數(shù)據(jù)單元列140、142中的數(shù)據(jù)單元)可以具有與參考單元130、132的MTJ單元相同的結(jié)構(gòu)。例如，數(shù)據(jù)單元和參考單元可以使用各自包括耦合至單個(gè)晶體管的單個(gè)MTJ元件的MTJ單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用針對(duì)參考單元和數(shù)據(jù)單元具有相同結(jié)構(gòu)的MTJ單元可以使得參考單元能夠更為準(zhǔn)確地仿效數(shù)據(jù)單元對(duì)于信號(hào)(例如，電壓信號(hào)或電流信號(hào))的電響應(yīng)，并且經(jīng)歷與數(shù)據(jù)單元類(lèi)似的工藝、電壓和溫度變動(dòng)。結(jié)果，可以生成比通過(guò)使用針對(duì)參考單元具有不同于數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)的MTJ所生成的參考電壓更準(zhǔn)確的參考電壓。更準(zhǔn)確的參考電壓可以使感測(cè)放大器102能夠更準(zhǔn)確地確定存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)單元處的邏輯狀態(tài)。
[0036]在讀取操作期間，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)單元(例如，數(shù)據(jù)單元116)處的數(shù)據(jù)值可以通過(guò)向感測(cè)放大器102提供數(shù)據(jù)電壓來(lái)確定。感測(cè)放大器102可以將數(shù)據(jù)電壓與(例如，來(lái)自對(duì)應(yīng)參考單元的)參考電壓作比較。感測(cè)放大器102可以放大比較的結(jié)果以提供指示存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)單元116處的數(shù)據(jù)值的輸出信號(hào)。
[0037]數(shù)據(jù)單元116可以經(jīng)由字線(xiàn)104激活以向感測(cè)放大器102提供數(shù)據(jù)電壓。例如，字線(xiàn)104可以導(dǎo)通晶體管120以激活數(shù)據(jù)單元116。應(yīng)用于第一數(shù)據(jù)單元列140的電壓生成通過(guò)位線(xiàn)114、通過(guò)MTJ元件174并且通過(guò)晶體管120到達(dá)接地的數(shù)據(jù)電流。通過(guò)使數(shù)據(jù)電流通過(guò)數(shù)據(jù)單元116，可以在感測(cè)放大器102的比較電路的輸入端處生成數(shù)據(jù)電壓。
[0038]如圖1中所解說(shuō)的，一個(gè)參考單元的MTJ單元可以存儲(chǔ)第一邏輯狀態(tài)(例如，邏輯O)，并且另一參考單元的MTJ單元可以存儲(chǔ)第二邏輯狀態(tài)(例如，邏輯I)。例如，參考單元130的MTJ單元可以存儲(chǔ)邏輯0，并且參考單元132的MTJ單元可以存儲(chǔ)邏輯I。當(dāng)參考電壓居中于參考單元130在邏輯O狀態(tài)處的第一參考電壓與參考單元132在邏輯I狀態(tài)處的第二參考電壓之間時(shí)，MRAM設(shè)備100可以最不易受噪聲和其他環(huán)境因素的影響，由此增強(qiáng)數(shù)據(jù)單元116的感測(cè)余量。
[0039]參考單元130、132兩者可以經(jīng)由多條字線(xiàn)來(lái)激活以向感測(cè)放大器102提供第一參考電壓和第二參考電壓。例如，參考單元130和參考單元132可以經(jīng)由四條字線(xiàn)106、108、110和112來(lái)激活。
[0040]電壓可以應(yīng)用于每個(gè)參考單元。例如，第一電壓可以應(yīng)用于參考單元130以生成第一參考電流，并且第二電壓可以應(yīng)用于參考單元132以生成第二參考電流。這些參考電流可被組合以產(chǎn)生至感測(cè)放大器102的比較電路的參考輸入，如參照?qǐng)D3所描述的。
[0041]在參考單元中使用多個(gè)MTJ單元可被用來(lái)減輕(例如，通過(guò)平均)可能在任何單個(gè)MTJ單元中出現(xiàn)的變化。例如，在參考單元130、132中的每一者的串聯(lián)耦合并聯(lián)對(duì)配置中使用四個(gè)MTJ單元可以導(dǎo)致與單個(gè)MTJ單元相同的有效電阻以及參考單元之間減小的單元到單元變化。
