[发明专利]用于读取电阻性随机访问存储器(RRAM)单元的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月10日递交的美国发明申请号为14/050,678的优先权，以及于2012年10月15日递交的美国临时申请号为61/713,900的权益。以上引用的申请的全部公开通过引用的方式被并入本文。

技术领域

本公开涉及用于读取电阻性随机访问存储器(RRAM)单元的系统和方法。

背景技术

本文提供的背景技术的描述是用于概括地呈现本公开的环境的目的。现在提名的发明人的工作，至被描述在背景技术部分的工作的程度，以及在递交的时间本不能算作现有技术的描述的方面，既不明示也不暗示地被承认作为关于本公开的现有技术。

电阻性随机访问存储器(RRAM)阵列包括被布置在字线和位线的相交处的RRAM单元。RRAM单元包括作为电阻元件的绝缘材料。当电流在一个方向流经该绝缘材料时，该绝缘材料的电阻增大，当电流在相反的方向流经该绝缘材料时，该绝缘材料的电阻减小。相应地，RRAM单元可以通过使得电流在一个方向流经该RRAM单元被编程为高阻态，并且通过使得电流在相反的方向流经该RRAM单元被编程为低阻态。该高阻态可以被用来指示逻辑高(二进制1)，并且该低阻态可以被用来指示逻辑低(二进制0)，或反之亦然。

使用相反极性的电流被编程为高阻态和低阻态的RRAM单元被称为双极RRAM单元。可替代地，RRAM单元可以通过使得两个不同大小的电流在相同的方向上流经该RRAM单元的绝缘材料而被编程为高阻态和低阻态。使用在相同方向上的两个不同大小的电流被编程为高阻态和低阻态的RRAM单元被称为单极RRAM单元。

每个RRAM单元包括诸如二极管或晶体管之类的开关元件。该开关元件与该绝缘材料(即，电阻元件)串联地连接。使用该开关元件，在RRAM阵列中的RRAM单元在读取操作和写入操作期间可以被选择并且被取消选择。

发明内容

一种系统，包括连接至字线和位线的电阻性随机访问存储器单元以及被配置为将位线预充电至第一电压并且字线不被选择的预充电电路。该系统进一步包括驱动器电路以及比较器，该驱动器电路被配置为在位线被充电至第一电压之后的第一时间选择字线，该比较器被配置为将位线上的第二电压与供应至该比较器的第三电压比较并且基于该比较生成输出。该系统进一步包括锁存器，其被配置为将该比较器的该输出锁存并且生成锁存的输出。该系统进一步包括脉冲生成器，其被配置为在该第一时间之后的时延之后生成脉冲以将该锁存器计时，从而将该比较器的该输出锁存并且生成锁存的输出。锁存的输出指示该电阻性随机访问存储器单元的状态。

在其它特征中，该时延是可编程的并且基于以下因素被选择：该位线的寄生电容、对应于该电阻性随机访问存储器单元的电阻元件的高阻态和低阻态的电阻值、以及该电阻性随机访问存储器单元的开关元件的特性。

在另外的特征中，该时延是可编程的并且基于工艺变化被选择。

在其它的特征中，该时延是可编程的，并且在包括该电阻性随机访问存储器单元的存储器阵列的制造期间被选择，或者响应于包括该电阻性随机访问存储器单元的该存储器阵列的电源被接通而被选择，或者两者兼具而被选择。

在其它特征中，比较器包括反相器，并且该第一电压和该第三电压(i)在包括电阻性随机访问存储器单元的存储器阵列的电源电压与参考电压之间是可调节的，(ii)小于损坏电阻性随机访问存储器单元的电压，并且(iii)被选择为允许感应电阻性随机访问存储器单元的电阻元件的高阻态和低阻态。

在其它特征中，该比较器包括反相器，该反相器包括具有选择的阈值电压的晶体管，并且选择的阈值电压允许将包括该电阻性随机访问存储器单元的存储器阵列的电源电压减小至小于选择的值以节省功率，并且允许将该第三电压降低至小于该电源电压。

在其它特征中，该比较器包括反相器，该反相器包括具有选择的阈值电压的晶体管，并且选择的阈值电压允许将包括该电阻性随机访问存储器单元的存储器阵列的电源电压减小至小于选择的阈值电压，同时允许感应该电阻性随机访问存储器单元的电阻元件的高阻态和低阻态。