一种电阻型随机读取存储器及其写操作方法

一种电阻型随机读取存储器及其写操作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电阻型随机读取存储器(Resistive Random Access Memory, ReRAM)技术领域，涉及一种采用电压阶梯下降的电信号进行置位操作的ReRAM及其写操作方法。
【背景技术】
[0002]电阻型随机读取存储器(ReRAM)因为其不挥发、低成本、高密度、可突破工艺技术代发展限制等特点而被广泛研究，并认为是可能取代闪存(Flash Memory)的半导体存储技术之一 O
[0003]ReRAM的每个存储单元中，其是通过偏置的电信号作用使存储介质在高电阻状态(High Resistance State, HRS)和低电阻(Low Resistance State, LRS)状态之间可逆转换，从而实现存储功能，其中，从HRS向LRS转换通常被定义为Set (置位)操作，从LRS向HRS转换通常被定义为Reset (复位)操作。
[0004]Deok-Hwang Kwo 等人在杂志 Nature Nanotechnology 上发表的文章 “Atomicstructure of conducting nanofilaments in Ti02resistive switching memory，，表明，在Set操作过程中，存储介质中会通过诸如氧空位移动来形成多个导电熔丝(ConductiveFilament, CF),从而实现存储介质的上电极(TE)和下电极(BE)之间的低阻导通；并且,在Reset操作过程中，CF被切断或消除以实现高阻转换。
[0005]Sang-beom Kang 等人的美国专利号为 US7, 920, 405B2、题为 “CIRCUITS ANDMETHODS FOR ADAPTIVE WRITE BIAS DRIVING OF RESISTIVE NON-VOLATILE MEMORYDEVICES”的专利中，其揭示了 ReRAM的一种Set操作方法来实现写操作，如图1所示，其为现有技术的一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。
[0006]Chih-He Lin 等人的美国专利公开号为 US2012/0075908A1、题为 “RESISTIVERANDOM ACCESS MEMORY AND VERIFYING METHOD THEREOF” 的专利中，其揭示了 ReRAM 的又一种Set操作方法来实现写操作，如图2所示，其为现有技术的又一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。
[0007]可以发现，已经提出的ReRAM的Set操作方法中，都是采用电压阶梯递增的电信号来进行置位操作。

【发明内容】

[0008]本发明的目的在于，通过改变Set操作方式来提高ReRAM的存储性能。
[0009]为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。
[0010]按照本发明的一方面，提供一种电阻型随机读取存储器，其包括:
[0011]写操作信号生成模块，其至少用于生成电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号。
[0012]在一实施例中，所述电压逐渐下降的电信号可以为电压阶梯下降的电信号。
[0013]在之前所述实施例中，所述电压阶梯下降的电信号可以为电压连续阶梯下降的电信号。
[0014]在之前所述实施例中，所述电压阶梯下降的电信号还可以为电压阶梯下降的阶梯电压脉冲信号。
[0015]在又一实施例中，所述电压逐渐下降的电信号为电压逐渐连续下降的电信号。
[0016]根据本发明一优选实施例的电阻型随机读取存储器，其中，所述电阻型随机读取存储器还包括:
[0017]电流动态检测模块，其至少用于动态检测流经被偏置所述置位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被置位操作成功；以及
[0018]控制逻辑模块，其被配置为:在所述电路动态检测模块判断为置位操作成功的情况下接收来自所述电路动态检测模块的反馈信号，并基于该反馈信号使能所述写操作信号生成模块终止生成所述置位操作信号。
[0019]具体地，所述电阻型随机读取存储器还包括:
[0020]极性选择模块，用于控制置位操作信号和/或复位操作信号偏置在所述存储单元的极性；以及
[0021]选择模块，用于根据地址信号从所述电阻型随机读取存储器的存储阵列中选中相应的存储单元。
[0022]根据本发明还一实施例的电阻型随机读取存储器，其中，所述写操作信号生成模块还用于生成电压逐渐上升的电信号作为复位操作信号。
