本發(fā)明是有關(guān)于一種存儲(chǔ)器裝置及其讀取方法，且特別是有關(guān)于一種電阻式存儲(chǔ)器裝置及其讀取方法。

背景技術(shù)：

非易失性存儲(chǔ)器具有存入的數(shù)據(jù)在斷電后也不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)，因此是許多電子產(chǎn)品維持正常操作所必備的存儲(chǔ)元件。目前，電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(resistive random access memory，簡(jiǎn)稱RRAM)是業(yè)界積極發(fā)展的一種非易失性存儲(chǔ)器，其具有寫入操作電壓低、寫入抹除時(shí)間短、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、非破壞性讀取、多狀態(tài)存儲(chǔ)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及所需面積小等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)個(gè)人電腦和電子設(shè)備上極具應(yīng)用潛力。

一般來(lái)說(shuō)，電阻式存儲(chǔ)單元(cell)可根據(jù)所施加的脈沖電壓極性來(lái)截?cái)嗷驅(qū)ńz狀導(dǎo)電路徑(filament path)。藉此將電阻值可逆且非易失地設(shè)定為低電阻狀態(tài)(low resistance state，簡(jiǎn)稱LRS)或高電阻狀態(tài)(high resistance state，簡(jiǎn)稱HRS)，以分別表示不同邏輯電平的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，在寫入數(shù)據(jù)邏輯1時(shí)，可通過(guò)施加重置脈沖(RESET pulse)來(lái)截?cái)嘟z狀導(dǎo)電路徑以形成高電阻狀態(tài)。在寫入數(shù)據(jù)邏輯0時(shí)，可通過(guò)施加極性相反的設(shè)定脈沖(SET pulse)來(lái)導(dǎo)通絲狀導(dǎo)電路徑以形成低電阻狀態(tài)。藉此，在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，可依據(jù)不同電阻狀態(tài)下產(chǎn)生的不同大小范圍的讀取電流，來(lái)讀取邏輯1或邏輯0的數(shù)據(jù)。

然而，低電阻狀態(tài)的電阻值通常在高溫時(shí)會(huì)傾向增加，高電阻狀態(tài)的電阻值通常在高溫時(shí)會(huì)傾向減少。此種電阻值隨溫度改變的情形常常會(huì)導(dǎo)致低電阻狀態(tài)及高電阻狀態(tài)難以區(qū)隔。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電阻式存儲(chǔ)器裝置及其讀取方法，可正確地讀取電阻式 存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的電阻式存儲(chǔ)器裝置的讀取方法包括：施加兩個(gè)讀取脈沖至電阻式存儲(chǔ)單元，以依序取得電阻式存儲(chǔ)單元在不同溫度的第一讀取電阻值及第二讀取電阻值；依據(jù)讀取電阻值的大小以及讀取電阻值各自對(duì)應(yīng)的溫度的大小，來(lái)決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)；以及依據(jù)第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)，來(lái)決定電阻式存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯電平。

本發(fā)明的電阻式存儲(chǔ)器裝置包括電阻式存儲(chǔ)單元陣列、熱電元件(thermoelectric element)以及控制單元。電阻式存儲(chǔ)單元陣列包括多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元。熱電元件耦接至電阻式存儲(chǔ)單元陣列。熱電元件用以依據(jù)電氣脈沖來(lái)調(diào)整電阻式存儲(chǔ)單元的溫度。控制單元耦接至熱電元件以及電阻式存儲(chǔ)單元陣列?？刂茊卧┘觾蓚€(gè)讀取脈沖至電阻式存儲(chǔ)單元其中之一，以依序取得電阻式存儲(chǔ)單元在不同溫度的第一讀取電阻值及第二讀取電阻值?？刂茊卧罁?jù)讀取電阻值的大小以及讀取電阻值各自對(duì)應(yīng)的溫度的大小，來(lái)決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)?？刂茊卧罁?jù)第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)，來(lái)決定電阻式存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯電平。

基于上述，在本發(fā)明的范例實(shí)施例中，電阻式存儲(chǔ)器裝置及其讀取方法，其中的控制單元依據(jù)讀取電阻值的大小以及讀取電阻值各自對(duì)應(yīng)的溫度的大小，來(lái)決定讀取電阻值的電阻狀態(tài)，可正確地讀取電阻式存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖做詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例所示出的電阻式存儲(chǔ)器裝置的示意圖；

