способ управления запоминающим устройством с подачей компенсационных импульсов до и после помехи

Формула изобретения

1. Способ управления ферроэлектрическим или электретным запоминающим устройством, использующим пассивную матричную адресацию и содержащим:

ячейки памяти на основе ферроэлектрического или электретного тонкопленочного поляризуемого материала, обладающего гистерезисом, типа ферроэлектрической или электретной тонкой полимерной пленки,

а также первый и второй наборы электродов с взаимно параллельными электродами в каждом наборе, причем электроды первого набора, образующие управляющие линии (WL), расположены, по существу, перпендикулярно электродам второго набора, образующим линии (BL) данных, тогда как электроды каждого набора находятся в прямом или непрямом контакте с тонкопленочным материалом ячеек памяти, а каждая из указанных ячеек может быть установлена в поляризационное состояние Х или Y или переключена между указанными состояниями приложением переключающего напряжения (Vs), превышающего коэрцитивное напряжение (Vc), соответствующее коэрцитивному полю (Ее) поляризуемого материала, между управляющей линией (WL) и линией (BL) данных, посредством которых производится адресация к указанной ячейке, при этом

способ использует протокол подачи импульсов напряжения, включающий, по меньшей мере, один исполнительный цикл, генерирующий помеху, для переключения выбранных адресуемых ячеек (Ах) в поляризационное состояние X и захватывающий выбранные адресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания адресуемых управляющих линий (AWL) и выбранных линий (BLx) данных, невыбранные адресуемые ячейки (Ау), расположенные в зонах скрещивания адресуемых управляющих линий и невыбранных линий (BLy) данных, неадресуемые ячейки (Dx), расположенные в зонах скрещивания неадресуемых управляющих линий (UWL) и выбранных линий данных, и неадресуемые ячейки (Dy), расположенные в зонах скрещивания неадресуемых управляющих линий и невыбранных линий данных, причем во время выполнения исполнительного цикла, генерирующего помеху, разность потенциалов между адресуемыми управляющими линиями и выбранными линиями данных устанавливают равной переключающему напряжению, а разность потенциалов между адресуемыми управляющими линиями и невыбранными линиями данных устанавливают меньшей коэрцитивного напряжения, отличающийся тем, что перед и/или после исполнительного цикла, генерирующего помеху, осуществляют цикл, предшествующий помехе, и/или цикл, следующий за помехой, причем во время указанного цикла (указанных циклов) на ячейки, лежащие на неадресуемых управляющих линиях, подают непереключающие и, по меньшей мере, некоторые ненулевые напряжения с формированием на ячейках соответственно импульсов напряжения, подаваемых перед помехой и/или подаваемых после помехи, путем поддерживания разности потенциалов между неадресуемыми управляющими линиями и адресуемой управляющей линией, равной или меньшей, чем удвоенное коэрцитивное напряжение, и выбора потенциалов на выбранных линиях данных и невыбранных линиях данных такими, чтобы разность между ними и потенциалом неадресуемой управляющей линии была меньше коэрцитивного напряжения, а также выбора потенциала адресуемой управляющей линии таким образом, чтобы только адресуемые ячейки могли получить напряжения, превышающие коэрцитивное напряжение, в направлении, соответствующем поляризационному состоянию, уже установленному в адресуемых ячейках.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют протокол подачи импульсов напряжения с шагом Vs/3 для потенциалов на управляющих линиях и линиях данных.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании импульсов, подаваемых перед и/или после помехи, разделяют потенциалы на неадресуемых управляющих линиях и на адресуемых управляющих линиях.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что формируют, по меньшей мере, один импульс, подаваемый до и/или после помехи на неадресуемые ячейки и имеющий полярность, противоположную полярности мешающих импульсов, формирующихся на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, путем задания потенциала выбранных линий данных и/или потенциала невыбранных линий данных ниже потенциала неадресуемых управляющих линий, если потенциал соответствующих линий данных во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, был выше потенциала неадресуемых управляющих линий, или задания потенциала выбранных линий данных и/или потенциала невыбранных линий данных выше потенциала неадресуемых управляющих линий, если потенциал соответствующих линий данных во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, был ниже потенциала неадресуемых управляющих линий.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что длительности и амплитуды импульсов, подаваемых до и/или после помехи, возникающей на неадресуемых ячейках, выбирают таким образом, чтобы сумма площадей импульсов положительной полярности была, по существу, равна сумме площадей импульсов отрицательной полярности для всех импульсов, подаваемых на неадресуемые ячейки в исполнительном цикле, генерирующем помеху, и в цикле (циклах), предшествующем помехе и/или следующем за помехой.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что формируют

один импульс, подаваемый до и/или после помехи на каждую неадресуемую ячейку, с, по существу, такой же площадью, но с противоположной полярностью по отношению к мешающему импульсу, формирующемуся на той же ячейке во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, и/или

один импульс, подаваемый до помехи на каждую неадресуемую ячейку и имеющий, по существу, такие же амплитуду и длительность, но противоположную полярность по отношению к мешающему импульсу, формирующемуся на той же ячейке во время указанного цикла,

