[发明专利]存储元件中的选择性写入

说明书

一种将状态写入存储电路中的相关电子元件的方法，包括接收将状态写入相关电子元件的写命令；读取相关电子元件的存储的状态；比较该状态与存储的状态；以及当该状态和读取的状态不同时，使能写驱动器以将该状态写入相关电子元件。

技术领域

本技术涉及存储元件中的选择性写入。更具体地，本技术适用于包括相关电子材料的存储元件，诸如存储器元件。此外，本技术涉及包含这种存储器元件的电路和设备及其操作和制造方法。

背景技术

非易失性存储器是其中存储器单元或元件在供应到元件的电力被移除后不会失去其存储器状态的一类存储器，并且包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器、铁电RAM(FeRAM)、磁性RAM(MRAM)，这里仅列举几个例子。

在闪存存储器中，与EEPROM相比，为了速度和更高的位密度而牺牲了保持随机存取(擦除/写入单个位)的能力。闪存存储器仍然是选择的非易失性存储器。尽管如此，一般认识到闪存存储器技术可能无法容易地缩放到40纳米(nm)以下。

考虑用于替换闪存存储器或与之并行使用的技术具有所包括的基于电阻的存储器，该基于电阻的存储器基于表现出与材料的相位变化相关的电阻变化(由晶体结构中原子的长程排序确定)的某些材料。

在这种基于电阻的存储器的被称为相变存储器(PCM/PCRAM)的一种类型中，当存储器元件的材料短暂熔化然后冷却至导电晶态或绝缘非晶态时，电阻发生变化。但是，基于电阻的存储器还没有被证明是商业上有用的，因为它们在导电状态和绝缘状态之间的转变取决于物理结构现象，例如，在以高达600℃熔化并返回到固态的过程中，由此该过程不能被充分控制以用作可靠的存储器，因此不适用于许多应用。

另一种基于电阻的存储器包括由响应初始高“形成”电压和电流而激活可变电阻功能的材料组成的存储器元件。例如，电阻RAM(ReRAM)或导电桥RAM(CBRAM)的操作可以强烈地依赖于温度，使得ReRAM/CBRAM中的电阻切换机制也可以强烈地依赖于温度。某些类型的ReRAM也可以表现出不稳定的特性。另外，ReRAM/CBRAM中的电阻切换倾向于在经过许多存储器周期后疲劳。

发明内容

广而言之，本技术的实施例结合了相关电子材料(CEM)以形成相关电子开关(CES)元件。在这个上下文中，CES元件可以表现出从导电状态(低阻抗和低电容状态)到绝缘状态(高阻抗和高电容状态)的突然的导体/绝缘体转变，或者反之亦然，这是由于CEM中的电子相关而不是固态结构相变(例如，如在上面简要讨论的，如在相变存储器(PCM)器件中发生的晶体/非晶体的变化或者如在电阻RAM器件中发生的丝状形成)引起的。

在操作中，包括CEM元件的存储器单元的耐久性取决于各种因素，包括跨CEM元件端子的电压和通过CEM元件的电流。通常，电压越低，CEM元件的耐久性越高，并且电流越低，CEM元件的耐久性越高。

发起存储器单元的读取和写入操作周期需要跨端子施加电压，这进而允许电流流动。因此，可以通过可以对其执行读取或写入操作的次数来测量非易失性存储器元件(诸如由CEM制造的非易失性存储器元件)的耐久性或寿命。由于跨CEM的电压和电流对于读取和写入操作是不同的，因此CEM发生故障之前的周期数对于两个操作不相同。与写入操作相比，可以在非常低的电压(诸如0.2V)下读取CEM，写入操作可以在大约1.2V的电压下发生。因此，在退化之前可以读取CEM的次数远远超过故障之前的写入周期数。

本文公开的技术描述了用于在包括相关电子材料的存储元件(诸如存储器元件)中改善耐久性或寿命的电路和方法。通过执行初始读取访问并将读取的数据与要写入的数据进行比较，减少了对各个位单元的写访问周期。仅在要写入的数据与读取的数据不同的情况下才执行后续写访问。

本文公开的技术对于硬存储器盘的设计和操作特别有益。