[0023]优选地，所述电压逐渐上升的电信号可以为电压阶梯抬升的阶梯电压脉冲信号。
[0024]在之前所述任一实施例中，可选地，所述写操作信号生成模块还用于生成验证信号以验证置位操作和/或复位操作是否成功。当然，此时电流动态检测模块也可以生成是否置/复位成功的反馈信号FB。
[0025]按照本发明的又一方面，提供一种电阻型随机读取存储器的写操作方法，在所述写操作方法的置位操作方法中，将电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元。
[0026]在一实施例中，所述电压逐渐下降的电信号可以为电压阶梯下降的电信号。
[0027]在之前所述实施例中，所述电压阶梯下降的电信号可以为电压连续阶梯下降的电信号。
[0028]在之前所述实施例中，所述电压阶梯下降的电信号可以为电压阶梯下降的阶梯电压脉冲信号。
[0029]在又一实施例中，所述电压逐渐下降的电信号可以为电压逐渐连续下降的电信号。
[0030]根据本发明一优选实施例的写操作方法，其中，所述置位操作方法还包括步骤:
[0031]动态检测流经被偏置所述置位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被置位操作成功；
[0032]如果判断为置位操作成功，终止所述置位操作信号，如果判断为未置位操作成功，所述置位操作信号的电压将继续下降。
[0033]根据本发明还一实施例的写操作方法，其中，所述电压逐渐下降的电信号为阶梯电压脉冲信号时，在每次电压脉冲激励施加后，偏置验证信号来验证置位操作是否成功。
[0034]在之前所述任一实施例中，在所述写操作方法的复位操作方法中，将电压逐渐上升的电信号作为复位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元。
[0035]可选地，所述电压逐渐上升的电信号可以为电压阶梯上升的电信号。
[0036]可选地，所述电压阶梯上升的电信号可以为电压连续阶梯上升的电信号。
[0037]可选地，所述电压阶梯上升的电信号可以为电压阶梯上升的阶梯电压脉冲信号。
[0038]在之前所述任一实施例中，可选地，在每次电压脉冲激励施加后，偏置验证信号来验证复位操作是否成功。
[0039]在之前所述任一实施例中，优选地，所述复位操作方法还包括步骤:
[0040]动态检测流经被偏置所述复位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被复位操作成功；
[0041]如果判断为复位操作成功，终止所述复位操作信号，如果判断为未复位操作成功，所述复位操作信号的电压将继续抬升。
[0042]本发明的技术效果是，通过采用电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号来进行Set操作，可以从改变存储介质中形成的CF的形状，从而，提高ReRAM的耐久性(Endurance)、数据保持能力(Data Retent1n)和高阻值/低阻值窗口等方面的存储性能。
【附图说明】
[0043]从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
[0044]图1是现有技术的一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。
[0045]图2是现有技术的又一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。
[0046]图3是按照本发明一实施例的ReRAM的模块结构示意图。
[0047]图4是按照本发明第一实施例的Set操作信号的示意图。
[0048]图5是按照本发明第一实施例的Reset操作信号的示意图。
[0 049]图6是按照本发明第二实施例的Set操作信号的示意图。
[0050]图7是按照本发明第二实施例的Reset操作信号的示意图。
[0051]图8是按照本发明第三实施例的Set操作信号的示意图。
[0052]图9是按照本发明第四实施例的Set操作信号的示意图。
[0053]图10是按照本发明一实施例的Set操作的方法流程示意图。
[0054]图11是ReRAM中的导电熔丝的形成示意图。
[0055]图12是按照本发明又一实施例的Set操作的方法流程示意图。
[0056]图13是按照本发明一实施例的Reset操作的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0057]下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下【具体实施方式】以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
