,如前关于图4A和4B所述,图9中电压切换MRAM 900中的每个MRAM位单元行902(0)-902(M)采用共享的公共电极412(0)-
412(M),该电极耦合到相应第一和第二写入操作晶体管414(0)(1)、414(0)(2)、414(M)(1)、
414(M)(2),用于对其相应MRAM位单元行902(0)-902(M)中的MRAM位单元404(0)(0)-404(M)(N)执行写入操作。第一和第二写入操作晶体管414(0)(1)、414(0)(2)、414(M)(1)、414(M)(2)栅极耦合到相应字线WL0-WLM。驱动器电路906(0)(1)、906(0)(2)、906(M)(1)、906(M)(2)被耦合到相应第一和第二写入操作晶体管414(0)(1)、414(0)(2)、414(M)(1)、414(M)(2)的每个,用于控制施加到其源极的电压,以及它们的公共电极412(0)-412(M)。每个MRAM位单元404(0)(0)-404(M)(N)包括专用存取晶体管434(0)(0)-434(M)(N)。每个MRAM位单元行
902(0)-902(M)进一步采用耦合到相应MRAM位单元404(0)(0)-404(0)(N)、404(M)(0)-404(M)(N)的相应位线BL0-BLN的专用读取操作晶体管418(0)-418(N)。可以在BL列选择器电路
908中提供读取操作晶体管418(0)-418(N),其中该电路例如可以是位线(BL)列多路复用器(mux)电路。此外,每个MRAM位单元行902(0)-902(M)进一步采用耦合到每个MRAM位单元404(0)(0)-404(0)(N)-404(M)(0)-404(M)(N)的源极线SL0-SLN的专用选择晶体管438(0)-438(N)。可以在源极线(SL)列选择器电路910中提供选择晶体管438(0)-438(N),其中该电路例如可以是源极线(SL)列多路复用器(mux)电路。
[0063] 继续参考图9,驱动器电路906(0)(1)、906(M)(1)中的每个电路都包括写入使能输入WE和写入电压轨输入WR。驱动器电路906(0)(2)、906(M)(2)还包括写入使能输入WE和写入电压轨输入WR。例如,在图9中所示的对第一MRAM位单元行902(0)的示例性的写入操作中,字线WL0被激活以激活MRAM位单元行902(0)中第一和第二写入操作晶体管414(0)(1)、414(0)(2)以及存取晶体管434(0)(0)-434(0)(N)。正电压被施加到驱动器电路906(0)(1)的写入电压轨输入WR,并且负或零电压位于到驱动器电路906(0)(2)的写入电压轨输入WR上。写入使能状态的写入使能信号912被施加到驱动器电路906(0)(1)、906(0)(2)的写入使能输入WE。这使得驱动器电路906(0)(1)将正电压施加到公共电极412(0)并使得驱动器电路906(0)(2)将负电压施加到公共电极412(0),从而驱动第一写入电流Iw1流过公共电极412(0),如图9所示。响应于到读取使能输入RE的读取使能状态输入的读取使能信号,由读取操作晶体管418(1)-418(N)提供高阻抗Z,从而不产生通过BL列选择器电路908的读取操作电路路径420(0)-420(N)。如前所述,流过公共电极412(0)的第一写入电流Iw1在MRAM位单元行
902(0)中的MTJ器件426(0)(0)-426(0)(N)上产生自旋转矩。第一写入电流Iw1产生自旋转矩以允许逻辑“1”被写入到MRAM位单元404(0)(0)-404(0)(N)。如图9的示例所示,为了在给定的MRAM位单元404(0)(0)-404(0)(N)上执行写入操作,激活电压Va被施加以降低能量势垒,以允许磁化方向的方向在相应MTJ器件426(0)(0)-426(0)(N)中改变。去激活电压Vda被施加到未写入的MRAM位单元404(0)(0)-404(0)(N)。SL列选择器电路910被配置为,基于提供到存储器地址输入Addr的存储器地址914和在SL列选择器电路910的写入使能输入WE上提供的写入使能状态的写入使能信号912,激活选择晶体管438(0)-438(N)从而施加激活电压Va或去激活电压Vda。要写入的数据是基于在SL I/O上提供到SL列选择器电路910的数据。
