[发明专利]高速大电流脉冲电路、相变存储器的操作电路及操作方法

说明书

本发明公开了一种高速大电流可调脉冲电路、相变存储器的操作电路及操作方法，该高速大电流可调脉冲电路通过设置钳位结构、电流镜像结构和漏电流关断结构，所述钳位结构包括钳位运放和第一MOS管，用于生成参考电流，电流镜像结构用于生成与参考电流成比例的输出电流，而漏电流关断结构则用于脉冲消失时关断电流镜像结构，减小漏电流，以此实现电流可调且减小漏电流，结合两个高速大电流可调脉冲电路分别作为第一电流源和第二电流源以为相变存储单元的两极分别施加调控后的电流，可以使脉冲电流的工作电压范围增大，达到VSS～VDD，从而快速实现能量积累。

技术领域

本发明属于半导体集成电路技术领域，更具体地，涉及一种高速大电流可调脉冲电路、相变存储器的操作电路及操作方法。

背景技术

由相变材料制造的相变存储器是一种优越的非易失存储器件。相变材料通常有两种状态，晶态和非晶态。非晶态表现为高阻，晶态表现为低阻，两种状态阻值相差几个数量级，可以用其高低阻状态分别存储数据“0”和“1”。

相变存储器进行相变所施加的电流与电压取决于相变材料以及存储单元结构。现有的操作电路大多为针对特定相变器件设计的专用化操作电路。针对不同材料结构的相变存储单元，若采用统一的擦写操作电流，可能会导致单元操作失败的问题，从而影响信息存储的准确性。因此需要设计一种在一定范围内电流可调的相变存储器操作电路。

同时，由于存储器操作速度也要求越来越快，快速的脉冲下降沿以及较小的关断漏电流有助于相变存储单元的快速退火，完成reset操作。然而，大电流和高压电流脉冲在关断时漏电流问题明显，因此需要设计相应的电流脉冲关断电路解决该问题。

在操作时，对处于晶态的相变存储单元施加一个脉宽较窄的大电流脉冲(Reset)，相变材料从熔融状态快速退火，存储单元可以由晶态转变为非晶态。对处于非晶态的相变存储单元施加一个幅值比Reset脉冲小，但是脉宽更大的电流脉冲(Set)，相变材料经过缓慢结晶，存储单元可以由非晶态转变为晶态。期间，相变存储器的擦写操作依赖于热量的积累，使相变存储单元变为熔融态，进而实现相变。尤其是reset过程起始阶段需要电流脉冲达到高压才能实现热量积累，reset过程的结束阶段需要高速短暂的电流脉冲进行快速退火。因此相变存储器的操作电路需要提供高压、高速大电流脉冲。然而现有的普通CMOS工艺一般使用3.3V、1.8V等电压，更高的操作电压会导致MOS管的击穿，造成电路的损坏。因此需要针对相变存储器的高压操作要求设计相应的高压操作方案。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高速大电流可调脉冲电路、相变存储器的操作电路及操作方法，其目的在于实现电流可调且减小漏电流。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高速大电流可调脉冲电路，包括钳位结构、电流镜像结构和漏电流关断结构，其中，

所述钳位结构包括钳位运放和第一MOS管，其中，所述钳位运放的同向输入端用于接入操控脉冲电压、反向输入端通过参考电阻接地、输出端与第一MOS管的栅极相连，第一MOS管的源端与钳位运放的反向输入端相连；

电流镜像结构包括第二至第五MOS管，第四MOS管的源端接入电压源、漏端与第二MOS管的源端连接，第二MOS管的漏端与第一MOS管的漏端连接，第二MOS管的栅极和漏端相连，第四MOS管的栅极和漏端相连，第五MOS管的源端接入电压源、漏端与第三MOS管的源端连接，第三MOS管的漏端作为可调脉冲电路的输出端，第二MOS管的栅极和第三MOS管的栅极相连，第四MOS管的栅极和第五MOS管的栅极相连；

漏电流关断结构包括第六MOS管、第七MOS管和缓冲器，第六MOS管、第七MOS管的栅极分别通过缓冲器接入操控脉冲电压，第五MOS管的栅极通过第六MOS管接入电压源，第三MOS管的栅极通过第七MOS管接入电压源，所述缓冲器用于当出现操控脉冲时输出关断第六MOS管、第七MOS管的关断电压、当未出现操控脉冲时输出开通第六MOS管、第七MOS管的开启电压。