[0058]下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行详细描述。附图中示出了多个部件为本领域普通技术人员提供本发明的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员来说，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。
[0059]在下文中，将ReRAM中的存储单元的高阻态定义为数据“0”，相应地，将存储单元的低阻态定义为数据“I” ;Set操作为将数据“O”写为“I”的写操作，Reset操作为将数据“I”写为“O”的写操作。
[0060]图3所示为按照本发明一实施例的ReRAM的模块结构示意图。如图3所示，该ReRAM同样地包括多个存储单元370，其可以在高阻态和低阻态之间实现来回转换；多个存储单元370可以按行和列排列构成存储阵列，在本发明实施例中，为描述的简洁清楚，仅示例了其中一个存储单元370在被选中时进行的Set/Rest操作过程。相似地，该ReRAM包括用于根据地址信号从存储阵列中选中相应的存储单元的选择模块，例如，行选择器、MOS选通管360等，其中BL表示存储阵列中的位线，SL表示存储阵列中的源线。
[0061]在该实施例中，ReRAM还设置有写操作信号生成模块340，其可以生成Set操作信号和Reset操作信号，其具体信号形式将在下文中作详细描述。
[0062]在该实施例中，优选地，ReRAM还设置有电流动态检测模块310和控制逻辑模块330 ;电流动态检测模块310可以随时动态检测流经存储单元370的写电流(I?ite)，从而判断写操作(例如Set操作或Reset操作)是否成功。电流动态检测模块310与控制逻辑模块330耦接，在电流动态检测模块310判断写操作成功的情况下，发送反馈(FB)信号320至控制逻辑模块330，控制逻辑模块330基于该FB信号使能写操作信号生成模块340终止生成Set/Reset操作信号。这样，通过电流检测的动态反馈，避免多余的Set/Reset激励偏置在已经成功进行Set/Reset操作的存储单元上,不但有利于提高Set/Reset操作的速度,而且有利于降低Set/Reset操作的功耗、提高数据保持能力。
[0063]继续如图1所示，控制逻辑模块330的输入端接入数据信号DATA，也即需要写入的数据信号，如果DATA=O,表示可能需要进行Reset操作，如果DATA=I,表示可能需要进行Set操作。控制逻辑模块330的输入端还接入写使能信号WEN，在该示例中，WEN=I时，写电路使能工作，开始Set或Reset操作。控制逻辑模块330的输出端与写操作信号生成模块340和极性选择模块350耦接，极性选择模块350用于控制Set/Reset操作信号偏置在存储单元370上的极性，例如DATA=I时，340产生的写电压(Vwite)从BL方向加到存储单元370上，此操作方向为Set操作方向；反之，Vmite由SL方向加到370上，进行Reset操作。，控制逻辑模块330还可以基于该FB信号使能极性选择模块350停止工作。
[0064]继续如图1所示，写操作信号生成模块340生成的信号输入放大器的“ + ”向输入端，放大器的向输入端接极性选择模块350，对于理想的运算放大器来说，其正向输入端和反向输入端的电压完全相等，运算放大器和其输出端连接的晶体管构成一个负反馈环路，形成一个写电压电流转换器。
[0065]写操作信号生成模块340所生成的信号中，至少Set操作信号是电压逐渐下降的。写操作信号生成模块340所生成的Set操作信号和Reset操作信号将在以下详细说明。
[0066]图4所示为按照本发明第一实施例的Set操作信号的示意图。如图4所示，Set操作信号80的初始电压为V1，其也即初始偏置于存储单元370的电压大小，在该实施例中，Set操作信号的电压以连续阶梯形式下降，例如，一共包括N个阶梯，电压可以分别为V1至\。
[0067]初始电压V1可以在某一范围内选择设置，一般地，初始电压V1可以选择小于Vsrt(也即单个脉冲能使Set操作成功的电压值)，本领域技术人员可以根据对多个存储单元的Set测试，来确定大小。需要理解的是，V1的具体大小不受本发明实施例限制。阶梯之间电压递减幅度不是具体限制的，因此，N可以为大于或等于2的任何整数，O < Vn < %。为提高Set操作的效率，可以设置N和Vn的大小限值，以防止某个存储单元在Set操作不成功时过多地消耗时间。
[0068]在每个阶梯上，都有可能成功实现Set操作，如上所述，通过电流动态检测模块310动态监测Imite，可以判断电阻的转换点，并终止生成Set操作信号，如图4所示，^士至tN为可能的电阻转换点，在相应时间点，电压降为0，从而分别可以形成Set操作信号80ρ802、…、80N—”8(^0
