[发明专利]非易失性存储单元的预测性预加热

说明书

背景

数据存储设备一般以快速高效的方式工作以存储和检取数据。一些存储设备利用固态存储单元的半导体阵列来存储数据的各个位。这类存储单元可以是易失性的或者非易失性的。

易失性存储单元通常仅在持续向设备提供操作电力时保留存储在存储器中的数据，而非易失性存储单元通常即使在不施加操作电力时也保留存储在存储器中的数据。

在这些和其它类型的数据存储设备中，经常希望提高存储单元操作的效率，尤其是将数据写至存储单元的方面。

发明内容

本发明的各实施例一般涉及用于热预调节以将数据写入诸如自旋力矩转移随机存取存储器(STRAM)存储单元的方法和设备。

根据一些实施例，该方法通常包括将一逻辑状态写至与第一块地址关联的未调节非易失性第一存储单元。热预调节被同时施加于与响应第一块地址而选择的第二块地址关联的非易失性第二存储单元。

根据又一些实施例，设备一般包括控制电路、与第一块地址关联的未调节非易失性第一存储单元以及与第二块地址关联的未调节第二非易失性存储单元。控制电路被配置成将一逻辑状态写至第一存储单元并同时将热预调节作用于第二存储单元，其中第二存储单元是响应第一块地址针对所述热预调节而选择的。

以本发明各种实施例为表征的这些以及各种其它特征与优点可考虑以下具体讨论与所附附图来理解。

附图说明

图1是根据本发明各实施例构造和运作的示例性数据存储设备的总括功能图示。

图2示出自旋力矩转移随机存取存储器(STRAM)存储单元的磁性隧道结(MTJ)的示例性构造。

图3示出使用如图2配置的STRAM存储单元的图1的阵列的多个部分的示意图。

图4示出具有热预调节二极管的图1的阵列的多个部分的另一示意图。

图5是根据本发明各实施例的定时电路的示意图。

图6陈述用于PREDICTIVE THERMAL PRECONDITIONING(预测性热预调节)例程的流程图。

图7是根据一些实施例在写数据操作过程中选择地预调节存储单元的时序图。

图8是根据又一些实施例在写数据操作过程中选择地预调节存储单元的时序图。

图9是图1中的设备配置为内容可读存储器(CAM)的高速缓存器结构的框图表示。

图10示出根据一些实施例选择地预调节图9的CAM的存储单元的时序图。

图11示出根据一些实施例选择地预调节图9的CAM的存储单元的时序图。

具体实施方式

图1提供数据存储设备100的功能框图表示以解说可在其中有利地实践本发明的各实施例的示例性环境。设备100包括顶层控制器102、接口(I/F)电路104和非易失性数据存储阵列106。I/F电路104在控制器102的指导下工作以在阵列106和主机设备(未示出)之间传递用户数据。在一些实施例中，该设备具有固态驱动器(SSD)的特征，控制器102是可编程的微控制器，而阵列106包括非易失性存储单元(单位)的阵列。

阵列106的示例性存储单元构造示出于图2。图2中的存储单元具有带磁性隧道结(MTJ)110的自旋力矩转移随机存取存储器(STRAM)结构，尽管也可使用其它单元结构。MTJ 110包括固定的基准层112和可编程的自由层114(记录层)，这两个层由居间的隧道(壁垒)层116分隔开。

基准层114具有沿选定方向的固定磁取向，如图2所示的关联箭头表示的那样。该固定磁取向可以许多方式建立，例如藉由对个别磁体(未示出)的钉扎。自由层114具有可选择地编程的磁取向，该磁取向可以是与基准层114的选定方向平行的(实线所示)或逆平行的(虚线所示)。

当自由层114的磁化基本沿与基准层112磁化的相同方向(即与之平行)取向时，MTJ 110获得低阻状态。为使MTJ 110取向在平行的低阻状态，写电流流过MTJ 110以使基准层112的磁化方向设定自由层114的磁取向。由于电子沿与电流方向相反的方向流动，写电流方向从自由层114去往基准层112，并且电子从基准层112向自由层114行进。

MTJ 110的高阻状态建立在逆平行取向上，其中自由层114的磁化方向与基准层112的磁化方向大致相反。为了使MTJ 110取向在逆平行阻态，写电流从基准层112流过MTJ 110至自由层114以使自旋极化电子沿相反方向流入自由层114。