本技术涉及存储技术,介绍了一种用于匹配STT-MRAM非对称读写电流的电路结构和方法。该技术通过在过渡线TL和STT-MRAM源线SL之间串联电流匹配元件,实现读写电流的均衡。
背景技术
自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)因其非易失性、高耐久性、高速度、高密度和长保持时间而备受瞩目。其理论上的高密度和简单结构所导致的较低工艺成本也吸引了大量关注。然而,STT-MRAM核心器件磁性隧道结(MTJ)受其磁化翻转机制、能量壁垒以及MTJ设计和材料特性的影响,导致写入“1”和“0”所需的电流不一致。此外,为了防止读取过程中MTJ的误翻转,读取电流通常设定低于最低写电流,并需保持一定的安全裕度,这使得实际所需的读取电流又远小于写入电流。
现有技术中,主要通过在由磁性隧道结MTJ和晶体管构成的比特单元(bitcell)结构设计中引入额外的晶体管来匹配电流不一致问题。比如,2T1MTJ结构可以匹配写入“1”和“0”所需的不同电流,3T2MTJ结构可以匹配不同的写入电流和读取电流。然而,这些设计,一方面无法完全同时匹配不同的写入“1”和“0”所需的电流,以及不同的写入电流和读取电流;另一方面,更重要的是,现有的设计均是从比特单元的设计角度设计匹配操作,也即需要在每个bitcell中集成额外的晶体管;由于晶体管的尺寸显著大于磁隧道结(MTJ)的尺寸,这种集成方式在多单元集成时会导致存储密度显著降低,这不利于小面积的集成。因此,研究一种在匹配不同操作的电流大小的同时减少面积开销非常必要。
实现思路