[0064] 为了产生以相反方向流动的第二写入电流Iw2,从而将逻辑“0”值写入到MRAM位单元行908(2)中的MRAM位单元404(0)(0)-404(0)(N),负或零电压和正电压被施加到相应驱动器电路906(0)(1)、906(0)(2)的写入电压轨输入WR。写入使能状态的写入使能信号912被施加到驱动器电路906(0)(1)、906(0)(2)。这使得驱动器电路906(0)(1)将负或零电压施加到第一写入操作晶体管414(0)(1)并且驱动器电路906(0)(2)将正电压施加到第二写入操作晶体管414(0)(2)。同样地,激活负电压Va被施加以降低能量势垒,以允许磁化方向的方向在相应MTJ器件426(0)(0)-426(0)(N)中被改变。去激活电压Vda被施加到未写入的MRAM位单元404(0)(0)-404(0)(N)。SL列选择器电路910被配置为,基于提供到存储器地址输入Addr的存储器地址914和在SL列选择器电路910的写入使能输入WE上提供的写入使能状态的写入使能信号912,激活选择晶体管438(0)-438(N)从而施加激活电压Va或去激活电压Vda。要写入的数据是基于在SL I/O上提供到SL列选择器电路910的数据918。
[0065] 图10图示了图9中电压切换MRAM 900中的MRAM位单元行902(0)中的MRAM位单元404(0)(4)上的读取操作。在本示例中,字线WL0被再次激活以激活存取晶体管434(0)(0)-
434(0)(N)以及MRAM位单元行902(0)中的第一和第二写入操作晶体管414(0)(1)、414(0)(2)。写入禁用状态的写入使能信号912被施加到驱动器电路906(0)(1)、906(0)(2),这使得第一和第二写入操作晶体管414(0)(1)、414(0)(2)为公共电极412(0)提供高阻抗Z。因此公共电极412(0)将不会形成对MRAM位单元404(0)(4)进行读取操作的读取操作电路路径420(0)-420(N)。写入禁用状态的写入使能信号912还会使SL列选择器电路910不激活全部选择晶体管438(0)-438(N)。读取使能状态的读取使能信号915被施加到SL列选择器电路910的读取使能输入RE以激活选择晶体管438(4),从而将读取电压Vr施加到MRAM位单元404(0)(4)。读取使能状态的读取使能信号915还被施加到BL列选择器电路908的读取使能输入RE以激活读取操作晶体管418(4),从而通过BL I/O输出924产生到感应放大器922的读取操作电路路径420(4)。
[0066] 图9中电压切换MRAM 900中的MRAM位单元404(0)(0)-404(M)(N)的MTJ器件926(0)(0)-926(M)(N)可以作为iMTJ或垂直MTJ(pMTJ)而被提供。对于iMTJ,自由层的磁定向方向在面内方向被改变,该方向是图9和10中所示的面内Y轴方向。对于pMTJ自由层的磁定向方向在垂直方向被改变,该方向是图9和10中所示的Z轴方向。在这方面,图11A是示例性的电压切换MRAM 1100的俯视图,该MRAM包括MRAM位单元行1102(0)-1102(M),每个MRAM位单元行包括MRAM位单元1104(0)(0)-1104(0)(N)-1104(M)(0)-1104(M)(N),MRAM位单元包括iMTJ器件1126(0)(0)-1126(0)(N)-1126(M)(0)-1126(M)(N),这些iMTJ器件在其各自的钉扎层1130(0)(0)-1130(0)(N)-1130(M)(0)-1130(M)(N)下的自由层1132(0)(0)-1132(0)(N)-1132(M)(0)-1132(M)(N)具有易轴,并在Y轴方向延伸。钉扎层1130(0)(0)-1130(0)(N)-1130(M)(0)-1130(M)(N)是被配置为连接iMTJ器件1126(0)(0)-1126(0)(N)-1126(M)(0)-1126(M)(N)的顶部通孔或金属钉扎层。图12是示例性的电压切换MRAM 1200的俯视图,该MRAM包括MRAM位单元行1202(0)-1202(M),每个MRAM位单元行包括MRAM位单元1204(0)(0)-1204(0)(N)-1204(M)(0)-1204(M)(N),MRAM位单元包括iMTJ器件1226(0)(0)-1226(0)(N)-1226(M)(0)-1226(M)(N),这些iMTJ器件在其各自的钉扎层1230(0)(0)-1230(0)(N)-1230(M)(0)-1230(M)(N)下的自由层1232(0)(0)-1232(0)(N)-1232(M)(0)-1232(M)(N)具有易轴,并在与X和Y轴呈约45度角的方向延伸。钉扎层1230(0)(0)-1230(0)(N)-1230(M)(0)-1230(M)(N)是被配置为连接iMTJ器件1226(0)(0)-1226(0)(N)-1226(M)(0)-1226(M)(N)的顶部通孔或金属钉扎层。图13是是示例性的电压切换MRAM 1300的俯视图,该MRAM包括MRAM位单元行1302(0)-1302(M),每个MRAM位单元行包括MRAM位单元1304(0)(0)-1304(0)(N)-1304(M)(0)-1304(M)(N),MRAM位单元包括pMTJ器件1326(0)(0)-1326(0)(N)-1326(M)(0)-1326(M)(N),这些pMTJ器件具有环形自由层1332(0)(0)-1332(0)(N)-1332(M)(0)-
