專利名稱：具有存儲單元和參考單元的集成存儲器及其相應(yīng)的運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有存儲單元和參考單元的集成存儲器以及這種存儲器的運行方法。
這類存儲器例如在US-A 5,572,459和US-A 5,844,832內(nèi)已描述。在那里描述的存儲器具有FRAM類型。這是鐵電存儲器，類似DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器)構(gòu)造，然而其存儲電容器具有鐵電介質(zhì)。給每一對位線分配一只差分讀放大器。讀存取同時對兩個位線對的各一只存儲單元進行。在每一位線對的各另一位線上產(chǎn)生一參考電位，該參考電位處于存儲器的兩供電電位之間。每只讀放大器放大處在其接頭上的差分信號，并借此放大由存儲單元讀出的數(shù)據(jù)。
按照以下方式產(chǎn)生參考電位首先，在每一位線對的那一條不與正要讀出的存儲單元連接的位線上，讀出參考單元的內(nèi)容。這時，在一位線對的參考單元儲存較高的邏輯電平，而在另一位線對的參考單元儲存較低的邏輯電平。接著在其上讀出參考單元內(nèi)容的兩位線彼此短路。按照這方式在這兩位線上調(diào)整參考電位，該參考電位大體相當于事先在其上產(chǎn)生的兩電位的平均值。
因此，為了產(chǎn)生參考電位，事先在兩參考單元內(nèi)各自儲存不同的電位是重要的。為此目的，兩美國專利說明書提出專用裝置來實現(xiàn)把不同電位寫入?yún)⒖紗卧铩?br> 本發(fā)明的任務(wù)是提供上述類型的集成存儲器，其中，在利用現(xiàn)有的部件情況下，在兩個位線對的參考單元內(nèi)產(chǎn)生兩個不同的電位。
本任務(wù)用根據(jù)權(quán)利要求1的集成存儲器解決。權(quán)利要求5涉及這類存儲器一種有利的運行方法。
本發(fā)明的存儲器具有字線，至少四條參考字線和兩對位線。此外，它具有在每條字線與每個位線對的各一條位線的交叉點上安排的存儲單元。此外，它具有在每條參考字線與位線之一的交叉點上安排的參考單元。兩差分讀出放大器與位線對的每一對連接。存儲器具有兩只第一開關(guān)元件，它們各自使第一對位線的一條位線與第二對位線的一條位線連接，以及具有兩只第二開關(guān)元件，它們各自使一位線對的參考單元之一，與未經(jīng)相應(yīng)的第一開關(guān)元件與分配給該參考單元的位線連接的另一位線對的那條位線相連。
第一開關(guān)元件用于與其連接的位線的短路，以便按照US-A 5,572,495和US-A 5,844,832上述類型產(chǎn)生為通過讀放大器評估差分信號必須的參考電位。第二開關(guān)元件用于在通過讀放大器實現(xiàn)的評估之后，或者在處于其上的差分信號放大之后，重新把合適的電位寫入?yún)⒖紗卧?。第二開關(guān)元件可以借助本來存在的讀放大器實現(xiàn)這種重寫。
因此，本發(fā)明主要適合于在具有參考單元的集成存儲器內(nèi)使用，這些存儲單元的內(nèi)容在讀出時受到破壞，并且因此在讀出后必須重新建立。這類存儲器例如是DRAM和FRAM。借助第二開關(guān)元件可以在這重新寫入時把兩只事先讀出的參考單元與同一類讀出放大器連接。因為每只已啟動的讀放大器在其連接端上產(chǎn)生彼此補償?shù)碾娢?，所以由此保證彼此補償?shù)碾娢粚懭雰蓞⒖紗卧獌?nèi)。
假設(shè)可能不存在第二開關(guān)人們通過讀放大器提供電位重新寫入?yún)⒖紗卧?，則該電位可能與事先從讀放大器讀出的標準存儲單元的數(shù)據(jù)有關(guān)。因此，在兩參考單元內(nèi)寫入相同的電位是可能的，為此二參考單元提供第一開關(guān)元件形式的公共短路元件。然而這是不允許的，因為為了產(chǎn)生所希望的參考電位，如以前所述，必須把不同的電位寫入到這兩參考單元。