[0042]圖2和3解說(shuō)了圖1的參考單元130、132和感測(cè)放大器102的操作。在讀取操作期間，第一參考電流(Iref1)可以通過(guò)位線(xiàn)136。第一參考電流可以在節(jié)點(diǎn)222處被劃分成兩個(gè)電流。來(lái)自節(jié)點(diǎn)222的這兩個(gè)電流中的一個(gè)電流可以通過(guò)晶體管172并且通過(guò)MTJ元件214。來(lái)自節(jié)點(diǎn)222的這兩個(gè)電流中的另一個(gè)電流可以通過(guò)晶體管216并且通過(guò)MTJ元件208。離開(kāi)MTJ元件214的電流可以在節(jié)點(diǎn)224處與離開(kāi)MTJ元件208的電流合并。來(lái)自節(jié)點(diǎn)224的電流可以在節(jié)點(diǎn)226處被劃分成兩個(gè)電流。來(lái)自節(jié)點(diǎn)226的這兩個(gè)電流中的一個(gè)電流可以通過(guò)晶體管218并且通過(guò)MTJ元件210。來(lái)自節(jié)點(diǎn)226的另一個(gè)電流可以通過(guò)晶體管220并且通過(guò)MTJ元件212。從MTJ元件210離開(kāi)的電流可以在節(jié)點(diǎn)228處與通過(guò)MTJ元件212離開(kāi)的電流合并并且可以流至接地。
[0043]另外，第二參考電流(Iref2)可以通過(guò)位線(xiàn)118。第二參考電流可以在節(jié)點(diǎn)236處被劃分成兩個(gè)電流。來(lái)自節(jié)點(diǎn)236的這兩個(gè)電流中的一個(gè)電流可以通過(guò)MTJ元件124并且通過(guò)晶體管126。來(lái)自節(jié)點(diǎn)236的這兩個(gè)電流中的另一個(gè)電流可以通過(guò)MTJ元件202并且通過(guò)晶體管230。離開(kāi)晶體管126的電流可以在節(jié)點(diǎn)238處與離開(kāi)晶體管230的電流合并。來(lái)自節(jié)點(diǎn)238的電流可以在節(jié)點(diǎn)240處被劃分成兩個(gè)電流。來(lái)自節(jié)點(diǎn)240的一個(gè)電流可以通過(guò)MTJ元件204并且通過(guò)晶體管232。來(lái)自節(jié)點(diǎn)240的另一個(gè)電流可以通過(guò)MTJ元件206并且通過(guò)晶體管234。從晶體管232離開(kāi)的電流可以在節(jié)點(diǎn)242處與通過(guò)晶體管234離開(kāi)的電流合并并且可以流至接地。
[0044]通過(guò)并聯(lián)耦合參考單元130、132，生成了與參考單元130和參考單元132的平均電阻以及第一參考電流(Irrfl )和第二參考電流(Irrf2)的平均電流相對(duì)應(yīng)的參考電壓。該參考電壓可以被提供給感測(cè)放大器102的比較電路的輸入端。
[0045]參考單元130的有效電阻(第一電阻值)可以等于MTJ元件214、208、210和212的平均電阻與晶體管172、216、218和220的平均電阻的總和。參考單元132的有效電阻(第二電阻值)可以等于MTJ元件124、202、204和206的平均電阻與晶體管126、230、232和234的平均電阻的總和。由此，參考單元130、132中的每一者的有效電阻可以在減小的單元到單元變化的情況下對(duì)應(yīng)于具有單個(gè)MTJ單元的參考單元的有效電阻。
[0046]在寫(xiě)入操作期間，參考單元(例如，參考單元130和參考單元132)的MTJ元件(例如，MTJ元件214、208、210和212以及MTJ元件124、202、204和206)可以經(jīng)由編程電流來(lái)編程以具有不同的電阻值。參考單元130和參考單元132可以經(jīng)由四條字線(xiàn)106、108、110和112來(lái)激活，以使得可以對(duì)MTJ元件214、208、210和212以及MTJ元件124、202、204和206進(jìn)行編程。在一特定實(shí)施例中，用于將值寫(xiě)入?yún)⒖紗卧腗TJ元件的電流(例如，編程電流)可以比用于從參考單元的MTJ元件讀取值的電流(例如，參考電流)大得多。在此實(shí)施例中，多步驟工藝可被用來(lái)對(duì)參考單元的MTJ元件進(jìn)行編程。例如，如以下進(jìn)一步描述的，可以一次激活一條字線(xiàn)，并且可以在參考單元的其他MTJ元件不活躍時(shí)對(duì)耦合至被激活的字線(xiàn)的MTJ元件進(jìn)行編程。隨后，另一條字線(xiàn)可被激活以實(shí)現(xiàn)對(duì)另一組MTJ元件的編程。