1332(M)(N),这些自由层具有更小的纵横比并且其各自的钉扎层1330(0)(0)-1330(0)(N)-
1330(M)(0)-1330(M)(N)。钉扎层1330(0)(0)-1330(0)(N)-1330(M)(0)-1330(M)(N)是被配置为连接pMTJ器件1326(0)(0)-1326(0)(N)-1326(M)(0)-1326(M)(N)的顶部通孔或金属钉扎层。自由层和钉扎层的纵横比越小,提供的磁场灵敏度越大,开关电流越小。例如,自由层和钉扎层的纵横比还可以补偿由于例如环境温度变化而引起的磁各向异性和矫顽力的变化。
[0067] 到目前为止,电压切换MRAM的示例已经包括MRAM位单元,该MRAM位单元包括顶部钉扎的MTJ器件,其中钉扎层被布置在自由层上方,并且公共电极被布置在自由层附近。还可以提供包括MRAM位单元的电压切换MRAM,该MRAM位单元包括底部钉扎的MTJ器件,其中自由层被布置在钉扎层上方,并且公共电极被布置在钉扎层附近。
[0068] 在这方面,图14图示了示例性的电压切换MRAM 1400,其包括多个MRAM位单元行1402(0)-1402(M)。每个MRAM位单元行1402(0)-1402(M)包括与图4A和4B中的MRAM位单元电路402相似的相应MRAM位单元电路1404(0)-1404(M),除了MRAM位单元电路1404(0)-1404(M)包括在底部钉扎配置中的MRAM位单元电路1404(0)-1404(M)中配置的相应MRAM位单元
404(0)(0)-404(M)(N)。在图14和图9之间使用公共的元件标号表示公共的部件,并且因此不再赘述。MRAM位单元1406(0)(0)-1406(M)(N)的自由层432(0)(0)-432(M)(N)被布置在第一电极422(0)-422(N)和公共电极412(0)-412(M)附近。存取晶体管434(0)-434(N)被布置在第二电极424(0)-424(N)和钉扎层430(0)-430(N)附近。例如,MRAM位单元行1402(0)包括MRAM位单元电路1404(0),该MRAM位单元电路包括MRAM位单元1406(0)(0)-1406(0)(N)。存在“N”个MRAM位单元列1408(0)-1408(N)。在图14中用于读取和写入操作的电压切换MRAM 
1400的的操作与先前讨论的图9和图10中电压切换MRAM 900的操作类似,因此在此不再赘述。
[0069] 图15A-15F图示了电压切换MRAM的示例性的制造阶段,该电压切换MRAM对每个MRAM位单元行采用了共享底部电极和共享写入操作晶体管。这些制造阶段可以被用于制造本文公开的包括公共电极的任何电压切换MRAM。图15A-15F中的示例是制造类似图4A中的MRAM位单元404。在这方面,图15A图示了电压切换MRAM 1502的第一制造阶段1500(1)。第一制造阶段1500(1)图示了在给定的金属层1508中的金属间电介质(IMD)材料1506中已经形成的金属线1504。为了准备与金属线1504互联的通孔,电介质层1510被布置在金属层1508上方。如图15B中的第二制造阶段1500(2)中所示,光刻过程可以被用于暴露开口1512,以便在其中形成通孔1514。如图15B所示,通孔1514可以用电介质层1510通过平面化处理进行抛光或加工成平面。接着,可以在电介质层1510上形成公共电极412,从而形成与通孔1514的互联。
[0070] 图15C图示了电压切换MRAM 1502的第三制造阶段1500(3)。如图所示,在公共电极412上方形成自由层432、隧道阻挡层428和钉扎层430,从而形成用于形成MTJ器件的MTJ层叠。公共电极412被电耦合到自由层432。为了准备MTJ器件,当MTJ层叠1516被刻蚀时(例如,诸如通过离子束刻蚀(IBE)过程),硬掩模层(HM)1518被布置在MTJ层叠1516上方以保护自由层432、隧道阻挡层428和钉扎层430。如图15D中的第四制造阶段1500(4)所示,光阻层
