一种控制器、铁电存储器恢复方法及铁电存储器与流程

本技术涉及存储领域，特别涉及一种控制器、铁电存储器恢复方法及铁电存储器。

背景技术：

1、近几年来，基于铁电(based iron)材料的铁电随机存取存储器(ferroelectricrandom access memory，feram)因其具有高速、低功耗、非易失、硅基兼容等优点，被认为是有望替代动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)的存储技术之一。参阅图1所示，图1为feram的存储原理以及疲劳失效的示意图。图1中的存储信息“0”和“1”分别对应铁电极化向下和向上，当铁电体在发生铁电疲劳时，铁电极化强度随外加电压的变化曲线由虚线变为实线，存储信息对应的铁电极化窗口变小，容易发生错误读写的问题。研究表明，随着读写次数的增加，铪基铁电材料中由于缺陷在界面聚集导致铁电畴钉扎，所述畴钉扎为当畴壁受到材料中的点、线、面、体型缺陷的牵制时，这些缺陷就象钉子一样把畴壁钉住，这已经成为阻碍feram推广使用的主要阻碍。

2、有鉴于此，需要设计一种针对铁电材料的铁电随机存取存储器的存储器恢复方法，从而使界面处的铁电畴钉扎缺陷进行重新分布或者电荷俘获/去俘，以解除铁电畴钉扎，缓解疲劳失效，延长铁电存储器的读写寿命。

技术实现思路

1、本技术提供一种控制器、铁电存储器恢复方法及铁电存储器，用于解除铁电存储器中的铁电存储单元中的铁电畴钉扎，缓解疲劳失效，延长铁电存储器的读写寿命。

2、第一方面，本技术提供一种控制器，该控制器包括：铁电疲劳检测电路以及恢复电路，铁电疲劳检测电路用于从铁电存储器阵列中确定目标铁电存储单元，目标铁电存储单元为待恢复铁电疲劳的铁电存储单元；恢复电路用于对目标铁电存储单元施加至少一次第一恢复脉冲，以及对目标铁电存储单元施加至少一次第二恢复脉冲；其中，第一恢复脉冲的脉冲宽度宽于读操作脉冲的脉冲宽度最大值，第一恢复脉冲的脉冲幅值小于或等于读操作脉冲的脉冲幅值最大值，读操作脉冲为铁电存储单元在执行读操作时被施加的脉冲，第二恢复脉冲的脉冲宽度宽于写操作脉冲的脉冲宽度最大值，第二恢复脉冲的脉冲幅值小于或等于写操作脉冲的脉冲幅值最大值，写操作脉冲为铁电存储单元在执行写操作时被施加的脉冲。现有的铁电疲劳恢复方式使用大于读写电压的恢复电压脉冲序列，施加较大的恢复电压非常容易导致铁电存储单元内部发生击穿。利用本技术提供的控制器，通过向铁电存储单元施加脉宽宽于正常工作时读写操作脉冲且幅值低于正常工作时读写操作脉冲的恢复脉冲，来解除铁电存储单元中的铁电畴钉扎，以缓解铁电电容的铁电疲劳。

3、作为一种可能的实施方式，铁电存储器阵列中包括多行铁电存储单元，其中多行铁电存储单元中的每一行包括与铁电存储单元进行电子通信的板线；恢复电路与铁电存储器阵列中的每行板线连接，恢复电路，用于：利用与目标铁电存储单元连接的板线，对目标铁电存储单元施加至少一次第一恢复脉冲，对目标铁电存储单元施加至少一次第二恢复脉冲。

4、作为一种可能的实施方式，该控制器，还包括：参考单元确定电路；参考单元确定电路，用于在铁电存储器阵列的每个存取循环结束后，将参考单元存储的数据设定为第一数据，并在参考单元所在行的任一个铁电存储单元进行读操作或写操作时，对参考单元进行铁电极化翻转操作；其中，参考单元为铁电存储器阵列的每行铁电存储单元中的至少一个铁电存储单元；铁电疲劳检测电路与铁电存储器阵列中的每个参考单元连接，铁电疲劳检测电路，还用于检测出现铁电疲劳的目标参考单元，确定目标参考单元所在行中的所有铁电存储单元为目标铁电存储单元。本技术通过将每行铁电存储单元中的至少一个铁电存储单元设定为参考单元，令参考单元在所在行的任一个铁电存储单元进行读操作或写操作时，均进行铁电极化翻转操作，因此，参考单元会是该行中最先出现铁电疲劳现象的铁电存储单元，在参考单元出现铁电疲劳时，则说明参考单元所在行中的部分或全部铁电存储单元均以接近或出现铁电疲劳，从而可以确定目标参考单元所在行中的所有铁电存储单元为目标铁电存储单元，降低了铁电疲劳监测流程复杂度，显著减少外围电路的设计，节省了开销。

5、作为一种可能的实施方式，参考单元确定电路在将每个参考单元存储的数据设定为第一数据后，铁电疲劳检测电路具体用于：检测铁电存储器阵列中是否存在存储的数据为第二数据的参考单元，确定存储的数据为第二数据的参考单元为目标参考单元，第一数据与第二数据不同。在参考单元出现铁电疲劳时，即在将每个参考单元存储的数据设定为第一数据后，检测出铁电存储器阵列中存在存储的数据为第二数据的参考单元，则说明该参考单元所在行中的部分或全部铁电存储单元均以接近或出现铁电疲劳，从而确定该参考单元所在行中的所有铁电存储单元为目标铁电存储单元。

6、作为一种可能的实施方式，恢复电路对目标铁电存储单元施加至少一次恢复读脉冲，对目标铁电存储单元施加至少一次恢复写脉冲，具体包括：对目标铁电存储单元施加至少一次第一脉冲序列，第一脉冲序列中包括一次恢复读脉冲以及一次恢复写脉冲。