[0069]图5所示为按照本发明第一实施例的Reset操作信号的示意图。如图5所示，Reset操作信号81的初始电压为V2，其也即初始偏置于存储单元370的电压大小，在该实施例中，Reset操作信号的电压以连续阶梯形式抬升，例如，一共包括M个阶梯。
[0070]在每个阶梯上，都有可能成功实现Reset操作，如上所述，通过电流动态检测模块310动态监测Imite，可以判断其电阻的转换点，并终止生成Reset操作信号，如图5所示，V、t2，至tM为可能的电阻转换点，在相应时间点，电压降为0，从而分别可以形成Reset操作信号 81r、812，、
[0071]图6所示为按照本发明第二实施例的Set操作信号的示意图。如图6所示，Set操作信号90的初始电压为V1，其也即初始偏置于存储单元370的电压大小，在该实施例中，Set操作信号为一系列的电压脉冲激励信号，其脉冲高度以阶梯下降，从而形成如图所示的电压阶梯下降的阶梯电压脉冲信号，例如，可以形成N个电压依次阶梯下降的电压脉冲信号，脉冲电压可以分别为V1至VN。
[0072]初始电压V1可以在某一范围内选择设置，一般地，初始电压V1可以选择小于Vsrt(也即单个脉冲能使Set操作成功的电压值)，本领域技术人员可以根据对多个存储单元的Set测试，来确定V1的大小。需要理解的是，V1的具体大小不受本发明实施例限制。脉冲之间电压递减幅度不是具体限制的，因此，N可以为大于或等于2的任何整数，O < Vn < %。为提高Set操作的效率，可以设置N和Vn的大小限值，以防止某个存储单元在Set操作不成功时过多地消耗时间。
[0073]在每个阶梯电压脉冲信号上，都有可能成功实现Set操作，如上所述，通过电流动态检测模块310动态监测Iwite，可以判断电阻的转换点，并终止生成Set操作信号，如图6所示，t2至tN为可能的电阻转换点，在相应时间点，电压迅速降为0，从而分别可以形成包括至少一个脉冲的Set操作信号90,(^ ->90^,90,0
[0074]在该实施例中，继续如图6所示，可以在每次电压脉冲激励施加后，偏置验证信号92于存储单元370，从而确认Set操作是否成功。这样，能更准确地保证Set操作的成功性。
[0075]图7所示为按照本发明第二实施例的Reset操作信号的 示意图。如图7所示，Reset操作信号91的初始电压为V2，其也即初始偏置于存储单元370的电压大小，在该实施例中，Reset操作信号为一系列的电压脉冲激励信号，其脉冲高度以阶梯上升，从而形成如图所示的电压阶梯上升的阶梯电压脉冲信号，例如，可以形成M个电压依次阶梯下降的电压脉冲信号。
[0076]在每个阶梯电压脉冲信号上，都有可能成功实现Reset操作，如上所述，通过电流动态检测模块310动态监测Iwite，可以判断电阻的转换点，并终止生成Reset操作信号，如图7所示，tr、t2，、…、tM+tM为可能的电阻转换点，在相应时间点，电压迅速降为0，从而分别形成包括至少一个脉冲的Reset操作信号91p912、…、91N_1、91N。
[0077]在该实施例中，继续如图7所示，可以在每次电压脉冲激励施加后，偏置验证信号92于存储单元370,从而确认Reset操作是否成功。这样，能更准确地保证Reset操作的成功性。
[0078]图8所示为按照本发明第三实施例的Set操作信号的示意图。在该实施例中，电压逐渐下降的置位操作信号以电压逐渐连续下降的形式实现，也即从初始电压V1到电压Vmin以线性下降的方式生成电压逐渐连续下降的电信号。
[0079]图9所示为按照本发明第四实施例的Set操作信号的示意图。在该实施例中，电压逐渐下降的置位操作信号以电压逐渐连续下降的形式实现，也即从初始电压V1到电压Vmin以弧线下降的方式生成电压逐渐连续下降的电信号。
[0080]需要理解的是，Set操作信号的电压下降方式并不限于以上所述实施例，本领域技术人员可以根据以上教导和启示获取其他的等同下降方式，以各种变换形式的电压逐渐下降的电信号进行ReRAM的置位操作均落入本发明的保护范围中。
[0081]同样地，Reset操作信号的电压上升方式并不限于以上所述实施例，本领域技术人员可以根据以上教导和启示获取其他的等同上升方式。
[0082]图10所示为按照本发明一实施例的Set操作的方法流程示意图。以下基于图10、图3以及图4所示实施例的Set操作信号具体描述该Set操作方法过程。
[0083]首先，步骤SI 10，写使能信号WEN置“ I ”，表示写操作电路准备开始进行写操作。
[0084]进一步，步骤S120，接收到写DATA=I的数据信号(DATA)，表示此时需要进行Set操作，同时η置为I。此时，控制逻辑模块330根据DATA信号使能写操作信号生成模块340生成Set操作信号以在存储单元370上施加激励。
