專利名稱:一種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)和制造技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種鐵電存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)讀出加速結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景鐵電存儲(chǔ)器是一種利用鐵電電容自發(fā)極化現(xiàn)象研制的新型存儲(chǔ)器件。進(jìn)行數(shù) 據(jù)讀出時(shí),鐵電電容和位線寄生電容構(gòu)成的電容分壓結(jié)構(gòu)會(huì)根據(jù)不同的鐵電電容值在位線上恢復(fù)出不同的電壓。由于鐵電電容在存儲(chǔ)邏輯"1"和邏輯"o"時(shí)具有不同的電容值,因此就會(huì)恢復(fù)出不同的電壓值。最后在靈敏放大器中根據(jù)恢復(fù) 出的電壓值大小將輸出提高到一個(gè)電源電壓或是降低到零電平。鐵電存儲(chǔ)器的讀 出過(guò)程是一種破壞性過(guò)程,即邏輯"1"讀出后鐵電電容的極化狀態(tài)會(huì)被破壞, 需要一個(gè)回寫(xiě)過(guò)程才能保證存儲(chǔ)信息的正確。如圖1所示為傳統(tǒng)的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出結(jié)構(gòu),圖中FeCel"L是鐵電存儲(chǔ)單元,SA是靈敏放大器,工作原理是將恢 復(fù)出的位線電壓直接連接到靈敏放大器上,分辨結(jié)束后位線上或是一個(gè)電源電壓 或是零電平。因此在這種方法下,回'與過(guò)程和讀出過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的。然而對(duì)于 位線寄生電容較人的情況,這種結(jié)構(gòu)的分辨時(shí)間就會(huì)嚴(yán)重增加,不利于提高存儲(chǔ) 器性能。因此需要一種加速存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出與回寫(xiě)的新型電路結(jié)構(gòu)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的提供一種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速裝置及方法,以克服現(xiàn)有技 術(shù)中分辨時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速裝置,結(jié)構(gòu)如下一種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速裝置,其特征在于其組成部分包括兩個(gè)控制 管,兩個(gè)帶有控制端的反相器I1和I2, 一個(gè)靈敏放大器SA; 連接方式為控制管Ml的"S"端與M2的"S"端分別連接到待分辨的信號(hào)位線信號(hào)BL 和反相位線信號(hào)BLB;控制管M1的"D"端與M2的"D"端分別連接到靈敏放大 器SA的位線信號(hào)輸入BLi和反相位線信號(hào)輸入BLBi兩個(gè)信號(hào)端;控制管Ml的 "G"端與M2的"G"端連接到預(yù)放電信號(hào)PRE;帶有控制端的反相器II的"IN" 端連接到"位線信號(hào)輸入BLi", "OUT"端連接到M2的"S"端;帶有控制端的反 相器12的"IN"端連接到"反相位線信號(hào)輸入BLBi", "OUT"端連接到Ml的"S" 端;帶有控制端的反相器II和12的"EN"端連接到控制信號(hào)VEN。 所述控制管為麗0S晶體管,包括G、 S和D三個(gè)信號(hào)端。 所述帶有控制端的反相器,包括IN、 EN和OUT三個(gè)信號(hào)端。 所述靈敏放大器,包括位線信號(hào)輸入BLi和反相位線信號(hào)輸入BLBi兩個(gè)信口丄山 萬(wàn)頓o本發(fā)明還提供一種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速方法,其特征在于首先加載待 分辨信號(hào)位線信號(hào)BL和反相位線信號(hào)BLB;然后加載預(yù)放電信號(hào)PRE的高電平脈 沖,同時(shí)保持控制信號(hào)為低電平;預(yù)放電信號(hào)PRE的高電平脈沖過(guò)去后,保持預(yù) 放電信號(hào)PRE為低電平,同時(shí)將控制信號(hào)VEN提高至高電平直到回寫(xiě)過(guò)程結(jié)束本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的結(jié)構(gòu)避免了位線電容對(duì)靈敏放大器速度的影響,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比, 更適合位線電容負(fù)載較大的情況。
附圖1是傳統(tǒng)的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出結(jié)構(gòu)圖;附圖2是本發(fā)明的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速結(jié)構(gòu)圖;附圖3是本發(fā)明的帶有控制端的反相器示意圖;附圖4是本發(fā)明的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速結(jié)構(gòu)的工作時(shí)序示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明-附圖2為本發(fā)明的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速結(jié)構(gòu)圖,其組成部分包括兩個(gè)控制管(Ml, M2),兩個(gè)帶有控制端的反相器(11, 12), 一個(gè)靈敏放大器(SA)。 其中控制管為羅OS晶體管,包括(G, S, D)三個(gè)信號(hào)端;帶有控制端的反相器 包括(IN, EN, OUT)三個(gè)信號(hào)端(如圖3所示);靈敏放大器包括(位線信號(hào)輸 入BLi,反相位線信號(hào)輸入BLBi)兩個(gè)信號(hào)端。