一种存储器的操作方法

技术领域

本发明属于存储器技术领域，更具体地，涉及一种存储器的操作方法。

背景技术

在冯诺依曼体系计算机结构中，DRAM(动态随机存储器)作为主储存器发挥着与CPU直接交换数据的作用。目前对存储器的存储密度等各个方面的性能要求越来越高，但传统的通过微缩尺寸来增加存储密度的方法难以应对目前快速增长的数据处理需求，避开平面缩放限制向第三维架构发展是一种主流的解决方案。但是由于DRAM为1T1C结构，即由1个晶体管和1个存储单元串联组成，为三端口器件，难以实现三维堆叠，外围控制电路造成较大的面积消耗，制约着DRAM向更高存储密度发展。

为了解决DRAM存储密度低的问题，目前存储器领域的学术界和产业界已经探索了很多种可能取代DRAM的新型存储器，其中中国发明专利CN202111280349.1提到的由OTS选通管和电容串联在一起构成存储单元(1S1C存储单元)，在读、写、擦速度与功耗方面均可以和DRAM相媲美，是非常有希望取代DRAM的一种新型存储技术。但是目前针对其阵列的读写擦方案在进行数据写入前与DRAM一样需要先对存储单元进行数据读取，导致其写入过程的操作流程较长，写入效率较低。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种存储器的操作方法，在进行数据写入前无需进行读取操作，可有效缩短写入过程的操作流程，提高写入效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种存储器的操作方法，所述存储器包括相互垂直排布的字线、位线及位于字线与位线之间阵列排布的存储单元，所述存储单元包括串联的OTS选通管和电容，OTS选通管具有阈值开启电压V

(1)实时接收外部控制器发来的操作指令，所述操作指令包括被选中存储单元的位置信息和操作指令类型信息，所述操作指令类型信息包括写入状态1操作、写入状态0操作和刷新操作，所述刷新操作为外部控制器定时对存储器发出的刷新指令，刷新周期为T；

(2)根据所述操作指令中的操作指令类型信息对被选中存储单元进行相应操作，若接收到的操作指令类型信息为写入状态1操作，则对被选中存储单元施加一个周期的写入状态1的操作电压；若接收到的操作指令类型信息为写入状态0操作，则对被选中存储单元施加一个周期的写入状态0的操作电压；若接收到的操作指令类型信息为刷新操作，则执行步骤(3)；

(3)对被选中存储单元施加一个周期的写入状态1的操作电压，并检测所述被选中存储单元是否存在电流，若不存在电流，则先对被选中存储单元施加一个周期的写入状态0的操作电压，再对被选中存储单元施加一个周期的写入状态1的操作电压；若存在电流，则对被选中存储单元施加一个周期的写入状态0的操作电压。

本发明提供的存储器的操作方法，在写入阶段不进行读取操作，这是因为一方面由OTS选通管和电容串联构成的1S1C存储阵列与1T1C存储阵列不同，只有在位线与字线同时施加操作电压时选通管才会打开，并不会像DRAM一样一行同时打开，因此能够做到只对一个存储单元进行写入操作；另一方面由于1S1C存储阵列会定时进行刷新，因此在写入阶段可以取消掉读取操作，增加其写入效率。

在其中一个实施例中，写入状态1的操作电压为向被选中存储单元所在位线上施加一个周期的电压V

在其中一个实施例中，电压V

在其中一个实施例中，写入操作中有效的状态1的电容电压为2V

在其中一个实施例中，所述刷新周期T小于存储单元中电容上的电压下降到失效电压2V

在其中一个实施例中，所述刷新操作在执行定时刷新操作时，一次对一整行的存储单元进行刷新，不相邻层的存储单元同时进行刷新。

在其中一个实施例中，所述存储器为二维存储器或三维存储器。

在其中一个实施例中，所述操作指令中被选中存储单元的位置信息包括按位、整行、整列或矩阵位置信息。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的存储器的操作方法的流程图；

图2是本发明一具体实施例向处于状态0的存储单元施加4.4V写1电压变化图；

图3是本发明一具体实施例向处于状态1的存储单元施加4.4V写1电压变化图；

图4是本发明一具体实施例向处于状态1的存储单元施加4.4V写0电压变化图；

图5是本发明一具体实施例向处于状态0的存储单元施加-4.4V写1电压变化图；

图6是本发明一具体实施例向处于状态0的存储单元进行刷新操作的电压电流变化图；

图7是本发明一具体实施例向处于状态1的存储单元进行刷新操作的电压电流变化图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为提高存储器的写入效率，本发明提供了一种存储器的操作方法，应用于二维或三维1S1C存储器，考虑到1S1C存储器在进行操作时不会打开一整行的所有选通管，因此，本发明根据1S1C存储器中存储单元的特性设计出可以直接进行数据写入的操作方案，无需在写入前进行读取操作，缩短写入过程的操作流程，提高写入效率。

