读取放大电路及其驱动方法、存储器、电子设备与流程

本技术涉及集成电路，尤其涉及一种读取放大电路及其驱动方法、存储器、电子设备。

背景技术：

1、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)为主流的存储器之一，3d dram为将存储单元堆叠至逻辑单元上方的新型存储器，其具有较高的存储密度。

2、基于氧化物半导体材料的2t0c增益单元(gain cell)，其包括2个晶体管，且不设置电容器。在3d dram中，以2t0c增益单元作为存储单元，可节省电容器的占用面积，有利于存储器的尺寸微缩。

3、目前，dram中存储的数据信息，通过敏感放大器(sense amplifier，sa)读取并放大后输出。传统的敏感放大器的电路结构较复杂，敏感放大器包括读取电路和回写电路，读取电路和回写电路分开设置，且敏感放大器中的器件数量较多，导致存储器的存储密度较低。

技术实现思路

1、本技术的实施例提供了一种读取放大电路及其驱动方法、存储器、电子设备，可提高存储器的存储密度。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种存储器，该存储器可以为dram，例如可以为3d dram。

4、存储器包括阵列式排布的多个存储单元，及读取放大电路，多个存储单元包括第一存储单元，第一存储单元包括写晶体管、读晶体管、第一写字线、第一写位线、第一读字线和第一读位线，写晶体管的控制极与第一写字线电连接，写晶体管的第一极与第一写位线电连接，写晶体管的第二极与读晶体管的控制极电连接。读晶体管的第一极与第一读字线电连接，读晶体管的第二极与第一读位线电连接。

5、读取放大电路包括第一充电子电路和电压放大器，第一充电子电路与第一写位线电连接，被配置为向第一写位线传输参考电压信号。电压放大器包括相对应的第一输入端和第一输出端，及相对应的第二输入端和第二输出端，第一输入端和第一输出端分别与第一读位线电连接，第二输入端和第二输出端分别与第一写位线电连接。

6、本技术的上述实施例所提供的存储器中，读取放大电路包括第一充电子电路和电压放大器，第一充电子电路与第一写位线电连接，用于向第一写位线传输参考电压信号。电压放大器通过第一读位线和第一写位线，与同一存储单元电连接。

7、第一读位线用于传输第一数据读取信号，电压放大器的第一输入端和第一输出端分别与第一读位线电连接，第二输入端和第二输出端分别与第一写位线电连接，第一输入端接收来自第一读位线的第一数据读取信号，第二输入端接收来自第一写位线的第一参考电压信号。通过第一输出端输出经电压放大器处理后的第一数据读取信号，并通过第二输出端输出经电压放大器处理后的第一参考电压信号，例如，参考电压信号和数据读取信号中，电压放大器会上拉电压值较大的一者，下拉电压值较小的一者，以放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，从而可根据放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。

8、例如，参考电压信号与数据读取信号的电压差值为正数，则存储单元中存储的数据为状态“1”。又例如，参考电压信号与数据读取信号的电压差值为负数，则存储单元中存储的数据为状态“0”。通过电压放大器放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，可提高状态“1”和“0”的区分度。

9、并且，电压放大器的第二输出端还可向第一写位线传输第一数据写入信号，以向存储单元中回写入数据。

10、综上，通过第一充电子电路与电压放大器的连接，即实现了第一存储单元的数据读取和回写入，读取放大电路的器件的数量较少，电路结构简单且紧凑，有利于减小读取放大电路的占用面积及器件成本，增加存储单元的排布空间，从而可提高存储器的存储密度，降低存储器的成本。

11、在一些实施例中，读取放大电路还包括第一隔离子电路，电压放大器的第一输入端和第一输出端通过第一隔离子电路与第一读位线电连接。第一隔离子电路被配置为断开第一输入端和第一输出端与第一读位线的连接。

12、在电压放大器开启的情况下，参考电压信号和数据读取信号中，电压放大器会上拉电压值较大的一者，下拉电压值较小的一者。通过控制第一隔离子电路，来断开电压放大器的第一输入端和第一输出端与第一读位线的连接，可避免第一读位线的电压值被电压放大器上拉或下拉，以减小第一读位线的电压摆幅，避免第一读位线上产生较大的电流，从而可降低存储器的功耗。

