專利名稱：使用可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置及用于該裝置的參考電阻值確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置及其參考電阻值的確定方法。
背景技術(shù)：
最近幾年，存在著對具有諸如高寫速度、無限次寫、以及非易失等性能的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元的強(qiáng)烈需求，從而引起設(shè)計(jì)人員的關(guān)注，具有這些性能的存儲(chǔ)媒體是一種通過用一個(gè)隧道勢壘層，分層形成固定磁化層和自由磁化層而制造的鐵磁隧道結(jié)(junction)器件。
這樣的鐵磁隧道結(jié)器件具有如下的特性在沿與固定磁化層的磁化方向相同的磁化方向磁化自由磁化層的情況下，隧道勢壘層的電阻變得低于將加以參考的電阻元件(參考電阻元件)的電阻(參考電阻)，而在沿與固定磁化層的磁化方向相反的磁化方向磁化自由磁化層的情況下，隧道勢壘層的電阻變得高于參考電阻。
另外，通過利用以上所提到特性來根據(jù)自由磁化層的磁化方向呈現(xiàn)隧道勢壘層的不同電阻，取決于是沿與固定磁化層的磁化方向相同的磁化方向磁化自由磁化層，還是沿與固定磁化層的磁化方向相反的磁化方向磁化自由磁化層，鐵磁隧道結(jié)器件在磁化方向方面提供兩種不同的狀態(tài)，并且，鐵磁隧道結(jié)器件被用來通過將這樣兩種不同的磁化狀態(tài)定義為數(shù)據(jù)“0”或“1”的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
如以上所描述的，鐵磁隧道結(jié)器件用作一種可變電阻存儲(chǔ)元件，取決于將加以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的兩種類型，它呈具有比參考電阻元件的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)或比參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)。
將使用這樣的可變電阻存儲(chǔ)元件作為存儲(chǔ)媒體的存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)為通過判斷這兩種數(shù)據(jù)中的哪一種存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件中，從可變電阻存儲(chǔ)元件中讀取數(shù)據(jù)。因此，必須判斷可變電阻存儲(chǔ)元件是處于高電阻狀態(tài)還是處于低電阻狀態(tài)。
可以把已知的用于判斷這樣的可變電阻存儲(chǔ)元件是處于高電阻狀態(tài)還是處于低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元?jiǎng)澐譃閮煞N類型，以下將對它們加以描述。
換句話說，為了存儲(chǔ)單一的數(shù)據(jù)，第一種傳統(tǒng)的存儲(chǔ)單元包括一對(或兩個(gè))電阻變化存儲(chǔ)元件，它們構(gòu)成一個(gè)主元件和一個(gè)子元件，并且形成在一個(gè)共同的半導(dǎo)體基片上。使可變電阻存儲(chǔ)元件呈現(xiàn)相應(yīng)于將加以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的電阻狀態(tài)，而使可變電阻子存儲(chǔ)元件與可變電阻主存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)相反的電阻狀態(tài)。對這兩種可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻進(jìn)行比較，如果主電阻變化器件的電阻高于可變電阻子存儲(chǔ)元件的電阻，則斷定可變電阻主存儲(chǔ)元件處于高電阻狀態(tài)，而如果可變電阻主存儲(chǔ)元件的電阻低于可變電阻子存儲(chǔ)元件的電阻，則斷定可變電阻主存儲(chǔ)元件處于低電阻狀態(tài)。
另外，第二種傳統(tǒng)的存儲(chǔ)單元包括用于形成在一個(gè)共同的半導(dǎo)體基片上的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的單一的參考電阻元件。把這一參考電阻元件的電阻設(shè)置成在高電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻與低電阻狀態(tài)下的電阻之間的電阻。如果可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻高于參考電阻元件的電阻，則斷定可變電阻存儲(chǔ)元件處于高電阻狀態(tài)，而如果可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻低于參考電阻元件的電阻，則斷定可變電阻存儲(chǔ)元件處于低電阻狀態(tài)。
然而，如以上所描述的，為了存儲(chǔ)單一的數(shù)據(jù)，第一種傳統(tǒng)存儲(chǔ)裝置要求在一個(gè)共同的半導(dǎo)體基片上形成兩個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件，即可變電阻主存儲(chǔ)元件和可變電阻子存儲(chǔ)元件，因此，使形成在半導(dǎo)體基片上的可變電阻存儲(chǔ)元件的數(shù)目翻倍，從而使存儲(chǔ)單元不緊湊，并且增加了制造成本，因?yàn)榇髷?shù)量的可變電阻存儲(chǔ)元件必須更精確地加以制造。
另外，如以上所提到的，在第二種傳統(tǒng)的存儲(chǔ)單元中，可變電阻存儲(chǔ)元件的高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)下電阻值很可能隨制造工藝的不同而變化。而且，由于這兩種電阻值之間不存在明顯的差別，所以在設(shè)計(jì)階段，很難預(yù)先把參考電阻元件的電阻設(shè)置為在高電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻值與低電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻值之間的電阻。
而且，由于參考電阻元件本身的電阻易于隨制造工藝而變化，所以參考電阻元件的電阻可能不是在高電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻值與低電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻值之間的電阻。在這樣的一種情況下，可能會(huì)對可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)狀態(tài)做出不正確的判斷，從而不可能從可變電阻存儲(chǔ)元件中正確讀出所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供具有這樣的結(jié)構(gòu)的一種存儲(chǔ)單元使用以上如所描述的第二種傳統(tǒng)存儲(chǔ)裝置中的參考電阻元件，以避免形成在半導(dǎo)體基片上的可變電阻存儲(chǔ)元件的數(shù)目的增加，而且還能夠改變參考電阻元件的電阻，使得可以精確地從可變電阻存儲(chǔ)元件中讀出所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，即使是在可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻值和參考電阻元件的電阻值存在差別的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
換句話說，如權(quán)利要求1中所定義的，本發(fā)明具有這樣的一種結(jié)構(gòu)其中存儲(chǔ)單元使用了一種可變電阻存儲(chǔ)元件，根據(jù)兩種將加以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這種可變電阻存儲(chǔ)元件在呈現(xiàn)了比參考電阻元件的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和呈現(xiàn)了比參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化，其中，使參考電阻的電阻值為可變的。
另外，如權(quán)利要求2中所定義的，本發(fā)明具有這樣一種結(jié)構(gòu)其中存儲(chǔ)單元使用了一種可變電阻存儲(chǔ)元件，根據(jù)兩種將加以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這種可變電阻存儲(chǔ)元件在具有比參考電阻元件的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和具有比參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化，該存儲(chǔ)裝置使用了可變電阻存儲(chǔ)元件，其特征在于這樣的一種結(jié)構(gòu)其中，把由串聯(lián)在被設(shè)置為不同電位的參考電位端子之間的第一電阻元件和參考電阻元件組成的一個(gè)參考電路與由串聯(lián)的第二電阻元件和可變電阻存儲(chǔ)元件組成的一個(gè)存儲(chǔ)電路加以并聯(lián)，其中，參考電阻的電阻值是可變的。
另外，如權(quán)利要求3中所定義的，本發(fā)明具有這樣一種結(jié)構(gòu)其中存儲(chǔ)單元使用了可變電阻存儲(chǔ)元件，根據(jù)兩種將加以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這種可變電阻存儲(chǔ)元件在具有比參考電阻元件的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和具有比參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化，該存儲(chǔ)裝置使用了可變電阻存儲(chǔ)元件，其特征在于這樣的一種結(jié)構(gòu)其中，把由串聯(lián)在被設(shè)置為不同電位的參考電位端子之間的第一電阻元件和參考電阻元件組成的一個(gè)參考電路與由串聯(lián)的第二電阻元件和從多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件中選擇的一個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件組成的一個(gè)存儲(chǔ)電路加以并聯(lián)，其中，使參考電阻的電阻值為可變的。