1520被布置在硬掩模(HM)层1518上方,使得未布置在MTJ层叠1516上方的部分硬掩模(HM)层1518可以通过刻蚀过程而被移除,从而形成硬掩模(HM)1522。接着,刻蚀MTJ层叠1516以形成图15D中的MTJ器件426。然后,如图15E中的第五制造阶段1500(5)所示,另一个IMD层
1524被布置在MTJ器件426周围以提供绝缘,以在另一个金属层1528中准备另一个金属线
1526以耦合到MTJ设备426上方形成以形成MRAM位单元404的顶部电极,如图15F中的第六制造阶段1500(6)所示。
[0071] 电压切换MRAM图示了采用多个MRAM位单元的MRAM位单元行,这些MRAM位单元具有与共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径,以分离读取和写入操作电路路径,进而在读取操作期间减小寄生读取电阻,并根据本文公开的方面,该电压切换MRAM可以被提供到或集成到任何基于处理器的设备。例如但不限于,包括机顶盒、娱乐单元、导航设备、通信设备、固定位置数据单元、移动位置数据单元、全球定位系统(GPS)设备、移动电话、蜂窝电话、智能电话、会话初始化协议(SIP)电话、平板电脑、平板手机、服务器、计算机、便携式计算机、移动计算设备、可穿戴计算设备(例如,智能手表、健康或健身追踪器、眼镜等)、台式计算机、个人数字助理(PDA)、监控器、计算机显示器、电视机、调谐器、收音机、卫星收音机、音乐播放器、数字音乐播放器、便携式音乐播放器、数字视频播放器、视频播放器、数字视频光盘(DVD)播放器、便携式数字视频播放器、机动车、载具部件、航空电子系统、无人机和直升机
[0072] 在这方面,图16图示了可以被包括在IC 1602中的基于处理器的系统1600的示例。基于处理器的系统1600可以包括电压切换MRAM 1604,该电压切换MRAM包括采用多个MRAM位单元的MRAM位单元行,这些MRAM位单元具有与共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径,以分离读取和写入操作电路路径,进而在读取操作期间减小寄生读取电阻,并根据本文公开的方面,包括但不限于图4A-4B中的电压切换MRAM 400和图13-14中的电压切换MRAM 1300。IC 1602可以被包括在SoC 1606中在或作为SoC 1606提供。基于处理器的系统1600包括CPU 1608,该CPU包括一个或多个处理器1610。CPU 1608可以具有耦合到处理1610的高速缓存存储器1612,用于快速存取暂时存储的数据。高速缓存存储器1612可以包括电压切换MRAM 1604(1),该电压切换MRAM包括采用多个MRAM位单元的MRAM位单元行,这些MRAM位单元具有与共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径,以分离读取和写入操作电路路径,进而在读取操作期间减小寄生读取电阻,并根据本文公开的任何示例。CPU 1608被耦合到系统总线1614并且能够将被包括在基于处理器的系统
1600中的主从设备相互耦合。众所周知,CPU 1608通过在系统总线1614上交换地址、控制和数据信息来与这些其他设备通信。虽然图16中未示出,但是可以提供多个系统总线1614,其中每个系统总线1614构成了不同的结构。例如,CPU 1608可以将总线事务请求发送到作为从设备的示例的存储器系统1618。存储器系统1618可以包括存储器阵列1620,该存储器阵列包括存储器位单元1622。例如,存储器位单元1622可以是MRAM位单元。存储器阵列1620可以包括电压切换MRAM 1604(2),该电压切换MRAM包括采用多个MRAM位单元的MRAM位单元行,这些MRAM位单元具有与共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径,以分离读取和写入操作电路路径,进而在读取操作期间减小寄生读取电阻,并根据本文公开的任何示例。
[0073] 其他的主从设备可以被连接到系统总线1614。如图16所示,这些设备可以包括存储器系统1618和一个或多个输入设备1624。输入设备1624可以包括任何类型的输入设备,包括但不限于输入键、开关、声音处理器等。其他设备还可以包括一个或多个输出设备1626和一个或多个网络接口设备1628。输出设备1626可以包括任何类型的输出设备,包括但不限于音频、视频、其他可视化指示器等。例如,其他设备还可以包括一个或多个显示器控制器1630。网络接口设备1628可以是任何被配置为允许与网络1632进行数据交换的设备。网络1632可以是任何类型的网络,包括但不限于有线或无线网络、个人或公共网络、局域网TM(LAN)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、蓝牙 网络以及因特网。网络接口设备1628可以被配置为支持所需的任何类型的通信协议。