[0085]进一步，步骤SlSOJeell=V1，也即从存储单元370上的偏置电压置为Vp在此步骤中，DATA=I同时作用于极性选择模块350，DATA=I时写操作电压Vwrite由BL方向加在370上。
[0086]进一步,步骤S140,动态检测是否Set操作成功。在该步骤中，通过电流动态检测模块310实时监测Imito，如果1?&大于或等于某一预先设定的阈值，则表示在此时实现电阻转换，也即实时发现由高阻态向低阻态转换的转换点，电流动态检测模块310发送FB信号320至控制逻辑模块330，从而控制写操作信号生成模块340终止Set操作信号，避免在Set操作成功后避免多余的写激励信号。这样，Set操作形成的CF不会继续受诸如Set操作信号的写激励信号影响，不但有利于提高写操作的效率，例如，相比图1所示的现有的Set操作方式，Set操作的速度可以提高达54% ;例如，还有利于减小额外的功耗，例如，相比图1所示的现有的Set操作方式，Set操作的功耗可以降低达34% ;同时还能防止过写操作对存储性能造成的破坏性影响。如果判断为Set操作成功，则Set操作信号终止，Set操作过程直接完成。
[0087]进一步,如果判断为Set操作不成功,进入步骤S150, Vl=Vl- Δ V, n=n+l,也即进一步下降Set操作信号的电压，Set操作信号的电压下降幅度Λ V的具体大小并不一定是固定不变的，其可以在某一范围内选取。
[0088]进一步,步骤S160,判断η是否小于或等于N。在该步骤中，通过限制η的大小来限制Set操作信号的电压的下降次数，并且能够限定最小的Set操作信号的电压。
[0089]如果判断为小于或等于N，返回步骤S130，如果大于判断为大于N，则直接结束，表示Set操作失败。
[0090]通过以上步骤S130、S140、S150、S160的循环操作，可以对ReRAM中被选中的存储单元以如图4所示的电压逐渐下降形式的电信号进行Set操作。
[0091]申请人通过分别基于图1所示的Set操作信号和图4所示的Reset操作信号对同一 ReRAM芯片进行Set操作测试，统计分析测试结果发现，本发明的电压逐渐下降形式的Set操作信号可以相对于传统的电压逐渐上升形式的Set操作信号，可以至少从以下几个方面提高存储性能:(一)存储器的耐久性(Endurance)可以提高至少2个数量级；(二)存储器的数据保持能力(Data)也有所提高，其中在开态(Rm)的数据保持失效率降低88%，在关态(Rtjff)的数据保持实现率降低71% ； (H) Roff/Ron的窗口(即高阻值/低阻值窗口)也可以提升达7倍。
[0092]当然，需要理解的是，不同类型的ReRAM芯片测试单元、不同的其他测试条件等可能会导致不同的效果，也即在以上各方面的存储性能方面的提升程度可能会表现有所不同。
[0093]申请人还发现，以上通过控制Set操作信号的电压波形以下降方式来激励存储单元，可以控制存储介质中用于形成CF的氧空位的迁移，从而控制CF的形状，从而获得在以上诸多方面的性能改善。以下图11示例性地揭示了 CF的形成以及本发明的ReRAM的存储性能提高的原因。
[0094]图11所示为ReRAM中的导电熔丝的形成示意图。其中图11(a)所示为CF还没有形成之前的示意图，图11 (b)所示为Set操作完成时的CF形状示意图，图11 (C)为Reset操作完成时的CF形状示意图，图11 (d)为过写操作对CF的影响示意图。在图11 (a)至图11 (c)中，实线示意的CF是基于图10所示的Set操作方法形成的，虚线示意CF是基于图1所示的Set操作方法形成的；图11 (d)中，103示意未受Over-Set (过置位)操作影响的CF，103a示意受Over-Set (过置位)操作影响的CF。
[0095]如图11 (a)所示，CF是在Set电压作用下由氧空位和氧离子的移动形成。虚线表示的CF101a、101、101c表示在Set激励为阶梯增电压下形成的。当第一级阶梯电压作用在ReRAM存储单元上后，CF开始生长，上下电极间通路电阻降低，在此情况下，若下一级Set电压幅度上升，则流过上下电极通路的电流增大，施加在通路中的熔丝(filament)还没生成的部位的电场强度增大，导致此Set电压阶梯下新生长的filament粗细较上一阶梯相对增大，以此类推，Set过程采用阶梯增电压方式会导致CF最终形成的形状大致为上细下粗的圆锥形，也即CF由1la向101变化。实线表示的CF102a、102、102c表示Set激励为电压逐渐下降的情况下生成的，例如采用基于图10所示的阶梯降电压Set操作方法，在每一级CF生长出后，降低后续施加在ReRAM存储单元上的电压，可起到控制流经上下电极通路电流稳定，调节CF最终生长形状为近似均匀圆柱形的作用。此CF形状的控制直接影响到ReRAM的耐久性(Endurance)、数据保持能力(Data Retent1n)以及高低阻值窗口 RoffZRm等性能的改善。