另外，如權(quán)利要求4所定義的，本發(fā)明為如權(quán)利要求2或3中所定義的發(fā)明，其中，使第二電阻元件的電阻為可變的。
另外，如權(quán)利要求5中所定義的本發(fā)明，為權(quán)利要求2～4中任何一個(gè)權(quán)利要求所定義的發(fā)明，其中，第一電阻元件具有與第二電阻元件的電阻相同的電阻。
另外，如權(quán)利要求6中所定義的本發(fā)明，為權(quán)利要求2～5中任何一個(gè)權(quán)利要求所定義的發(fā)明，其中，在第一電阻元件和參考電阻元件之間的連接點(diǎn)上的電位為參考電位，在第二電阻元件和可變電阻存儲(chǔ)元件之間的連接點(diǎn)上的電位為存儲(chǔ)電位，在參考電位和存儲(chǔ)電位之間進(jìn)行比較，如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則斷定可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻處于高電阻狀態(tài)，而如果存儲(chǔ)電位低于參考電位，則斷定可變電阻存儲(chǔ)元件處于低電阻狀態(tài)。
另外，如權(quán)利要求7中所定義的，本發(fā)明具有這樣一種結(jié)構(gòu)其中存儲(chǔ)單元使用了多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件，根據(jù)兩種將加以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，該多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件在具有比參考電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和具有比參考電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化，其中，把參考電阻確定為在處于高電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件中的最低電阻和處于低電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件中的最高電阻之間的一個(gè)電阻。
另外，如權(quán)利要求8中所定義的，在本發(fā)明中，把高電阻狀態(tài)下的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的一部分中的一個(gè)最低電阻設(shè)置成一個(gè)臨時(shí)參考電阻；把被確定為擁有低于高電阻狀態(tài)下臨時(shí)參考電阻的電阻的其余可變電阻存儲(chǔ)元件中的可變電阻存儲(chǔ)元件中的一個(gè)最低電阻設(shè)置成高電阻狀態(tài)下的一個(gè)最低電阻；把低電阻狀態(tài)下的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的一部分中的一個(gè)最高電阻設(shè)置成一個(gè)臨時(shí)參考電阻；把被確定為擁有高于低電阻狀態(tài)下臨時(shí)參考電阻的電阻的其余可變電阻存儲(chǔ)元件中的可變電阻存儲(chǔ)元件中的一個(gè)最高電阻設(shè)置成低電阻狀態(tài)下的一個(gè)最高電阻；并且把高電阻狀態(tài)下的最低電阻和低電阻狀態(tài)下的最高電阻之間的一個(gè)電阻確定為參考電阻。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)存儲(chǔ)單元的電路圖。
圖2是包括一個(gè)附加讀出放大器的一個(gè)存儲(chǔ)單元的電路圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的電路圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的電路圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的電路圖。
圖6描述性地說明了可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)。
圖7是一個(gè)流程圖，描述了確定參考電阻的第一種方法。
圖8是一個(gè)流程圖，描述了確定參考電阻的第二種方法。
圖9是一個(gè)流程圖，描述了一個(gè)用于在確定參考電阻的第二種方法中檢測錯(cuò)誤判斷的器件的過程。
圖10描述了主要存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1和將在檢測臨時(shí)參考電阻的過程中加以檢測的最大電阻之間的關(guān)系。
圖11描述了主要存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1和輔助存儲(chǔ)元件的數(shù)目N2之間的關(guān)系。
圖12描述了主要存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1和總檢測次數(shù)N之間的關(guān)系。
優(yōu)選實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元是使用一種可變電阻存儲(chǔ)元件(例如，鐵磁隧道結(jié)器件)的存儲(chǔ)單元，其中的可變電阻存儲(chǔ)元件根據(jù)兩種將加以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，在呈現(xiàn)比參考電阻元件的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和呈現(xiàn)比參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化。
另外，它還是一個(gè)參考電路和一個(gè)存儲(chǔ)電路的并聯(lián)，其中，參考電路包括串聯(lián)在被設(shè)置成不同電位的兩個(gè)參考電位端子之間的一個(gè)電阻元件和一個(gè)參考電阻元件，存儲(chǔ)電路為一個(gè)電阻元件和一個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的串聯(lián)。
而且，參考電阻元件構(gòu)造為能夠提供一個(gè)可變電阻。
為此，使用了一種簡單、低廉的結(jié)構(gòu)，使得通過改變在高電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻和低電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻之間的參考電阻元件的電阻，即使是在可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻方面存在個(gè)體差別的情況下，仍能夠精確地判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)情況，從而能夠精確地讀出存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)。
特別是，在改變存儲(chǔ)電路中的電阻元件的電阻的情況下，通過增大或減小存儲(chǔ)電路中的電阻元件的電阻，把要施加到可變電阻存儲(chǔ)元件的電壓調(diào)整到最佳電壓，從而可延長可變電阻存儲(chǔ)元件的壽命。
另外，在改變參考電路中的電阻元件的電阻，使其等于存儲(chǔ)電路中的電阻元件的電阻的情況下，要施加到可變電阻存儲(chǔ)元件的電壓等于要施加到參考電阻元件的電壓，從而在無任何修正的情況下使參考電阻元件的電阻等于可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻。因此，對參考電阻元件的電阻的測量等效于對可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻的測量，從而能夠間接地測量可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻，因此能夠立即判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)情況。
而且，還可以通過相對簡單和低廉的電路結(jié)構(gòu)判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)，該結(jié)構(gòu)把參考電路中的一個(gè)電阻元件和一個(gè)參考電阻元件的連接點(diǎn)上的參考電位與存儲(chǔ)電路中一個(gè)電阻元件和一個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的連接點(diǎn)上的存儲(chǔ)電位進(jìn)行比較，進(jìn)行這樣一個(gè)判斷如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則斷定可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)處于高電阻狀態(tài)，而如果存儲(chǔ)電位低于參考電位，則斷定可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)處于低電阻狀態(tài)，從而能夠根據(jù)參考電位和存儲(chǔ)電位之間的電位差，判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)。