圖2是依照本發(fā)明一實(shí)施例所示出的電阻式存儲(chǔ)器裝置的讀取方法的流程圖；

圖3是依照本發(fā)明另一實(shí)施例所示出的電阻式存儲(chǔ)器裝置的讀取方法的流程圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

200：電阻式存儲(chǔ)器裝置；

210：電阻式存儲(chǔ)單元陣列；

212、214：電阻式存儲(chǔ)單元；

220：熱電元件；

230：控制單元；

BL：位線；

SL：源極線；

DATA：邏輯數(shù)據(jù)；

IR1、IR2：讀取電流；

T1：第一溫度；

T2：第二溫度；

Tm：溫度臨界值；

R1：第一讀取電阻值；

R2：第二讀取電阻值；

VR：讀取電壓；

ST：電氣信號(hào)；

S210、S220、S230、S300、S310、S320、S330、S340、S350、S360、S370、S380、S390、S400、S410：電阻式存儲(chǔ)器裝置的讀取方法的各步驟。

具體實(shí)施方式

一般而言，電阻式存儲(chǔ)單元可通過(guò)施加重置脈沖來(lái)形成高電阻狀態(tài)以例如存儲(chǔ)邏輯1的數(shù)據(jù)。并且可通過(guò)施加極性相反的設(shè)定脈沖來(lái)形成低電阻狀態(tài)以例如存儲(chǔ)邏輯0的數(shù)據(jù)。因此在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，即可通過(guò)對(duì)應(yīng)不同電阻狀態(tài)的讀取電流來(lái)分辨其電阻狀態(tài)，以正確地讀取邏輯1或邏輯0的數(shù)據(jù)。但是，低電阻狀態(tài)的電阻值通常在高溫時(shí)會(huì)傾向增加，高電阻狀態(tài)的電阻值通常在高溫時(shí)會(huì)傾向減少。此種電阻值隨溫度改變的情形常常會(huì)導(dǎo)致低電阻狀態(tài)及高電阻狀態(tài)難以區(qū)隔。

以下將說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例所提出的電阻式存儲(chǔ)器裝置及其讀取方法。

圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例所示出的電阻式存儲(chǔ)器裝置的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，電阻式存儲(chǔ)器裝置200包括電阻式存儲(chǔ)單元陣列210、熱電元件220 以及控制單元230。電阻式存儲(chǔ)單元陣列210包括多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元212。電阻式存儲(chǔ)單元陣列210通過(guò)多條位線BL及多條源極線SL耦接至控制單元230。每個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元212可以包括開(kāi)關(guān)元件，例如金氧半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或雙極性接面型晶體管，以及可變電阻元件，且每個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元212可以提供單一個(gè)比特的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)讀取期間，控制單元230施加讀取電壓VR至電阻式存儲(chǔ)單元212其中之一，例如電阻式存儲(chǔ)單元214，以在第一溫度時(shí)產(chǎn)生第一讀取電流IR1。在數(shù)據(jù)讀取期間，控制單元230會(huì)再施加讀取電壓VR至電阻式存儲(chǔ)單元214，以在第二溫度時(shí)產(chǎn)生第二讀取電流IR2。也就是說(shuō)，在數(shù)據(jù)讀取期間，控制單元230施加讀取電壓VR的兩個(gè)脈沖至電阻式存儲(chǔ)單元214，以依序取得電阻式存儲(chǔ)單元214在不同溫度的第一讀取電阻值及第二讀取電阻值。

在本范例實(shí)施例中，控制單元230例如輸出電氣脈沖ST給熱電元件220，以控制熱電元件220依據(jù)電氣脈沖ST來(lái)調(diào)整電阻式存儲(chǔ)單元214的溫度。在本范例實(shí)施例中，熱電元件220例如是帕爾帖熱電元件(Peltier thermoelectric element)或其他類似元件，本發(fā)明并不加以限制。

控制單元230可例如是中央處理單元(Central Processing Unit，簡(jiǎn)稱CPU)、微處理器(Microprocessor)、數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor，簡(jiǎn)稱DSP)、可程序化控制器、可程序化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合?？刂茊卧?30耦接至電阻式存儲(chǔ)單元陣列210以及熱電元件220。

