基于不连续性的存储器单元读出技术领域
本发明涉及读出存储器单元阵列中的存储器单元的系统和方
法。
背景技术
通常，一个存储器系统包括多个按单独可存取单元阵列方式配置
的存储器单元。对于不同的应用可利用许多不同的存储器系统。例
如，易失性存储器(例如，动态随机存取存储器)，它们要求连续功
率源来保持它们的内容，对基于微处理器的应用程序提供高的存储容
量和通用的编程选择，非易失性存储器(例如，只读存储器和可编程
逻辑阵列)，它们不要求连续的功率源保持它们的内容，提供相对低
的储存器容量和受限的编程选择。
非易失性存储器典型地用二种方法之一储存信息。具体地，一个
非易失性存储器可以储存一种电荷或可以储存一个单值的物理结
构。电荷储存非易失性存储器使用相对小的电流储存电荷于存储器单
元位置。另一方面，一种结构改变存储器一般使用大电流改变存储器
单元(例如，保险丝或硫化物存储器单元)的物理结构。不管电荷储
存还是结构改变非易失性存储器中，一种存取器件(例如，存取晶体
管或存取二极管)通常提供对相关存储器单元的单独访问。在读操作
期间，所有在该存储器阵列中的存取器件都是断开的，除与被读特定
存储器单元相关的存取器件不在此例。对于基于二极管的存储器系统
的情况，相应于非检测存储器元件的二极管的累积反向偏置电流可明
显地减小对施加到被读出存储器单元的信号的检测响应的信号-噪声
比，使得准确地确定该单元的存储器状态成为困难的事情。
发明内容
本发明以一种新的存储器单元读出方案(系统和方法)为特征，
其使一个存储器单元的状态以更高的精度被加以确定。
在一个方面，本发明的特征在于一种存储器单元读出方案，其中
一个存储器单元被寻址，在一数值范围内的一个输入信号施加到该被
寻址的存储器单元，然后根据对所施加的输入信号值的检测电响应中
的不连续性读出该存储器单元的状态。
本发明的实施例可以包括以下一个或多个特征。
存储器单元的状态最好根据在所施加的输入信号值的范围内的
检测的电响应中的不连续性读出，该输入信号值围绕干线电压值(例
如，在干线电压值的一个或多个二极管电压降中)。
存储器单元的状态根据检测电响应的方向的不连续性读出。存储
器单元的状态也可根据检测的电响应的斜率的不连续性读出。存储器
单元的状态根据对施加的输入信号的电响应的不连续性的存在或不
存在读出。
存储器单元的状态在一个读出周期中可以读多次。噪声的钝感性
过程可以施加到多个存储器单元读出。在一个实施例中，噪声钝感性
过程包括累积和转储过程。在某些实施例中，对施加的行信号的电响
应是敏感的和对施加的列信号的电响应是敏感的。公共模式抑制噪声
钝感性过程可以施加到对所施加的行或列信号的检测的电响应。
本发明的优点如下。
本发明提供的一种存储单元读出方法可容易地应用到基于二极
管的存储器系统。通常，本发明对噪声是相对不敏感的。例如，本发
明对由反向偏置漏电流引起的噪声相对是不敏感的，该反向偏置漏电
流是基于二极管的存储器系统的特征。本发明也可配置来提供一种数
字读出信号，其可以容易地由数字处理设备进行处理。
根据下列说明，包括附图和权利要求，本发明的其他特征和优点
将显而易见。
附图说明
图1是存储器单元阵列的部分电路图。
图2是连接在图1存储器单元阵列的一条行线和一条列线之间的
存储单元的电路图。
图3A是当存储器单元未烧坏时，对加到图2的该存储器单元的
一条行线的信号的检测电响应的草图。
图3B是当存储器单元烧坏时，对加到图2的该存储器单元的一
条行线的信号的检测电响应的草图。
图4A是当存储器单元未烧坏时，对加到图2的该存储器单元的
一条列线的检测电响应的草图。
图4B是当存储单元烧坏时，对加到图2的该存储器单元的一条
列线的检测电响应的草图。
图5是读出图2的存储器单元的一种方法的一种图示。
图6是连接在另一存储器单元阵列的一条行线和一条列线之间的
存储器单元的电路图。
实施发明的方式
在以下说明中，相同标号是用来识别相同的元件。此外，附图试
图以草图方式说明示例性实施例的主要特征。附图并不想描绘实际实
