[发明专利]具反熔丝型差分记忆胞的随机码产生器及相关感测方法

说明书

一种随机码产生器，包括：一记忆胞阵列，包括多个反熔丝型差分记忆胞；一感测电路，具有一输入端与一反相输入端。当该记忆胞阵列中的一第一反熔丝型差分记忆胞被选择为一选定记忆胞时，该选定记忆胞的一位线连接至该感测电路的该输入端，且选定记忆胞的一反相位线连接至该感测电路的该反相输入端。于一读取动作时，该感测电路根据该位线的一第一充电电流以及该反相位线的一第二充电电流判断该选定记忆胞的一储存状态，并决定一随机码的一个位。

技术领域

本发明是一种随机码产生器及相关感测方法，且特别是有关于一种具反熔丝型差分记忆胞的随机码产生器及相关感测方法。

背景技术

众所周知，反熔丝型记忆胞(antifuse cell)属于一种一次可编程记忆胞(onetime programmable cell，简称OTP记忆胞)。此类反熔丝型记忆胞中包括一反熔丝晶体管(antifuse transistor)。当反熔丝晶体管的栅极端(gate terminal)与源/漏端(source/drain terminal)之间的电压差未超过其耐压时，反熔丝晶体管维持在高电阻值状态。反之，当反熔丝晶体管的栅极端与漏源端之间的电压差超过其耐压时，反熔丝晶体管的栅极氧化层会破裂(rupture)，使得反熔丝晶体管由高电阻值状态改变为低电阻值状态。

美国专利号US 9,613,714揭露一种利用OTP记忆胞，其可用来产生随机码(randomcode)。请参照图1A与图1B，其所绘示为已知的可产生随机码的反熔丝型差分记忆胞(antifuse differential cell)与偏压示意图。

如图1A所示，反熔丝型差分记忆胞c1包括：选择晶体管S1、反熔丝晶体管A1、隔离晶体管O、反熔丝晶体管A2、选择晶体管S2串接于位线BL与反相位线BLB之间。另外，选择晶体管S1的栅极端连接至字符线WL；反熔丝晶体管A1的栅极端连接至反熔丝控制线AF1；隔离晶体管O的栅极端连接至隔离控制线IG；反熔丝晶体管A2的栅极端连接至反熔丝控制线AF2；选择晶体管S2的栅极端连接至字符线WL。

如图1B所示，于编程动作(program action)时，提供接地电压(0V)至位线BL与反相位线BLB，提供选择电压(Vdd)至字符线WL，提供编程电压(Vpp)至反熔丝控制线AF1、AF2，提供开启电压(Von)至隔离控制线IG。

于进行编程动作时，选择晶体管S1、S2与隔离晶体管O皆开启。而反熔丝晶体管A1以及反熔丝晶体管A2其中之一会改变其状态。举例来说，反熔丝晶体管A1改变为低电阻值状态，而反熔丝晶体管A2维持在高电阻值状态。或者，反熔丝晶体管A2改变为低电阻值状态，而反熔丝晶体管A1维持在高电阻值状态。

于进行读取动作(read action)时，提供接地电压(0V)至位线BL与反相位线BLB，提供选择电压(Vdd)至字符线WL，提供读取电压(Vr)至反熔丝控制线AF1、AF2，提供关闭电压(Voff)至隔离控制线IG。

于进行读取动作时，选择晶体管S1、S2开启，隔离晶体管O关闭。而反熔丝晶体管A1、A2分别产生读取电流至位线BL与反相位线BLB。一般来说，具低电阻值状态的反熔丝晶体管所产生的读取电流会远大于具高电阻值状态的反熔丝晶体管所产生的读取电流。举例来说，具低电阻值状态的反熔丝晶体管所产生的读取电流约为10μA，具高电阻值状态的反熔丝晶体管所产生的读取电流约为0.1μA。

换言之，于进行读取动作时，后续的处理电路(未绘示)会判断反熔丝晶体管A1、A2的两个读取电流的大小来决定反熔丝型差分记忆胞c1的储存状态。举例来说，反熔丝晶体管A1产生较大的读取电流，反熔丝晶体管A2产生较小的读取电流。此时，可判断反熔丝型差分记忆胞c1为第一储存状态。反之，反熔丝晶体管A1较小的读取电流，反熔丝晶体管A2产生较大的读取电流。此时，可判断反熔丝型差分记忆胞c1为第二储存状态。