以根據(jù)存在第二開關(guān)元件可以應(yīng)用讀放大器寫入信息到參考單元的方式，兩不同電位(邏輯“1”和“0”)以與相應(yīng)需寫入的數(shù)據(jù)輸入到標準的存儲單元的相同方式輸入到參考單元。因為在兩種情況下，應(yīng)寫入的信息由讀放大器提供，所以以與標準存儲單元寫入過程匹配的方式，實現(xiàn)所述的參考電位的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的運行方法，在讀存取時，在每對位線上同時讀出每一只標準存儲單元。接著經(jīng)第二開關(guān)元件之一實現(xiàn)以前被讀出的兩參考單元與相同讀放大器連接。隨后同時把由該讀放大器放大的差分信號重寫入到被讀出的存儲單元之一以及兩個與其相連接的被讀出的參考單元，并且把由另外的讀出放大器放大的參考信號重寫入到另外的被讀出存儲單元?；谕瑫r性重寫入存儲單元和參考單元可以有利方式相當快地進行。
本發(fā)明依靠示出本發(fā)明實施例的附圖詳述如下。即

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的集成存儲器的第一實施例，圖2示出第二實施例，以及圖3示出圖1和2展示的存儲器的存儲單元或參考單元的實施例。
圖1以FRAM形式示出本發(fā)明的集成存儲器。它具有位線BLi，bBLi，字線WLi和參考字線RWLi。此外，它具有安排在位線與字線WLi的交叉點上的存儲單元MC。它也具有安排在位線和參考字線RWLi的交叉點上的參考單元RC。從存儲器的許多條位線BLi，bBLi中圖1僅示出兩對位線。給每一位線對分配一只讀放大器SAi，該讀放大器用于放大加在有關(guān)位線對上的差分信號，并且把該放大的信號傳送到數(shù)據(jù)線LDQi，bLDQi。每條位線經(jīng)一只晶體管Ti與一固定電位相連，該電位用于在對存儲單元之一要進行的讀存取時的位線預充電。晶體管T1的控制端與預充電線PRE相連。
在圖1和2，存儲單元MC和參考單元RC中的兩只僅象征地用圓圈表示，而另兩只參考單元RC’在圖內(nèi)完全示出。僅象征地示出的存儲單元MC和參考單元RC各具有圖3內(nèi)所示結(jié)構(gòu)。它涉及各具有一只選擇晶體管T和包含鐵電介質(zhì)的一只存儲電容器C的1晶體管-1電容器型的存儲單元。選擇晶體管T將存儲電容器C的一個電極和位線BLi之一連接，而選擇晶體管T的控制端與字線WLi或參考字線RWLi之一連接。存儲電容器的第二電極與極板電位Vp相連。
在圖1上部區(qū)域內(nèi)清楚地描繪的兩參考單元RC’與存儲單元MC和另外的參考單元RC完全一樣地構(gòu)成。因此，它們也具有根據(jù)圖3剛才說明的類型的一只選擇晶體管T和一只存儲電容器C。然而，通過與有關(guān)選擇晶體管T連接的存儲電容器C的電極，經(jīng)各一只第二開關(guān)元件S2與有關(guān)另一位線對的位線之一相連接的方式，參考單元RC’與其它單元MC，RC彼此不同。
在圖1左邊的第二開關(guān)元件S2的控制端與第一控制線10連接，而右邊的第二開關(guān)元件S2的控制端與第二控制線11連接。
此外，圖1描繪的存儲器具有兩只第一開關(guān)元件S1，經(jīng)該元件S1兩位線對的各一條位線彼此連接。如以下還要說明的那樣，第一開關(guān)元件用于與其連接的位線的短路，以便產(chǎn)生參考電位。
圖1左邊的第一開關(guān)元件S1在其控制端上與第一短路線SHT連接，而右邊的第一開關(guān)元件S1與第二短路線bSHT相連。
