[发明专利]用于设置阻变存储器的电路及其操作方法

说明书

本发明公开了一种用于设置阻变存储器的电路及其操作方法，上述电路包括：阻变存储单元、第一电容以及第二电容。阻变存储单元包括：串联连接的阻变存储器和选择晶体管。阻变存储单元的输入端用于与位线连接，阻变存储单元的输出端用于与源线连接，选择晶体管的栅极用于与字线连接。第一电容并联连接于阻变存储单元的输入端。第二电容并联连接于阻变存储单元的输出端。阻变存储单元的输入端经由第一电容连接至地，阻变存储单元的输出端经由第二电容连接至地。该电路可以实现低功耗且快速的设置操作。

技术领域

本公开属于半导体器件和集成电路技术领域，涉及一种用于设置阻变存储器的电路及其操作方法。

背景技术

阻变存储器(RRAM)由于其良好的性能，如快速、低功耗地编程过程、良好的耐久性，可靠的尺寸缩小能力，可用作完成未来的存储以及神经网络加速功能的新型器件。而RRAM存储阵列，能够实现并行的写入操作是十分有意义的。

然而，在规模较大的RRAM阵列中，由于并行写入时阵列中的大电流以及导线上的较大电阻，容易造成部分电压降落在阵列的导线电阻上，进而降低施加在RRAM上的电压值，造成写入操作的失败。同时，在实际应用时，减小设置(SET)操作过程的能耗也能够减小整个系统的功耗。因此，提出一种能够快速、低功耗的完成RRAM批量SET的方法具有重要的意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种用于设置阻变存储器的电路及其操作方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

本公开的第一个方面提供了一种用于设置阻变存储器的电路。上述电路包括：阻变存储单元、第一电容以及第二电容。阻变存储单元包括：串联连接的阻变存储器和选择晶体管。阻变存储单元的输入端用于与位线连接，阻变存储单元的输出端用于与源线连接，选择晶体管的栅极用于与字线连接。第一电容并联连接于阻变存储单元的输入端。第二电容并联连接于阻变存储单元的输出端。阻变存储单元的输入端经由第一电容连接至地，阻变存储单元的输出端经由第二电容连接至地。

根据本公开的实施例，阻变存储单元被配置为：初始状态下，阻变存储单元的输入端接入第一输入信号且输出端接地，选择晶体管的栅压设置为零，使得第一电容处于充电状态。其中，阻变存储单元中的阻变存储器在初始状态下为高阻态。阻变存储单元还被配置为：在第一电容充电完成后，阻变存储单元所连接的源线和位线均处于悬空状态，选择晶体管施加的栅压使得选择晶体管开启，进而实现阻变存储器的设置。

根据本公开的实施例，第一电容与第二电容的大小满足：阻变存储单元中的阻变存储器能够被成功设置，以从高阻态转变为低阻态。

本公开的第二个方面提供了一种对上述用于设置阻变存储器的电路进行设置的操作方法。上述操作方法包括：在阻变存储单元的输入端接入一输入信号，设置阻变存储单元的输出端接地，选择晶体管的栅压设置为零，使得第一电容处于充电状态。其中，阻变存储单元的阻变存储器处于高阻态。上述操作方法还包括：在第一电容充电完成后，设置阻变存储单元所连接的源线和位线均悬空，在选择晶体管施加栅压，使得选择晶体管开启，进而实现阻变存储器的设置。

根据本公开的实施例，上述操作方法还包括：复位阻变存储单元中的阻变存储器，使得阻变存储器处于高阻态。

本公开的第三个方面提供了一种用于设置阻变存储器的电路。上述电路包括：存储单元阵列。存储单元阵列包括m行×n列的阻变存储单元和连接于阻变存储单元之间的导线。阻变存储单元包括：串联连接的阻变存储器和选择晶体管。阻变存储单元的输入端用于与位线连接，阻变存储单元的输出端用于与源线连接。选择晶体管的栅极用于与字线连接。其中，m×n≥2，且m和n的大小满足：该存储单元阵列中导线的寄生电容的大小使得存储单元阵列中用于实施写入操作的阻变存储单元中的阻变存储器能够被成功设置，以从高阻态转变为低阻态。