以下即舉實(shí)施例說(shuō)明電阻式存儲(chǔ)器裝置200的數(shù)據(jù)讀取方法的詳細(xì)步驟。

圖2是依照本發(fā)明一實(shí)施例所示出的電阻式存儲(chǔ)器裝置的讀取方法的流程圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1及圖2，本實(shí)施例對(duì)于邏輯數(shù)據(jù)的讀取方法例如至少適用于圖1的電阻式存儲(chǔ)器裝置200，以下即搭配電阻式存儲(chǔ)器裝置200中的各項(xiàng)元件說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的讀取方法的各個(gè)步驟。

在步驟S210中，控制單元230施加兩個(gè)讀取脈沖至電阻式存儲(chǔ)單元214，以依序取得電阻式存儲(chǔ)單元214在不同溫度的第一讀取電阻值及第二讀取電阻值。在此步驟中，在控制單元230施加第一個(gè)讀取脈沖至電阻式存儲(chǔ)單元214之后，會(huì)同時(shí)判斷此時(shí)電阻式存儲(chǔ)單元214的第一溫度。并且，控制單 元230依據(jù)一溫度臨界值來(lái)判斷要調(diào)升或調(diào)降電阻式存儲(chǔ)單元214的溫度。接著，控制單元230再施加第二個(gè)讀取脈沖至電阻式存儲(chǔ)單元214，以取得第二溫度時(shí)的第二讀取電阻值。

在步驟S220中，控制單元230依據(jù)讀取電阻值的大小以及讀取電阻值各自對(duì)應(yīng)的溫度的大小，來(lái)決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)。舉例而言，在本范例實(shí)施例中，若第二讀取電阻值小于第一讀取電阻值(R2<R1)，并且第二溫度大于第一溫度(T2>T1)，控制單元230例如決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)是第一電阻狀態(tài)，例如高電阻狀態(tài)(HRS)。若第二讀取電阻值小于第一讀取電阻值(R2<R1)，并且第二溫度小于第一溫度(T2<T1)，控制單元230例如決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)是第二電阻狀態(tài)，例如低電阻狀態(tài)(LRS)。若第二讀取電阻值大于或等于第一讀取電阻值(R2≥R1)，并且第二溫度大于第一溫度(T2>T1)，控制單元230例如決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)是第二電阻狀態(tài)。若第二讀取電阻值大于或等于第一讀取電阻值(R2≥R1)，并且第二溫度小于第一溫度(T2<T1)，控制單元230例如決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)是第一電阻狀態(tài)。惟本發(fā)明并不加以限制。

在步驟S230中，控制單元230依據(jù)第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)，來(lái)決定電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯電平，以讀取電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。舉例而言，在一實(shí)施例中，第二讀取電阻值的第一電阻狀態(tài)例如是代表存儲(chǔ)邏輯1的數(shù)據(jù)，第二讀取電阻值的第二電阻狀態(tài)例如是代表存儲(chǔ)邏輯0的數(shù)據(jù)。反之，在其他實(shí)施例中，第二讀取電阻值的第一電阻狀態(tài)例如也可以是代表存儲(chǔ)邏輯0的數(shù)據(jù)，在此例中，第二讀取電阻值的第二電阻狀態(tài)例如是代表存儲(chǔ)邏輯1的數(shù)據(jù)。

因此，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的讀取方法，控制單元例如依據(jù)讀取電阻值的大小以及讀取電阻值各自對(duì)應(yīng)的溫度的大小，來(lái)決定讀取電阻值的電阻狀態(tài)，可正確地讀取電阻式存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖3是依照本發(fā)明另一實(shí)施例所示出的電阻式存儲(chǔ)器裝置的讀取方法的流程圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1及圖3，本實(shí)施例對(duì)于邏輯數(shù)據(jù)的讀取方法至少適用于圖2的電阻式存儲(chǔ)器裝置200，以下即搭配電阻式存儲(chǔ)器裝置200中的各項(xiàng)元件說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的寫入方法的各個(gè)步驟。

