相变存储装置中的修复方法、相变存储装置及电子设备与流程

本技术涉及存储，尤其涉及一种相变存储装置中的修复方法、相变存储装置及电子设备。

背景技术：

1、相变存储器(phase change memory，pcm)的基本原理是通过电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态和晶态之间进行可逆相变，利用相变材料在非晶态和晶态之间转换时所表现出来的导电性差异来存储数据。在整个相变存储器的有效操作生命周期中，读、写、擦的操作条件通常是保持不变的，而相变材料随着操作次数的增加，相变材料本身的特性会逐渐发生改变，存储单元的操作条件会逐渐发生漂移，原有的固定的操作条件可能会出现过操作，导致器件提早失效，疲劳寿命降低。

2、相变材料在晶态表现为低阻态，又称“set”态，对应存储单元的逻辑值为“0”；在非晶态表现为高阻态，又称“reset”态，对应存储单元的逻辑值为“1”。疲劳失效模式主要包括两种模式，一种是set stuck，相变存储单元在操作过程中，阻值固定在低阻态无法变为高阻态，这种失效模式通常是由于偏析导致，即相变材料内部元素结晶时分布不均匀导致的；另一种是rst stuck，相变存储单元在操作过程中，阻值固定在高阻态无法变为低阻态，这种失效模式通常是由于相变材料内部元素空洞导致的。

3、目前，虽然有针对set stuck失效模式的修复方法，也存在针对rst stuck失效模式的修复方法，但是，每种修复方法仅能够针对一种疲劳失效的问题，无法解决两种疲劳失效的问题。而在相变存储器中，包含多个相变存储单元组成的相变存储单元阵列，在对相变存储器进行多次读、写、擦操作后，部分相变存储单元可能会进入set stuck失效模式，而部分相变存储单元可能会进入rst stuck失效模式。因此，仅能解决单一失效模式问题的修复方法，不能满足当前的需求。

技术实现思路

1、本技术提供一种相变存储装置中的修复方法、相变存储装置及电子设备，既能够修复set stuck模式的失效，又能够修复rst stuck模式的失效。

2、第一方面，本技术提供一种相变存储装置中的修复方法，所述相变存储装置包括多个相变存储单元，所述方法包括：确定所述相变存储装置中需要进行修复的目标相变存储单元；对所述目标相变存储单元施加修复脉冲，所述修复脉冲的极性与所述目标相变存储单元的标准写操作脉冲、标准擦除操作脉冲的极性相反，所述修复脉冲的幅度大于所述标准写操作脉冲及所述标准擦除操作脉冲的幅度，所述修复脉冲的脉宽不大于所述标准写操作脉冲及所述标准擦除操作脉冲的脉宽。

3、由于本技术实施例中的修复脉冲的极性与标准写操作脉冲、标准擦除操作脉冲的极性相反，能够解决set stuck模式的失效问题；又由于修复脉冲的幅度大于标准写操作脉冲、标准擦操作脉冲的幅度，修复脉冲脉宽不大于标准写操作脉冲、标准擦操作脉冲的脉宽，对相变存储单元施加快速高电流脉冲，能够解决rst stuck模式的失效问题。故本技术实施例中的相变存储装置，既能够解决set stuck模式的失效问题，又能够解决rst stuck模式的失效问题，对于包含多个相变存储单元组成的相变存储单元阵列，能够较好地解决既可能发生的set stuck模式失效问题又可能发生的rst stuck模式失效问题。

4、在一种可能的实现方式中，所述确定所述相变存储装置中需要进行修复的目标相变存储单元，包括：获取所述目标相变存储单元的第一参数值；比较所述第一参数值与预设参数值；当所述第一参数值与预设参数值的比较结果满足修复条件时，则确定所述目标相变存储单元为需要修复的目标相变存储单元。相变存储单元在多次使用后，其参数值可能会发生漂移，可以将相变存储单元疲劳失效或临近疲劳失效时的参数值作为预设参数阈值，从而根据相变存储单元当前参数值与预设参数值的比较结果判断该相变存储单元是否需要修复。

5、在一种可能的实现方式中，所述第一参数值为对所述目标相变存储单元执行写操作或者擦除操作时，所述目标相变存储单元的电气参数值，所述预设参数值为预设的电气参数阈值。相变存储单元在多次使用后，其电气参数会发生漂移，可以将相变存储单元疲劳失效或临近疲劳失效时的电气参数作为预设电气参数阈值，因此，当相变存储单元的电气参数偏移至预设电气参数阈值时，则可以判断该相变存储单元已临近疲劳失效，需要进行修复。

