MRAM读电路及读操作方法与流程

本发明涉及集成电路设计，尤其涉及一种mram读电路及读操作方法。

背景技术：

1、读取mram存储的信息是通过检测存储单元的电阻实现的。存储单元的电阻有两种状态，高电阻状态rap(“ap”态)或者低电阻状态rp(“p”态)。在读取存储数据时，通过施加读电压，存储单元的电阻会产生读电流脉冲idata，参考电阻rref施加固定电压会产生参考电流iref，灵敏放大器通过对比读电流idata和参考电流iref，输出“0”或者“1”。通常将参考电阻rref设在rap和rp的中间，保证灵敏放大器读“1”和读“0”的可读裕量一样。

2、但是，由于工艺偏差会导致灵敏放大器产生失调，而且对于多位宽的存储器，不同位的数据对应的读电路灵敏放大器的失调也不相同，导致mram存储器不同位的数据之间重合的可读裕量减小。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种mram读电路及读操作方法，能够解决不同位的数据之间重合的可读裕量减小的问题。

2、一方面，本发明提供一种mram读电路，包括：

3、与mram存储器位宽相对应的多个数据读电路，每个所述数据读电路用于读出存储阵列的1比特数据，每个所述数据读电路包括灵敏放大器、参考电阻和第一开关管，其中，所述参考电阻的阻值可调，所述参考电阻的一端连接所述灵敏放大器的参考输入端，所述参考电阻的另一端接地；所述第一开关管连接于所述存储阵列和所述灵敏放大器的数据输入端之间；

4、多个第二开关管；

5、辅助mtj，所述辅助mtj被多个所述数据读电路共用，用于辅助调整各所述参考电阻的阻值，所述辅助mtj的一端通过各所述第二开关管连接于各所述灵敏放大器的数据输入端，所述辅助mtj的另一端接地。

6、可选地，所述参考电阻包括译码器和电阻选择电路；

7、所述译码器用于根据输入的m位参考电阻档位选择信号产生k个电阻选择信号，k＝2m；

8、所述电阻选择电路包括k个nmos开关管和k个电阻，所有的nmos开关管的漏端短接在一起并连接到所述灵敏放大器的参考输入端，各nmos开关管的栅端分别对应连接所述译码器译码产生的k个电阻选择信号中的一个，k-1个电阻分别连接于相邻两个nmos开关管的源端之间，其中第j个电阻的两端分别连接第j和第(j+1)个nmos管的源端，1≤j≤k-1，第k个电阻一端连接第一个nmos管的源端，另一端接地。

9、可选地，所述k-1个电阻的阻值相同，阻值为(rap-rp)/k；

10、所述第k个电阻的阻值为rp；

11、其中rap表示所述辅助mtj写为反平行态的阻值，rp表示所述辅助mtj写为平行态的阻值。

12、可选地，不同的参考电阻分别接入不同的m位参考电阻档位选择信号，实现单独可调。

13、可选地，所述第一开关管为nmos开关管，所述第一开关管的栅端连接读控制信号，所述第一开关管的漏端连接所述存储阵列，所述第一开关管的源端连接所述灵敏放大器的数据输入端。

14、可选地，所述第二开关管为nmos开关管，所述第二开关管的栅端连接选择控制信号，所述第二开关管的漏端连接所述辅助mtj的一端，所述第二开关管的源端连接所述灵敏放大器的数据输入端。

15、可选地，所述辅助mtj采用1个mtj或者采用多个mtj串并联形式，若采用多个mtj串并联形式，总的阻值等于单个辅助mtj的阻值。

16、可选地，所述辅助mtj到各所述数据读电路的物理路径一致，环境一致。

17、可选地，所述灵敏放大器采用电流型灵敏放大器。

18、另一方面，本发明提供一种读操作方法，应用上述mram读电路实现，所述读操作方法包括：

19、将辅助mtj写为“ap”态，打开辅助mtj与第1个数据读电路之间的第二开关管，关闭其余的第二开关管，且关闭所有第一开关管，逐步调整第1个数据读电路参考电阻的阻值，以便逐步减小参考电流的值，灵敏放大器通过比较输入电流和参考电流，读出数据“1”，直到灵敏放大器读“1”失败，此时参考电阻的阻值为第一参考值；

