[发明专利]使用附近的单元来提供磁存储器阵列中的场辅助切换

说明书

技术领域

本发明涉及使用附近的单元来提供磁存储器阵列中的场辅助切换的技术。

发明内容

本发明的各种实施例一般涉及用于将数据写入诸如自旋扭矩转移随机存取存储器(STRAM)存储器单元之类的磁性存储器单元的方法和装置。

根据各种实施例，通过所选择的磁性存储器单元施加写入电流以发起所述所选择的单元磁旋进(precession)至期望磁状态。同时有场辅助电流流经相邻的存储器单元来产生磁场，所述磁场辅助所选择单元旋进至期望磁状态。

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提供根据本发明的各种实施例来构造和运作的数据存储设备的功能框图。

图2描绘了图1的存储器模块的一部分。

图3示出了图2的磁性存储器单元的示例性构造。

图4是根据一些实施例施加了场辅助写入的存储器模块的一部分的功能示图。

图4A是对来自图4的单元的俯视图表示。

图5示出施加到图4中的单元的各自的电流。

图6是示出可施加场辅助写入的可选方式的功能框图。

图7是示出可施加场辅助写入的还有另一种方式的功能框图。

图8是场辅助数据写入例程的流程图。

具体实施方式

本公开以数据可被写入磁性存储器单元(诸如但不限于自旋扭矩转移随机存取存储器(STRAM)单元)的方式来阐述各种改进。

固态磁存储单元阵列可被用于提供数据比特的非易失性存储。一些磁存储单元配置包括诸如磁性隧穿结(MTJ)之类的可编程电阻性元件。MTJ包括具有选定方向上的固定磁取向的钉扎基准层。自由层通过隧穿势垒与该基准层分开，其中该自由层具有可选择性变化的磁取向。自由层相对于固定层的取向建立了该单元的总电阻，该总电阻可在读取感测操作期间检测。

虽然已发现磁性存储器单元能在紧凑的半导体阵列环境中高效率地存储数据，但是与此类单元有关的一个问题是产生不同的编程状态所需要的功率。例如，STRAM单元经常被配置为使用自旋扭矩来改变自由层的磁取向，藉此需要使用大量电流强度值来施加写入电流。对于每一个电池，这可继而需要相对较大的切换设备(如，nMOSFET)来容纳这么大的电流强度。

降低所需用于切换每个单元中的自由层的电流强度的一般趋于降低存储设备的总体能耗，这可降低热产生、并延展电池操作应用中的电池寿命。较低的切换电流还可容许在每个存储器单元中使用较小的转换设备，藉此催生出更高密集封装的、更高数据容量的阵列。

相应地，本公开一般涉及数据至磁性存储器单元的场辅助写入来降低编程电流强度。如下所述，写入电流被施加到阵列中所选择的存储器单元来实现所选择的编程的状态。同时地在阵列中至少一个靠近的单元上施加场辅助电流。该场辅助电流并不足够大到实现靠近的单元的编程状态，但是却足够大到建立安培场，所述安培场辅助在所选择的单元上的编程作用力(programming effort)。可预料的是，使用这样的场辅助电流将降低阵列的整体功耗并提供更快、更低电流的切换操作。

图1提供根据本发明的各种实施例来构造和操作的数据存储设备100的简化框图表示。可以构想，该设备构成可与便携式电子设备配对以便为该设备提供数据存储的存储卡。然而，应当领会，所要求保护的主题内容并不如此限定。

设备100被示为包括控制器102和存储器模块104。控制器102提供对该设备的顶层控制，包括与主机(未单独示出)的接口操作。控制器功能性可在硬件中或经由可编程处理器来实现，或可被直接纳入存储器模块104。其他特征也可被纳入设备100，包括但不限于I/O缓冲器、ECC电路系统和本地控制器高速缓存。

存储器模块104包括如图2中一般示出的非易失性存储单元106的固态阵列。每个单元106包括电阻性感测存储元件108和切换设备110。存储元件108在图2中被表示为可变电阻器，因为其中这些元件将响应于对这些单元的编程输入而建立不同的电阻。切换器件110在读取操作和写入操作期间促成对个体单元的选择性访问。

在一些实施例中，存储单元106被表征为自旋扭矩转移随机存取存储器(STRAM)单元。存储元件108被表征为磁性隧穿结(MTJ)，并且切换器件被表征为nMOSFET(n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)。应当领会，其他单元配置也可被容易地使用。