[0096]图12所示为按照本发明又一实施例的Set操作的方法流程示意图。在该实施例中，相比于图11所示实施例的Set操作方法，其主要差异在于步骤S240不同于步骤S140。相比于步骤S140，步骤S240并不限于通过动态检测Iwite来检测是否Set操作成功，还通过额外的验证信号(如图6所示的验证信号92)来验证Set操作是否成功，在两个条件均满足时，表示Set操作成功。因此，图12所示的实施例相对适合于基于图6所示的Set操作信号来完成。
[0097]需要注意的是，在图12所示实施例中，Set操作信号的终止通过动态检测判断来确定，而不是通过额外的验证信号来验证判断确定。[0098]图13所示为按照本发明一实施例的Reset操作的方法流程示意图。以下基于图
13、图3以及图7所示实施例的Reset操作信号具体描述该Reset操作方法过程。
[0099]首先，步骤S310，写使能信号WEN置“ I ”，表示写操作电路准备开始进行写操作。
[0100]进一步，步骤S320，接收到写DATA=O的数据信号(DATA),表示此时可能需要进行Reset操作，同时m置为I。此时，控制逻辑模块330根据DATA信号使能写操作信号生成模块340生成Reset操作信号以在存储单元370上施加激励。
[0101]进一步，步骤S330，DATA=O控制极性选择模块350从SL方向上给存储单元370施加偏置电压进行Reset操作，Vcell=V2O
[0102]进一步,步骤S340,动态检测和/或额外验证是否Reset操作成功。在该步骤中，可以通过电流动态检测模块310实时监测Imite，如果Iwite小于或等于某一预先设定的阈值，则表示在此时实现电阻转换，也即实时发现由低阻态向高阻态转换的转换点；也可以通过电流动态检测模块310输出的验证信号来验证Reset操作是否成功；当然，也可以以同时满足以上两个条件才判断为Reset操作成功。在Reset操作成功时，电流动态检测模块310发送FB信号320至控制逻辑模块330，从而控制写操作信号生成模块340终止Reset操作信号，避免在Reset操作成功后避免多余的写激励信号。
[0103]进一步,如果判断为Reset操作不成功,进入步骤S350, V2=V2+ Δ V,m=m+1,也即进一步抬升Reset操作信号的电压，Reset操作信号的电压上升幅度Λ V的具体大小并不一定是固定不变的，其可以在某一范围内选取。
[0104]进一步,步骤S360,判断m是否小于或等于Μ。在该步骤中，通过限制m的大小来限制Reset操作信号的电压的上升次数，并且能够限定最大的Reset操作信号的电压。
[0105]如果判断为小于或等于M，返回步骤S330，如果大于判断为大于M，则直接结束，表示Reset操作失败。
[0106]通过以上步骤S330、S340、S350、S360的循环操作，可以对ReRAM中被选中的存储单元以如图7所示的电压逐渐上升形式的电信号进行Reset操作。
[0107]需要理解的是，以上图10和图12所示Set操作方法可以与图13所示的Reset操作方法分别结合在一起应用，从而对ReRAM进行写操作。
[0108]将理解，当据称将部件“连接”或“耦接”到另一个部件时，它可以直接连接或耦接到另一个部件或可以存在中间部件。
[0109]以上例子主要说明了本发明的采用电压阶梯下降的电信号进行置位操作的ReRAM及其写操作方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
【主权项】
1.一种电阻型随机读取存储器，其特征在于，包括: 写操作信号生成模块，其至少用于生成电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号。2.如权利要求1所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压逐渐下降的电信号为电压阶梯下降的电信号。3.如权利要求2所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压阶梯下降的电信号为电压连续阶梯下降的电信号。4.如权利要求2所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压阶梯下降的电信号为电压阶梯下降的阶梯电压脉冲信号。5.如权利要求1所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压逐渐下降的电信号为电压逐渐连续下降的电信号。6.