13、在一些实施例中，电压放大器包括上拉子电路和下拉子电路，上拉子电路与第一读位线和第一写位线电连接，被配置为接收来自第一读位线的数据读取信号，及来自第一写位线的参考电压信号。下拉子电路与第一读位线和第一写位线电连接，被配置为接收来自第一读位线的数据读取信号，及来自第一写位线的参考电压信号。

14、在数据读取信号小于参考电压信号的情况下，上拉子电路被配置为上拉参考电压信号的电压值，下拉子电路被配置为下拉数据读取信号的电压值。

15、或者，在数据读取信号大于参考电压信号的情况下，上拉子电路被配置为上拉数据读取信号的电压值，下拉子电路被配置为下拉参考电压信号的电压值。

16、上述实施例中，参考电压信号和数据读取信号中，通过上拉子电路上拉电压值较大的一者，下拉子电路下拉电压值较小的一者，可放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，有利于读取存储单元中存储的数据。

17、并且，参考电压信号经上拉或者下拉后的电压值可作为第一数据写入信号，并传输至第一写位线，以向存储单元中回写入数据。

18、在一些实施例中，读取放大电路还包括第一输入输出模块、第二输入输出模块、第一数据线和第二数据线。第一输入输出模块与电压放大器的第一输出端和第一数据线电连接，第二输入输出模块与电压放大器的第二输出端和第二数据线电连接。

19、在数据读取信号小于参考电压信号的情况下，电压放大器下拉数据读取信号的电压值，第一输出端输出经下拉后的数据读取信号，第一输入输出模块被配置为将经下拉后的数据读取信号传输至第一数据线。电压放大器上拉参考电压信号的电压值，第二输出端输出经上拉后的参考电压信号，第二输入输出模块被配置为将经上拉后的参考电压信号传输至第二数据线，以输出放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。

20、或者，在数据读取信号大于参考电压信号的情况下，电压放大器上拉数据读取信号的电压值，第一输出端输出经上拉后的数据读取信号，第一输入输出模块被配置为将经上拉后的数据读取信号传输至第一数据线。电压放大器下拉参考电压信号的电压值，第二输出端输出经下拉后的参考电压信号，第二输入输出模块被配置为将经下拉后的参考电压信号传输至第二数据线，以输出放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。

21、在一些实施例中，多个存储单元还包括第二存储单元，第二存储单元包括第二写位线和第二读位线。

22、第一输入输出模块还与第二写位线电连接，第一输入输出模块还被配置为将来自第一数据线的第二数据写入信号传输至第二写位线，以向第二存储单元中写入数据。

23、第二输入输出模块还与第一写位线电连接，第二输入输出模块还被配置为将来自第二数据线的第三数据写入信号传输至第一写位线，以向第一存储单元中写入数据。

24、可以理解的是，在数据写入的过程中，电压放大器为关闭状态，可避免电压放大器上拉或下拉第一写位线和第二写位线上的电压值，从而避免对数据的写入造成干扰。

25、在一些实施例中，读取放大电路还包括第二充电子电路，第二充电子电路与第二写位线电连接，被配置为向第二写位线传输参考电压信号。电压放大器的第二输入端和第二输出端还分别与第二读位线电连接，电压放大器的第一输入端和第一输出端还分别与第二写位线电连接。其中，第一写位线与第二读位线对应连接，第一读位线与第二写位线对应连接。

26、上述实施例中，第二充电子电路可向第二写位线传输参考电压信号。电压放大器接收来自第二读位线的数据读取信号，及来自第二写位线的参考电压信号，以放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，从而可根据放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取第二存储单元中存储的数据。电压放大器还可向第二写位线传输第四数据写入信号，以向第二存储单元中回写入数据。

27、即，读取放大电路被第一存储单元和第二存储单元共用，有利于存储器的存储密度的提高，及尺寸的微缩。

28、在一些实施例中，读取放大电路还包括第二隔离子电路，电压放大器的第二输入端和第二输出端通过第二隔离子电路与第二读位线电连接，第二隔离子电路被配置为断开第二输入端和第二输出端与第二读位线的连接。