另外，在把參考電阻確定為在高電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的最低電阻和低電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的最高電阻之間的一個(gè)電阻的情況下，即使在可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻方面存在個(gè)體差別，也可以把參考電阻元件的電阻設(shè)置成高電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻和低電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻之間的一個(gè)電阻，從而能夠精確地判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)情況，并且能夠精確地讀出存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)。
另外，把高電阻狀態(tài)下的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件中的一部分可變電阻存儲(chǔ)元件的最低電阻設(shè)置成臨時(shí)參考電阻，把其中高電阻狀態(tài)下電阻被確定為低于臨時(shí)參考電阻的其余可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻中的最低電阻確定為最終的高電阻狀態(tài)下的最低電阻，另一方面，把多個(gè)低電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件中的一部分可變電阻存儲(chǔ)元件的最高電阻確定為一個(gè)臨時(shí)參考電阻，把其中低電阻狀態(tài)下電阻被確定為高于臨時(shí)參考電阻的其余可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻中的最高電阻確定為最終最高參考電阻，從而把高電阻狀態(tài)下的最低電阻和低電阻狀態(tài)下的最高電阻之間的一個(gè)電阻設(shè)置為參考電阻，用于減少確定參考電阻所需的對可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻進(jìn)行檢測的次數(shù)，從而能夠在較短時(shí)間內(nèi)確定參考電阻。
以下，將參考附圖描述本發(fā)明的具體的實(shí)施例。
如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元1包括參考電路4，參考電路4含有串聯(lián)在電源端子VDD和地線端子GND之間的第一電阻元件2和參考電阻元件3，其中電源端子VDD和地線端子GND構(gòu)成不同電位的兩個(gè)參考電位端子；以及存儲(chǔ)電路7，存儲(chǔ)電路7包括第二電阻元件5和作為可變電阻存儲(chǔ)元件6的鐵磁隧道結(jié)器件的串聯(lián)。并且，參考電路4和存儲(chǔ)電路7彼此并聯(lián)。
另外，存儲(chǔ)單元1還具有連接到構(gòu)成參考電路4的第一電阻元件2和參考電阻元件3的連接點(diǎn)的參考電位端子8；以及連接到構(gòu)成存儲(chǔ)電路7的第二電阻元件5和可變電阻存儲(chǔ)元件6的連接點(diǎn)的存儲(chǔ)電位端子9。此處，把參考電位端子8上的電位，即第一電阻元件2和參考電阻元件3的連接點(diǎn)處的電位，稱為參考電位。另一方面，把存儲(chǔ)電位端子上的電位，即第二電阻元件5和可變電阻存儲(chǔ)元件6的連接點(diǎn)處的電位，稱為存儲(chǔ)電位。
在以上所描述的結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元1中，第一電阻元件2和第二電阻元件5可以為任何具有電阻以形成跨越其兩端的電壓降的部件，每一個(gè)元件可以為一個(gè)單一的電阻器、多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的電阻器、或者甚至是晶體管的ON(導(dǎo)通)電阻。
此處應(yīng)該加以注意的是，可變電阻存儲(chǔ)元件6意味著諸如鐵磁隧道結(jié)器件的任何器件根據(jù)兩種要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(例如，“0”或“1”)，在呈現(xiàn)比參考電阻元件3的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和呈現(xiàn)比參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化。
參考電阻元件3構(gòu)造為使電阻可以改變，并且可以包括一個(gè)單一的可變電阻器、多個(gè)彼此串聯(lián)或并聯(lián)的可變電阻器，或者甚至是這樣一種晶體管，其ON電阻能夠根據(jù)施加于這樣的晶體管的柵極的電壓加以變化。
在以上所描述的結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)電路1中，通過直接測量在參考電位端子9和地線端子GND之間的電阻，該電阻等于可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻。這意味著對在參考電位端子8和地線端子GND之間的電阻的直接測量，提供了對可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻測量，從而，這樣的電阻和參考電阻的比較，提供了判斷可變電阻存儲(chǔ)元件6是處于高電阻狀態(tài)還是處于低電阻狀態(tài)的手段。
另外，也可以間接測量可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻，而無需進(jìn)行直接測量。換句話說，如果使第一電阻元件2的電阻和第二電阻元件5的電阻相等，而且如果對參考電阻元件3的電阻進(jìn)行調(diào)整，使得參考電位等于存儲(chǔ)電位，則在這樣的情況下，參考電阻元件3的電阻等于可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻，從而能夠通過測量參考電阻元件3的電阻間接測量可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻。還應(yīng)該加以注意的是，在不使第一電阻元件2的電阻和第二電阻元件5的電阻相等的情況下，如果對參考電阻元件3的電阻進(jìn)行調(diào)整，使得參考電位等于存儲(chǔ)電位時(shí)，則在這樣的條件下，可以根據(jù)參考電阻元件3和第一電阻元件2與第二電阻元件5的電阻之間的電阻比，計(jì)算可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻，從而能夠間接測量可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻。
在這一意義上，如上所描述，由于可以根據(jù)參考電位和存儲(chǔ)電位間接測量可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻，而無需直接測量可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻，所以通過把參考電阻元件3的電阻設(shè)置成在高電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻和低電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻之間的一個(gè)電阻，通過對參考電位和存儲(chǔ)電位的比較，能夠判斷可變電阻存儲(chǔ)元件6的存儲(chǔ)狀態(tài)是處于高電阻狀態(tài)還是處于低電阻狀態(tài)。
換句話說，當(dāng)存儲(chǔ)電位高于參考電位時(shí)，可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻高于參考電阻元件3的電阻，從而能夠斷定可變電阻存儲(chǔ)元件6處于高電阻狀態(tài)。另一方面，當(dāng)存儲(chǔ)電位低于參考電位時(shí)，可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻低于參考電阻元件3的電阻，從而能夠斷定可變電阻存儲(chǔ)元件6處于低電阻狀態(tài)。
因此，如圖2中所示，把讀出放大器10連接于參考電位端子8和存儲(chǔ)電位端子9，以由讀出放大器10對參考電位和存儲(chǔ)電位加以比較。如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則讀出放大器10向其輸出端11輸出一個(gè)“H(高)信號”。另一方面，如果存儲(chǔ)電位低于參考電位，則讀出放大器10向其輸出端11輸出一個(gè)“L(低)信號”。以這種方式，讀出放大器10輸出端11上的輸出信號指示可變電阻存儲(chǔ)元件6是處于高電阻狀態(tài)還是處于低電阻狀態(tài)，從而可以從這樣的可變電阻存儲(chǔ)元件6讀出存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件6中的數(shù)據(jù)。
如以上所描述的，由于把存儲(chǔ)單元1構(gòu)造成用以改變參考電阻元件3的電阻，所以提供了一種簡單而低廉的電路結(jié)構(gòu)，即通過把參考電阻元件3的電阻改變成可變電阻存儲(chǔ)元件6的高電阻狀態(tài)下的電阻與低電阻狀態(tài)下的電阻之間的一個(gè)電阻，即使其電阻可能具有個(gè)體差異。這確保了對可變電阻存儲(chǔ)元件6的存儲(chǔ)情況的更精確的判斷，并且還確保了對可變電阻存儲(chǔ)元件6中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的精確的讀出。
盡管構(gòu)成存儲(chǔ)電路7的第二電阻元件5的電阻在以上所提到的存儲(chǔ)單元1中是固定的，但也可以把第二電阻元件5的電阻構(gòu)造成可變的。
換句話說，圖3是這樣一個(gè)存儲(chǔ)單元1a的電路圖其中，把第二電阻元件5a的電阻設(shè)置為可變的。
此處應(yīng)該注意的是，第二電阻元件5a可以是一個(gè)單一的可變電阻器或多個(gè)可變電阻器的串聯(lián)或并聯(lián)。另外，它還可以是這樣的一種晶體管根據(jù)施加于該晶體管的柵極的電壓，其ON電阻是可變的。
