存储器装置与其操作方法

技术领域

本发明实施例关于一种存储器，特别是关于一种存储器装置与其操作方法。

背景技术

一般来说，在存储器的存储单元写入数据后，可以通过感测电路读取存储单元的电流，并将上述电流与一预设电流进行比对，以确认存储单元的写入数据是否成功。然而，当上述电流与预设电流所形成的感测窗较窄，容易造成误判的情况发生，而降低确认存储单元的可靠度。

为了改善上述感测窗较窄导致可靠度降低的情况，可以使用二晶体管二电阻(2T2R)的架构来储存单一位。如此，可以增加存储单元的电流与参考电流所形成的感测窗的裕度并改善存储单元的可靠度，但是上述设计会降低存储器的储存容量。因此，存储器的设计上仍有改善的空间。

发明内容

本发明实施例提供一种存储器装置与其操作方法，藉以有效地增加确认存储器的可靠度及精准度。

本发明实施例提供一种存储器装置，包括存储单元阵列、第一参考单元、第二参考单元与控制单元。存储单元阵列具有多个存储单元。第一参考单元提供第一参考电流。第二参考单元提供第二参考电流，其中第一参考电流的电流值小于第二参考电流的电流值。控制单元耦接存储单元、第一参考单元与第二参考单元，于数据写入操作时，控制单元提供第一电流至一存储单元，并读取存储单元回应于第一电流产生的第二电流，且依据存储单元的数据写入状态，选择比对第二电流与第一参考电流，或是比对第二电流与第二参考电流，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。

本发明实施例提供一种存储器装置的操作方法，包括。提供存储单元阵列，其具有多个存储单元。提供第一参考单元，其提供第一参考电流。提供第二参考单元，其提供第二参考电流，其中第一参考电流的电流值小于第二参考电流的电流值。于数据写入操作时，提供第一电流至一存储单元，并读取存储单元回应于第一电流产生的第二电流。存储单元的数据写入状态，选择比对第二电流与第一参考电流，或是比对第二电流与第二参考电流，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。

本发明实施例所揭露的存储器装置与其操作方法，可依据存储单元的数据写入状态，选择不同的参考电流以确定数据写入状态的数据写入是否成功。如此一来，可以有效地增加存储器的可靠度及精准度。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的存储单元阵列的示意图。

图2为依据本发明一实施例的存储单元、第一参考单元与第二参考单元的示意图。

图3为依据本发明一实施例的存储单元的数据写入状态为低逻辑准位时的第二电流与第二参考电流的感测窗的示意图。

图4为依据本发明一实施例的存储单元的数据写入状态为高逻辑准位时的第二电流与第一参考电流的感测窗的示意图。

图5为依据本发明另一实施例的存储单元阵列的示意图。

图6为依据本发明一实施例的存储器装置的操作方法的流程图。

图7为依据本发明另一实施例的存储器装置的操作方法的流程图。

附图标号：

100、500：存储器装置

110：存储单元阵列

111_11～111_MN：存储单元

120：第一参考单元

130：第二参考单元

140：控制单元

511_1～511_O：第一子参考单元

521_1～521_P：第二子参考单元

I1：第一电流

I2：第二电流

I_HRS、I’_HRS：第一参考电流

I_LRS、I’_LRS：第二参考电流

R：电阻

T：晶体管

W1、W2、W3、W4：感测窗

S602～S610、S702～S704：步骤

具体实施方式

在以下所列举的各实施例中，将以相同的标号代表相同或相似的元件或组件。

图1为依据本发明一实施例的存储器装置的示意图。请参考图1，存储器装置100包括存储单元阵列110、第一参考单元120、第二参考单元130与控制单元140。

存储单元阵列110具有多个存储单元111_11～111_MN，其中N、M为大于1的正整数。另外，N与M可为相同或不同。在本实施例中，存储单元111_11～111_MN各自包括电阻R与晶体管T，且电阻R与晶体管T耦接，如图2所示。

第一参考单元120提供第一参考电流I_HRS。第二参考单元130提供第二参考电流I_LRS，其中第一参考电流I_HRS的电流值小于第二参考电流I_LRS的电流值。在本实施例中，第一参考单元120与第二参考单元也各自包括电阻R与晶体管T，且电阻R与晶体管T耦接，如图2所示。