施例的每一个特征，也不描绘所描绘元件的相对尺寸，即并不针对比
例画出的。
参照图1，在一个实施例中，一个存储器单元阵列10包括多个配
置在多个行和多个列中的存储器单元12。每个存储器单元12包括串
联连接在相应行线18、20、22、24和相应列线26、28、30、32之间
的一个存储元件14和一个存取二极管16。在某些实施例中，存储元
件14和存取二极管16可以具有类似的材料结构。在该实施例中，存
储元件14是一个结构改变器件(例如，一个保险丝)，通常，存储
元件14可包括任何结构改变器件，当该器件处于一种存储器状态时，
它按在一条行线或一条列线处或行和列处检测的电响应产生一个不
连续性，而当该器件处另一存储器状态时，无类似的电响应不连续
性。如图1所示，每个存取二极管的阴极连接到26-32的一条列线，
而每个存取二极管的阳极连接到一个相应的存储元件。每个存储元
件，依次连接在相应存取二极管和18-24的一条行线之间。这样，
存储单元两端的电压是由施加到该存储器单元连接在其间的行线和
列线上的电压来确定的。在另外的实施例中，存取二极管和存储器单
元的位置可以相反。控制电路34配置来寻址(或选择)，编程信息
进入，和从存储单元阵列10中的一个或多个存储器单元12读出信
息。
在操作中，控制电路34通过一个或多个选择的存储器单元12借
助施加一个足以熔化所选单元中的保险丝的电流由此断开通过所选
择单元的电流路径可以编程存储器单元阵列10。这样，在目前的实施
例中，一个存储器单元可以处于两种状态之一种状态：烧坏或未烧
坏。如以下将详细说明的，为读出一个存储器单元的内容(或状态)，
控制电路34施加一个检测电压到相应的行线或相应的列线，或相应
的行列线，并检测对所施加的检测电压的电响应。如果在检测的电响
应中检测到不连续性，则存储元件被确定为烧坏；相反，该存储元件
被确定为未受损。
参照图2、3A和3B，在一个实施例中，控制电路34通过检测电
阻36和检测二极管38将检测电压(Vsense，ROW)施加到行线18。检测电
压施加在高和低于正干线的电压(+VRail)一个(±Δ)值的范围。
在一个实施例中，检测电压复盖的值的范围优选在该正干线电压的一
个或多个二极管电压降的量级上。在一个实施例中，施加的检测电压
复盖的值的范围在正干线电压的1伏内(即，Δ＝1伏)。控制电路
34检测存储器单元12的响应，例如，通过监视流过检测电阻36的电
流。如果存储元件14未烧坏，则当施加的检测电压值接近正干线(参
见图3A)时，检测二极管38是反向偏置的。结果，通过检测电阻36
流动的电流(Isese，ROW)相应于反向偏置检测二极管38的电流，因为施
加的检测电压接近正干线电压，所以该电流是负的并且有斜率(ΔI/
ΔV)相对小的变化。但如果存储元件14被烧坏，则当施加的检测电
压的幅度低于正干线的电压不足一个二极管的电压降(+VTH)(参见
图3B)时检测二极管38为正向偏置。对于这种存储器状态，当施加
的检测电压的幅度低于正干线的电压比一个二极管的电压降(+VTH)
大时检测二极管38为反向偏置。结果，通过检测电阻36流动的电流
(Isese，ROW)的特征在于当施加的检测电压从低于+VTH的幅度到高于+
VTH的幅度改变时在方向(从正到负)和斜率(ΔI/ΔV从相对大的值
到相对小的值改变)的不连续性。在某些情况下，方向的不连续性可
以由在其他非选择的存储元件中的反向偏置电流的累积来掩蔽。在这
种情况下，存储元件的状态可以通过检测在总的检测电流中不连续性
的存在或不存在来加以确定。
如在图2，4A和4B中所示的，控制电路34可以通过检测电阻40
和检测二极管42将检测电压(Vsense，colum)施加到到列线30。检测电
压施加在高和低于负干线的电压(-VRail)一个(±Δ)值的范围。
在一个实施例中检测电压复盖的值的范围优选在该负干线电压的一
个或多个二极管电压降的量级上。在一个实施例中，施加的检测电压