如以上所描述的，在使第二電阻元件5a的電阻為可變的情況下，可以通過改變第二電阻元件5a的電阻，增加或減小跨越可變電阻存儲(chǔ)元件6所施加的電壓，因此能夠把跨越可變電阻存儲(chǔ)元件6的電壓調(diào)整到一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷?，從而延長了可變電阻存儲(chǔ)元件6的壽命。
而且，可以不必像以上所描述的存儲(chǔ)單元1那樣把構(gòu)成參考電路4的第一電阻元件2的電阻加以固定，第一電阻元件2的電阻也可以是可變的。
換句話說，圖4是這樣一種存儲(chǔ)單元1b的電路圖其中，把構(gòu)成參考電路4b的第一電阻元件2b的電阻和構(gòu)成存儲(chǔ)電路7b的第二電阻元件5b的電阻設(shè)置成可變的。在這樣的存儲(chǔ)單元1b中，通過電阻控制線13，把控制單元12連接到第一電阻元件2b和第二電阻元件5b，其中，控制單元12輸出電阻控制信號，用于把第一電阻元件2b的電阻改變?yōu)榈扔诘诙娮柙?b的電阻。
另外，在這一具體的存儲(chǔ)單元1b中，通過參考電阻控制信號線14把控制單元12連接到參考電阻元件3b，用于根據(jù)從控制單元12所輸出的參考電阻控制信號，改變參考電阻元件3b的電阻。
而且，在該存儲(chǔ)單元1b中，還把控制單元12連接于參考電位端子8和存儲(chǔ)電位端子9，用于由控制單元12對參考電位和存儲(chǔ)電位進(jìn)行比較，從而可對可變電阻存儲(chǔ)元件6的存儲(chǔ)情況進(jìn)行判斷。
以這種方式，如以上所描述的，在把第一電阻元件2b的電阻改變?yōu)榈扔诘诙娮柙?b的電阻的配置的情況下，對參考電阻元件3b的電阻進(jìn)行調(diào)整，使得跨越可變電阻存儲(chǔ)元件6所施加的電壓等于跨越參考電阻元件3b的電壓。這意味著參考電阻元件3b的電阻等于可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻，而且對參考電阻元件3b的電阻的測量等于對可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻的測量。因此，對參考電阻元件3b的電阻的測量等效于對可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻的測量，從而能夠間接測量可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻，因此能夠立即判斷可變電阻存儲(chǔ)元件6的存儲(chǔ)情況。
如以上所描述的，在存儲(chǔ)單元1、1a以及1b中，盡管為了便于描述僅使用了一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6，但通常情況下，將使用多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6。
換句話說，圖5是使用了多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6的存儲(chǔ)單元1c的電路圖。在這樣的存儲(chǔ)單元1c中，把行地址譯碼器15和列地址譯碼器16連接到多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6。分別通過地址信號線17、18，把控制單元12連接于行地址譯碼器15和列地址譯碼器16。根據(jù)從控制單元12所輸出的地址信號，通過行地址譯碼器15和列地址譯碼器16，從多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6中選擇一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6，從而使這樣的單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6變?yōu)閷?dǎo)電的。
另外，在存儲(chǔ)單元1c中，把pMOS晶體管用作構(gòu)成參考電路4c的第一電阻元件2c和構(gòu)成存儲(chǔ)電路7c的第二電阻元件5c，把nMOS晶體管用作參考電阻元件3c。而且，在電阻控制信號線13c和14c中途部分，插入作為轉(zhuǎn)換器19、20的D/A轉(zhuǎn)換器，用于針對每一晶體管，把數(shù)字控制信號的多個(gè)位轉(zhuǎn)換成柵極電壓。
另外，在這一存儲(chǔ)單元1c中，根據(jù)從控制單元12所輸出的電阻控制信號，由轉(zhuǎn)換器19改變構(gòu)成第一電阻元件2c和第二電阻元件5c的pMOS晶體管的柵極電壓，從而可改變這兩個(gè)晶體管的ON電阻。另一方面，根據(jù)從控制單元12所輸出的參考電阻控制信號，由轉(zhuǎn)換器20改變構(gòu)成參考電阻元件3c的nMOS晶體管的柵極電壓，從而可改變該nMOS晶體管的ON電阻。
盡管把控制單元12連接于第一電阻元件2c、第二電阻元件5c以及參考電阻元件3c，用于通過存儲(chǔ)單元1c中的控制單元12改變電阻元件2c、3c、5c的電阻，然而也可以從存儲(chǔ)單元1c的外部控制電阻元件2c、3c、5c的電阻。
存儲(chǔ)單元1c使用了多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6。在使用這樣的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6的情況下，預(yù)先對所有可變電阻存儲(chǔ)元件6的高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)下的電阻進(jìn)行測量，以得到如圖6中所示的電阻分布。如果把參考電阻元件3c的電阻(參考電阻Rref)設(shè)置成所有可變電阻存儲(chǔ)元件6的高電阻狀態(tài)下的電阻的最低電阻(最小電阻Rmin)和低電阻狀態(tài)下的電阻的最高電阻(最大電阻Rmax)之間的一個(gè)電阻，則可以通過使用一個(gè)單一的參考電阻Rref判斷所有的可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻狀態(tài)。
或者，也可以把所有可變電阻存儲(chǔ)元件6劃分成多個(gè)組，并針對每一組獲得參考電阻Rref。使用針對每一組的參考電阻Rref，以判斷屬于每一組的可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)。
而且，測量高電阻狀態(tài)下的每一可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻和低電阻狀態(tài)下的電阻，并且把這兩個(gè)電阻之間的一個(gè)電阻作為針對可變電阻存儲(chǔ)元件6的參考電阻Rref加以存儲(chǔ)，從而可區(qū)分針對每一可變電阻存儲(chǔ)元件6的參考電阻Rref。然后，把各個(gè)參考電阻Rref用于判斷每一可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻狀態(tài)。
如以上所描述的，預(yù)先對所有可變電阻存儲(chǔ)元件6的高電阻狀態(tài)下和低電阻狀態(tài)下的電阻進(jìn)行測量。如果把參考電阻Rref確定為高電阻狀態(tài)下的所有可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻的最低電阻和低電阻狀態(tài)下的電阻的最高電阻之間的一個(gè)電阻，則可以把參考電阻元件3c的電阻設(shè)置成高電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻與低電阻狀態(tài)下的電阻之間的一個(gè)電阻，從而能夠精確地判斷可變電阻存儲(chǔ)元件6的存儲(chǔ)情況，并且能夠精確地讀出存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件6中的數(shù)據(jù)。
然而，測量高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)下的所有可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻花費(fèi)了大量的時(shí)間，并且要求復(fù)雜的操作。
因此，以下將描述兩種容易和簡單地將高電阻狀態(tài)下的所有可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻的最低電阻和低電阻狀態(tài)下的電阻的最高電阻之間的一個(gè)電阻確定為參考電阻Rref的方法。值得注意的是，存儲(chǔ)單元1c將用于隨后的描述中。
首先，將參考圖7描述確定參考電阻的第一種方法。
如圖7中所示，在確定參考電阻的第一種方法中，首先把所有可變電阻存儲(chǔ)元件6設(shè)置為在高電阻狀態(tài)下(步驟S1)。
然后，把參考電阻元件3c的電阻初始化為最高可能的電阻的設(shè)置(步驟S2)。通過由轉(zhuǎn)換器20根據(jù)從控制單元12所輸出的參考電阻控制信號，改變構(gòu)成參考電阻元件3c的nMOS晶體管的柵極電壓，從而改變nMOS晶體管的ON電阻，實(shí)現(xiàn)這樣的初始設(shè)置。
接下來，順序地從所有可變電阻存儲(chǔ)元件6中選擇可變電阻存儲(chǔ)元件6之一(步驟S3)。根據(jù)從控制單元12所輸出的地址信號，在行地址譯碼器15和列地址譯碼器16的控制下，從多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6中選擇可變電阻存儲(chǔ)元件6之一，實(shí)現(xiàn)這樣的選擇。
然后，把參考電位與所選擇的可變電阻存儲(chǔ)元件6之一的存儲(chǔ)電位加以比較(步驟S4)。在控制單元12中進(jìn)行這樣的電位比較。
另外，如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則減小參考電阻元件3c的電阻，使得參考電位等于存儲(chǔ)電位(步驟S5)。通過如下的過程實(shí)現(xiàn)參考電阻元件3c的電阻的這樣的減小，該過程是根據(jù)從控制單元12所輸出的參考電阻控制信號，逐漸減小參考電阻元件3c的電阻，同時(shí)把參考電位和存儲(chǔ)電位加以比較，直至參考電位和存儲(chǔ)電位相等為止。
另一方面，如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則不改變參考電阻元件3c的電阻。
