[发明专利]使用串联磁性隧道结的多位自旋转移矩磁阻随机存取存储器STT-MRAM

权利要求书

1.一种设备，包括：

具有第一读取余裕的第一磁性隧道结(MTJ)元件；

具有第二读取余裕的第二MTJ元件，所述第一读取余裕大于所述第二读取余裕的两倍；以及

耦合在所述第一MTJ元件与所述第二MTJ元件之间的存取晶体管，其中所述存取晶体管的栅极耦合至字线，以及

其中所述第一MTJ元件、所述第二MTJ元件和所述存取晶体管形成多位自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)存储器单元。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括，耦合至所述第一MTJ元件的位线以及耦合至所述第二MTJ元件的源线。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述存取晶体管被配置成响应于字线信号而将所述第一MTJ元件耦合至所述第二MTJ元件。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述存取晶体管是n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述存取晶体管是p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一MTJ元件具有第一数据保持时间，并且所述第二MTJ元件具有比所述第一数据保持时间长的第二数据保持时间。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一MTJ元件具有第一大小，并且所述第二MTJ元件具有大于所述第一大小的两倍的第二大小。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二MTJ元件与两个参考电平相关联，并且所述第一MTJ元件与一个参考电平相关联。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括其中集成有所述第一MTJ元件、所述第二MTJ元件和所述存取晶体管的装置，所述装置选自移动电话、平板设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元、以及计算机。

10.一种用于操作包括存取晶体管、第一磁性隧道结(MTJ)元件和第二MTJ元件的设备的方法，所述方法包括：

激活所述存取晶体管，其中所述第一MTJ元件和所述第二MTJ元件响应于所述存取晶体管，其中所述第一MTJ元件具有第一大小，并且其中所述第二MTJ元件具有大于第一大小的两倍的第二大小；以及

通过以下操作确定所述第二MTJ元件的电阻状态：

执行将感测出的值与第一参考值的第一比较；以及

执行将感测出的值与第二参考值的第二比较，其中所述第二参考值基于所述第一比较的结果。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括，在耦合至所述第一MTJ元件的位线处施加特定电流，其中所述存取晶体管经由被施加到所述存取晶体管的栅极的字线信号被激活，并且其中施加所述特定电流发生在确定所述电阻状态之前。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一MTJ元件、所述第二MTJ元件和所述存取晶体管形成多位自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)存储器单元。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一MTJ元件的电阻状态和所述第二MTJ元件的电阻状态基于所述第一MTJ元件的平行状态或反平行状态与所述第二MTJ元件的平行状态或反平行状态的一个或多个组合。

14.一种装备，包括：

用于存储第一磁状态的第一装置，其中所述用于存储的第一装置具有第一大小；

用于存储第二磁状态的第二装置，其中所述用于存储的第二装置具有大于所述第一大小的两倍的第二大小；以及

用于将所述用于存储的第一装置和所述用于存储的第二装置耦合的装置，其中所述用于耦合的装置耦合至字线，并且其中所述用于存储的第一装置、所述用于存储的第二装置、和所述用于耦合的装置形成多位自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)存储器单元。

15.如权利要求14所述的装备，其特征在于，进一步包括，耦合至所述用于存储的第一装置的位线以及耦合至所述用于存储的第二装置的源线，其中所述用于耦合的装置被配置成响应于字线信号而将所述用于存储的第一装置耦合至所述用于存储的第二装置。