[0047]在一解說(shuō)性實(shí)施例中，參考單元130的MTJ元件214、208、210和212以及參考單元132的MTJ元件124、202、204和206可以通過(guò)由感測(cè)放大器102的驅(qū)動(dòng)器250、252、254和256施加的編程電流來(lái)編程。在此實(shí)施例中，第一字線(xiàn)(諸如字線(xiàn)106)可被激活。當(dāng)字線(xiàn)106被激活時(shí)，編程電流可被應(yīng)用于位線(xiàn)136和位線(xiàn)118。例如，驅(qū)動(dòng)器252可被設(shè)置為“高”(對(duì)應(yīng)于高電壓)并且驅(qū)動(dòng)器250可被設(shè)置為“低”(對(duì)應(yīng)于低電壓)，從而提供了通過(guò)晶體管172和MTJ元件214從驅(qū)動(dòng)器252到驅(qū)動(dòng)器250的電流路徑。同樣，驅(qū)動(dòng)器256可被設(shè)置為“高”(對(duì)應(yīng)于高電壓)并且驅(qū)動(dòng)器254可被設(shè)置為“低”(對(duì)應(yīng)于低電壓)，從而提供了通過(guò)晶體管126和MTJ元件124從驅(qū)動(dòng)器256到驅(qū)動(dòng)器254的電流路徑。
[0048]在與字線(xiàn)106相關(guān)聯(lián)的MTJ元件214和124已被編程之后，字線(xiàn)106可被停用并且字線(xiàn)108可被激活。停用字線(xiàn)106并且激活字線(xiàn)108提供了從驅(qū)動(dòng)器252到驅(qū)動(dòng)器250的電流路徑以對(duì)MTJ元件208進(jìn)行編程，并且提供了從驅(qū)動(dòng)器256到驅(qū)動(dòng)器254的電流路徑以對(duì)MTJ元件202進(jìn)行編程。
[0049]在與字線(xiàn)108相關(guān)聯(lián)的MTJ元件208和202已被編程之后，字線(xiàn)108可被停用并且字線(xiàn)110可被激活。編程電流可以通過(guò)將驅(qū)動(dòng)器250設(shè)置成相對(duì)于接地262為“高”(對(duì)應(yīng)于高電壓)并且通過(guò)將驅(qū)動(dòng)器254設(shè)置成相對(duì)于接地266為“高”(對(duì)應(yīng)于高電壓)來(lái)被應(yīng)用于參考單元130和132。晶體管260和264 (例如，匪OS晶體管)可以充當(dāng)下拉晶體管以激活或啟用分別至接地262和266的電流路徑。在字線(xiàn)110被激活的情況下，提供了通過(guò)MT J元件210和MT J元件204的電流路徑。
[0050]在與字線(xiàn)110相關(guān)聯(lián)的MTJ元件210和204已被編程之后，字線(xiàn)110可被停用并且字線(xiàn)112可被激活。停用字線(xiàn)110并且激活字線(xiàn)112提供了從驅(qū)動(dòng)器250到接地262的電流路徑以對(duì)MTJ元件212進(jìn)行編程，并且提供了從驅(qū)動(dòng)器254到接地266的電流路徑以對(duì)MT J元件206
進(jìn)行編程。
[0051 ] 盡管以上描述了對(duì)參考單元130和132的]?1\1元件214、208、210、212、124、202、204和206進(jìn)行編程的特定順序，但是在其他實(shí)施例中，可以按不同的順序?qū)TJ元件214、208、210、212、124、202、204和206進(jìn)行編程。例如，可以按不同的次序激活字線(xiàn)106、108、110和112以對(duì)11\1元件214、208、210、212、124、202、204和206進(jìn)行編程。在另一示例中，電流流動(dòng)的方向(例如，從高電壓驅(qū)動(dòng)器至低電壓驅(qū)動(dòng)器或接地)可被改變以將特定MTJ元件編程為具有另一邏輯值。
[0052]在一特定實(shí)施例中，可以在對(duì)數(shù)據(jù)單元(例如，數(shù)據(jù)單元116)執(zhí)行閾值數(shù)目的寫(xiě)入操作時(shí)對(duì)參考單元(例如，參考單元130和參考單元132)的MT J元件(例如，MT J元件214、208、210和212以及MTJ元件124、202、204和206)進(jìn)行編程。例如，當(dāng)閾值數(shù)目為I時(shí)，可以在每當(dāng)對(duì)任何數(shù)據(jù)單元執(zhí)行寫(xiě)入操作時(shí)對(duì)參考單元的MTJ元件進(jìn)行編程?；跀?shù)據(jù)單元上的寫(xiě)入操作來(lái)對(duì)參考單元的MTJ元件進(jìn)行編程可以減小參考單元和數(shù)據(jù)單元的MTJ元件之間可能隨時(shí)間發(fā)展的變化。
[0053]參照?qǐng)D3，感測(cè)放大器102可包括耦合至對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)單元的位線(xiàn)的第一負(fù)載晶體管(例如，負(fù)載晶體管362)。例如，負(fù)載晶體管362耦合至對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)單元116的位線(xiàn)114。感測(cè)放大