[发明专利]用于共享感测MRAM的系统和方法

说明书

根据35U.S.C.§119主张优先权

本专利申请案主张2010年9月8日申请的标题为“使用正常读取路径的MRAM读取参考产生方案(MRAM Read Reference Generation Scheme Using Normal Read Path)”的第61/380,832号临时申请案的优先权，且所述临时申请案转让给本案受让人并在此明确以引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请案涉及非易失性电阻性存储器，且更特定来说，涉及用于存取非易失性电阻存储器的参考电压的产生和分布。

背景技术

例如便携式无线电话和个人数字助理(PDA)等个人计算装置正需要不断增长的数据存储容量来执行范围不断扩大的应用。举例来说，无线电话可包含数字视频相机、视频和音频文件播放器、便携式游戏播放器，和因特网接入/网络浏览器。在需要处置范围扩大的应用的同时，电池使用有时间被高度重视，且因此优选将数据存储的电力消耗保持在最小范围。

将数据存储为可切换电阻的电阻存储器显示出满足例如个人计算装置等应用中的预期存储需要的前景。一种类型的电阻存储器——自旋转移力矩(STT)磁性隧穿结(MTJ)或STT-MTJ显示出特别的前景。STT-MTJ具有较高的读取/写入速度，与MOS处理相容，且具有非常高的循环耐久性。简要来说，STT-MTJ单元包含固定磁性层和自由磁性层，各自具有若干磁域。自由磁性层与固定磁性层的对准可被切换到两个稳定状态(并行(P)和反平行(AP))中的一者中。P和AP状态中的一者可表示二进制“0”，且另一者表示二进制“1”。P状态中的STT-MTJ的电阻比AP状态中的其电阻低。STT-MTJ单元可因此通过检测其电阻来读取。

用于读取STT-MTJ单元的常规手段是通过使读取电流通过所述单元且通过读出放大器将所得的“读取”电压与参考电压进行比较。为了读取准确性，参考电压理想上处于“0”电压与“1”电压之间的一半处。为了在此所要的半途点处提供参考电压，理想上具有与读取电流相同的量值的参考电流通过在“0”状态下编程的参考STT-MTJ与在“1”状态下编程的参考STT-MTJ的平行布置。理想上，参考STT-MTJ具有与实际存储STT-MTJ的P和AP状态电阻相同的P和AP状态电阻。因此，假设参考电流和读取电流具有相同的量值，则此在“0”电压与“1”电压之间的一半处的理想点处产生参考电压。

在形成为m列乘n行的STT-MTJ单元的阵列的常规磁性随机存取存储器(MRAM)中，可为每L列(例如，四个、六个、八个)中的每一者提供一个读出放大器，且可提供参考电路以用于馈送连接到读出放大器的输入中的一者的参考电压线。

为了读取准确性和存取速度，一般的设计目标是使参考电压和读取电压两者在读出放大器的输入处尽可能快地达到可接收地稳定的状态。然而，在由STT-MTJ单元形成的常规磁性随机存取存储器(MRAM)中，参考电流所流过的路径与读取电流流过的路径相比具有显著不同的结构和布置，以及不同的电特性。电特性上的差异可包含其相应负载中的显著差异。此外，用于参考电流的路径以及用于读取电流的路径可具有实质上不同的结构，且因此其归因于制造容限的相应物理参数上的变化可导致其电特性之间的差异上的对应大的变化，且因此导致其不同的延迟。结果可为读取存取时序上的对应显著的变化。

因此在MRAM领域中需要在读取读出放大器的输入处快速地达到稳定、准确的读取电压和参考电压，以及其它性能和增产改进。

发明内容

示范性实施例包含实质上不管芯片间制造变化如何均提供益处和优点，提供读取电流路径与参考电流路径上的负载之间的固有紧密匹配以及其它特征的电阻性存储器装置和方法。根据示范性实施例的电阻性存储器装置和方法进一步提供通过由与位存储STT-MTJ单元等同且一起布置的STT-MTJ单元产生参考电压，以及其它特征和益处。在一个方面中，参考STT-MTJ单元与数据存储STT-MTJ单元之间的唯一差异可为其指定。根据示范性实施例的电阻性存储器装置和方法可进一步提供不需要特殊参考电压电路而是使用电阻性存储器存储单元来用于参考电压的电阻性存储器阵列，以及其它特征和益处。