[0074] CPU 1608还可以被配置为通过系统总线1614访问显示器控制器1630以控制发送到一个或多个显示器1634的信息。显示器控制器1630可以包括电压切换MRAM 1604(3),该电压切换MRAM包括采用多个MRAM位单元的MRAM位单元行,这些MRAM位单元具有与共享的自旋转矩写入操作电路路径分离的读取操作电路路径,以分离读取和写入操作电路路径,进而在读取操作期间减小寄生读取电阻,并根据本文公开的任何示例。显示器控制器1630将信息发送到要通过一个或多个视频处理器1636进行显示的显示器1634,该处理器将要显示的信息处理成适合于显示器1634的格式。显示器1634可以包括任何类型的显示器,包括但不限于阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、等离子体显示器等。
[0075] 本领域的技术人员将会进一步理解,与本文公开的方面相关的各种说明性的逻辑框图、模、电路和算法可以作为电子硬件、存储在存储器或另一台计算机可读介质中并由处理器或其它处理设备执行的指令,或二者的结合。本文描述的主设备和从设备例如可以被用于任何电路、硬件部件、集成电路(IC)或IC芯片。本文公开的存储器可以是任何类型和大小的存储器,并且被配置为存储所需的任何类型的信息。为了清楚地示出这种可交换性,上文大体上根据其功能描述了各种说明性的部件、框图、模块、电路和步骤。如何实现这样的功能取决于特定的应用、设计选择和/或对整个系统施加的设计限制。技术人员可以针对每个特定的应用以不同的方式实现所描述的功能,但是这样的实现决策不应该被解释为导致偏离本公开的范围。
[0076] 关于本文公开的方面所描述的各种示意性的逻辑框图、模块和电路可以通过以下部件实现或执行:处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、离散的门或晶体管逻辑、离散的硬件部件或被设计为用于执行本文所描述的功能的部件任意组合。处理器可以是微处理器,但是备选地,处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算器件的组合(例如,DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置)。
[0077] 本文公开的方面可以在硬件和存储在硬件中的指令来体现,并且可以驻留在例如随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或任何本领域已知的其他形式的的计算机可读介质。将示例性的存储介质耦合到处理器,使得处理器可以从存储介质读取信息并将信息写入存储介质。备选地,存储器件可以集成到处理器上。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在远程站中。备选地,处理器和存储介质可以作为离散部件驻留在远程站、基站或服务器中。
[0078] 还要注意的是,本文所描述的任何示例性的方面的操作步骤都是为了提供示例和讨论。所描述的操作可以在除了图示的序列中以外的许多不同的序列中执行。此外,在单个操作步骤中描述的操作实际上可以在多个不同步骤中执行。此外,可以将示例性的方面中讨论的一个或多个操作步骤组合。应当理解,里程图中所示的操作步骤可以进行许多不同的修改,这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。本领域的技术人员也会理解,可以使用各种不同的技术和技巧中的任何一种来表示信息和信号。例如,在上述描述中引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或它们的任意组合来表示。
[0079] 提供本公开的先前的描述,使得任何本领域的技术人员能够制造或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域的技术人员是显而易见的,并且本文中定义的通用原则可以在不偏离本公开的精神和范围的情况下应用于其他变化。因此,本公开不旨在限于本文描述的示例和设计,而是应给予与本文公开的原理和新颖特征一致的最广泛的范围。
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