复盖的值的范围在负干线电压的1伏内(即，Δ＝1伏)。控制电路
34通过监视流过检测电阻40的电流检测存储器单元12的响应。如果
存储元件14未烧坏，则当施加的检测电压值接近负干线电压(参见
4A)时，检测二极管42是正向偏置的。结果，通过检测电阻40流动
的电流(Isense，colum)相应于反向偏置检测二极管42的电流，由于施加
的检测电压接近负干线电压，所以该电流是负的并且具有斜率为(Δ
I/ΔV)相对小的变化。但如果存储元件14被烧坏，则当施加的检测
电压的幅度低于负干线的电压比一个二极管的电压降(-VTH)小(参
见图4B)时检测二极管42为正向偏置。对于该存储器状态，当施加
的检测电压的幅度低于负干线的电压比一个二极管的电压降(-VTH)
大时检测二极管42为反向偏置。结果，通过检测电阻40流动的电流
(Isense，colum)的特征在于当施加的检测电压从低于-VTH的幅度到高于
-VTH的幅度改变时在方向(从负到正)和斜率(ΔI/ΔV从相对大的
值到相对小的值改变)的不连续性。如以上结合检测二极管38所说
明的，对于某些情况，方向的不连续性可以由在其他非选择的存储元
件中的反向偏置电流的累积来掩蔽。在这种情况下，存储元件的状态
可以通过在总的检测电流中检测斜率不连续性的存在或不存在来加
以确定。
参照图5，在一个实施例中，存储器单元12可以由控制电路34
按以下方式读出。控制电路34施加存储器单元12一范围值的输入信
号(步骤50)。该输入信号可以加到行线18或列线30，或加到行线
18和列线30。控制电路34检测在所施加的输入信号值范围内的电响
应(步骤52)。电响应是在线(或多条线)上检测的，通过它(或它
们)输入信号(或多个信号)施加到存储器单元12。如果读周期未终
止(步骤54)，存储器单元12再次被读(步骤50，52)。在读周期
后(步骤54)，噪声钝感性处理施加到存储器单元的读出(步骤56)。
该噪声纯感性处理可以包括一个或多个普通信号处理技术，包括数字
和模拟(例如累积和转储)处理技术。如果检测到来自行线18和列
线30的电响应，则控制电路34的存储器单元读精度可以通过检测电
响应的普通公共模式抑制组合来加以改善。
参照图6，在一实施例中，上述存储器单元读出方法可以供结合
由多个存储器单元60形成的只一次写入存储器单元阵列之用。每个
存储器单元60包括除存储器元件14和存取二极管16外一或多条行
地址线62和一条或多条列地址线64。在该实施例中，仅当加到行地
址线62的电压为高(+VRail)以及加到列地址线64的电压为低(-
VRail)时选择存储器单元60(即，无行或列地址二极管是导通的)。
所选存储器单元60的状态可以通过施加一个检测电压到相应行线或
相应列线，或相应行线和列线两者，并如上所述检测对所施加的检测
电压的电响应读出。特别地，如果在检测的电响应中检测到不连续
性，则存储器元件被确定为烧坏；否则，该存储器元件被确定为未受
损。上述噪声钝感性处理技术也可应用到检测电响应以改善控制电路
34的存储器单元读出准确度。
在上述实施例的每一个中，控制电路34可以配置来产生数字输
出信号，该数字输出信号基于在对施加到被读出存储器单元的检测信
号的电响应中检测的不连续性存在或不存在表示一个存储器单元状
态。该来自控制电路34的数字输出信号可容易地由后续信号处理设
备处理。
在此描述的系统和方法不受限于任何具体的硬件或软件配置，但
它们可以在任何计算或处理环境中实施。存储器单元读处理和噪声钝
感性处理最好用高级过程或目标定向编程语言实施；但是，编程可以
用汇编或机器语言实施，如果需要的话。对于任一情况，编程语言可
以是编译或说明语言。
其他的实施例在权利要求的范围内。例如，上述存储器单元读出
实施例可用于任何普通基于二极管的存储器，它包括一个结构改变元
件，其当该结构改变元件处在一个存储器状态时在检测的电响应中产
生不连续性，而当该结构改变元件处在另一存储器状态时无类似的不
连续性。