一种存储阵列读操作方法及读电路与流程

本技术涉及集成电路领域，特别是涉及一种存储阵列读操作方法及读电路。

背景技术：

1、磁性隧道结(magnetic tunnel junction，mtj)存在平行态(p态)和反平行态(ap态)，当mtj在bl(bite line，位线)与sl(source line，源极线)两端施加高压时，产生不可逆的击穿，此时mtj处于击穿态(bd态)，如图1所示。三种状态的阻值关系为rap>rp>rbd，如图2所示。利用该特性可以将mtj作为otp(one time programmable，一次性可编程阵列)的存储单元。

2、磁性随机存储器(magnetic random access memory，mram)的读电路使用在otp电路中时，读电路的读参考范围为rp与rbd之间的差值范围，范围比较小，如图3所示，使得读电路的可靠性比较差；并且，由于需要确定mtj位元平行态与击穿态的阻值，击穿态阻值的分布需要更加收敛，导致工艺难度比较高。在存储信息时，位元击穿态一般表示存储数据“1”，平行态一般表示存储数据“0”，因为在高温、强磁等环境中，位元易在平行态与反平行态中发生不定翻转，因此在评估读可靠性时，只能利用与击穿态阻值更相近的平行态来评估读可靠性。若需要通过分辨反平行态与击穿态的电阻差来作为读参考范围，则对反平行态的数据保持能力有很高的要求，无疑也增加了工艺难度。

3、因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种存储阵列读操作方法及读电路，以增大读参考范围，降低工艺难度以及提升读可靠性。

2、为解决上述技术问题，本技术提供一种存储阵列读操作方法，包括：

3、当写电路对存储阵列中的位元进行第一写操作并施加读电流，获得与所述位元连接的位线的第一电压；

4、当所述写电路对所述位元进行第二写操作并施加所述读电流，获得与所述位元连接的位线的第二电压；所述第一写操作和所述第二写操作中一个为写成平行态操作，另一个为写成反平行态操作；

5、根据所述第一电压和所述第二电压获得第三电压；所述位元处于击穿态和未击穿态两种状态下的第三电压的差值大于目标差值，所述目标差值为所述位元处于平行态和击穿态两种状态下，施加相同所述读电流时电压的差值；

6、通过灵敏放大器比较所述第三电压与读参考电压的大小，并输出与所述位元对应的存储信息。

7、可选的，当所述第三电压为所述第一电压与所述第二电压的差分电压时，获得与所述位元连接的位线的第一电压包括：

8、选择器将所述位线上的所述第一电压存至第一电容；

9、获得与所述位元连接的位线的第二电压包括：

10、所述选择器将所述位线上的所述第二电压存至第二电容；

11、根据所述第一电压和所述第二电压获得第三电压包括：

12、将所述第一电压和所述第二电压分别输入差分运算放大器的两个输入端，并通过所述差分运算放大器输出所述第一电压和所述第二电压的差分电压，作为所述第三电压。

13、可选的，当所述第三电压为所述第一电压与所述第二电压的叠加电压时，获得与所述位元连接的位线的第一电压包括：

14、选择器将所述位线上的所述第一电压存至第三电容；

15、获得与所述位元连接的位线的第二电压包括：

16、所述选择器将所述位线上的所述第二电压叠加保存至所述第三电容；

17、根据所述第一电压和所述第二电压获得第三电压包括：

18、所述选择器确定所述第三电容保存的所述第一电压与所述第二电压的叠加电压，作为所述第三电压。

19、可选的，输出与所述位元对应的存储信息包括：

20、当所述第三电压小于所述读参考电压时，所述灵敏放大器输出0；

21、当所述第三电压大于所述读参考电压时，所述灵敏放大器输出1。

22、可选的，输出与所述位元对应的存储信息包括：

23、当所述第三电压大于所述读参考电压时，所述灵敏放大器输出0；

24、当所述第三电压小于所述读参考电压时，所述灵敏放大器输出1。

25、本技术还提供一种存储阵列的读电路，包括：

26、与存储阵列连接的控制电路，用于当写电路对所述存储阵列中的位元进行第一写操作并施加读电流，获得与所述位元连接的位线的第一电压；当所述写电路对所述位元进行第二写操作并施加所述读电流，获得与所述位元连接的位线的第二电压；所述第一写操作和所述第二写操作中一个为写成平行态操作，另一个为写成反平行态操作；根据所述第一电压和所述第二电压获得第三电压，所述位元处于击穿态和未击穿态两种状态下的第三电压的差值大于目标差值，所述目标差值为所述位元处于平行态和击穿态两种状态下，施加相同所述读电流时电压的差值；

27、与所述控制电路连接的灵敏放大器，用于比较所述第三电压与读参考电压的大小，并输出与所述位元对应的存储信息。

28、可选的，所述控制电路包括：

29、与所述存储阵列连接的选择器，与所述选择器连接的差分运算放大器，第一电容，第二电容；

30、其中，所述选择器用于当写电路对所述存储阵列中的位元进行第一写操作时与所述第一电容连接，并将所述第一电压保存至所述第一电容；当写电路对所述位元进行第二写操作时与所述第二电容连接，并将所述第二电压保存至所述第二电容；

31、所述差分运算放大器的两个输入端用于分别接收所述第一电压和所述第二电压，并输出所述第一电压和所述第二电压的差分电压。

32、可选的，所述控制电路包括：

33、与所述存储阵列连接的选择器，与所述选择器连接的第三电容；

34、其中，所述选择器用于将所述位线上的所述第一电压和所述第二电压叠加存至所述第三电容，并且定所述第三电容保存的所述第一电压与所述第二电压的叠加电压。

35、可选的，还包括：

36、与所述灵敏放大器连接的读参考电路，用于提供所述读参考电压。

37、可选的，还包括：

38、与所述存储阵列连接的写电路，用于对所述位元分别进行第一写操作、第二写操作。

39、本技术所提供的一种存储阵列读操作方法，包括：当写电路对存储阵列中的位元进行第一写操作并施加读电流，获得与所述位元连接的位线的第一电压；当所述写电路对所述位元进行第二写操作并施加所述读电流，获得与所述位元连接的位线的第二电压；所述第一写操作和所述第二写操作中一个为写成平行态操作，另一个为写成反平行态操作；根据所述第一电压和所述第二电压获得第三电压；所述位元处于击穿态和未击穿态两种状态下的第三电压的差值大于目标差值，所述目标差值所述位元处于平行态和击穿态两种状态下，施加相同所述读电流时电压的差值；通过灵敏放大器比较所述第三电压与读参考电压的大小，并输出与所述位元对应的存储信息。

40、可见，本技术在进行读操作时，分别对位元进行两次状态相反的写操作，在每次写操作并施加读电流后获得与位元连接的位线上的电压，由两次得到的电压获得第三电压，进而由灵敏放大器比较第三电压与读参考电压的大小，输出对应的存储信息。由于位元处于击穿态和未击穿态(反平行态)两种状态下的电阻的差值大于平行态和击穿态两种状态下电阻的差值，所以，本技术中读参考范围增大。由于第三电压与位元的阻值变化情况有关，而与阻值的绝对值无关，因此对击穿态阻值的分布没有要求，降低工艺难度；并且，通过位元的阻值变化情况来确定位元的存储信息，未击穿的位元不需要保持在固定的阻态下，对位元的数据保持能力没有过高的要求，使得本技术的读方法适用于高温环境、强磁环境、高擦写次数要求、回流焊要求等容易使得位元由反平行态变成平行态的应用场景中。

41、此外，本技术还提供一种具有上述优点的读电路。