20、将辅助mtj写为“p”态，打开辅助mtj与第1个数据读电路之间的第二开关管，关闭其余的第二开关管，且关闭所有第一开关管，逐步调整第1个数据读电路参考电阻的阻值，以便逐步增大参考电流的值，灵敏放大器通过比较输入电流和参考电流，读出数据“0”，直到灵敏放大器读“0”失败，此时参考电阻的阻值为第二参考值；

21、将第1个数据读电路参考电阻的阻值调整为所述第一参考值和所述第二参考值的中间值，完成第1个数据读电路灵敏放大器的失调校正；

22、按照上述步骤，依次打开辅助mtj与其他各数据读电路之间的第二开关管，完成其他各数据读电路灵敏放大器的失调校正；

23、全部数据读电路灵敏放大器失调校正完成后，关闭所有第二开关管，打开所有第一开关管，读取mram存储阵列数据。

24、本发明实施例提供的mram读电路，是一种可调整参考电阻的读电路，通过调整参考电阻的阻值，消除每个数据读电路灵敏放大器的失调。并通过分别调整每个数据读电路的参考电阻值，解决不同灵敏放大器之间的失调不同导致不同位的数据之间重合的可读裕量减小的问题。

技术特征：

1.一种mram读电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的mram读电路，其特征在于，所述参考电阻包括译码器和电阻选择电路；

3.根据权利要求2所述的mram读电路，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的mram读电路，其特征在于，不同的参考电阻分别接入不同的m位参考电阻档位选择信号，实现单独可调。

5.根据权利要求1所述的mram读电路，其特征在于，所述第一开关管为nmos开关管，所述第一开关管的栅端连接读控制信号，所述第一开关管的漏端连接所述存储阵列，所述第一开关管的源端连接所述灵敏放大器的数据输入端。

6.根据权利要求1所述的mram读电路，其特征在于，所述第二开关管为nmos开关管，所述第二开关管的栅端连接选择控制信号，所述第二开关管的漏端连接所述辅助mtj的一端，所述第二开关管的源端连接所述灵敏放大器的数据输入端。

7.根据权利要求1所述的mram读电路，其特征在于，所述辅助mtj采用1个mtj或者采用多个mtj串并联形式，若采用多个mtj串并联形式，总的阻值等于单个辅助mtj的阻值。

8.根据权利要求1所述的mram读电路，其特征在于，所述辅助mtj到各所述数据读电路的物理路径一致，环境一致。

9.根据权利要求1所述的mram读电路，其特征在于，所述灵敏放大器采用电流型灵敏放大器。

10.一种应用如权利要求1至9中任一项所述的mram读电路实现的读操作方法，其特征在于，所述读操作方法包括：

技术总结本发明提供一种MRAM读电路及读操作方法。MRAM读电路包括：与MRAM存储器位宽相对应的多个数据读电路、多个第二开关管和辅助MTJ，每个数据读电路用于读出存储阵列的1比特数据，每个数据读电路包括灵敏放大器、参考电阻和第一开关管，其中，参考电阻的阻值可调，参考电阻的一端连接灵敏放大器的参考输入端，参考电阻的另一端接地；第一开关管连接于存储阵列和灵敏放大器的数据输入端之间；辅助MTJ被多个数据读电路共用，用于辅助调整各参考电阻的阻值，辅助MTJ的一端通过各第二开关管连接于各灵敏放大器的数据输入端，辅助MTJ的另一端接地。技术研发人员：熊保玉,赵建坤,杜以恒受保护的技术使用者：浙江驰拓科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17