在圖1-從左向右數(shù)-第一位線BL0與第三位線BL1相連，而第二位線bBL0經(jīng)第一開關(guān)元件S1的每次一只與第四位線bBL1相連。分配給第一位線BL0的參考單元RC’，經(jīng)其第二開關(guān)元件S2與第四位線bBL1相連。經(jīng)其選擇晶體管T與第四位線bBL1相連的參考單元RC’，經(jīng)其第二開關(guān)元件S2與第一位線BL0相連。因此，第二開關(guān)元件S2各自把分配給其的參考單元RC’與各其它位線對的那條位線相連，即分配給該參考單元RC’的位線并不同時也經(jīng)第一開關(guān)元件S1之一連接的那條位線。
在這里考慮的實施例中，第一和第二開關(guān)元件S1，S2以及晶體管T1以及選擇晶體管T是n溝道晶體管。
雖然在這里說明的實施例中位線對按照“折疊的位線方案”安排，它使第二開關(guān)元件S2特別簡單的安排成為可能，但其中位線對按照“開放式位線方案”安排的其它實施例也是可能的。
對圖1示出的存儲器讀存取說明如下首先，借助預充電線PRE短時間導通晶體管T1，使四個位線預充電到固定電位。接著，經(jīng)一只(未示出)字線解碼器使字線WLi之一達到高電平，而其余的字線仍保持在低電平。例如，激勵字線WL0。由此兩只與該字線WL0相連的存儲單元MC的選擇晶體管T被開啟，并因此將所屬的存儲電容器C與有關(guān)的位線BL0，BL1導通連接。同時，經(jīng)第二參考字線RWL2和第四參考字線RWL4，各自選擇與兩條其它位線bBL0，bBL1之一連接的那只參考單元RC，RC’。由此，從該兩只參考單元讀出其內(nèi)儲存的信息到兩位線bBL0和bBL1上。這里，假設(shè)在這兩只應(yīng)讀出的參考單元內(nèi)儲存相反的邏輯狀態(tài)(邏輯“0”和“1”)。該信息，或者在存儲器觸發(fā)時或者在已經(jīng)事先對存儲單元MC進行的讀存取終止時，以在下面還要詳述的方式經(jīng)讀放大器SAi寫入?yún)⒖紗卧?br> 與應(yīng)讀出的參考單元RC，RC’連接的，在讀出后具有不同電位的兩條位線bBLi，通過第二短路線bSHT短暫地取高電平的方式，現(xiàn)在經(jīng)安排其間的第一開關(guān)元件S1短路。第一短路線SHT在對與位線BL0和BL1連接的儲存單元MC存取時，繼續(xù)維持低電平。經(jīng)右邊第一開關(guān)元件S1短路的兩條位線bBLi，通過電荷平衡取大體相當于它們事先具有的兩電位的算術(shù)平均值的電位。該平均值是為讀出放大器按規(guī)定的功能所必需的參考電位。現(xiàn)在第一開關(guān)元件S1經(jīng)第二短路線bSTH重新阻塞。接著，觸發(fā)兩放大器SAi，隨即對處在與其相連的位線對上的差分信號進行放大，并傳送到數(shù)據(jù)線LDQi，bLDQi。其中，在觸發(fā)讀放大器前，事先產(chǎn)生的參考電位處在讀放大器各自的輸入端上。讀放大器SAi放大加上的差分信號到整個供電電平。
因為在FRAM涉及在讀存取時存儲單元內(nèi)容受到破壞的存儲器，所以從存儲單元MC讀出的信息必須重新寫入其內(nèi)。此外，由參考單元RC，RC’讀出的信息也必須又重新建立。為此目的，在對與字線WL0連接的兩存儲單元MC讀存取結(jié)束時，第二參考字線RWL2保持在高電位，而第四參考字線RWL4達到低電位。同時，第二控制線11達到高電位(第一參考字線RWL1，第三參考字線RWL3和第一控制線10在該讀存取時繼續(xù)保持低電平)。按照這種方式，將在圖1右邊示出的參考單元RC’與第四位線bBL1電學上分離，并且與第一位線BL0電學上連接。
