一種用于提高自旋磁隨機存儲器讀取可靠性的電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磁隨機存儲器技術領域，尤其涉及自旋轉力矩磁隨機存儲器(STT-MRAM:Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory)技術領域，具體涉及一種用于提高自旋磁隨機存儲器讀取可靠性的電路。
【背景技術】
[0002]存儲器是電子系統(tǒng)中用于記憶的部件，被用于存儲計算機程序和各種數據。隨機存儲器數據能夠進行數據的寫入和讀取。自旋轉移力矩磁隨機存儲器具備低功耗、低操作電壓、高密度、高速度、讀寫操作次數理論不受限制的優(yōu)點，有望成為真正意義上的“通用存儲器”。
[0003]自旋轉移力矩磁隨機存儲器是目前研究最廣泛的新型隨機存儲器，其一般采用一個存儲陣列和相應外圍電路組成。存儲陣列中具有多個存儲單元，如圖1所示，每個存儲單元包括一個磁隧道結(MTJ:Magnetic Tunnel Junct1n) Ml I和一個字線選擇晶體管M12。其中磁隧道結Mll包括磁矩方向可變的自由層M111、磁矩方向固定的參考層M113以及設置在自由層Ml 11和參考層Ml 13之間的絕緣層Ml 12，字線選擇晶體管的一端與參考層Ml 13相連接，自由層Mlll和參考層M113相對磁矩方向平行或反平行，磁隧道結的隧穿磁阻對應為低電阻(Rp)或高電阻(Rap)，則可分別代表二進制數據“O”或“I”。
[0004]存儲器的外圍電路主要包括靈敏放大器、譯碼器、讀寫控制電路等。自旋轉力矩磁隨機存儲器通過行列選擇可以簡單方便的操作每個存儲單元。自旋轉移力矩磁隨機存儲器通常采用電流寫入方式。如圖2所示，自旋轉移力矩磁隨機存儲器的寫入驅動電路包括寫入控制邏輯電路M21、寫入驅動電路M22、讀寫隔離開關M23和列選擇開關M24。根據輸入數據Input和寫使能信號W-enable，產生流過磁隧道結的電流Iwite,改變磁隧道結的相對磁化方向。根據輸入數據的不同，寫入后自由層和參考層的相對磁化方向不同。
[0005]參見圖3，自旋轉力矩磁隨機存儲器在讀工作模式下，預充電式靈敏放大器M320首先把存儲位單元位線BL-s和參考位單元位線BL-r充電至相同的電位，因為存儲位單元M311的磁隧道結和參考位單元M312的磁隧道結的電阻不同，所以產生不同的讀取電流I?ad和Iref，利用電流型靈敏放大器M320，比較Iraad和I ref后輸出信號OlltpUt，進而判讀磁隧道結所存儲的數據是O還是I。但為避免影響自旋轉力矩磁隨機存儲器的存儲狀態(tài)，一般讀取電流小，因此位線上讀取電流為小擺幅信號，即高低電流差值很小，I…電流差值也很小，故要求讀取的存儲單元信息一定要經過高靈敏度的放大器，經放大后才能輸出。當存儲位單元MTJ結的相對磁化方向為平行時，MTJ結表現為低電阻，與同為平行態(tài)低電阻的參考位單元MTJ結相比，因面積大，電阻小，所以IraadMref，通過電流型靈敏放大器Μ320的比較和放大，輸出Output為數字電平O。當存儲用MTJ結的相對磁化方向為反平行時，MTJ結表現為高電阻，與平行態(tài)參考用MTJ結相比，電阻大，所以Iraad〈I?f，通過電流型靈敏放大器M320的比較和放大，輸出Output為數字電平I。
[0006]在圖3中，由列選信號Columns控制的讀取列選開關M333、M334設置在靈敏放大器M320和位單元M312、M312之間，讀取列選開關M335、M336設置在位單元M312、M312和地線GND之間，造成靈敏放大器的輸入端和地線GND之間的開關器件過多，相應的支路電阻較大，讀取電流降低，讀取電流的降低一方面降低了靈敏放大器M320的讀取速度，另一方面增大了靈敏放大器M320兩輸入端的不匹配性，使讀出的錯誤率增加。由上可見，由于讀取電流降低的影響，降低了電路的讀取可靠性。作為自旋磁隨機存儲器讀取的核心電路，傳統(tǒng)的讀取電路結構無法滿足越來越高的可靠性要求。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種用于提高自旋磁隨機存儲器讀取可靠性的電路，該用于提高自旋磁隨機存儲器讀取可靠性的電路能夠增大讀取電流，進而克服傳統(tǒng)讀取電路結構讀取電流小所造成的匹配性差的缺陷，具有高可靠性。
[0008]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案為:一種用于提高自旋磁隨機存儲器讀取可靠性的電路，其與寫入驅動電路相連接且連接于存儲位單元兩端，包括讀取列選開關、靈敏放大器、讀使能開關、讀寫隔離開關，其特征在于:所述讀寫隔離開關連接于寫入驅動電路和存儲位單元之間；
[0009]所述讀使能開關包括第一讀使能開關和第二讀使能開關，所述第一讀使能開關連接于所述靈敏放大器的輸入端和存儲位單元之間，所述第二讀使能開關連接于所述地線和存儲位單元之間；