29、上述实施例中，通过控制第二隔离子电路，断开电压放大器的第二输入端和第二输出端与第二读位线的连接，可避免第二读位线的电压值被电压放大器上拉或下拉，以减小第二读位线的电压摆幅，避免第二读位线上产生较大的电流，从而可降低存储器的功耗。

30、在一些实施例中，电压放大器包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，第一晶体管的控制极和第三晶体管的控制极分别与第一写位线电连接，第二晶体管的控制极和第四晶体管的控制极分别与第一读位线电连接。第一晶体管的第一极和第二晶体管的第一极，分别与第一电压端电连接。第一晶体管的第二极与第一读位线电连接，第二晶体管的第二极与第一写位线电连接。第三晶体管的第一极和第四晶体管的第一极，分别与第二电压端电连接。第三晶体管的第二极与第一读位线电连接，第四晶体管的第二极与第一写位线电连接。

31、第一充电子电路包括第五晶体管，第五晶体管的控制极与充电控制端电连接，第五晶体管的第一极与第三电压端电连接，第五晶体管的第二极与第一写位线电连接。

32、在一些实施例中，第一隔离子电路包括第六晶体管，第六晶体管的控制极与隔离控制端电连接，第六晶体管的第一极与电压放大器电连接，第六晶体管的第二极与第一读位线电连接。

33、在一些实施例中，第一输入输出模块包括第七晶体管，第七晶体管的控制极与开关控制端电连接，第七晶体管的第一极与电压放大器电连接，第七晶体管的第二极与第一数据线电连接。

34、第二输入输出模块包括第八晶体管，第八晶体管的控制极与开关控制端电连接，第八晶体管的第一极与电压放大器电连接，第八晶体管的第二极与第二数据线电连接。

35、在一些实施例中，第二充电子电路包括第九晶体管，第九晶体管的控制极与充电控制端电连接，第九晶体管的第一极与第四电压端电连接，第九晶体管的第二极与第二写位线电连接。

36、在一些实施例中，第二隔离子电路包括第十晶体管，第十晶体管的控制极与隔离控制端电连接，第十晶体管的第一极与电压放大器电连接，第十晶体管的第二极与第二读位线电连接。

37、可见，本技术的一些实施例所提供的读取放大电路，仅包括10个晶体管，即实现了两个存储单元的数据读取和回写入，读取放大电路的器件的数量较少，有利于减小读取放大电路的占用面积及器件成本，增加存储单元的排布空间，从而可提高存储器的存储密度，降低存储器的成本。

38、在一些实施例中，第一存储单元和第二存储单元位于读取放大电路的沿第一方向的相对两侧，第一方向平行于阵列式排布的多个存储单元的行方向。

39、可以理解的是，读取放大电路被位于其两侧的第一存储单元和第二存储单元共用，有利于存储器的尺寸微缩。

40、第二方面，提供了一种读取放大电路，该电路包括第一充电子电路和电压放大器，第一充电子电路与第一写位线电连接，被配置为向第一写位线传输参考电压信号。电压放大器包括相对应的第一输入端和第一输出端，及相对应的第二输入端和第二输出端，第一输入端和第一输出端分别与第一读位线电连接，第二输入端和第二输出端分别与第一写位线电连接。其中，第一读位线和第一写位线均被配置为与同一存储单元电连接。

41、本技术的上述实施例所提供的读取放大电路，第一充电子电路与第一写位线电连接，用于向第一写位线传输第一参考电压信号。电压放大器通过第一读位线和第一写位线，与同一存储单元电连接。

42、第一读位线用于传输第一数据读取信号，电压放大器的第一输入端和第一输出端分别与第一读位线电连接，第二输入端和第二输出端分别与第一写位线电连接，第一输入端接收来自第一读位线的第一数据读取信号，第二输入端接收来自第一写位线的第一参考电压信号。通过第一输出端输出经电压放大器处理后的第一数据读取信号，并通过第二输出端输出经电压放大器处理后的第一参考电压信号，例如，参考电压信号和数据读取信号中，电压放大器会上拉电压值较大的一者，下拉电压值较小的一者，以放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，从而可根据放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。

