参考单元写入电路、写入方法及STT-MRAM与流程

本发明涉及存储器，具体涉及一种参考单元写入电路、写入方法及stt-mram。

背景技术：

1、非易失性磁随机存取存储器(magnetic ram，mram)作为一种新型非易失性存储器，具有低功耗、高可靠、可持续微缩、与互补金属氧化物半导体(complementary metaloxide semiconductor，cmos)工艺相兼容等优点，兼顾静态随机存取存储器(staticrandom access memory，sram)的高速读写能力和动态随机存取存储器(dynamic randomaccess memory，dram)的高集成度，被认为是最有希望的下一代存储器之一。

2、自旋转移矩磁存储器(spin-transfer torque magnetic ram，stt-mram)是通过自旋电流实现信息写入的一种新型mram，具体地，stt-mram通过固定层使电流极化，形成自旋电流，将自旋矩传递给自由层的磁矩，使其依据自旋电流的方向而发生转动，实现写入信息“0”或“1”。读取信息的方法与mram一样，也是通过检测存储单元的电阻读出其存储的信息。

3、不同于传统sram电路通过高低电位实现数据的存储，stt-mram电路是利用流过隧道结中不同方向的自旋极化电流，驱动软磁体磁化方向的改变，实现磁隧道结高低阻抗状态的切换，从而达到存储数据的目的。因此，mram电路的读出操作需要使用已经被写成高阻态或低阻态的磁性隧道结(magnetic tunnel junction，mtj)构成参考单元，通过比较存储阵列中mtj和参考单元中mtj的阻值来得到存储的结果。参考单元的选择和写入决定了读出数据的准确率，因此，参考单元的写入电路至关重要。

4、然而，现有参考单元写入方法，所需功耗较高，造成功耗浪费。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是：降低对参考单元进行写入所需功耗。

2、为解决上述问题，本发明实施例提供了一种参考单元写入电路，适于对stt-mram中参考单元执行写入操作；所述参考单元写入电路，适于在所述stt-mram上电稳定后、对所述stt-mram读写前，对所述stt-mram中参考单元执行写入操作。

3、可选地，所述参考单元写入电路包括：

4、上电检测电路，适于检测所述stt-mram是否进行上电操作，并在上电稳定后，产生上电稳定指示信号及stt-mram开启信号；

5、写入控制电路，与所述上电检测电路及所述stt-mram中参考单元连接，适于基于所述上电稳定指示信号及stt-mram开启信号，产生参考单元写入控制信号；所述参考单元写入控制信号，适于对所述stt-mram中参考单元执行写入操作。

6、可选地，所述写入控制电路包括：

7、非门电路，与所述上电检测电路连接，适于对所述上电检测电路输出的stt-mram开启信号执行取反操作；

8、与门电路，与所述上电检测电路及所述非门电路连接，适于对所述上电检测电路输出的上电稳定指示信号及所述非门电路的输出信号执行相与操作，得到所述写入控制信号；

9、第一开关管，与所述与门电路连接，适于在所述与门电路输出信号的控制下，将电源电压施加到所述stt-mram中参考单元的一端；

10、及第二开关管，与所述与门电路连接，适于在所述与门电路输出信号的控制下，将地线连接到所述stt-mram中参考单元的一端。

11、可选地，所述上电稳定指示信号在上电稳定后第一时刻由低电平转换为高电平，所述stt-mram开启信号在上电稳定后第二时刻由低电平转换为高电平，所述第一时刻早于所述第二时刻，且所述第一时刻及所述第二时刻的差值大于或等于所述写入控制信号的脉冲宽度。

