[发明专利]降低初始化或置位操作功耗的电阻随机存储器及其操作方法

说明书

技术领域

本发明属于不挥发存储器技术领域，具体涉及一种电阻随机存储器(ResistiveRandom Access Memory，RRAM)及其操作方法，尤其涉及一种通过实时反馈控制初始化(Forming)或者置位(Set)操作以降低功耗的电阻随机存储器及其相应的初始化或者置位(Set)操作方法。

背景技术

电阻随机存储器(RRAM)是利用存储介质(如某些二元金属氧化物)具有明显的双稳态的特性来存储信息的。电阻随机存储器的存储介质在电信号(电流脉冲信号或者电压脉冲信号)的作用下，使存储介质在高电阻状态(High Resistance State，HRS)和低电阻(Low Resistance State，LRS)状态之间可逆转换，从而实现存储功能。这两个状态可以在一定条件下方便的进行互相转换，由此可以分别用这两个状态来存储0、1信息。现有技术报道中，Cu_xO(1＜x≤2)、WO_x(1＜x≤3)、镍的氧化物、钛的氧化物、锆的氧化物、铝的氧化物、铌的氧化物、钽的氧化物、铪的氧化物、钼的氧化物、锌的氧化物、SrZrO₃、PbZrTiO₃、Pr_1-xCa_xMnO₃等金属氧化物都可以作为电阻随机存储器的存储介质。

图1所示为现有技术的1T1R结构的电阻随机存储器单元结构示意图。如图1所示，12表示选通管T(选通管在该实例中为MOS管)，14表示存储电阻R。在存储单元的写操作过程中，将存储电阻14的高阻态定义为″0″，存储电阻14的低阻状态定义为″1″；由低阻态写为高阻态(写″0″操作)定义为ReSet操作(复位操作)，由高阻态写为低阻态(写″1″操作)定义为Set操作(置位操作)。同时电阻随机存储器在执行第一次写操作之前，以存储电阻14是Cu_xO(1＜x≤2)为例，通常需要进行一次类似Set操作的Forming操作，以激活存储介质。Forming操作和Set操作通常都是通过在存储单元上施加电压脉冲信号以实现。

图2所示为现有技术电阻随机存储器的Set操作或者Forming操作的示意图。为示意性说明，将Set操作或者Forming操作置于同一脉冲波形图中。如图2所示，对电阻随机存储器单元施加一个T1到T3时间端的电压脉冲波形(Set脉冲或者Forming脉冲)，在T1到T2时间段，Set操作或者Form操作未发生，存储电阻处于高阻态，流过存储电阻的电流较小，因此功耗也较低。但是在T2时间点发生Set操作或者Form操作后，存储电阻转变为低阻态，电流大大增加，因此T2到T3时间段的功耗激增，也即图中所示的高功耗部分。由上述可知，对于RRAM的Forming操作(初始化操作)或者Set操作功耗，主要消耗在存储电阻转变为高阻态后的时间段内。

另一方面，一般来说，存储器在制造过程中都会存在工艺波动性，因此存储单元之间的Forming或者Set的时间也存在差异。通常都会在统计上取一个较长的脉冲时间来确保所有的存储单元都能被Forming或者Set成功，因此，当工艺波动越大时，某些存储单元实际的Forming或者Set的时间要比设定的Forming或者Set的时间要短得多，因此在Forming或者Set后的低阻上浪费的功耗将越大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，进一步降低电阻随机存储器的Forming操作和Set操作的功耗。

为解决以上技术问题，本发明提供一种电阻随机存储器。该存储器包括用于对存储单元进行Forming操作或者置位操作的写驱动模块；还包括：

与所述存储单元耦接的反馈电阻，用于反馈存储单元中存储电阻的状态变化；以及

比较器，用于控制所述写驱动模块输出，反馈存储电阻状态变化的信息输入至该比较器。

作为较佳实施例，所述写驱动模块还用于对存储单元进行复位操作；所述电阻随机存储器还包括与所述反馈电阻并联的开关，复位操作或者读操作时，所述开关导通。