如权利要求1至5中任一项所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电阻型随机读取存储器还包括: 电流动态检测模块，其至少用于动态检测流经被偏置所述置位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被置位操作成功；以及 控制逻辑模块，其被配置为:在所述电路动态检测模块判断为置位操作成功的情况下接收来自所述电路动态检测模块的反馈信号，并基于该反馈信号使能所述写操作信号生成模块终止生成所述置位操作信号。7.如权利要求6所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电阻型随机读取存储器还包括: 极性选择模块，用于控制置位操作信号和/或复位操作信号偏置在所述存储单元的极性；以及 选择模块，用于根据地址信号从所述电阻型随机读取存储器的存储阵列中选中相应的存储单兀。8.如权利要求1所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述写操作信号生成模块还用于生成电压逐渐上升的电信号作为复位操作信号。9.如权利要求8所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述电压逐渐上升的电信号作为电压阶梯抬升的阶梯电压脉冲信号。10.如权利要求1或9所述的电阻型随机读取存储器，其特征在于，所述写操作信号生成模块还用于生成验证信号以验证置位操作和/或复位操作是否成功。11.一种电阻型随机读取存储器的写操作方法，其特征在于，在所述写操作方法的置位操作方法中，将电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元。12.如权利要求11所述的写操作方法，其特征在于，所述电压逐渐下降的电信号为电压阶梯下降的电信号。13.如权利要求12所述的写操作方法，其特征在于，所述电压阶梯下降的电信号为电压连续阶梯下降的电信号。14.如权利要求12所述的写操作方法，其特征在于，所述电压阶梯下降的电信号为电压阶梯下降的阶梯电压脉冲信号。15.如权利要求11所述的写操作方法，其特征在于，所述电压逐渐下降的电信号为电压逐渐连续下降的电信号。16.如权利要求11-15中任一项所述的写操作方法，其特征在于，所述置位操作方法还包括步骤: 动态检测流经被偏置所述置位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被置位操作成功； 如果判断为置位操作成功，终止所述置位操作信号，如果判断为未置位操作成功，所述置位操作信号的电压将继续下降。17.如权利要求14所述的写操作方法，其特征在于，所述电压逐渐下降的电信号为阶梯电压脉冲信号时，在每次电压脉冲激励施加后，偏置验证信号来验证置位操作是否成功。18.如权利要求11所述的写操作方法，其特征在于，在所述写操作方法的复位操作方法中，将电压逐渐上升的电信号作为复位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元。19.如权利要求18所述的写操作方法，其特征在于，所述电压逐渐上升的电信号为电压阶梯上升的电信号。20.如权利要求19所述的写操作方法，其特征在于，所述电压阶梯上升的电信号为电压连续阶梯上升的电信号。21.如权利要求19所述的写操作方法，其特征在于，所述电压阶梯上升的电信号为电压阶梯上升的阶梯电压脉冲信号。22.如权利要求21所述的写操作方法，其特征在于，在每次电压脉冲激励施加后，偏置验证信号来验证复位操作是否成功。23.如权利要求18所述的写操作方法，其特征在于，所述复位操作方法还包括步骤: 动态检测流经被偏置所述复位操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元的电流以判断是否被复位操作成功； 如果判断为复位操作成功，终止所述复位操作信号，如果判断为未复位操作成功，所述复位操作信号的电压将继续抬升。
【专利摘要】本发明提供一种电阻型随机读取存储器及其写操作方法，属于电阻型随机读取存储器(ReRAM)技术领域。该电阻型随机读取存储器，其包括至少用于生成电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号的写操作信号生成模块；该写操作方法的置位操作中，将电压逐渐下降的电信号作为置位操作信号偏置于所述电阻型随机读取存储器中的被选中的存储单元。该置位操作方法可以提高ReRAM的耐久性(Endurance)、数据保持能力(Data Retention)和高阻值/低阻值窗口等方面的存储性能。
【IPC分类】G11C13/00
【公开号】CN104882161
【申请号】CN201410072234
【发明人】林殷茵, 孟莹
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日
【公告号】WO2015127778A1