[0010]所述讀取列選開關連接于所述靈敏放大器的輸出端。
[0011]優(yōu)選地，所述讀寫隔離開關包括第一讀寫隔離開關、第二讀寫隔離開關和第三讀寫隔離開關；
[0012]所述讀取列選開關、第一讀使能開關、第二讀使能開關、第二讀寫隔離開關和第三讀寫隔離開關均為MOSFET管；
[0013]所述第一讀寫隔離開關為一與門，所述第一讀寫隔離開關的一個輸入端連接寫入列選信號線，所述第一讀寫隔離開關的另一個輸入端連接寫使能信號線，所述第一讀寫隔離開關的輸出端連接使能信號線；
[0014]所述第二讀寫隔離開關的漏極連接寫入驅動電路，所述第二讀寫隔離開關的源極連接存儲位單元，所述第二讀寫隔離開關的柵極連接使能信號線；
[0015]所述第三讀寫隔離開關的漏極連接寫入驅動電路，所述第三讀寫隔離開關的源極連接存儲位單元，所述第三讀寫隔離開關的柵極連接使能信號線；
[0016]所述第一讀使能開關的源極連接存儲位單元，所述第一讀使能開關的漏極連接靈敏放大器的輸入端，所述第一讀使能開關的柵極連接讀使能信號線；
[0017]所述第二讀使能開關的源極接地線，所述第二讀使能開關的漏極連接存儲位單元，所述第二讀使能開關的柵極連接讀使能信號線；
[0018]所述讀取列選開關的源極連接靈敏放大器的輸出端，所述讀取列選開關的漏極連接數據輸出線，所述讀取列選開關的第三端連接讀取列選信號線。
[0019]所述存儲位單元包括一磁隧道結以及與所述磁隧道結的參考層相連接的字線選擇晶體管；
[0020]所述第二讀寫隔離開關的源極與所述存儲位單元中磁隧道結的自由層相連接，所述第三讀寫隔離開關的源極與所述存儲位單元中字線選擇晶體管相連接；
[0021]所述第一讀使能開關的源極與存儲位單元中磁隧道結的自由層相連接，所述第二讀使能開關的漏極與存儲位單元中字線選擇晶體管相連接。
[0022]與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:相較于傳統(tǒng)讀取電路將讀使能開關、讀寫隔離開關、讀取列選開關都連接在在靈敏放大器的輸入端和地線之間的讀取支路上，該用于提高自旋磁隨機存儲器讀取可靠性的電路中，將讀取列選開關連接在靈敏放大器的輸出端，即減少了靈敏放大器讀取支路上的開關器件，則靈敏放大器輸入端與地線之間的等效電阻相應減小，靈敏放大器的讀取電流提高，從而提高了靈敏放大器兩輸入端的匹配性，提高了自旋轉移力矩磁隨機存儲器的讀取可靠性。
【附圖說明】
[0023]圖1為現有技術中自旋轉力矩磁隨機存儲器位單元的示意圖。
[0024]圖2為現有技術中自旋轉力矩磁隨機存儲器位單元的寫入電路圖。
[0025]圖3為現有技術中自旋轉力矩磁隨機存儲器位單元的讀取短路圖。
[0026]圖4為本發(fā)明實施例的電路圖。
[0027]圖5為本發(fā)明實施例中自旋轉力矩磁隨機存儲器多位單元的讀取電路圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0029]如圖4所示，本實施例中的用于提高自旋磁隨機存儲器讀取可靠性的電路，與寫入驅動電路M22相連接且連接于存儲位單元M440兩端。
[0030]該用于提高自旋磁隨機存儲器讀取可靠性的電路包括讀取列選開關M410、靈敏放大器M420、讀使能開關、讀寫隔離開關。其中存儲位單元M440包括一磁隧道結以及與所述磁隧道結的參考層相連接的字線選擇晶體管，磁隧道結則采用現有技術中的磁隧道結，該磁隧道結同樣包括自由層、參考層和絕緣層。
[0031]本實施例中，讀寫隔離開關包括第一讀寫隔離開關M451、第二讀寫隔離開關M452和第三讀寫隔離開關M453。
[0032]讀取列選開關M410、第一讀使能開關M431、第二讀使能開關M432、第二讀寫隔離開關M452和第三讀寫隔離開關M453均采用MOSFET管；
[0033]第一讀寫隔離開關M451為一與門，第一讀寫隔離開關M451的一個輸入端連接寫入列選信號線，第一讀寫隔離開關M451的另一個輸入端連接寫使能信號線，第一讀寫隔離開關M451的輸出端連接使能信號線。
[0034]第二讀寫隔離開關M452的漏極連接寫入驅動電路M22，第二讀寫隔離開關M452的源極連接存儲位單元M440中磁隧道結的自由層，第二讀寫隔離開關M452的柵極連接使能信號線。
[0035]第三讀寫隔離開關M453的漏極連接寫入驅動電路M22，第三讀寫隔離開關M453的源極連接存儲位單元M440中字線選擇晶體管，第三讀寫隔離開關M453的柵極連接使能信號線。
[0036]讀使能開關包括第一讀使能開關M431和第二讀使能開關M432。
[0037]第一讀使能開關M431的源極連接存儲位單元M440中磁隧道結的自由層，第一讀使能開關M431的漏極連接靈敏放大器M420的輸入端，第一讀使能開關M431的柵極連接讀使能信號線。
[0038]第二讀使能開關M432的源極接地線GND，第二讀使能開關M432的漏極