[发明专利]一种使用公共参考电压的磁性随机存储器芯片架构

说明书

本申请提供一种使用公共参考电压的磁性随机存储器芯片架构，包括多个存储阵列及至少一读参考系统，其中，所述读参考系统可以产生公共读参考电压，于所述的存储阵列的读出电路使用，防止磁性隧道结的电阻特性生产大范围的变化，并通过所述存储阵列的若干电压检测器，及通过行和列解码器的控制连接选中的存储单元的源极线和位线，把存储单元阵列的电阻转变为电压信号输出，此种由参考单元生成参考电压，储存在电容器上，由于不需要在每一磁性随机存储器存储单元阵列中分配一块参考单元，因此节省了芯片面积并且降低了功耗。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别是关于使用公共参考电压的磁性随机存储器芯片架构。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic random access memory，MRAM)的读出电路需要检测磁性随机存储器记忆单元的电阻，由于磁性隧道结(MTJ；Magnetic Tunnel Junction)的电阻会随着温度的升降而漂移，一般的方法是使用芯片上已经被写成高电阻状态或低电阻状态的记忆单元作为参考单元，然后再使用读出放大器(Sense Amplifier)来比较记忆单元和参考单元的电阻。由于在磁性随机存储器存储单元阵列中不同位置的存储单元，由于连接导线的长度不同，电阻会略有差别，把同一行存储单元和参考单元进行比较，导线电阻的差别虽然大部分抵消，但参考单元毕竟占用一部分阵列的面积，使得存储单元可使用的面积减少，在进行读出操作时，参考单元必须和存储单元同时通电，会增加芯片的功耗，而参考单元由是由很多列所组成，即每次读出的比特列的数目必须足够多，才能保证控制统计偏差，但读出的比特列的数目越大，则参考单元面积以及电能消耗的增加就越大。

美国专利U.S.Pat.7321507揭露一种MRAM参考单元按子阵列部署的技术。其中，MRAM参考单元子阵列向感测放大器提供中点参考电流。MRAM参考单元子阵列的MRAM单元排列成行和列。位线关联至子阵列的每一列。成对列且耦合相连接的位线设置在靠近感测放大器的位置。第一对柱的MRAM单元编程为第一磁阻状态，第二对柱的MRAM单元编程为第二磁阻状态。当选择一行数据MRAM单元进行读取时，将一行成对的MRAM参考单元平行放置，以产生用于传感的中点参考电流。

美国专利U.S.Pat.8693273揭露一种读出放大器(Sense Amplifier)，其包括电压检测器或电流检测器。所读出放大器从编程(programmed)的和非编程(non-programmed)的参考单元产生的参考电流，用于从包含磁性隧道结(MTJ)单元的磁性随机存取存储器(MRAM)读取信号。平均电流由一个读出放大器和n个读出放大器中的参考单元确定，其作为编程参考单元和非编程参考单元之间的平均电流，近似于两个状态之间的中点。即在MRAM执行数据读取的时候，通过此方式同时对多个处在P态和AP态参考单元通电，平均得到参考电压。感测放大器可以是全差分或非差分感测放大器。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请的目的在于，提供一种使用公共参考电压的磁性随机存储器芯片架构，其基于将参考单元独立于磁性随机存储器存储单元阵列之外，并构成一独立的读参考系统，包括一控制器及一电压检测器，由参考单元生成参考电压，并储存在电容器上，参考电压转变为电压信号，输出成为公共参考电压，此种架构不仅降低了磁性随机存储器存储单元阵列的面积成本并可降低整个芯片的功耗。

本申请的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。