因為字線WL0也還仍然具有高電平，所以第一讀放大器SA0的左側(cè)連接端現(xiàn)在同時電學上與剛才被讀出的存儲單元MC和右邊的參考單元RC’相連接。讀放大器SA0的右側(cè)連接端與連接第二參考字線RWL2的參考單元RC導電連接。第二讀放大器SA1的左側(cè)連接端與剛才被讀出的另外的存儲單元MC導電連接，而第二讀放大器SA1的右側(cè)連接端既不與存儲單元MC也不與參考單元RC、RC’導電連接。因此，剛由存儲單元MC讀出并通過讀放大器SAi放大的信息或差分信號，被同時重寫入在該讀存取期間讀出的兩存儲單元MC和讀出的兩參考單元RC，RC’。這時，第一讀放大器SA0把信息同時寫入三單元，即在第一位線BL0上的左邊的存儲單元MC和兩參考單元RC，RC’，把參考字線RWL2和RWL4分配給此二參考單元。第二讀放大器SA1只向重寫入與第三位線BL1相連的，事先被讀出的存儲單元MC重寫入由其讀出并放大的信息。
按照所述方式，保證在讀存取結(jié)束后總是把相反的電位儲存入經(jīng)公共的第一開關(guān)元件S1連接的參考單元RC，RC’。因此，在隨后的再次讀存取時可以按照已述的方式重新產(chǎn)生參考電位。
當與第二位線bBL0和第四位線bBL1相連的存儲單元MC應(yīng)當讀出時，在圖1左邊示出的第一開關(guān)元件S1和第一控制線10以及與其相連的第二開關(guān)元件S2，按照等效的方式，用于產(chǎn)生參考電位和用于把信息重寫入另外兩參考單元RC，RC’，第一參考字線RWL1和第三參考字線RWL3是分配給這兩個參考單元的。
與圖1不同，第一開關(guān)元件S1不安排在位線BLi，bBLi面向讀放大器SAi的端上，而是安排在其上也安排了參考單元RC，RC’的其對置端上。第一開關(guān)元件S1可以并不如圖1所示直接安排在相應(yīng)的位線之間，而代之以，尤其是也把與有關(guān)選擇晶體管T相連的存儲電容器C的電極和與相應(yīng)的位線連接的參考單元RC，RC’彼此連接。
圖2示出圖1描繪的實施例的另一方案。它在結(jié)構(gòu)和功能上與其很大程度上一致，因此以下只詳述在圖2和圖1之間的區(qū)別。其區(qū)別主要在于兩只第二開關(guān)元件S2在其控制端上與公共的控制線12相連，使它只可以同時導通連接或阻塞。
在圖2所示的存儲器讀存取的第一部分與圖1的那部分完全一樣。其差別只在于讀存取的第二部分，即在把信息重寫入?yún)⒖紗卧獣r。在根據(jù)圖2的存儲器中與在哪只存儲單元MC上事先存取無關(guān)，信息同時重寫入所有4只參考單元RC，RC’。此外，在重寫入期間，除了有關(guān)的字線WLi之外，第二參考字線RWL2，第三參考字線RWL3和控制線12總是同時處在高電平，而第一參考字線RWL1和第四參考字線RWL4則具有低電平。其結(jié)果是第一讀放大器SA0的兩連接端與分配給第四參考字線RWL4的參考單元RC’和與分配給第二參考字線RWL2的參考單元RC相連，第二讀放大器SA1的連接端與分配給第三參考字線RWL3的參考單元RC和與分配給第一參考字線RWL1的參考單元RC’相連。
因此，被每只讀放大器放大的信息同時寫入剛才被讀出的存儲單元MC和各一對參考單元RC，RC’。這時，各補償?shù)男畔⒒螂娖綄懭脒@些參考單元對每對的兩單元內(nèi)。因此，在讀存取結(jié)束時彼此補償?shù)碾娖絻Υ娴絽⒖紗卧猂C，RC’內(nèi)，這些參考單元的位線經(jīng)第一開關(guān)元件S1之一彼此連接。
與圖1相反，在圖2描繪的實施例具有優(yōu)點只有一條控制線12，而不需要兩條控制線10和11，重寫入?yún)⒖紗卧猂C，RC’與各被讀出的存儲單元MC的位置無關(guān)，總是以同一方式實現(xiàn)。為此，在重寫時必須對所有四只參考單元存取，雖然其中只是每次兩只對真正的讀出是必需的。
權(quán)利要求