針對所有可變電阻存儲(chǔ)元件6，執(zhí)行以上的步驟S3～S5(步驟S6)。
當(dāng)針對所有可變電阻存儲(chǔ)元件6完成了上述步驟S3～S5時(shí)，最終把參考電阻元件3c的電阻設(shè)置成高電阻狀態(tài)下的所有可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻的最低電阻。其原因在于，在以上的步驟S5中，在每次執(zhí)行該過程時(shí)，都把參考電阻元件3c的電阻設(shè)置成高電阻狀態(tài)下的可變電阻存儲(chǔ)元件6的最低電阻。
因此，如果已經(jīng)針對所有可變電阻存儲(chǔ)元件6執(zhí)行了以上所提到的步驟S3～S5，則把當(dāng)時(shí)的參考電阻元件3c的電阻作為高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin存儲(chǔ)在控制單元12中(步驟S7)。
接下來，使所有可變電阻存儲(chǔ)元件6處于低電阻狀態(tài)下(步驟S8)。
然后，把參考電阻元件3c的電阻初始化成最小電阻(步驟S9)。通過根據(jù)從控制單元12所輸出的參考電阻控制信號，由轉(zhuǎn)換器20改變構(gòu)成參考電阻元件3c的nMOS晶體管的柵極電壓，實(shí)現(xiàn)這樣的初始化設(shè)置。
然后，順序地從所有可變電阻存儲(chǔ)元件6中選擇一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6(步驟S10)。對于可變電阻存儲(chǔ)元件6進(jìn)行這樣的選擇，以根據(jù)從控制單元12所輸出的地址信號，由行地址譯碼器15和列地址譯碼器16從多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6中選擇一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6。
接下來，根據(jù)所選擇的單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6，比較參考電位和存儲(chǔ)電位(步驟S11)。在控制單元12中進(jìn)行這樣的電位比較。
另外，如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則增大參考電阻元件3c的電阻，使得參考電位等于存儲(chǔ)電位(步驟S12)。在如下的過程中實(shí)現(xiàn)參考電阻元件3c的電阻的這樣的增大，該過程是根據(jù)從控制單元12所輸出的參考電阻控制信號，逐漸增大參考電阻元件3c的電阻，同時(shí)在控制單元12中把參考電位和存儲(chǔ)電位加以比較，直至參考電位和存儲(chǔ)電位相等為止。
另一方面，如果存儲(chǔ)電位低于參考電位，則不改變參考電阻元件3c的電阻。
針對所有可變電阻存儲(chǔ)元件6，執(zhí)行以上所提到的步驟S10～S12(步驟S13)。
通過針對所有可變電阻存儲(chǔ)元件6執(zhí)行上面提到的步驟S10～S12，最終把參考電阻元件3c的電阻設(shè)置成低電阻狀態(tài)下的所有可變電阻存儲(chǔ)元件6的最高電阻。其原因在于，當(dāng)每次執(zhí)行步驟S12時(shí)，都把參考電阻元件3c的電阻改變到至此所選擇的可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻的最低電阻。
因此，當(dāng)已經(jīng)針對所有可變電阻存儲(chǔ)元件6執(zhí)行了以上所提到的步驟S10～S12時(shí)，把當(dāng)時(shí)的參考電阻元件3c的電阻作為低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax存儲(chǔ)在控制單元12中(步驟S14)。
最終，把參考電阻元件3c的電阻設(shè)置為高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin和低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax之間的一個(gè)電阻(參考電阻Rref)(步驟S15)。此處應(yīng)該加以注意的是，參考電阻Rref可以為高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin和低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax之間的任何電阻，但較佳的做法是令這一電阻為高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin和低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax之間的中間電阻。
在以上所提到的確定參考電阻的第一種方法中，不必對每一可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻進(jìn)行實(shí)際的測量，而僅要求通過簡單地比較參考電位和存儲(chǔ)電位來增大或減小參考電阻元件3c的電阻，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)通過簡單的操作確定參考電阻Rref。
應(yīng)該加以注意的是，在以上所描述的確定參考電阻的第一種方法中，在檢測低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax(步驟S8～S14)之前，首先檢測高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin(步驟S1～S7)。然而，還應(yīng)該加以注意的是，可以把該過程反過來。
以下，將參考圖8和9描述確定參考電阻的第二種方法。
首先，把多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6的一部分可變電阻存儲(chǔ)元件6用于執(zhí)行一個(gè)確定高電阻狀態(tài)下臨時(shí)參考電阻R′ref0的過程(步驟S20，以下將其稱為“用于確定高電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻的過程”)。
在這樣的一個(gè)用于確定高電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻的過程中，把高電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻R′ref0確定為多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6的一部分可變電阻存儲(chǔ)元件6(以下將其稱為“主要主體存儲(chǔ)元件”)的高電阻狀態(tài)下的電阻的最低電阻。
具體地講，通過使用以上所描述的確定參考電阻的第一種方法(步驟S1～S7)，尋找所有主要主體存儲(chǔ)元件的高電阻狀態(tài)下的最低電阻，并且把高電阻狀態(tài)下的這一值確定為臨時(shí)參考電阻R′ref0。
然后，通過使用如以上所描述的確定高電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻的過程中所確定的臨時(shí)參考電阻R′ref0，根據(jù)除主要主體存儲(chǔ)元件6之外的可變電阻存儲(chǔ)元件6(以下將其稱為“臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件”)確定電阻狀態(tài)，從而可執(zhí)行用于檢測其電阻狀態(tài)被錯(cuò)誤判斷的可變電阻存儲(chǔ)元件6的過程(步驟S21，以下將其稱為“用于檢測高電阻狀態(tài)下錯(cuò)誤判斷的器件的過程”)。
在這樣的一個(gè)用于檢測高電阻狀態(tài)下錯(cuò)誤判斷的器件的過程中，如圖9中所示，首先把參考電阻器件3c的電阻設(shè)置成高電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻R′ref0(步驟S30)。這樣的設(shè)置是按如下方式進(jìn)行的根據(jù)從控制單元12所輸出的參考電阻控制信號，由轉(zhuǎn)換器20改變構(gòu)成參考電阻元件3c的nMOS晶體管的柵極電壓，從而改變nMOS晶體管的ON電阻。
接下來，把所有的臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件設(shè)置成高電阻狀態(tài)(步驟S31)。
然后，從所有臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件中順序地選擇一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6(步驟S32)。對可變電阻存儲(chǔ)元件6的這樣的選擇是按如下的方式進(jìn)行的根據(jù)從控制單元12所輸出的地址信號，由行地址譯碼器15和列地址譯碼器16從多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6中選擇一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6。
然后，比較所選擇的單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6的參考電位和存儲(chǔ)電位(步驟S33)。在控制單元12中進(jìn)行這樣的電位比較。
如果存儲(chǔ)電位低于參考電位，則把該可變電阻存儲(chǔ)元件6的地址存儲(chǔ)在控制單元12中(步驟S34)。
另一方面，如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則不存儲(chǔ)這樣的可變電阻存儲(chǔ)元件6的地址。
針對所有臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件，重復(fù)以上所提到的步驟S32～S34(步驟S35)。
通過針對所有臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件執(zhí)行以上所提到的步驟S32～S34，能夠檢測其中高電阻狀態(tài)下的臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件的電阻低于臨時(shí)參考電阻R′ref0的可變電阻存儲(chǔ)元件6。