另外，第一参考单元120与第二参考单元130设置于存储单元阵列110的侧边或周围。并且，图1所示出的第一参考单元120与第二参考单元130的设置位置仅为本发明的一种实施范例，不用于限制本发明实施例。使用者亦可视其需求，调整第一参考单元120与第二参考单元130的设置位置，且设置位置于存储单元阵列110的侧边或周围。此外，第一参考单元120与第二参考单元130可以设置于存储单元阵列110的同一侧边或不同侧边。在本实施例中，存储单元111_11～111_MN、第一参考单元120与第二参考单元130的电阻R与晶体管T的尺寸相同。

控制单元140耦接存储单元111_11～111_MN、第一参考单元120与第二参考单元130。于数据写入操作时，控制单元140提供第一电流I1至一存储单元，例如存储单元111_11。接着，控制单元140读取存储单元111_11回应于第一电流I1产生的第二电流I2，且依据存储单元111_1的数据写入状态，选择比对第二电流I2与第一参考电流I_HRS，或是比对第二电流I2与第二参考电流I_LRS，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。

进一步来说，当存储单元111_11的数据写入状态为高逻辑准位时，表示写入数据为1。接着，控制单元140会选择比对第二电流I2与第二参考电流I_LRS，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。举例来说，如图3所示，I2为第二电流，I_LRS为第二参考电流，W1为第二电流I2与第二参考电流I_LRS之间的感测窗(sensing window)。

当控制单元140确认出第二电流I2的电流值小于第二参考电流I_LRS的电流值时，控制单元140会确定数据写入状态的数据写入是成功的，亦即存储单元111_11的写入数据确实为1。当控制单元140确认出第二电流I2的电流值未小于第二参考电流I_LRS的电流值时，控制单元140会确定数据写入状态的数据写入未成功的，亦即存储单元111_11的写入数据不为1。其余存储单元的数据写入操作可参考存储单元111_11的数据写入操作，故在此不再赘述。

在一些实施例中，第二参考单元130的晶体管T的尺寸可以设置大于存储单元111_11～110_MN与第一参考单元120的晶体管T的尺寸，使得第二参考单元130的晶体管T的开关能力增加。因此，第二参考单元130所提供电流由第二参考电流I_LRS变为第二参考电流I’_LRS，且第二电流I2与第二参考电流I’_LRS之间的感测窗W2的长度会长于第二电流I2与第二参考电流I_LRS之间的感测窗W1的长度，如图3所示。如此一来，可以有效地增加存储器的可靠度及精准度。

另一方面，当存储单元111_11的数据写入状态为低逻辑准位时，表示写入数据为0。接着，控制单元140会选择比对第二电流I2与第一参考电流I_HRS，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。举例来说，如图4所示，I2为第二电流，I_HRS为第一参考电流，W3为第二电流I2与第一参考电流I_HRS之间的感测窗。

当控制单元140确认出第二电流I2的电流值大于第一参考电流I_HRS的电流值时，控制单元140会确定数据写入状态的数据写入是成功的，亦即存储单元111_11的写入数据确实为0。当控制单元140确认出第二电流I2的电流值未大于第一参考电流I_HRS的电流值时，控制单元140会确定数据写入状态的数据写入未成功的，亦即存储单元111_11的写入数据不为0。

在一些实施例中，第一参考单元120的电阻R的尺寸可以设置于小于存储单元111_11～111_MN与第二参考单元130的电阻R的尺寸。因此，第一参考单元120所提供电流由第一参考电流I_HRS变为第二参考电流I’_HRS，且第二电流I2与第一参考电流I’_HRS之间的感测窗W4的长度会长于第二电流I2与第一参考电流I_HRS之间的感测窗W3的长度，如图4所示。如此一来，可以更有效地增加存储器的可靠度及精准度。

另外，于数据读取操作时，控制单元140读取存储单元(例如存储单元111_11)所对应的第二电流I2。接着，控制单元140依据第二电流I2、第一参考电流I_HRS与第二参考电流I_LRS，判断存储单元的数据写入状态的逻辑准位。

在本实施例中，控制单元140依据第二电流I2与第一参考电流I_HRS的第一差值(例如I2-I_HRS)以及第二电流I2与第二参考电流I_LRS的第二差值(例如I2-I_LRS)，判断逻辑准位为高逻辑准位或低逻辑准位。进一步来说，控制单元140可以比较第一差值的绝对值(例如|I2-I_HRS|)以及第二差值的绝对值(例如|I2-I_LRS|)，判断逻辑准位为高逻辑准位或低逻辑准位。

举例来说，当第一差值的绝对值(例如|I2-I_HRS|)大于第二差值的绝对值(例如|I2-I_LRS|)时，控制单元140判断存储单元111_11的数据写入状态为低逻辑准位。