其中，1S1C存储器包括相互垂直排布的字线、位线及位于字线与位线之间阵列排布的存储单元，存储单元包括串联的OTS选通管和电容。

如图1所示，本发明提供的存储器的操作方法，包括步骤S10～S30，详述如下：

S10，实时接收外部控制器发来的操作指令，操作指令包括被选中存储单元的位置信息和操作指令类型信息。

其中，操作指令类型信息包括写入状态1操作、写入状态0操作和刷新操作，刷新操作为外部控制器定时对存储器发出的刷新指令，刷新周期为T。被选中存储单元的位置信息具体为被选中存储单元所在的字线和位线的位置信息，可以是按位、整行、整列或矩阵等方式对存储器中的存储单元进行选中。

S20，根据操作指令中的操作指令类型信息对被选中存储单元进行相应操作，若接收到的操作指令类型信息为写入状态1操作，则直接对被选中存储单元施加一个周期的写入状态1的操作电压；若接收到的操作指令类型信息为写入状态0操作，则直接对被选中存储单元施加一个周期的写入状态0的操作电压；若接收到的操作指令类型信息为刷新操作，则执行步骤S30。

具体地，本实施例写入状态1的操作电压为向被选中存储单元所在位线上施加一个周期的电压V

S30，对被选中存储单元施加一个周期的写入状态1的操作电压，并检测被选中存储单元是否存在电流，若不存在电流，则先对被选中存储单元施加一个周期的写入状态0的操作电压，再对被选中存储单元施加一个周期的写入状态1的操作电压；若存在电流，则对被选中存储单元施加一个周期的写入状态0的操作电压。

在步骤S30中，若接收到的操作指令类型信息为刷新操作，则先在第一个操作周期对被选中存储单元进行写入状态1操作，并检测此时被选中存储单元上是否有电流产生；在第二个操作周期对被选中存储单元进行写入状态0操作；在第三个操作周期，若被选中存储单元在第一个操作周期存在电流，说明被选中存储单元初始为状态0，则第三个操作周期不进行操作；若被选中存储单元在第一个操作周期无电流，说明被选中存储单元初始为状态1，在第三个操作周期进行写入状态1操作。

本实施例提供的存储器的操作方法。目前已有的1S1C阵列操作方法采取了与传统DRAM相似的写入方法，即在写入前先进行读取操作，例如在接收到操作指令后先对存储单元进行读操作使存储单元处于状态0，若收到的操作指令为写入状态1则进行写入1操作，若收到的指令为写入状态0则先进行写入状态1操作再进行写入状态0操作。传统的操作方法在写入前进行读取的目的是，在每次进行写入操作时对存储单元进行了刷新，使它的存储电压保持在高位。本实施例采用的方法为在写入阶段不进行读取操作，这是因为一方面1S1C存储阵列与1T1C存储阵列不同，只有在位线与字线同时施加操作电压时选通管才会打开，并不会像DRAM一样一行同时打开，因此能够做到只对一个存储单元进行写入操作；另一方面由于1S1C存储阵列会定时进行刷新，因此在写入阶段可以取消掉读取操作，增加其写入效率。

在一个实施例中，在进行写入与刷新操作时，需确保施加的操作电压要求能够打开选中存储单元的OTS选通管，并且不能打开未选中存储单元的OTS选通管。在未选择的存储单元中，OTS选通管两端的电压最大为存储电容上有存储电压，且存储单元一端有操作电压另一端无操作电压，因此V

2V

V

V

得到操作电压V

其中，V

在一个实施例中，由于存储电容存在漏电现象，因此不同状态的存储电压需要一定的窗口期，写入操作中有效的状态1的电容电压为2V

同时刷新操作中的刷新周期T应满足T

以下结合具体实施例进行详细说明：

一种1S1C存储器，其中选用的OTS选通管的阈值电压V

状态1的电容电压为：0V～1.4V；状态0的电容电压为：-1.4V～0V。

若接收到的指令为写入状态1操作，则对存储单元位线端(图2中标号21和图3中标号31)施加V

若接收到的指令为写入状态0操作，则对存储单元位线端(图4中标号41和图5中标号51)施加-V

若接收到的指令为刷新操作，初始状态不同对应不同的刷新操作方案。如图6所示，若初始为状态1，则第一个操作周期对存储单元位线端(图6中标号61)施加V

如图7所示，若初始为状态0，则第一个操作周期对存储单元位线端(图7中标号71)施加V

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。