通過執(zhí)行以上所提到的用于檢測高電阻狀態(tài)下的錯(cuò)誤判斷的器件的過程，能夠檢測除其中高電阻狀態(tài)下的電阻低于臨時(shí)參考電阻R′ref0的主要主體存儲(chǔ)元件之外的可變電阻存儲(chǔ)元件6中的任何可變電阻存儲(chǔ)元件6(以下把這樣的可變電阻存儲(chǔ)元件稱為“輔助主體存儲(chǔ)元件”)。
接下來，僅使用輔助主體存儲(chǔ)元件執(zhí)行一個(gè)用于確定高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin的過程(步驟S22，以下將其稱為“一個(gè)用于確定高電阻狀態(tài)下的最小電阻的過程”)。
具體地講，通過使用以上所提到的用于針對所有輔助主體存儲(chǔ)元件確定參考電阻的第一種方法檢測高電阻狀態(tài)下的最小電阻(步驟S1～S7)，并將該值定義為高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin。
接下來，通過使用多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6中的一部分可變電阻存儲(chǔ)元件6執(zhí)行一個(gè)用于確定低電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻R′ref1的過程(步驟S23，以下將其稱為“一個(gè)用于確定低電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻的過程”)。
在這樣的一個(gè)用于確定低電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻的過程中，把低電阻狀態(tài)下的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6中的一部分可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻的最低電阻確定為臨時(shí)參考電阻R′ref1(以下將其稱為“主要主體存儲(chǔ)元件”)。
具體地講，通過使用以上所描述的確定參考電阻的第一種方法，針對所有第一主體存儲(chǔ)元件，檢測低電阻狀態(tài)下的最高電阻(步驟S8～S14)，并且把這一值定義為低電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻R′ref1。
然后，通過使用確定低電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻的上述過程中所確定的臨時(shí)參考電阻R′ref1，根據(jù)除主要主體存儲(chǔ)元件之外的可變電阻存儲(chǔ)元件6(以下將其稱為“臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件”)判斷電阻狀態(tài)，并執(zhí)行用于檢測其電阻狀態(tài)被錯(cuò)誤判斷的任何可變電阻存儲(chǔ)元件6的過程(步驟S24，以下將其稱為“用于檢測低電阻狀態(tài)下錯(cuò)誤判斷的器件的過程”)。
在這樣的一個(gè)用于檢測低電阻狀態(tài)下錯(cuò)誤判斷的器件的過程中，類似于以上所提到的用于檢測錯(cuò)誤判斷的器件的過程(參見圖9)，首先把參考電阻元件3c的電阻設(shè)置成低電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻R′ref1。這樣的設(shè)置是按如下方式進(jìn)行的根據(jù)從控制單元12所輸出的參考電阻控制信號，由轉(zhuǎn)換器20改變構(gòu)成參考電阻元件3c的nMOS晶體管的柵極電壓，從而改變nMOS晶體管的ON電阻。
現(xiàn)在，把所有的臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件設(shè)置成低電阻狀態(tài)。
然后，從所有臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件中順序地選擇一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6。對可變電阻存儲(chǔ)元件6的這樣的選擇是按如下的方式進(jìn)行的根據(jù)從控制單元12所輸出的地址信號，由行地址譯碼器15和列地址譯碼器16從多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6中選擇一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6。
然后，比較所選擇的單一的可變電阻存儲(chǔ)元件6的參考電位和存儲(chǔ)電位。在控制單元12中進(jìn)行這樣的電位比較。
如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則把這樣的可變電阻存儲(chǔ)元件6的地址存儲(chǔ)在控制單元12中。
相反，如果存儲(chǔ)電位低于參考電位，則不存儲(chǔ)這樣的可變電阻存儲(chǔ)元件6的地址。
針對所有臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件，重復(fù)以上所描述的過程。在這一方式下，能夠檢測其中電阻高于低電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻R′ref1的臨時(shí)主體存儲(chǔ)元件中的可變電阻存儲(chǔ)元件6。
通過執(zhí)行以上所提到的用于檢測低電阻狀態(tài)下的錯(cuò)誤判斷的器件的過程，能夠檢測除其中低電阻狀態(tài)下的電阻高于臨時(shí)參考電阻R′ref1的主要主體存儲(chǔ)元件之外的可變電阻存儲(chǔ)元件6中的可變電阻存儲(chǔ)元件6(以下稱其為“輔助主體存儲(chǔ)元件”)。
接下來，僅對輔助主體存儲(chǔ)元件執(zhí)行一個(gè)用于確定低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax的過程(步驟S25，以下將其稱為“一個(gè)用于確定低電阻狀態(tài)下的最大電阻的過程”)。
在這樣的用于確定低電阻狀態(tài)下的最大電阻的過程中，在低電阻狀態(tài)下的電阻中，確定低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax。
具體地講，通過使用以上所提到的用于針對所有輔助主體存儲(chǔ)元件確定參考電阻的第一種方法檢測低電阻狀態(tài)下的最大電阻(步驟S8～S14)，并將該值定義為低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax。
接下來，執(zhí)行一個(gè)用于確定最終參考電阻Rref的過程(步驟S26，以下將其稱為“一個(gè)用于確定實(shí)際參考電阻的過程”)。
在這樣的一個(gè)用于確定實(shí)際參考電阻的過程中，把參考電阻Rref設(shè)置為在高電阻狀態(tài)下的電阻的最低電阻(最小電阻Rmin)和低電阻狀態(tài)下的電阻的最高電阻(最大電阻Rmax)之間的一個(gè)電阻。
具體地講，計(jì)算最小電阻Rmin和最大電阻Rmax的平均(中間)值，并最終把參考電阻Rref確定為這樣的值。
盡管在以上所提到的確定參考電阻的第二種方法中，在低電阻狀態(tài)下進(jìn)行檢測(步驟S23～S25)之前，在高電阻狀態(tài)下進(jìn)行檢測(步驟S20～S22)，但也可以把這樣的順序反過來。
通過以上的描述可以了解到在確定參考電阻的第二種方法中，針對多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件6中一部分可變電阻存儲(chǔ)元件6檢測高電阻狀態(tài)下的最低電阻，以把該值設(shè)置成臨時(shí)參考電阻R′ref0，并把被確定為具有低于高電阻狀態(tài)下的臨時(shí)參考電阻R′ref0的電阻的其余的可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻的最低電阻，定義成高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin。另一方面，檢測低電阻狀態(tài)下一部分可變電阻存儲(chǔ)元件6的最高電阻，并將該值設(shè)置成臨時(shí)參考電阻R′ref1，把被確定為具有高于低電阻狀態(tài)下臨時(shí)參考電阻R′ref1的其余可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻的最高電阻為定義為低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax。并且，把參考電阻Rref確定為在高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin和低電阻狀態(tài)下最大電阻Rmax之間的一個(gè)電阻。
因此，能夠減少在確定參考電阻Rref之前電阻檢測的次數(shù)，從而能夠在較短的時(shí)間內(nèi)確定參考電阻Rref。
根據(jù)以上所提到的確定參考電阻的第二種方法，確定高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin或確定低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax所需的電阻檢測的次數(shù)，等于主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目和輔助主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目的總數(shù)目(以下將其稱為“總檢測次數(shù)”)。
以下將描述能夠使總檢測次數(shù)盡可能小的主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目。
假設(shè)可變電阻存儲(chǔ)元件6的電阻遵循正態(tài)分布。由下列表達(dá)式表示這一正態(tài)分布[表達(dá)式1]
