[发明专利]一种基于翻转编码电路的阻变存储器及相应数据存储方法

说明书

本发明公开了一种阻变存储器，包括阻变存储器阵列、翻转编码电路和翻转解码电路。以及一种基于翻转编码电路的阻变存储器数据存储/读取方法，包括以下步骤：首先对将要存入阻变存储器的数据进行判断，如果符合条件就进行翻转编码，否则直接存入阻变存储器阵列，在读出时通过翻转解码电路对读出的阻变存储器数据进行判断，如果符合条件就进行翻转解码，否则直接读出。本发明通过编码在阻变存储器中存储尽量少的“1”，提高了阻变存储器数据存储的可靠性，降低了数据读取过程中的能耗。

技术领域

本发明涉及半导体数据存储技术领域，更具体地涉及一种基于翻转编码电路的阻变存储器及相应数据存储方法。

背景技术

阻变存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)是最近几年兴起的一种半导体存储器，由于它具有高集成度、低功耗、与CMOS工艺兼容等优点，因此被认为是最有可能取代FLASH成为下一代主流非挥发存储器的半导体存储器。阻变存储器的存储原理是通过对阻变材料两端加适当的电压后可以对阻变材料进行SET和RESET操作，当阻变存储器被SET后，其阻值为低阻状态，相对应的数据存储值为“1”，当阻变存储器被RESET时，其阻值为高阻状态，其相对应的数据存储值为“0”。

在阻变存储器单元被SET时，其形成的导电细丝的半径和SET电流大小密切相关，SET电流越大，导电细丝的半径也越大。如图1所示，由于阻变存储单元中使用了MOS管作为选通开关，MOS管存在寄生电容，在阻变单元被SET时，即从高阻态向低阻态变化时，将会产生电流过冲(overshoot)效应，并且SET电流越大，该效应越明显，这将会造成导电细丝的直径发生不可预知的差异化，这将在不同阻态变化和不同读写周期中产生严重的不确定性，特别是在阻变单元用于多值存储时尤其严重。同时，如图2所示，在读取阻变单元信息时，低阻态单元由于其阻值较低，其读取电流会更大，会产生更多的功耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于翻转编码电路的数据存储方法，以通过编码在阻变存储器中存储尽量少的“1”(即低阻态)，从而提高阻变存储器存储数据的可靠性，以及降低阻变存储器读取数据的能耗，最终在一定程度上解决上述问题。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种阻变存储器，包括：

阻变存储器阵列，用于存储数据信息和翻转编码标志位信息；

阻变存储器写电路，用于将待存储的数据和所述翻转编码标志位信息写入所述阻变存储器阵列；

阻变存储器读电路，用于将存储的数据从所述阻变存储器阵列中读取出来；

翻转编码电路，与所述阻变存储器写电路相连，用于在所述阻变存储器写电路将待存储的数据写入所述阻变存储器阵列之前，根据预先设定条件实现所述待存储数据的翻转编码，并设置翻转编码标志位信息；以及

翻转解码电路，与所述阻变存储器读电路相连，用于在所述阻变存储器读电路将存储的数据和所述翻转编码标志位信息从所述阻变存储器阵列中读取出来之后，根据所述翻转编码标志位信息实现所述存储数据的翻转译码。

其中，所述翻转编码电路根据所述待存储数据中“1”的个数是否比“0”的个数多来判断是否对所述待存储数据进行翻转编码，如果多于，则进行翻转编码，并将所述翻转编码标志位置为“1”，否则直接写入，并将所述翻转编码标志位置为“0”。

其中，所述对待存储数据进行翻转编码的步骤包括：将所述待存储数据中的“1”全部翻转为“0”，将所述待存储数据中的“0”全部翻转为“1”。

其中，所述翻转解码电路根据所述翻转编码标志位信息来判断是否对所述存储数据进行翻转解码，如果所述翻转编码标志位值为“1”，则进行翻转解码，否则直接读出。