[发明专利]具有重写能力和低写放大的非易失性存储器

说明书

本文描述了一种非易失性存储器架构，其具有为存储系统提供低写放大的写和重写能力。通过示例的方式公开了一种存储器阵列，其包括双端存储单元块和子块。该双端存储单元可被直接重写。在一些实施方式中促进了低至1的写放大值。此外，存储器阵列可具有输入输出复用器配置，从而降低了存储操作期间存储器架构的潜通路电流。

相关申请案的交叉引用

本专利申请主张2013年3月14日递交的美国临时专利申请号61/785,979的优先权，并且是其非临时申请，出于所有目的，其全文通过引用被合并于本文中。

技术领域

本发明公开通常涉及一种非易失性存储器，作为一个示例性实例，涉及用低写放大促进写和重写的非易失性存储器架构。

背景技术

集成电路技术领域中最近的革新是电阻型存储器。虽然很多电阻型存储器技术还处于开发阶段，但电阻型存储器的各种技术概念已经被本发明的受让人所展示，并且正处于一个或多个改进或反驳相关理论的验证阶段。即便如此，电阻型存储器技术承诺在半导体电子工业中比竞争技术拥有实质性的优势。

电阻型随机存取存储器(RRAM)是一种电阻型存储器。发明人相信RRAM有潜力成为用于基于更高密度半导体的设备的高密度非易失性信息存储器技术。通常RRAM通过不同阻态之间的可控切换存储信息。RRAM设备的一个理论实例包括一对电极之间提供的绝缘层。这种正确配置的设备可显示出电感应脉冲迟滞电阻切换效应。

电阻切换被解释为不同电绝缘介质内导电结构的形成结果(在一些理论中)。导电材料可以是从附近电极(例如具有自由离子的)中的离子形成。在一些理论中，响应于施加在RRAM存储单元上的适当电势或电流，会发生离子的场致扩散。根据其它理论，响应于二元氧化物(例如NiO、TiO₂等)中的焦耳热和电化学过程，或者通过离子导体(包括氧化物、硫族化合物、聚合物等)的氧化还原过程，会发生丝形成，

本发明人希望基于电极、绝缘体、电极模型的电阻型设备显示良好的耐久性和生命周期。此外，本发明人希望这种设备具有非常高的片上密度。对应地，电阻型元件有望成为用于数字信息存储器的金属氧化物半导体(MOS)晶体管的替代物。本发明申请的发明人相信电阻切换存储器设备的模型相对于非易失性FLASH MOS设备提供了一些潜在的技术优势。

有鉴于此，发明人希望进一步改进存储技术和电阻型存储器。

发明内容

以下提出本说明书的简要概述，以提供本说明书一些方面的基本理解。该概述不是本说明书的广义综述。其并不是用于确定本说明的关键或重要元件，也不是用于勾画本说明书的任何特定实施方式的范围或权利要求书的任何范围。其目的在于以简要形式提出本说明书的一些概念，作为本公开中提出的更多详细描述的序言。

本文公开的各种实施方式提供了具有为存储系统提供低写放大的写和重写能力的非易失性存储器架构。在一些公开的实施方式中，写放大可以是2或更低。在至少一个实施方式中，写放大可以低至1。

在其它实施方式中，提供了一种具有写和重写能力和高存储单元粒度的非易失性存储器阵列。例如，该非易失性存储器阵列可写入一组小至字(例如2字节，或双字中的4字节、4字中的8字节等，这取决于编程操作逻辑或约束)的存储单元。在一(多)个实施方式中，非易失性存储器可写入一组小至字节的存储单元。在至少一个附加实施方式中，非易失性存储器可写入单个存储单元。