D(x,μ,σ)=12πσexp[(x-μ)22σ2]---(1)]]>其中，x代表電阻，μ為平均值，σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差。
令可變電阻存儲(chǔ)元件6的總數(shù)為N0，并且令主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目為N1，則確定臨時(shí)參考電阻的過程中的最大值為Xmax的概率，可由下面的表達(dá)式給出[表達(dá)式2]P(xmax)=N1D(xmax,μ,σ)[∫-∞xmaxD(x,μ,σ)dx]N1-1---(2)]]>因此，由下列表達(dá)式給出最大值的期望值[表達(dá)式3]xmax‾=∫-∞∞xmaxP(xmax)dxmax---(3)]]>圖10中以圖形形式描述了這一關(guān)系。圖10描述了在數(shù)目N1和確定臨時(shí)參考電阻的過程中可以檢測到的最大電阻之間的關(guān)系。從圖10中可以明顯看出，可以檢測到的最大電阻，隨主要主體存儲(chǔ)元件數(shù)目N1的增加而增大。
而且，通過根據(jù)確定臨時(shí)電阻的過程中所檢測的最大電阻執(zhí)行檢測錯(cuò)誤判斷的器件的過程，輔助主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N2由下面的表達(dá)式給出[表達(dá)式4]N2=N0∫xmax‾∞D(x,μ,σ)dx---(4)]]>圖11中描述了主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1和輔助主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N2之間的關(guān)系。從以上的描述中可以明顯地看出這一關(guān)系?？梢岳斫?，主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1越大，輔助主體存儲(chǔ)元件數(shù)目N2就越小。
由于總檢測次數(shù)N為主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1和輔助主體存儲(chǔ)元件數(shù)目N2之總合，所以在圖12中以圖形的形式表示了這一關(guān)系。從圖12可以看出，取決于可變電阻存儲(chǔ)元件的總數(shù)目N0，存在著最小化總檢測次數(shù)N的主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1(在圖12中所描述的例子中，N0為1kb、4kb、16kb、64kb以及256kb)。
因此，如果選擇了主要主體存儲(chǔ)元件的最佳數(shù)目N1，如圖1 2中所示，則可以最小化總檢測次數(shù)N，從而能夠在較短時(shí)間內(nèi)確定高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin和低電阻狀態(tài)中的最大電阻Rmax，并且能夠在較短時(shí)間內(nèi)確定參考電阻。
例如，在所有可變電阻存儲(chǔ)元件6的數(shù)目N0為16kb的情況下，如果把主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1設(shè)置為100，則輔助主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N2大約為100，從而使總檢測次數(shù)N等于大約200。這意味著，用于檢測高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin或低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax的檢測次數(shù)，大約可為對所有16kb的可變電阻存儲(chǔ)元件6進(jìn)行檢測的檢測次數(shù)的1/82。
盡管在以上所提到的用于確定實(shí)際參考電阻的過程中，要對所有輔助主體存儲(chǔ)元件進(jìn)行處理，但也可以通過先執(zhí)行用于針對一部分輔助主體存儲(chǔ)元件確定臨時(shí)參考電阻的過程，然后再執(zhí)行用于針對其余器件確定實(shí)際參考電阻的過程，減少總檢測次數(shù)N。
例如，當(dāng)可變電阻存儲(chǔ)元件6的總數(shù)N0為16kb時(shí)，如果把主要主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N1設(shè)置為17，則輔助主體存儲(chǔ)元件的數(shù)目N2大約為590。如果再次按大約590個(gè)器件中16個(gè)的比率執(zhí)行用于確定臨時(shí)參考電阻的過程，則經(jīng)受用于確定實(shí)際參考電阻的過程的器件的數(shù)目為大約21，從而使總檢測次數(shù)N等于大約54。檢測高電阻狀態(tài)下的最小電阻Rmin或低電阻狀態(tài)下的最大電阻Rmax的總檢測次數(shù)，大約為對所有16kb的可變電阻存儲(chǔ)元件進(jìn)行電阻檢測的檢測次數(shù)的1/300。
工業(yè)實(shí)用性(1)如權(quán)利要求1中所定義的，在本發(fā)明中，由于使參考電阻元件的電阻為可變的，所以通過把參考電阻元件的電阻改變?yōu)樵诟唠娮锠顟B(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻和低電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻之間的一個(gè)電阻，即使是在可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻方面呈現(xiàn)了個(gè)體差別的情況下，可以精確地判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)情況，并且能夠精確地讀出存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)。
(2)如權(quán)利要求2中所定義的，在本發(fā)明中，參考電路由串聯(lián)在不同電位的兩個(gè)參考電位端子之間的電阻元件和參考電阻元件組成，存儲(chǔ)電路為電阻元件和可變電阻存儲(chǔ)元件串聯(lián)，并且參考電路和存儲(chǔ)電路彼此并聯(lián)，并且把參考電阻元件構(gòu)造為呈現(xiàn)可變的電阻，從而使電路配置簡單和低廉。通過把參考電阻元件的電阻改變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻和低電阻狀態(tài)下電阻元件的電阻之間的一個(gè)電阻，即使是在可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻方面存在任何個(gè)體差別的情況下，可以精確地判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)情況，并且能夠精確地讀出存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)。
(3)如權(quán)利要求3中所定義的，在本發(fā)明中，參考電路由串聯(lián)在不同電位的兩個(gè)參考電位端子之間的第一電阻元件和參考電阻元件組成，存儲(chǔ)電路為第二電阻元件和從多個(gè)電阻存儲(chǔ)元件中所選擇的一個(gè)單一的可變電阻存儲(chǔ)元件的串聯(lián)，并且參考電路和存儲(chǔ)電路彼此并聯(lián)，并且把參考電阻元件構(gòu)造為可變，從而使電路配置簡單和低廉。通過把參考電阻元件的電阻改變?yōu)樵诟唠娮锠顟B(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻和低電阻狀態(tài)下電阻元件的電阻之間的一個(gè)電阻，即使是在該多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻方面存在任何個(gè)體差別的情況下，可以精確地判斷所有可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)情況，并且能夠精確地讀出存儲(chǔ)在所有可變電阻存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)，。
(4)如權(quán)利要求4中所定義的，在本發(fā)明中，由于使存儲(chǔ)電路中的電阻元件的電阻為可變的，所以能夠通過增大或減小存儲(chǔ)電路中的電阻元件的電阻，來增大或減小跨越可變電阻存儲(chǔ)元件所施加的電壓，因此能夠把跨越可變電阻存儲(chǔ)元件的電壓調(diào)整到最佳電壓，從而可延長可變電阻存儲(chǔ)元件的壽命。
(5)如權(quán)利要求5中所定義的，在本發(fā)明中，由于可以把參考電路中的電阻元件的電阻改變?yōu)榈扔诖鎯?chǔ)電路中的電阻元件的電阻，所以可以通過使跨越可變電阻存儲(chǔ)元件的電壓等于跨越參考電阻元件的電壓，使參考電阻元件的電阻等于可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻，由此對參考電阻元件的電阻的測量等效于對可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻的測量，從而能夠間接地測量可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻，并且能夠立即判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)情況。
(6)如權(quán)利要求6中所定義的，在本發(fā)明中，把參考電路中的電阻元件和參考電阻元件連接點(diǎn)處的電位定義為參考電位，把存儲(chǔ)電路中的電阻元件和可變電阻存儲(chǔ)元件連接點(diǎn)處的電位定義為存儲(chǔ)電位，對參考電位和存儲(chǔ)電位進(jìn)行比較，以進(jìn)行這樣一個(gè)判斷如果存儲(chǔ)電位高于參考電位，則斷定可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)處于高電阻狀態(tài)，而如果存儲(chǔ)電位低于參考電位，則斷定可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)處于低電阻狀態(tài)，從而能夠根據(jù)參考電位和存儲(chǔ)電位之間的電位差，判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)，因此使用于判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻狀態(tài)的電路配置簡單和低廉。
