一种写电路及存储器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种写电路及存储器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着第二代的自旋转移力矩磁存储器(英文全称:Spin Transfer TorqueMagnetic Random Access Memory，英文缩写:STT_MRAM)技术的不断发展，其已变得越来越成熟，并逐步开始用于实际工业生产。
[0003]STT-MRAM的基本存储单元主要由一个磁隧道结(英文全称:Magnetic TunnelJunct1n，英文缩写:MTJ)与一个N型金属氧化物半导体晶体管(英文全称=N-Type-Metal-Oxide-Semiconductor-Transistor,英文缩写NM0S)串联构成。MTJ主要由三层薄膜构成，即上下两层为铁磁层，中间为隧穿层，其中一个铁磁层的磁化方向是固定的，称为固定层，而另一个铁磁层的磁化方向为可翻转的，称为自由层。通过改变自由层的磁化方向可以改变MTJ的电阻状态，即当自由层与固定层的磁化方向相同时，MTJ呈现出低电阻状态，表示为P State ;反之，MTJ呈现出高电阻状态，表示为AP State。
[0004]在存储器中采用自旋转移力矩STT (英文全称:Spin Transfer Torque，英文缩写:STT)方式，由于其简单的翻转方法(只需采用一个双向电流源便可实现MTJ自由层磁化方向的翻转)、低功耗和短的翻转时间，被认为是一种最有前途的改变MTJ自由层磁化方向的机制。
[0005]当MTJ处于AP State时，如果施加在其上的电流I+(从MTJ自由层流向固定层)大于其临界翻转电流Iap P (高电阻状态翻转到低电阻状态的临界转化电流)，则可实现自由层磁化方向的翻转，使得MTJ处P State ;反之，当MTJ处于P State时，如果施加在其上的电流1-(从MTJ固定层流向自由层)大于其临界翻转电流Ip AP (低电阻状态翻转到高电阻状态的临界转化电流)，则可实现自由层磁化方向的翻转，使得MTJ处于AP State。
[0006]采用STT方式来实现磁化方向翻转的过程是随机的，即其可能致使MTJ自由层的磁化方向不能成功翻转，导致一些写错误，即数据信息不能正确地存储到MTJ中。
[0007]目前，通过增大写电流脉冲的幅度或者其脉冲宽度可以提高MTJ自由层磁化方向翻转概率，为了提高数据的写正确率，目前主流的解决方案是采用固定的长的写电流脉冲。
[0008]虽然采用固定的长的写电流脉冲可以提高MTJ自由层磁化方向翻转的概率，由于STT翻转的随机性，MTJ可能在写电流脉冲内的任何时刻发生状态的翻转，即大多数MTJ会在写电流脉冲内发生状态的翻转，这样一来就不可避免地增大了写时延，进而造成写功耗的浪费。
【发明内容】
[0009]本发明实施例提供了一种写电路及存储器，提高了写可靠性和写速度，避免了写功耗的浪费。
[0010]本发明实施例第一方面提供了一种写电路，应用于存储器，包括控制电路，写电流产生模块，列选通电路和电压检测模块；
[0011]所述控制电路与存储器的控制器和所述写电流产生模块连接；所述写电流产生模块与所述电压检测模块、所述列选通电路和存储阵列分别连接；所述电压检测模块还与所述列选通电路和所述存储阵列分别连接；所述列选通电路还与所述存储阵列和所述控制电路连接；
[0012]其中，所述控制电路用于接收所述控制器输入的数据信息和写使能信号，产生待写入数据信息及写电流激活信号，并将所述待写入数据信息及所述写电流激活信号输出至所述写电流产生模块；所述写电流产生模块用于在接收到所述待写入的数据信息及所述写电流激活信号后，产生一个方向由所述待写入数据信息决定的写电流；所述控制电路还用于控制所述列选通电路在所述存储阵列中选通用于存储所述待写入数据信息的存储单元；所述电压检测模块用于检测所述待写入数据信息写操作是否完成，并在所述待写入数据信息写操作完成时，将写操作完成信号反馈给所述写电流产生模块；所述写电流产生模块还用于在接收到所述电压检测模块反馈的所述写操作完成信号时，关闭写电流，并将所述写操作完成信号反馈给所述控制电路；所述控制电路还用于将所述写操作完成信号反馈给所述控制器。
[0013]结合本发明实施例的第一方面，在本发明实施例的第一方面的第一种可能的实现方式中，所述写电流激活信号为小于2ns正电压脉冲。
[0014]结合本发明实施例的第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在本发明实施例的第一方面的第二种可能的实现方式中，
[0015]所述写电流产生模块包括反馈电路、写电流产生电路；