在步驟S310中，控制單元230施加讀取電壓VR的讀取脈沖至電阻式存 儲(chǔ)單元214，以取得電阻式存儲(chǔ)單元214在第一溫度的第一讀取電阻值，并且決定電阻式存儲(chǔ)單元214的第一溫度。在步驟S320中，控制單元230判斷第一溫度是否小于溫度臨界值。在本范例實(shí)施例中，溫度臨界值例如是攝氏150度C或攝氏85度C，本發(fā)明并不加以限制。若第一溫度小于溫度臨界值(T1<Tm)，控制單元230執(zhí)行步驟S330。在步驟S330中，控制單元230利用電氣信號(hào)ST來(lái)控制熱電元件220，以讓熱電元件220依據(jù)電氣信號(hào)ST來(lái)調(diào)升電阻式存儲(chǔ)單元214的溫度。若第一溫度大于或等于溫度臨界值(T1≥Tm)，控制單元230執(zhí)行步驟S340。在步驟S340中，控制單元230利用電氣信號(hào)ST來(lái)控制熱電元件220，以讓熱電元件220依據(jù)電氣信號(hào)ST來(lái)調(diào)降電阻式存儲(chǔ)單元214的溫度。

在電阻式存儲(chǔ)單元214的溫度調(diào)降或調(diào)升之后，在步驟S410中，控制單元230依據(jù)第一讀取電阻值R1來(lái)讀取電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，接著決定電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是否落入一預(yù)定范圍，例如依據(jù)所讀取的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)控制單元230難以區(qū)隔其邏輯電平的范圍。若電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)落入此預(yù)定范圍，控制單元230進(jìn)一步執(zhí)行步驟S350。相對(duì)地，若電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)沒(méi)有落入此預(yù)定范圍，在步驟S410中，控制單元230確認(rèn)所讀取的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并且依據(jù)第一讀取電阻值R1的電阻狀態(tài)來(lái)決定電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯電平。

在步驟S350中，控制單元230施加讀取電壓VR的讀取脈沖至電阻式存儲(chǔ)單元214，以取得電阻式存儲(chǔ)單元214在第二溫度的第二讀取電阻值，并且決定電阻式存儲(chǔ)單元214的第二溫度。接著，在步驟S360中，控制單元230判斷第二讀取電阻值是否小于第一讀取電阻值。之后，在步驟S370中，控制單元230進(jìn)一步判斷第二溫度是否大于第一溫度。

在步驟S360及S370中，經(jīng)判斷，若第二讀取電阻值小于第一讀取電阻值(R2<R1)，并且第二溫度大于第一溫度(T2>T1)，控制單元230執(zhí)行步驟S380，決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)是第一電阻狀態(tài)，例如高電阻狀態(tài)(HRS)。經(jīng)判斷，若第二讀取電阻值小于第一讀取電阻值(R2<R1)，并且第二溫度小于第一溫度(T2<T1)，控制單元230執(zhí)行步驟S390，決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)是第二電阻狀態(tài)，例如低電阻狀態(tài)(LRS)。

在步驟S360及S370中，經(jīng)判斷，若第二讀取電阻值大于或等于第一讀 取電阻值(R2≥R1)，并且第二溫度大于第一溫度(T2>T1)，控制單元230執(zhí)行步驟S390，決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)是第二電阻狀態(tài)。經(jīng)判斷，若第二讀取電阻值大于或等于第一讀取電阻值(R2≥R1)，并且第二溫度小于第一溫度(T2<T1)，控制單元230執(zhí)行步驟S390，決定第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)是第一電阻狀態(tài)。

在步驟S300中，控制單元230依據(jù)第二讀取電阻值的電阻狀態(tài)，來(lái)決定電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯電平，以讀取電阻式存儲(chǔ)單元214的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

另外，本發(fā)明的實(shí)施例的電阻式存儲(chǔ)器裝置的讀取方法可以由圖1至圖2實(shí)施例的敘述中獲致足夠的教示、建議與實(shí)施說(shuō)明，因此不再贅述。

綜上所述，在本發(fā)明范例實(shí)施例的電阻式存儲(chǔ)器裝置及其讀取方法中，控制單元依據(jù)讀取電阻值的大小以及讀取電阻值各自對(duì)應(yīng)的溫度的大小，來(lái)決定讀取電阻值的電阻狀態(tài)，可正確地讀取電阻式存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。