当第一差值的绝对值(例如|I2-I_HRS|)小于第二差值的绝对值(例如|I2-I_LRS|)时，控制单元140判断存储单元111_11的数据写入状态为高逻辑准位。

也就是说，当对存储单元进行读取操作时，控制单元140可以通过上述的方式来得知存储单元的数据写入状态。如此一来，可以增加使用上的便利性。

图5为依据本发明另一实施例的存储器装置的示意图。请参考图5，存储器装置500包括存储单元阵列110、第一参考单元120、第二参考单元130与控制单元140。图5的存储单元阵列110与控制单元140与图1的存储单元阵列110与控制单元140相同或相似，可参考图1的实施例的说明，故在此不再赘述。

在本实施例中，第一参考单元120可以包括多个第一子参考单元511_1～511_O，提供多个第一子参考电流，其中O为大于1的正整数。另外，第一参考单元120以上述第一子参考电流的中位数或是平均值作为第一参考电流I_HRS的电流值。

第二参考单元130可以包括多个第二子参考单元521_～521_P，提供多个第二子参考电流，其中P为大于1的正整数。另外第二参考单元130以上述第二子参考电流的中位数或是平均值作为第二参考电流I_LRS的电流值。

在本实施例中，第一子参考单元511_1～511_O与第二子参考单元521_～521_P的数量依据存储单元阵列110的尺寸而改变。另外，第一子参考单元511_1～511_O与第二子参考单元521_～521_P的数量相同或不同，亦即O与P可以相同或不同。

藉由上述实施例的说明，本发明另提出一种存储器装置的操作方法。图6为依据本发明一实施例的存储器装置的操作方法的流程图。在步骤S602中，提供存储单元阵列，其具有多个存储单元。在步骤S604中，提供第一参考单元，其提供第一参考电流。在步骤S606中，提供第二参考单元，其提供第二参考电流，其中第一参考电流的电流值小于第二参考电流的电流值。

在步骤S608中，于数据写入操作时，提供第一电流至一存储单元，并读取存储单元回应于第一电流产生的第二电流。在步骤S610中，依据存储单元的数据写入状态，选择比对第二电流与第一参考电流，或是比对第二电流与第二参考电流，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。

进一步来说，步骤S610包括下列步骤。当存储单元的数据写入状态为低逻辑准位时，选择比对第二电流与第一参考电流，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。当存储单元的数据写入状态为高逻辑准位时，选择比对第二电流与第二参考电流，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。另外，第一参考单元包括多个第一子参考单元，提供多个第一子参考电流，而第一参考单元以第一子参考电流的中位数或是平均值作为第一参考电流的电流值，以及第二参考单元包括多个第二子参考单元，提供多个第二子参考电流，而第二参考单元以第二子参考电流的中位数或是平均值作为第二参考电流的电流值。

图7为依据本发明另一实施例的存储器装置的操作方法的流程图。在步骤S702中，于数据读取操作时，读取存储单元所对应的第二电流。在步骤S704中，依据第二电流、第一参考电流与第二参考电流，判断存储单元的该数据写入状态的逻辑准位。进一步来说，步骤S704包括下列步骤。依据第二电流与第一参考电流的第一差值以及第二电流与第二参考电流的第二差值的绝对值大小，判断存储单元的数据写入状态为高逻辑准位或低逻辑准位。当第一差值的绝对值大于第二差值的绝对值时，判断存储单元为低逻辑准位。另一方面，当第一差值的绝对值小于第二差值的绝对值时，判断存储单元为低逻辑准位。

综上所述，本发明实施例所揭露的存储器装置与其操作方法，通过第一参考单元提供第一参考电流以及第二参考单元提供第二参考电流，其中第一参考电流的电流值小于第二参考电流的电流值。于数据写入操作时，控制单元可依据存储单元的数据写入状态，选择比对第二电流与第一参考电流，或是比对第二电流与第二参考电流，以确定数据写入状态的数据写入是否成功。如此一来，可以有效地增加存储器的可靠度及精准度。另外，通过改变第一参考单元的电阻的尺寸及/或第二参考单元的晶体管的尺寸，可以增加感测窗的长度，更能增加存储器的可靠度及精准度。

此外，于数据读取操作时，控制单元读取存储单元所对应的第二电流，并依据第二电流、第一参考电流与第二参考电流，判断存储单元的数据写入状态的逻辑准位。如此一来，在存储单元写入数据后，可以有效地得知存储单元的数据写入状态的逻辑准位，以增加使用上的便利性。

本发明虽以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。