一种面向交叉点阵存储器的低扰动操作方法

本发明涉及半导体存储器领域，特别涉及一种面向交叉点阵存储器的低扰动操作方法。

背景技术：

1、随着电子信息技术的不断推进，不论存储领域还是先进存内计算、感内计算领域，都对对低功耗且高密度的存储阵列需求不断上升。而传统存储器一般需要多个器件(sram、dram等)或多端器件(flash等)构成，多器件单元或多端器件的接触通孔都会造成较大的面积开销，从而限制了存储器阵列密度的进一步提升。

2、基于双端器件的交叉点阵存储器阵列则解决了这一问题。常见的双端器件包括阻变存储器(rram)、相变存储器(pcram)以及铁电基存储器(fecap、ftj、fediode等)，由这些具有存储特性的器件构成交叉点阵存储器阵列，可以实现低至平面内4f2单元面积，且具有更进一步的3d堆叠潜力，是一种极具潜力的提升存储器密度的技术路线。

3、然而交叉点阵存储器阵列由于没有额外的选通晶体管，因此在向阵列中单元写入信息时，未被选中的单元会受到电压脉冲的扰动；以常见的低扰动vdd/3操作模式举例，向某单元写入时，该单元受到幅度为vdd的写入脉冲，并发生翻转；而与选中单元同字线或同位线的其他未选中单元，则会得到vdd/3高度的脉冲扰动；同时，非同字/位线的其他所有未选中单元，则会得到-vdd/3高度的脉冲扰动。因此，在交叉点阵存储器阵列中，存储单元会受到随机且多次的正负脉冲扰动，会使单元存储状态发生严重的偏移甚至出现比特翻转的现象。因此，在交叉点阵存储器中实现低扰动的操作成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种面向交叉点阵存储器的低扰动操作方法。采用本发明对交叉点阵存储器阵列进行操作，能够使存储器具有更小的单元扰动，更低的误码率且有更大的存储窗口。

2、本发明具体的技术方案如下：

3、一种面向交叉点阵存储器的低扰动操作方法，该方法对交叉点阵存储器阵列进行操作，该阵列具有多条字线与位线，每条字线与位线的交点为存储单元，所述存储单元包括阻变存储器、相变存储器、磁存储器、铁电存储器等；所述操作方法，分别对交叉点阵阵列的一字线与一位线同时施加电压脉冲以选中阵列中某存储单元，其他所有存储单元为未选中存储单元；所述被选中存储单元所在的字线与位线为选中字线和选中位线，其他所有字线与位线为未选中字线和未选中位线；具体操作需要四个连续的脉冲周期实现：

4、(1)第一个周期实现对选中存储单元的操作，同时对其他未选中存储单元进行扰动，后三个周期则实现对未选中存储单元的扰动恢复。其中，在第一个周期中，对于选中存储单元所在的字/位线，施加gnd(vdd)与vdd(gnd)以实现对选中存储单元的高电压访问操作，未选中的字/位线需施加2vdd/3(vdd/3)与vdd/3(2vdd/3)以减小访问脉冲电压对未选中存储单元的扰动，其中，所述vdd电压为核心操作电压，其取值为可以使存储单元部分或全部改变原有存储状态，不同类型与结构制备的存储单元取值有所不同；

5、(2)第二个周期中，选中的字/位线施加vdd/3(gnd)与gnd(vdd/3)，同时未选中的字/位线施加gnd(vdd/3)与vdd/3(gnd)电压脉冲以实现对非同字/位线未选中存储单元的扰动恢复；

6、(3)第三个周期中，选中的字/位线施加vdd/3(gnd)与gnd(vdd/3)，同时未选中的字/位线同时施加gnd，以实现对同字线未选中存储单元的扰动恢复；

7、(4)第四个周期中，选中的字/位线施加vdd/3(gnd)与gnd(vdd/3)，同时未选中的字/位线同时施加vdd/3，以实现对同位线未选中存储单元的扰动恢复。

8、在第一个周期中，被选中存储单元受到vdd的高电压访问，同时，同字线与同位线的未选中存储单元受到vdd/3的电压脉冲扰动，而非同字/位线的所有未选中存储单元受到-vdd/3的电压脉冲扰动；为了消除该扰动电压对各未选中存储单元存储状态的影响，在后三个周期中分别对同字线、同位线以及非同字/位线的未选中存储单元施加反向与扰动电压的恢复电压脉冲，即在第一个周期中，非同字/位线的未选中存储单元受到vdd/3的电压恢复脉冲；在第二-第四个周期中，同字线、同位线的未选中存储单元受到-vdd/3的电压恢复脉冲，以实现对所有被扰动存储单元的恢复操作。

9、本发明的面向交叉点阵存储器的超低扰动操作方法有益效果及相应原理：

10、当按照本发明的超低扰动操作方法对交叉点阵存储器某存储单元进行访问时，第一个周期中，其他所有的未选中存储单元会受到大小为vdd/3的扰动电压脉冲，在后续三个周期中，所有未被选中存储单元会陆续受到反向的恢复电压脉冲，以恢复扰动电压脉冲对存储状态的影响。与传统vdd/3写入模式相比，本发明的超低扰动操作方法可以实现更小的读写扰动，更低的误码率且具有更高的存储窗口，同时能够极大提升存储器对多次访问扰动的抵抗能力。

技术特征：

1.一种面向交叉点阵存储器的低扰动操作方法，该方法对交叉点阵存储器阵列进行操作，该阵列具有多条字线与位线，每条字线与位线的交点为存储单元，对阵列中的一字线与一位线同时施加电压脉冲，得到选中存储单元，其他的存储单元为未选中存储单元；其特征在于，通过对字线与位线施加电压脉冲，对选中存储单元和未选中存储单元进行如下四个连续脉冲的周期操作：

2.如权利要求1所述的面向交叉点阵存储器的低扰动操作方法，其特征在于，写入0时的操作与写入1时的电压脉冲在字线/位线上对调。

3.如权利要求1所述的面向交叉点阵存储器的低扰动操作方法，其特征在于，所述存储单元为阻变存储器、相变存储器、磁存储器或铁电存储器。

技术总结本发明公开了一种面向交叉点阵存储器的低扰动操作方法，属于半导体存储器领域。该操作方法由连续的对存储器阵列中字线与位线施加的脉冲周期组成；通过扰动恢复的方式，利用字线与位线的特殊电压脉冲设计，实现在存储器访问过程中对未选中存储单元的扰动恢复操作，以减小扰动脉冲对单元存储状态的影响，提升存储数据的稳定性。采用本发明实现了更小的读写扰动，更低的误码率以及更高的存储窗口，同时能够极大提升存储器对多次访问扰动的抵抗能力。技术研发人员：黄芊芊,符芷源,黄如受保护的技术使用者：北京大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15