[0016]所述反馈电路分别与所述控制电路和所述写电流产生电路连接；所述写电流产生电路还与所述控制电路连接；
[0017]其中，所述写电流产生电路用于接收所述控制电路输出的待写入的数据信息，并接收所述控制电路输出的写电流激活信号，产生一个方向由所述待写入数据信息决定的写电流；所述写电流产生电路还用于接收所述电压检测模块返回的写操作完成信号，在接收到所述写操作完成信号时，关闭写电流，并将所述写操作完成信号通过所述反馈电路反馈给所述控制电路。
[0018]结合本发明实施例的第一方面的第二种可能的实现方式，在本发明实施例的第一方面的第三种可能的实现方式中，
[0019]所述控制电路包括写电流激活信号输出端口、待写入数据信息输出端口和反馈信号输入端口，所述写电流激活信号输出端口和待写入数据信息输出端口与所述写电流产生电路连接，所述反馈信号输入端口与所述反馈电路连接。
[0020]结合本发明实施例的第一方面的第三种可能的实现方式，在本发明实施例的第一方面的第四种可能的实现方式中，
[0021]所述写电流产生电路包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第一反相器、第二反相器；
[0022]其中，所述第二 NMOS管的漏极与所述第一 NMOS管的源极连接，所述第二 NMOS管的源极接地，所述第二 NMOS管的栅极与所述第一反相器的输入端连接，所述第一反相器的输入端连接所述第一 NMOS管的栅极和所述第五NMOS管的漏极；所述第一 NMOS管的漏极与电源连接，所述第五NMOS管的源极与所述电压检测电路连接；
[0023]所述写电流激活信号输出端口与所述第五NMOS管的栅极连接，所述待写入数据信息输出端口分别与所述第一反相器的输入端口和所述第二 NMOS管的栅极连接；所述反馈信号输入端口与所述反馈电路的第一端口连接；
[0024]所述反馈电路的第二端口与所述第四NMOS管的栅极和所述第二反相器的输入端口连接，所述第四NMOS管的源极接地，所述第四NMOS管的漏极与所述第三NMOS管的源极和所述电压检测电路连接，所述第三NMOS管的栅极分别与所述电压检测电路和所述第二反相器的输入端口，所述第三NMOS管的漏极连接所述电源。
[0025]结合本发明实施例的第一方面的第三种可能的实现方式，在本发明实施例的第一方面的第五种可能的实现方式中，
[0026]所述反馈电路为包括一个输入端口和一个输出端口的异或逻辑电路，所述异或逻辑电路的输入端口为所述反馈电路的第二端口，所述异或逻辑电路的输出端口为所述反馈电路的第一端口。
[0027]结合本发明实施例的第一方面至第一方面的第五种可能的实现方式，在本发明实施例的第一方面的第六种可能的实现方式中，
[0028]所述电压检测模块包括第一电压检测电路、第二电压检测电路和电压上拉电路；
[0029]所述第一电压检测电路与所述写电流产生模块、所述列选通电路、所述电压上拉电路分别连接；所述第二电压检测电路与所述写电流产生模块，所述电压上拉电路分别连接;
[0030]所述第一电压检测电路用于实时检测所述存储单元与所述写电流产生模块之间连接线上的第一节点电压，判断所述第一节点电压是否发生变化，并将检测结果输出至所述电压上拉电路，所述电压上拉电路用于在所述第一节点电压达到预设第一阈值时，拉高所述写电流产生模块与所述电压上拉电路之间连接线上的第二节点电压；所述第二电压检测电路用于实时检测所述第二节点电压是否发生变化，并在所述第二节点电压达到预设第二阈值时，确定所述待写入数据信息写操作完成，反馈写操作完成信号给所述写电流产生丰旲块。
[0031]结合本发明实施例的第一方面的第六种可能的实现方式，在本发明实施例的第一方面的第七种可能的实现方式中，
[0032]所述第一电压检测电路包括第三反相器和第四反相器；
[0033]所述第三反相器的输入端分别连接所述存储单元与所述写电流产生模块，所述第三反相器的输出端连接所述第四反相器的输入端，所述第四反相器的输出端连接所述电压上拉电路。
[0034]结合本发明实施例的第一方面的第七种可能的实现方式，在本发明实施例的第一方面的第八种可能的实现方式中，
[0035]所述电压上拉电路包括第六NMOS管；
[0036]所述第六NMOS管的栅极连接所述第四反相器的输出端，所述第六NMOS管的源极连接所述第二电压检测电路，所述第六NMOS管的漏极连接所述电源。
[0037]结合本发明实施例的第一方面的第六种可能的实现方式至第一方面的第八种可能的实现方式，在本发明实施例的第一方面的第九种可能的实现方式中，
[0038]所述第二电压检测电路包括第五反相器和第六反相器，所述第五反相器的输入端连接所述电压上拉电路和所述写电流产生模块