12、本发明实施例还提供了一种stt-mram，包括上述任一种所述的参考单元写入电路。

13、可选地，所述stt-mram还包括：

14、存储阵列；

15、多个参考单元，与所述参考单元写入电路连接；

16、时序逻辑电路，与所述存储阵列及参考单元连接，适于提供所述存储阵列及参考单元工作所需时序信号。

17、可选地，所述上电检测电路与所述时序逻辑电路连接，适于将所述stt-mram开启信号输出至所述时序逻辑电路，以控制所述时序逻辑电路输出相应时序信号。

18、可选地，所述stt-mram中所有参考单元共用同一所述参考单元写入电路。

19、本发明实施例还提供了一种参考单元写入方法，适于对stt-mram中参考单元执行写入操作，所述方法包括：

20、在所述stt-mram上电稳定后、对所述stt-mram读写前，对所述stt-mram中参考单元执行写入操作。

21、可选地，所述在所述stt-mram上电稳定后、对所述stt-mram读写前，对所述stt-mram中参考单元执行写入操作，包括：

22、检测所述stt-mram是否进行上电操作，并在上电稳定后，产生上电稳定指示信号及stt-mram开启信号；

23、基于所述上电稳定指示信号及stt-mram开启信号，产生参考单元写入控制信号；所述参考单元写入控制信号，适于对所述stt-mram中参考单元执行写入操作。

24、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

25、应用本发明的方案，参考单元写入电路可以在所述stt-mram上电稳定后、对所述stt-mram读写前，对所述stt-mram中参考单元执行写入操作，相对于在存储单元每次写操作的同时对参考单元进行写入的方案，仅在上电启动阶段对参考单元执行写入操作即可，上电后对存储单元执行写操作时，不需要对参考单元再同时执行写入操作，由此可以降低对参考单元执行写入操作所需功耗，且可以节约参考单元写入所需的时间。

26、进一步，通过设置上电检测电路在上电稳定后产生上电稳定指示信号及stt-mram开启信号，而写入控制电路可以基于上电稳定指示信号及stt-mram开启信号，产生参考单元写入控制信号，由此可以在stt-mram出厂完成后上电启动阶段对参考单元写入，无需在设计阶段预留pad及i/o，从而可以有效减少参考单元写入引入的电路面积，更加方便快捷地对参考单元执行写入操作。

技术特征：

1.一种参考单元写入电路，适于对stt-mram中参考单元执行写入操作；其特征在于，

2.如权利要求1所述的参考单元写入电路，其特征在于，所述参考单元写入电路包括：

3.如权利要求2所述的参考单元写入电路，其特征在于，所述写入控制电路包括：

4.如权利要求2所述的参考单元写入电路，其特征在于，所述上电稳定指示信号在上电稳定后第一时刻由低电平转换为高电平，所述stt-mram开启信号在上电稳定后第二时刻由低电平转换为高电平，所述第一时刻早于所述第二时刻，且所述第一时刻及所述第二时刻的差值大于或等于所述写入控制信号的脉冲宽度。

5.一种stt-mram，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的参考单元写入电路。

6.如权利要求5所述的stt-mram，其特征在于，所述stt-mram还包括：存储阵列；

7.如权利要求6所述的stt-mram，其特征在于，所述上电检测电路与所述时序逻辑电路连接，适于将所述stt-mram开启信号输出至所述时序逻辑电路，以控制所述时序逻辑电路输出相应时序信号。

8.如权利要求5所述的stt-mram，其特征在于，所述stt-mram中所有参考单元共用同一所述参考单元写入电路。

9.一种参考单元写入方法，适于对stt-mram中参考单元执行写入操作，其特征在于，所述方法包括：

10.如权利要求9所述的参考单元写入方法，其特征在于，所述在所述stt-mram上电稳定后、对所述stt-mram读写前，对所述stt-mram中参考单元执行写入操作，包括：

技术总结一种参考单元写入电路、写入方法及STT‑MRAM。所述参考单元写入电路适于在所述STT‑MRAM上电稳定后、对所述STT‑MRAM读写前，对所述STT‑MRAM中参考单元执行写入操作。采用上述方案，可以降低对参考单元进行写入所需功耗。技术研发人员：薛书简,李彬鸿,李建忠,徐勇,罗军,王云,叶甜春受保护的技术使用者：广东省大湾区集成电路与系统应用研究院技术研发日：技术公布日：2024/3/4