[发明专利]一种反熔丝存储单元及其数据读写电路

说明书

本发明公开了一种反熔丝存储单元及其数据读写电路，反熔丝存储单元包括基底，基底上有一N阱和非N阱区，非N阱区上设有第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极用于输入第一选通信号，所述N阱上设有PMOS管和电容管，PMOS管与电容管的栅极均连接第一NMOS管的漏极，PMOS管的漏极、源极、衬底及电容管的漏极、源极、衬底均连接可控电源。本发明增加了可编程区域的面积，减小了存储单元击穿后的导通电阻，提高了可靠性，降低了成本，并有利于提高数据读取速度。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，尤其涉及一种反熔丝存储单元及其数据读写电路。

背景技术

半导体技术的发展为产品智能化带来机遇，电子智能化通常少不了MCU，而MCU的必要部分是存储器，OTP（One-Time Programmable）存储器因其密度高、MASK层次少、成本低等优点而得到广泛应用。目前市场上OTP存储器种类繁多，也在不断更新换代，早期的浮栅型OTP无法可靠用于65nm或更先进工艺中较薄的栅氧层，故先进工艺普遍采用反熔丝方案。由于一个存储器需要成千上万个OTP存储单元排成一阵列实现，因此存储单元的结构及其排列密度直接决定了存储器的面积，从而影响其成本。另外，可靠性和读取速度即MCU运行速度也是存储器的主要指标。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中，反熔丝存储器面积大成本高、导通电阻大、降低读取速度和可靠性的问题，本发明提出一种反熔丝存储单元及其数据读写电路。

本发明的另一目的是提供一种反熔丝存储器。

技术方案：一种反熔丝存储单元，包括基底，基底上有一N阱和非N阱区，非N阱区上设有第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极用于输入第一选通信号，所述N阱上设有PMOS管和电容管，PMOS管与电容管的栅极均连接第一NMOS管的漏极，N阱、PMOS管的漏极、源极、衬底及电容管的漏极、源极、衬底均连接可控电源。

进一步地，电容管的漏极、源极中至少一个是N型注入，复用作PMOS管的N阱接触，PMOS管无需专用的N阱接触，从而节约了专用N阱接触带来的公摊面积。

进一步地，PMOS管的源极与电容管的源极邻接，PMOS管的漏极与电容管的漏极邻接，PMOS管的有源区与电容管的有源区邻接，PMOS管的栅极与电容管的栅极邻接或共用一个栅极。

进一步地，第一NMOS管是IO器件或者高压工艺器件，PMOS管、电容管中至少一个是CORE内核器件或者低压工艺器件。

进一步地，所述可控电源包括编程高压和正常工作电压两种状态，正常工作电压是其常态，用于读取数据；编程高压仅在编程时用到，作为OTP存储器通常只会被编程一次，故编程高压通常只用到一次。

一种包含上述反熔丝存储单元的数据读写电路，还包括第二NMOS管、参考信号及比较器，第二NMOS管的栅极用于输入第二选通信号，第二NMOS管的漏极连接第一NMOS管的源极，第二NMOS管的源极与参考信号连接比较器的输入端，比较器的输出端输出逻辑电平。

一种反熔丝存储器，包括多个上述反熔丝存储单元，多个反熔丝存储单元呈矩阵连接，不同的反熔丝存储单元输入不同的第一选通信号或不同的第二选通信号。

进一步地，连接同一第二选通信号的相邻两个反熔丝存储单元共用一个PMOS管的源极或漏极，且共用一个电容管的源极或漏极，以节约芯片面积。

一种上述反熔丝存储器的操作方法，包括数据写入方法，数据写入方法包括：

将可控电源切换到编程高压，将需要写入值的反熔丝存储单元作为写目标单元，根据该写目标单元的位置寻址，将写目标单元的第一选通信号和第二选通信号均置为高电平；对于不需要写入值的反熔丝存储单元，将第一选通信号、第二选通信号中至少一个置0V。

进一步地，包括数据读取方法，数据读取方法包括：