(7)如權(quán)利要求7中所定義的，在本發(fā)明中，由于把參考電阻確定為在高電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻的最低電阻和低電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻的最高電阻之間的一個(gè)電阻，所以即使是在可變電阻存儲(chǔ)元件方面存在任何個(gè)體差別的情況下，可以把參考電阻的電阻值設(shè)置在高電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻和低電阻狀態(tài)下可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻之間，從而能夠精確地判斷可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)情況，并且能夠精確地讀出存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)。
(8)如權(quán)利要求8中所定義的，在本發(fā)明中，檢測高電阻狀態(tài)下的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件中的一部分可變電阻存儲(chǔ)元件的最低電阻，以將該電阻設(shè)置成臨時(shí)參考電阻，并且把被判斷為低于臨時(shí)參考電阻的其余可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻中的最低電阻定義為高電阻狀態(tài)下的最小電阻，另一方面，檢測低電阻狀態(tài)下的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件中的一部分可變電阻存儲(chǔ)元件的最高電阻，以將該電阻設(shè)置成臨時(shí)參考電阻，把被判斷為高于低電阻狀態(tài)下臨時(shí)參考電阻的其余可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻中的最高電阻定義為低電阻狀態(tài)下的最大電阻，把高電阻狀態(tài)下的最小電阻和低電阻狀態(tài)下的最大電阻之間的一個(gè)電阻確定為參考電阻，因此能夠減少確定參考電阻所需的對可變電阻存儲(chǔ)元件進(jìn)行電阻檢測的次數(shù)，從而能夠確保在一個(gè)較短時(shí)間內(nèi)確定參考電阻。
權(quán)利要求
1.一種使用了可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置，根據(jù)兩種將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這種可變電阻存儲(chǔ)元件在具有比參考電阻元件的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和具有比所述參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化，該存儲(chǔ)裝置使用了可變電阻存儲(chǔ)元件，其特征在于具有這樣一種結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)具有的參考電阻的電阻值是可變的。
2.一種使用了可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置，根據(jù)兩種將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這種可變電阻存儲(chǔ)元件在具有比參考電阻元件的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和具有比所述參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化，該存儲(chǔ)裝置使用了可變電阻存儲(chǔ)元件，其特征在于具有這樣的一種結(jié)構(gòu)其中，把由串聯(lián)在被設(shè)置為不同電位的參考電位端子之間的第一電阻元件和所述參考電阻元件組成的參考電路與由串聯(lián)的第二電阻元件和所述可變電阻存儲(chǔ)元件組成的存儲(chǔ)電路并聯(lián)，其中，所述參考電阻的電阻值是可變的。
3.一種使用了可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置，根據(jù)兩種將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這種可變電阻存儲(chǔ)元件在具有比參考電阻元件的電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和具有比所述參考電阻元件的電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化，該存儲(chǔ)裝置使用了可變電阻存儲(chǔ)元件，其特征在于具有這樣的一種結(jié)構(gòu)其中，把由串聯(lián)在被設(shè)置為不同電位的參考電位端子之間的第一電阻元件和所述參考電阻元件組成的參考電路與由串聯(lián)的第二電阻元件和從多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件中選擇的可變電阻存儲(chǔ)元件組成的存儲(chǔ)電路并聯(lián)，其中，所述參考電阻的電阻值為可變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的使用了可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置，其中，所述第二電阻元件具有可變的電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的使用了可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置，其中，所述第一電阻元件是可變的，以具有與所述第二電阻元件的電阻相同的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的使用了可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置，其中，在所述第一電阻元件和所述參考電阻元件之間的連接點(diǎn)處的電位為參考電位，在所述第二電阻元件和所述可變電阻存儲(chǔ)元件之間的連接點(diǎn)處的電位為存儲(chǔ)電位，在所述參考電位和所述存儲(chǔ)電位之間進(jìn)行比較，如果所述存儲(chǔ)電位高于所述參考電位，則斷定所述可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻處于高電阻狀態(tài)，而如果所述存儲(chǔ)電位低于所述參考電位，則斷定所述可變電阻存儲(chǔ)元件處于低電阻狀態(tài)。
7.一種使用了多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置，根據(jù)兩種將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，該可變電阻存儲(chǔ)元件在具有比參考電阻高的電阻的高電阻狀態(tài)和具有比所述參考電阻低的電阻的低電阻狀態(tài)之間變化，其中，把所述參考電阻確定為處于所述高電阻狀態(tài)下的所述可變電阻存儲(chǔ)元件中的最低電阻和處于所述低電阻狀態(tài)下的所述最高電阻之間的一個(gè)電阻。
8.用于使用了可變電阻存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置的一種參考電阻確定方法，包括下列步驟把高電阻狀態(tài)下的多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的一部分中的最低電阻設(shè)置成臨時(shí)參考電阻；把被確定為具有比所述高電阻狀態(tài)下的所述臨時(shí)參考電阻低的電阻的所述其余可變電阻存儲(chǔ)元件中的可變電阻存儲(chǔ)元件中的最低電阻設(shè)置成所述高電阻狀態(tài)下的最低電阻；把低電阻狀態(tài)下的所述多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)元件的一部分中的最高電阻設(shè)置成臨時(shí)參考電阻；把被確定為具有比所述低電阻狀態(tài)下的所述臨時(shí)參考電阻高的電阻的所述其余可變電阻存儲(chǔ)元件中的可變電阻存儲(chǔ)元件中的最高電阻設(shè)置成所述低電阻狀態(tài)下的最高電阻；并且把所述高電阻狀態(tài)下的所述最低電阻和所述低電阻狀態(tài)下的所述最高電阻之間的一個(gè)電阻確定為所述參考電阻。
全文摘要
一種能夠精確地讀出存儲(chǔ)在可變電阻存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置。該存儲(chǔ)裝置使用可變電阻存儲(chǔ)元件，根據(jù)所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的兩種類型，這種可變電阻存儲(chǔ)元件的電阻值在具有比參考電阻值高的電阻值的高電阻狀態(tài)和具有比參考電阻值低的電阻值的低電阻狀態(tài)之間變化。在兩個(gè)設(shè)置為不同電位的參考電位端子之間，安排了并聯(lián)的參考電路與存儲(chǔ)電路。該參考電路由串聯(lián)的電阻元件和參考電阻元件組成。該存儲(chǔ)電路由串聯(lián)的電阻元件和可變電阻存儲(chǔ)元件組成。安排該參考電阻元件使得該電阻值可以修正。
文檔編號H01L43/08GK1647207SQ0380869
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者森山勝利, 肥后豐 申請人:索尼株式會(huì)社