43、并且，电压放大器的第二输出端还可向第一写位线传输第一数据写入信号，以向存储单元中回写入数据。

44、综上，通过第一充电子电路与电压放大器的连接，即实现了存储单元的数据读取和回写入，读取放大电路的器件的数量较少，电路结构简单且紧凑，有利于减小读取放大电路的占用面积及器件成本，增加存储单元的排布空间，从而可提高包含该读取放大电路的存储器的存储密度，降低存储器的成本。

45、在一些实施例中，读取放大电路还包括第一隔离子电路，电压放大器的第一输入端和第一输出端通过第一隔离子电路与第一读位线电连接。第一隔离子电路被配置为断开第一输入端和第一输出端与第一读位线的连接。

46、上述实施例中，第一隔离子电路可在电压放大器开启的情况下，断开电压放大器的第一输入端和第一输出端与第一读位线的连接，可避免第一读位线的电压值被电压放大器上拉或下拉，以减小第一读位线的电压摆幅，避免第一读位线上产生较大的电流，从而可降低存储器的功耗。

47、在一些实施例中，电压放大器包括上拉子电路和下拉子电路，上拉子电路与第一读位线和第一写位线电连接，被配置为接收来自第一读位线的数据读取信号，及来自第一写位线的参考电压信号。下拉子电路与第一读位线和第一写位线电连接，被配置为接收来自第一读位线的数据读取信号，及来自第一写位线的参考电压信号。

48、在数据读取信号小于参考电压信号的情况下，上拉子电路被配置为上拉参考电压信号的电压值，下拉子电路被配置为下拉数据读取信号的电压值。

49、或者，在数据读取信号大于参考电压信号的情况下，上拉子电路被配置为上拉数据读取信号的电压值，下拉子电路被配置为下拉参考电压信号的电压值。

50、上述实施例中，参考电压信号和数据读取信号中，通过上拉子电路上拉电压值较大的一者，下拉子电路下拉电压值较小的一者，可放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，有利于读取存储单元中存储的数据。

51、并且，参考电压信号经上拉或者下拉后的电压值可作为第一数据写入信号，并传输至第一写位线，以向存储单元中回写入数据。

52、在一些实施例中，读取放大电路还包括第一输入输出模块、第二输入输出模块、第一数据线和第二数据线。第一输入输出模块与电压放大器的第一输出端和第一数据线电连接，第二输入输出模块与电压放大器的第二输出端和第二数据线电连接。

53、在数据读取信号小于参考电压信号的情况下，电压放大器下拉数据读取信号的电压值，第一输出端输出经下拉后的数据读取信号，第一输入输出模块被配置为将经下拉后的数据读取信号传输至第一数据线。电压放大器上拉参考电压信号的电压值，第二输出端输出经上拉后的参考电压信号，第二输入输出模块被配置为将经上拉后的参考电压信号传输至第二数据线，以输出放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。

54、或者，在数据读取信号大于参考电压信号的情况下，电压放大器上拉数据读取信号的电压值，第一输出端输出经上拉后的数据读取信号，第一输入输出模块被配置为将经上拉后的数据读取信号传输至第一数据线。电压放大器下拉参考电压信号的电压值，第二输出端输出经下拉后的参考电压信号，第二输入输出模块被配置为将经下拉后的参考电压信号传输至第二数据线，以输出放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。

55、在一些实施例中，读取放大电路还包括第二充电子电路，第二充电子电路与第二写位线电连接，被配置为向第二写位线传输参考电压信号。电压放大器的第二输入端和第二输出端还分别与第二读位线电连接，电压放大器的第一输入端和第一输出端还分别与第二写位线电连接。其中，第二读位线和第二写位线均被配置为与另一存储单元电连接，第一写位线与第二读位线对应连接，第一读位线与第二写位线对应连接。

56、上述实施例中，第二充电子电路可向第二写位线传输参考电压信号。电压放大器接收来自第二读位线的数据读取信号，及来自第二写位线的参考电压信号，以放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，从而可根据放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取第二存储单元中存储的数据。电压放大器还可向第二写位线传输第四数据写入信号，以向第二存储单元中回写入数据。