6、在一种可能的实现方式中，所述电气参数值为执行所述写操作时，所述目标相变存储单元的写电压、写电流、或者电阻，或者执行所述擦除操作时，所述目标相变存储单元的擦除电压、擦除电流、或者电阻。相变存储单元在多次使用后，对其进行写操作/擦除操作的电压、电流、电阻会发生漂移，可能变大也可能变小，当实际电压、电流、电阻增大到或减少到预设阈值时，则可以判断该相变存储单元已临近疲劳失效，需要进行修复。

7、在一种可能的实现方式中，所述第一参数值为对所述目标相变存储单元的预操作成功率，所述预设参数值为预设的成功率阈值。其中，预操作可以包括预写操作成功率和/或预擦除操作成功率；所述预写操作表示根据预写操作脉冲对相变存储单元的写操作，所述预写操作脉冲的电压小于所述标准写操作脉冲的电压；所述预擦除操作表示根据预擦除操作电压对相变存储单元的擦除操作，所述预擦除操作电压根据所述标准擦除操作电压确定且小于所述标准擦除操作电压。设置合理的预写操作电压和/或预擦操作电压，则在相变存储单元未发生疲劳失效或未临近发生疲劳失效时，对相变存储单元施加预写操作电压/预擦操作电压能够成功实现写操作/擦操作；基于此，若预操作的成功率小于等于成功率阈值，则说明相变存储单元可能发生疲劳失效或临近发生疲劳失效，则需要对其进行修复。

8、在一种可能的实现方式中，所述第一参数值为对所述目标相变存储单元的操作次数，所述预设参数值为预设的操作次数阈值。相变存储单元发生疲劳失效与其操作次数正相关，即经历的操作次数越多，其发生疲劳失效的可能越大。因此，在该实现方式中，可以基于对目标相变存储单元的操作次数，判断目标相变存储单元是否需要进行修复。

9、在一种可能的实现方式中，上述操作次数包括写操作次数，或者擦除操作次数，或者写操作次数与擦除操作次数之和。

10、第二方面，本技术提供一种相变存储装置，包括：相变存储单元阵列，选通模块，修复模块以及脉冲发生器；所述相变存储单元阵列包括多个相变存储单元；所述修复模块，用于确定所述相变存储单元阵列中需要进行修复的目标相变存储单元，通过所述选通模块选择所述目标相变存储单元，控制所述脉冲发生器对所述目标相变存储单元施加修复脉冲，所述修复脉冲的极性与所述目标相变存储单元的标准写操作脉冲、标准擦除操作脉冲的极性相反，所述修复脉冲的幅度大于所述标准写操作脉冲及所述标准擦除操作脉冲的幅度，所述修复脉冲的脉宽不大于所述标准写操作脉冲及所述标准擦除操作脉冲的脉宽。

11、在一种可能的实现方式中，所述修复模块，在确定所述相变存储单元阵列中需要进行修复的目标相变存储单元时，具体用于：获取所述目标相变存储单元的第一参数值；比较所述第一参数值与预设参数值；当所述第一参数值与预设参数值的比较结果满足修复条件时，则确定所述目标相变存储单元为需要修复的目标相变存储单元。

12、在一种可能的实现方式中，所述第一参数值为对所述目标相变存储单元执行写操作或者擦除操作时，所述目标相变存储单元的电气参数值，所述预设参数值为预设的电气参数阈值。

13、在一种可能的实现方式中，所述电气参数值为执行所述写操作时，所述目标相变存储单元的写电压、写电流、或者电阻，或者执行所述擦除操作时，所述目标相变村粗单元的擦除电压、擦除电流、或者电阻。

14、在一种可能的实现方式中，所述第一参数值为对所述目标相变存储单元的预操作成功率，所述预设参数值为预设的成功率阈值；所述预操作成功率包括预写操作成功率和/或预擦除操作成功率；所述预写操作表示根据预写操作脉冲对相变存储单元的写操作，所述预写操作脉冲的电压小于所述标准写操作脉冲的电压；所述预擦除操作表示根据预擦除操作电压对相变存储单元的擦除操作，所述预擦除操作电压根据所述标准擦除操作电压确定且小于所述标准擦除操作电压。

15、在一种可能的实现方式中，所述第一参数值为对所述目标相变存储单元的操作次数，所述预设参数值为预设的操作次数阈值。

16、在一种可能的实现方式中，所述操作次数包括写操作次数，或者擦除操作次数，或者写操作次数与擦除操作次数之和。

17、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括处理器及第二方面提供的任一项所述的相变存储装置，所述处理器用于写入数据至所述相变存储装置或者从所述相变存储装置读取数据。

18、第四方面，本技术提供一种存储器芯片，所述存储器芯片包括：控制电路、相变存储单元阵列以及脉冲发生器，所述控制电路用于执行指令，所述指令用于指示对相变存储单元阵列实现第一方面及其任一实现方式所述的方法。