這種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速結(jié) 構(gòu),其連接特征在于控制管M1的"S"端與M2的"S"端分別連接到待分辨的 信號(hào)位線信號(hào)BL和反相位線信號(hào)BLB;控制管Ml的"D"端與M2的"D"端分別 連接到靈敏放大器SA的(位線信號(hào)輸入BLi,反相位線信號(hào)輸入BLBi)兩個(gè)信 號(hào)端;控制管M1的"G"端與M2的"G"端連接到預(yù)放電信號(hào)PRE;帶有控制端 的反相器II的"IN"端連接到"位線信號(hào)輸入BLi", "OUT"端連接到M2的"S" 端;帶有控制端的反相器12的"IN"端連接到"反相位線信號(hào)輸入J3LB廣',"OUT" 端連接到Ml的"S"端;帶有控制端的反相器II和12的"EN"端連接到控制信 號(hào)VEN。如圖4所示為本發(fā)明的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速結(jié)構(gòu)的工作時(shí)序示意圖,圖 中虛線左側(cè)為開(kāi)始分辨階段,虛線右側(cè)為會(huì)寫(xiě)結(jié)束階段。這種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀 出加速結(jié)構(gòu),其工作時(shí)序特征在于首先加載待分辨信號(hào)位線信號(hào)BL和反相位 線信號(hào)BLB;然后加載預(yù)放電信號(hào)PRE的高電平脈沖,同時(shí)保持控制信號(hào)VEN為低電平;預(yù)放電信號(hào)PRE的高電平脈沖過(guò)去后,保持預(yù)放電信號(hào)PRE為低電平, 同時(shí)將控制信號(hào)VEN提高至高電平直到回寫(xiě)過(guò)程結(jié)束。 與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較新結(jié)構(gòu)在控制信號(hào)PRE (預(yù)放電信號(hào))的高電平脈沖期間將待分辨信號(hào)(位 線信號(hào)BL,反相位線信號(hào)BLB)送入SA開(kāi)始分辨。PRE (預(yù)放電信號(hào))高電平脈 沖過(guò)去之后,盡管回寫(xiě)過(guò)程沒(méi)有結(jié)束,但是SA分辨已經(jīng)完成,可以進(jìn)行讀出操 作。這時(shí)控制信號(hào)VEN提高至高電平,11和I2開(kāi)始對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行回寫(xiě)??刂?管Ml和M2在回寫(xiě)階段將SA和待分辨信號(hào)(位線信號(hào)BL和反相位線信號(hào)BLB) 的連接切斷,而是用驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)的II和12來(lái)進(jìn)行冋寫(xiě),避免了位線電容對(duì)SA 速度的影響,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,更適合位線電容負(fù)載較大的情況。以上所述的實(shí)施例,只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
,本領(lǐng)域的技術(shù)人員 在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速裝置,其特征在于其組成部分包括兩個(gè)控制管,兩個(gè)帶有控制端的反相器I1和I2,一個(gè)靈敏放大器SA;連接方式為控制管M1的“S”端與M2的“S”端分別連接到待分辨的信號(hào)位線信號(hào)BL和反相位線信號(hào)BLB;控制管M1的“D”端與M2的“D”端分別連接到靈敏放大器SA的位線信號(hào)輸入BLi和反相位線信號(hào)輸入BLBi兩個(gè)信號(hào)端;控制管M1的“G”端與M2的“G”端連接到預(yù)放電信號(hào)PRE;帶有控制端的反相器I1的“IN”端連接到“位線信號(hào)輸入BLi”,“OUT”端連接到M2的“S”端;帶有控制端的反相器I2的“IN”端連接到“反相位線信號(hào)輸入BLBi”,“OUT”端連接到M1的“S”端;帶有控制端的反相器I1和I2的“EN”端連接到控制信號(hào)VEN。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速結(jié)構(gòu),其特征在于,所 述控制管為麗OS晶體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速結(jié)構(gòu),其特征在于,所 述帶有控制端的反相器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速結(jié)構(gòu),其特征在于,所 述靈敏放大器,包括位線信號(hào)輸入BLi和反相位線信號(hào)輸入BLBi兩個(gè)信號(hào)端。
5. —種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速方法,其特征在于首先加載待分辨信號(hào) 位線信號(hào)BL和反相位線信號(hào)BLB;然后加載預(yù)放電信號(hào)PRE的高電平脈沖,同時(shí) 保持控制信號(hào)為低電平;預(yù)放電信號(hào)PRE的高電平脈沖過(guò)去后,保持預(yù)放電信號(hào) PRE為低電平,同時(shí)將控制信號(hào)VEN提高至高電平直到回寫(xiě)過(guò)程結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出加速裝置,屬于半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)和制造技術(shù)領(lǐng)域。該發(fā)明在傳統(tǒng)鐵電存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)上增加控制電路,將數(shù)據(jù)讀出和鐵電單元回寫(xiě)操作在物理電路層面上進(jìn)行隔離,從而加速了讀出過(guò)程,適用于彌補(bǔ)由于寄生電容負(fù)載過(guò)大造成的工作速度損失。本發(fā)明還公開(kāi)了這種裝置的使用方法。
文檔編號(hào)G11C11/22GK101266832SQ20081010305
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者任天令, 劉理天, 章英杰, 澤 賈 申請(qǐng)人:清華大學(xué)