57、在一些实施例中，读取放大电路还包括第二隔离子电路，电压放大器的第二输入端和第二输出端通过第二隔离子电路与第二读位线电连接，第二隔离子电路被配置为断开第二输入端和第二输出端与第二读位线的连接。

58、上述实施例中，通过控制第二隔离子电路，断开电压放大器的第二输入端和第二输出端与第二读位线的连接，可避免第二读位线的电压值被电压放大器上拉或下拉，以减小第二读位线的电压摆幅，避免第二读位线上产生较大的电流，从而可降低存储器的功耗。

59、第三方面，提供了一种读取放大电路的驱动方法，该驱动方法应用于如上述任一实施例中的读取放大电路。一个驱动周期包括激活阶段，激活阶段包括读取子阶段和放大子阶段。

60、上述驱动方法包括：在读取子阶段，充电控制端输出工作电平，来自第三电压端的参考电压信号经第一充电子电路传输至第一写位线。在放大子阶段，来自第一读位线的数据读取信号，及来自第一写位线的参考电压信号输入电压放大器，参考电压信号与数据读取信号的电压差值被电压放大器放大，来自电压放大器的第一数据写入信号传输至第一写位线。

61、本技术的上述实施例所提供的驱动方法，在读取子阶段，第一充电子电路向第一写位线传输参考电压信号。

62、在放大子阶段，电压放大器接收第一数据读取信号和第一参考电压信号，并放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，从而可根据放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。并且，电压放大器还可向第一写位线传输第一数据写入信号，以向存储单元中回写入数据。

63、在一些实施例中，在数据读取信号小于参考电压信号的情况下，在放大子阶段，参考电压信号被上拉子电路上拉，数据读取信号被下拉子电路下拉，参考电压信号经上拉后的电压值为第一数据写入信号。

64、或者，在数据读取信号大于参考电压信号的情况下，数据读取信号被上拉子电路上拉，参考电压信号被下拉子电路下拉，参考电压信号经下拉后的电压值为第一数据写入信号。

65、上述实施例中，参考电压信号和数据读取信号中，上拉子电路上拉电压值较大的一者，下拉子电路下拉电压值较小的一者，可放大参考电压信号与数据读取信号的电压差值，有利于读取存储单元中存储的数据。并且，参考电压信号经上拉或者下拉后的电压值可作为第一数据写入信号，并传输至第一写位线，以向存储单元中回写入数据。

66、在一些实施例中，激活阶段还包括隔离子阶段，隔离子阶段位于读取子阶段与放大子阶段之间。在隔离子阶段，隔离控制端输出工作电平，控制所述第一隔离子电路关闭，以断开所述电压放大器与所述第一读位线的连接。

67、上述实施例中，在隔离子阶段，通过控制第一隔离子电路，来断开电压放大器与第一读位线的连接，可避免第一读位线的电压值被电压放大器上拉或下拉，以减小第一读位线的电压摆幅，避免第一读位线上产生较大的电流，从而可降低存储器的功耗。

68、在一些实施例中，驱动周期还包括读写阶段，读写阶段在激活阶段之后。在数据读取信号小于参考电压信号的情况下，在读写阶段，开关控制端输出工作电平，下拉后的数据读取信号经第一输入输出模块传输至第一数据线，上拉后的参考电压信号经第二输入输出模块传输至第二数据线，以输出放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。

69、在数据读取信号大于参考电压信号的情况下，在读写阶段，开关控制端输出工作电平，上拉后的数据读取信号经第一输入输出模块传输至第一数据线，下拉后的参考电压信号经第二输入输出模块传输至第二数据线，以输出放大后的参考电压信号与数据读取信号的电压差值，来读取存储单元中存储的数据。

70、第四方面，提供了一种电子设备，该电子设备例如可以为消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品、通信电子产品等。该电子设备包括处理器，及上述任一实施例中的存储器，该存储器与处理器电连接。

71、可以理解地，本技术的上述实施例所提供的电子设备，其所能达到的有益效果可参考上文中存储器的有益效果，此处不再赘述。