7、作为一种可能的实施方式，恢复电路对目标铁电存储单元施加至少一次恢复读脉冲，对目标铁电存储单元施加至少一次恢复写脉冲，具体包括：对目标铁电存储单元施加至少一次第二脉冲序列，第一脉冲序列中包括连续的n次恢复读脉冲以及连续的n次恢复写脉冲，n为大于1的正整数。

8、为了使得恢复铁电疲劳的效果更好，且由于恢复读脉冲的脉冲幅值不大于铁电存储单元正常工作时读操作脉冲的脉冲幅值，恢复写脉冲的脉冲幅值不大于铁电存储单元正常工作时写操作脉冲的脉冲幅值。因此在本技术实施例中，恢复读脉冲的脉冲宽度需要大于铁电存储单元正常工作时读操作脉冲的脉冲宽度，恢复写脉冲的脉冲宽度也需要大于铁电存储单元正常工作时写操作脉冲的脉冲宽度。从而有利于解除铁电畴钉扎，缓解铁电疲劳。

9、为了保证目标铁电存储单元在执行铁电恢复时，其内部存储的逻辑状态仍能被读取，作为一种可能的实施方式，该控制器还包括：数据暂存电路用于在确定铁电存储器阵列中的目标铁电存储单元后，将目标铁电存储单元的数据存储于铁电存储器阵列中的暂存铁电存储单元中。在确定铁电存储器阵列的目标铁电存储单元后，还可以将目标铁电存储单元的逻辑状态的缓存空间中。

10、作为一种可能的实施方式，数据暂存电路还用于在对目标铁电存储单元施加至少一次第一恢复脉冲，以及对目标铁电存储单元施加至少一次第二恢复脉冲后，将暂存铁电存储单元中存储的数据重新恢复存储到对应的目标铁电存储单元上。在将暂存铁电存储单元中存储的逻辑状态重新恢复到目标铁电存储单元之前，再次确定目标铁电存储单元是否出现铁电疲劳的现象，从而保证目标铁电存储单元正常投入使用。

11、第二方面，本技术提供一种铁电疲劳恢复方法，应用于铁电存储器，该方法包括：从铁电存储器阵列中确定目标铁电存储单元，目标铁电存储单元为待恢复铁电疲劳的铁电存储单元；对目标铁电存储单元施加至少一次第一恢复脉冲，以及对目标铁电存储单元施加至少一次第二恢复脉冲；其中，第一恢复脉冲的脉冲宽度宽于读操作脉冲的脉冲宽度最大值，第一恢复脉冲的脉冲幅值小于或等于读操作脉冲的脉冲幅值最大值，读操作脉冲为铁电存储单元在执行读操作时被施加的脉冲，第二恢复脉冲的脉冲宽度宽于写操作脉冲的脉冲宽度最大值，第二恢复脉冲的脉冲幅值小于或等于写操作脉冲的脉冲幅值最大值，写操作脉冲为铁电存储单元在执行写操作时被施加的脉冲。

12、作为一种可能的实施方式，在确定铁电存储器阵列的目标铁电存储单元之前，该方法还包括：在铁电存储器阵列的每个存取循环结束后，将参考单元存储的数据设定为第一数据，并在参考单元所在行的任一个铁电存储单元进行读操作或写操作时，对参考单元进行铁电极化翻转操作；其中，参考单元为铁电存储器阵列的每行铁电存储单元中的至少一个铁电存储单元；检测出现铁电疲劳的目标参考单元，确定目标参考单元所在行中的所有铁电存储单元为目标铁电存储单元。

13、作为一种可能的实施方式，在将每个参考单元存储的数据设定为第一数据后，该方法还包括：检测铁电存储器阵列中是否存在存储的数据为第二数据的参考单元，确定存储的数据为第二数据的参考单元为目标参考单元，第一数据与第二数据不同。

14、作为一种可能的实施方式，该方法还包括：在确定铁电存储器阵列的目标铁电存储单元后，将目标铁电存储单元的数据存储于铁电存储器阵列的暂存铁电存储单元中。

15、作为一种可能的实施方式，该方法还包括：在对目标铁电存储单元施加至少一次第一恢复脉冲，以及对目标铁电存储单元施加至少一次第二恢复脉冲后，将暂存铁电存储单元中存储的数据重新恢复到对应的目标铁电存储单元上。

16、第三方面，本技术提供一种铁电存储器，包括铁电存储器阵列以及第一方面的控制器；

17、该铁电存储器阵列中包括多个铁电存储单元，每个铁电存储单元中包括一个铁电电容以及一个晶体管；铁电疲劳检测电路，用于从铁电存储器阵列中确定目标铁电存储单元，目标铁电存储单元为待恢复铁电疲劳的铁电存储单元；恢复电路，用于对目标铁电存储单元施加至少一次第一恢复脉冲，以及对目标铁电存储单元施加至少一次第二恢复脉冲；其中，第一恢复脉冲的脉冲宽度宽于读操作脉冲的脉冲宽度最大值，第一恢复脉冲的脉冲幅值小于或等于读操作脉冲的脉冲幅值最大值，读操作脉冲为铁电存储单元在执行读操作时被施加的脉冲，第二恢复脉冲的脉冲宽度宽于写操作脉冲的脉冲宽度最大值，第二恢复脉冲的脉冲幅值小于或等于写操作脉冲的脉冲幅值最大值，写操作脉冲为铁电存储单元在执行写操作时被施加的脉冲。

18、第四方面，本技术提供一种终端设备，包括壳体、处理器、以及如第三方面的铁电存储器，处理器与铁电存储器设置于壳体内，铁电存储器与处理器耦合。

19、本技术的这些方面或其它方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。