[发明专利]磁阻式随机存取存储器

说明书

本发明提供一种磁阻式随机存取存储器。该磁阻式随机存取存储器包含多个存储器单元、运作单元、电压产生器，及输入/输出电路。运作单元包含多个存储器单元中的多组存储器单元。电压产生器用来分压一电压控制信号以提供多笔控制信号，并选择性地输出多笔控制信号至输入/输出电路。输入/输出电路再依据多笔控制信号分别输出多笔切换脉冲信号至运作单元中的多组存储器单元，其中多笔切换脉冲信号的脉冲宽度或电平彼此相异。

技术领域

本发明涉及一种磁阻式随机存取存储器，尤其涉及一种可确保写入运作时数据正确性的磁阻式随机存取存储器。

背景技术

相较于以传统的电荷来存储位信息的存储器，磁阻式随机存取存储器(magnetoresistive random-access memory，MRAM)以磁性阻抗效果来进行数据的存储，其具备高速数据传输、密度高、体积轻、低耗电及耐撞击等优点，因此特别适合应用于高阶的便携式电子产品。

图1为现有技术中一种使用旋转力矩转移(spin-torque-transfer，STT)技术的MRAM阵列的示意图。MRAM阵列中每一MRAM单元包含一选择晶体管12和一磁性穿遂接面(magnetic tunnel junction，MTJ)晶体管14，其中选择晶体管12的控制端耦接至相对应的字线(word line)WL，而MTJ晶体管14耦接至选择晶体管12的第一端和相对应位线(bitline)BL之间。每一MTJ晶体管14包含一数据磁层和一参考磁层，在写入运作时可通过相对应位线施加一合适切换脉冲信号，通过改变数据磁层的磁化方向可将MTJ晶体管14的电阻值调节为代表逻辑状态“0”或“1”，藉以存储位信息。

由于工艺或材料差异，不同MTJ晶体管可能各自具备相异的切换特性，也就是说需要不同的切换脉冲信号才能改变其数据磁层的磁化方向。假设切换第一MTJ晶体管状态所需的第一切换脉冲信号大于切换第二MTJ晶体管状态所需的第二切换脉冲信号，当施加第一切换脉冲信号至MRAM阵列时，第一MTJ晶体管可旋转至预期的磁化方向，而对第二MTJ晶体管状态来说过大的第一切换脉冲信号会造成焦耳加热(Joule heating)，使得第二MTJ晶体管无法旋转至预期的磁化方向，上述后跳跃(back hopping)现象会让数据无法正确地写入MRAM单元。

发明内容

本发明提供一种磁阻式随机存取存储器，其包含多个存储器单元的一存储器阵列、一运作单元、一电压产生器，以及一输入/输出电路。该运作单元包含该多个存储器单元中一第一至一第N组存储器单元，其中N为大于1的整数。该电压产生器包含一输入端，用来接收一电压控制信号；多个输出端；一分压电路，用来分压该电压控制信号以提供多个控制信号；多个开关，该多个开关中一第一至一第N开关用来选择性地将该多个控制信号中一第一至一第N控制信号分别耦接至该多个输出端中一第一至一第N输出端。该输入/输出电路耦接至该电压产生器的该多个输出端，用来在接收到该第一至该第N控制信号时分别输出一第一至一第N切换脉冲信号至该运作单元中的该第一至该第M组存储器单元，其中该第一至该第N切换脉冲信号的脉冲宽度或电平彼此相异。

附图说明

图1为现有技术中一种使用旋转力矩转移技术的MRAM阵列的示意图。

图2为本发明实施例中一种STT MRAM装置的功能方块图。

图3为本发明实施例STT MRAM装置中MRAM阵列的示意图。

图4A和4B为本发明实施例每一MRAM单元中MTJ晶体管的实作方式和数据状态的示意图。

图5为本发明实施例中决定切换脉冲信号的脉冲宽度或电平的方法流程图。

图6A-6C为本发明实施例中施加至MRAM单元的切换脉冲信号的示意图。

图7A～7C为本发明实施例中施加切换脉冲信号至MRAM阵列时每一MRAM单元中MTJ晶体管的数据磁层磁化方向的示意图。