[发明专利]用于读取包含两端子开关材料的交叉点型存储阵列的方法

说明书

本发明的目的是提供在用于突触装置的存储阵列中的模拟信息处理的电流读取方法。为此，本发明提供了一种读取包含两端子开关材料的存储阵列的方法，该方法包括以下步骤：(a)向所述存储阵列施加电压以选择一个或更多个单元；以及(b)同时测量所述所选择的一个或更多个单元的电流以获得电流之和，其中，施加到在步骤(a)中选择的所述一个或更多个单元的电压大于施加到未选择的一个或更多个单元的电压，同时处于使所述所选择的一个或更多个单元全都未导通的范围内。

技术领域

本发明涉及用于读取包含两端子开关材料的存储阵列的方法，更具体地，本发明涉及用于读取用于突触装置的存储阵列的方法，该方法可以同时读取在低电流范围内在存储阵列中流动的电流，由此以低功耗读取根据从存储阵列选择的单元而区分的电流以及电流之和。

背景技术

人工智能半导体行业现在处于萌芽阶段。近年来，半导体设计和制造公司已开始发布原型或早期产品。这些原型或早期产品是基于互补型金属氧化物半导体(CMOS)技术的第一代人工智能半导体产品，并且在材料方面与常规半导体产品没有差别。殷切地期望在第二代人工智能半导体产品中引入和使用新材料。

具有生物突触的所有关键特征的人工突触必须被实现为单个装置，以制造集成度与生物神经网络的集成度相近的第二代人工智能半导体。特别地，为了增加集成度，需要装置大小小，并且电流(电阻)逐渐变化的特性非常重要，以便一个突触具有各种权重。为了达到这样的目的，已提出和制造了各种类型的人工突触装置。这些装置中的大多数是基于诸如闪存存储器、电阻式随机存取存储器(RRAM)、相变随机存取存储器(PRAM)和磁性随机存取存储器(MRAM)这样的存储装置。

迄今为止已在用于突触装置的半导体领域中研究的技术是使用诸如RRAM、PRAM和MRAM这样的忆阻器来区分存储阵列中的低电阻状态与高电阻状态，并将信息存储在每个单元中。已经在以开关型的数字方法实现高电阻变化并根据电阻的这种变化读取存储阵列中的单元的逻辑状态的方向进行了研究。然而，由于突触系统具有在连续变化的模拟方法中而非在数字方法中出现的特性，因此以数字方法测量单元的逻辑状态的变化不能充分地处理信息。因此，用于神经形态应用等的突触装置需要能够同时读取来自多个单元的电流，并通过来自相应单元的电流之和来感测电流的变化。

另外，由于装置大小必须小并且降低工艺成本非常重要以便制造用于这种突触装置的存储单元，因此需要基于交叉点结构来制造存储单元。与通常已知的由晶体管和存储单元组成的1T1R结构相比，可以在存储单元竖直堆叠而不使用晶体管的情况下在三个维度上制造交叉点结构，由此增加存储单元的密度并减少制造工艺的数目。

这种交叉点结构需要包含下述两端子开关材料，所述两端子开关材料允许存储单元在低电压区域中具有非常少量的电流流动并在特定电压或更高电压下表现出电流的快速上升。在具有交叉点结构的存储阵列中通过彼此交叉的字线和位线执行对单元进行选择、读取和编程的处理。特别地，在对单元进行读取和编程时出现的潜行电流和电压降使增加存储阵列的大小变得困难。使用开关材料来解决这种问题。

因此，本发明涉及用于读取用于具有这样的交叉点结构并包含两端子开关材料的突触装置的存储阵列的方法。

发明内容

技术问题

本发明提供了用于读取电流以用于处理用于突触装置的存储阵列中的模拟信息的方法。

技术解决方案

根据本发明的实施方式，提供了一种用于读取包含两端子开关材料的存储阵列的方法，该方法包括以下步骤：(a)通过向所述存储阵列施加电压来选择至少一个单元；以及(b)同时测量来自所选择的所述至少一个单元的电流之和，其中，施加到在操作(a)中选择的至少一个单元的电压高于施加到未选择的至少一个单元的电压，同时处于使所述所选择的至少一个单元全都未导通的范围内。

有利效果