[发明专利]在双稳态元件的群集状态中对多电平存储器进行概率性编程的方法和设备

权利要求书

1.一种磁性随机存取存储器MRAM多电平单元，其包括：

至少一个晶体管，其用于存取控制；以及

N个概率性双稳态切换元件的群集，所述群集具有第一群集编程电流端子和第二群集编程电流端子，所述概率性双稳态切换元件以群集拓扑耦合，其中响应于接收到从所述第一群集编程电流端子和所述第二群集编程电流端子中的一者传递的编程电流，所述群集具有切换到至少N+1个可能的电阻率等级中的非零概率。

2.根据权利要求1所述的MRAM，其中所述群集拓扑包含串联耦合的多个STT-MTJ元件。

3.根据权利要求1所述的MRAM，其中所述群集拓扑包含并联耦合的多个STT-MTJ元件。

4.根据权利要求1所述的MRAM，其中概率性双稳态切换元件包含STT-MTJ元件，其中所述MRAM进一步包括用以产生所述编程电流的概率性电流源，所述概率性电流源具有在切换区中操作所述STT-MTJ元件的特性，所述切换区不包含确定性切换区或近确定性切换区中的任一者。

5.根据权利要求1所述的MRAM，其中所述N个概率性双稳态切换元件的群集使所述至少N+1个可能的电阻率等级中的多者与第一二进制值相关联，且使所述至少N+1个可能的电阻率等级中的多者与第二二进制值相关联，以用于错误校正、错误容限、产量改善和增加的编程速度中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的MRAM，其中所述MRAM集成在至少一个半导体裸片中。

7.根据权利要求6所述的MRAM，其进一步包括选自由以下各项组成的群组的装置：机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元和计算机，所述MRAM集成到所述装置中。

8.一种通过双稳态切换元件的群集来对电阻进行编程的方法，其包括：

通过所述双稳态切换元件的群集来检测所述电阻的状态；

基于所述检测到的状态来确定至少一个编程电流属性；

施加具有所述至少一个经确定编程电流属性的编程电流；以及

重复以上步骤，直到到达给定编程完成状态为止。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括对重复所述以上步骤的重复数目进行计数，且其中一个编程完成状态是等于所述重复的给定数目的超时。

10.根据权利要求8所述的方法，其中一个编程完成状态是所述检测到满足给定电阻值的所述电阻的状态。

11.根据权利要求8所述的方法，其中重复所述以上步骤在时间上同时地执行所述步骤。

12.根据权利要求8所述的方法，其中重复所述以上步骤在时间上循序地执行所述步骤。

13.根据权利要求8所述的方法，其中重复所述以上步骤在时间上是连续的。

14.根据权利要求8所述的方法，其中重复所述以上步骤在时间上是离散的。

15.根据权利要求8所述的方法，其中所述至少一个编程电流属性包含电流方向。

16.根据权利要求8所述的方法，其中所述至少一个编程电流属性包含电流量值。

17.根据权利要求8所述的方法，其中所述至少一个编程电流属性包含电流脉冲长度。

18.根据权利要求8所述的方法，其中所述至少一个编程电流属性包含模拟波形属性。

19.根据权利要求18所述的方法，其中至少一个模拟波形属性是模拟斜坡属性。

20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括检测所述电阻的所述检测到的状态与目标电阻状态之间的差异，其中所述模拟斜坡属性由所述检测到的差异确定。

21.根据权利要求8所述的方法，其中所述至少一个编程电流属性包含数字波形属性。

22.根据权利要求21所述的方法，其中至少一个数字波形属性是数字斜坡属性。

23.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括检测所述电阻的所述检测到的状态与目标电阻状态之间的差异，其中所述数字斜坡属性由所述差异确定。