1.集成存儲器，—具有字線(WLi)，四條參考字線(RWLi)，兩對位線(BLi，bBLi)，—具有存儲單元(MC)，它們安排在每條字線(WLi)與每個位線對的各一條位線(BLi，bBLi)的交叉點上，—具有參考單元(RC，RC’)，它們安排在每條參考字線(RWLi)與位線(BLi，bBLi)之一的交叉點上，—具有與位線對的各一對相連的兩差分讀放大器(SAi)，—具有兩只第一開關(guān)元件(S1)，它們各自把第一位線對的一條位線(BL0，bBL0)與第二位線對的一條位線(BL1，bBL1)相連，以及—具有兩只第二開關(guān)元件(S2)，它們各自把一位線對(BL0，bBL0)的參考單元(RC’)之一與另一位線對的那條位線(BL1，bBL1)相連，該位線未經(jīng)相應(yīng)的第一開關(guān)元件(S1)與分配給該參考單元(RC’)的位線相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成存儲器，—其參考單元(RC，RC’)具有選擇開關(guān)元件(T)，其控制端與相應(yīng)的參考字線(RWLi)相連，其可控制的線路段的第一端與相應(yīng)的位線(BLi，bBLi)相連，—其中，在經(jīng)第二開關(guān)元件(S2)與另一對的一條位線相連的那兩只參考單元(RC’)，其選擇開關(guān)元件(T)的可控制線段的第二端與相應(yīng)的第二開關(guān)元件(S2)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成存儲器，與各不同的控制線(10，11)相連的控制端具有其第二開關(guān)元件(S2)，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成存儲器，與公共的控制線(12)相連的控制端具有其第二開關(guān)元件。
5.具有與每一只差分讀放大器(SAi)以及存儲單元(MC)和參考單元(RC，RC’)連接的兩對位線(BLi，bBLi)的集成存儲器的運行方法，具有以下步驟—在每對位線(BL0，BL1)之一的位線讀出參考單元(RC，RC’)的每一單元，—對該兩條位線(BL0，BL1)短路，—在另外兩條位線(bBL0，bBL1)讀出每一存儲單元(MC)，—通過讀放大器(SAi)對在位線上出現(xiàn)的差分信號進行放大，—兩讀出參考單元(RC’)之一對與其位線連接的讀放大器(SAi)去耦合，—該去耦合參考單元(RC’)與事先未對分配給該參考單元的位線短路的另一對的那條位線相連，—以及同時重寫—把由放大器(SAi)放大的差分信號重寫入被讀出的存儲單元(MC)之一和兩只被讀出的參考單元(RC)之中，—以及由另外的讀放大器放大的差分信號重寫入另外被讀出的存儲單元中。
全文摘要
集成存儲器具有兩只第一開關(guān)元件(S1),這兩只開關(guān)元件各自把第一位線對的一條位線(BL0,bBL0)與第二位線對的一條位線(BL1,bBL1)相連。此外,集成存儲器具有兩只第二開關(guān)元件(S2),這兩只開關(guān)元件各自把一個位線對(BL0,bBL0)的參考單元(RC’)之一與另一位線對的那條位線(BL1,bBL1)相連,該位線未經(jīng)相應(yīng)的第一開關(guān)元件(S1)與分配給該參考單元(RC’)的位線連接。經(jīng)讀放大器(SAi)把信息重寫入?yún)⒖紗卧?RC,RC’)。
文檔編號G11C7/14GK1346493SQ00805421
公開日2002年4月24日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月23日
發(fā)明者T·貝姆, G·布勞恩, Z·曼約基, T·雷爾, 海恩茲·霍尼格施密德 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司