с формированием в результате импульсов напряжения одинаковой полярности для адресуемых ячеек путем задания потенциала адресуемой управляющей линии равным или более низким, чем самый низкий потенциал на линиях данных, или равным или более высоким, чем самый высокий потенциал на линиях данных во время формирования указанного импульса, подаваемого перед помехой.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от типа линий данных (BLx или BLy) на неадресуемых ячейках формируют импульсы, подаваемые до и/или после помехи, различной длительности путем задания потенциала линий данных на неадресуемых ячейках, длительность импульса на которых будет минимальной, равным потенциалу неадресуемой управляющей линии для, по меньшей мере, части цикла, предшествующего помехе.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что на каждой неадресуемой ячейке формируют один импульс, подаваемый после помехи, с, по существу, такими же амплитудой и длительностью, но противоположной полярности по отношению к мешающему импульсу, формирующемуся на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что на неадресуемых ячейках формируют один или более импульсов, подаваемых после помехи, причем единственный импульс или каждый из импульсов имеет существенно меньшую площадь, чем любой импульс, формирующийся на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, а, по меньшей мере, один импульс имеет полярность, противоположную полярности последнего импульса, сформированного на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанные один или более импульсов, подаваемых после помехи, формируют с, по существу, такой же амплитудой, но с меньшей длительностью, чем импульс, сформированный на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что задают длительность одного или каждого из импульсов, подаваемых после помехи, в 5-20 раз меньшей, чем длительность любого импульса, сформированного на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, и/или формируют импульсы, подаваемые после помехи, с меньшей площадью, чем любой предшествующий импульс, подаваемый после помехи на те же ячейки в том же цикле, следующем за помехой, и/или придают последнему импульсу, подаваемому после помехи на неадресуемые ячейки, одинаковую полярность для всех линий данных, причем при формировании последнего из импульсов, подаваемых после помехи, потенциал неадресуемых управляющих линий, и потенциал адресуемой управляющей линии, и потенциал одной из линий данных предпочтительно задают равными.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что формируют разделенные во времени импульсы, имеющие в каждый момент времени одинаковую полярность и подаваемые до и/или после помехи на неадресуемые ячейки, путем задания потенциала только на невыбранных линиях (BLy) данных или только на выбранных линиях (BLx) данных равным потенциалу неадресуемых управляющих линий, с заданием в другой момент времени только потенциала на линиях данных другого типа (BLx или BLy) равным потенциалу неадресуемых управляющих линий.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что формируют импульсы напряжения на адресуемых ячейках только в направлении, соответствующем поляризационному состоянию Y, путем задания потенциала адресуемых управляющих линий равным потенциалу выбранных линий данных при формировании разделенных во времени импульсов напряжения, или импульсы напряжения на адресуемых ячейках только в направлении, соответствующем поляризационному состоянию X, путем задания потенциала адресуемых управляющих линий равным потенциалу невыбранных линий данных при формировании разделенных во времени импульсов напряжения.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании импульсов, подаваемых после помехи, потенциал адресуемых управляющих линий задают равным потенциалу неадресуемых управляющих линий, по меньшей мере, во время части цикла, следующего за помехой.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании импульсов, подаваемых после помехи, потенциал адресуемых управляющих линий задают отличным от потенциала неадресуемых управляющих линий, по меньшей мере, во время части цикла, следующего за помехой.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что формируют импульсы на адресуемых ячейках, у которых амплитуда в одном направлении всегда превышает амплитуду в противоположном направлении, либо путем задания потенциала адресуемой управляющей линии ближе к наивысшему потенциалу линий данных при формировании импульсов, подаваемых после помехи в цикле, следующем за помехой, либо путем задания потенциала адресуемой управляющей линии ближе к низшему потенциалу линий данных при формировании импульсов, подаваемых после помехи в цикле, следующем за помехой.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что формируют один или более импульсов непрямоугольной формы, подаваемых перед и/или после помехи, амплитуду которых между началом и концом каждого импульса изменяют во времени.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что импульсы непрямоугольной формы имеют пилообразный контур, амплитуда которых уменьшается с приближением к нулю.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что форму импульсов, подаваемых до и/или после помехи, настраивают в зависимости от температуры.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что длительность импульсов увеличивают по мере повышения температуры.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что задают потенциал неактивированных линий данных и неактивированных управляющих линий в одной или более пассивных матрицах, смежных с пассивной матрицей, в которой выполняется операция адресации, равным потенциалу неадресуемой управляющей линии в пассивной матрице, в которой выполняется операция адресации.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к способу управления ферроэлектрическим или электретным запоминающим устройством, использующим пассивную матричную адресацию в соответствии с признаками, включенными в ограничительную часть п.1 формулы изобретения.

Уровень техники

Запоминающие устройства с пассивной матричной адресацией хорошо известны из уровня техники. Как показано на фиг.1, подобное запоминающее устройство обычно реализуется с использованием двух скрещивающихся (обычно под прямым углом) наборов взаимно параллельных электродов. Данные электроды образуют матрицу точек (зон) скрещивания с возможностью индивидуального электрического доступа к этим точкам путем селективного возбуждения, с краев матрицы, соответствующих электродов. Далее представленные на фиг.1 горизонтальные и вертикальные электроды будут соответственно именоваться "управляющими линиями" и "линиями данных". Слой ферроэлектрического или электретного материала помещается между наборами электродов или непосредственно на эти наборы. В результате на участках данного материала в зонах скрещивания электродов формируются конденсатороподобные структуры, функционирующие как ячейки памяти.

Применение ферроэлектриков или электретов в качестве запоминающих материалов обеспечивает энергонезависимость рассматриваемых запоминающих устройств благодаря способности данных материалов сохранять свое логическое состояние (представленное соответствующим поляризационным состоянием) без приложения к запоминающему устройству напряжений или токов. Когда между электродами создается разность потенциалов, ферроэлектрический или электретный материал ячейки подвергается воздействию электрического поля, генерирующего в ячейке поляризационный отклик, зависимость которого от напряжения соответствует гистерезисной кривой или ее части. Соответствующая гистерезисная кривая приведена на фиг.2, причем из соображений удобства на ней представлена зависимость от напряжения, а не от напряженности электрического поля. Если превышена напряженность (Ес) коэрцитивного поля или соответствующее ему коэрцитивное напряжение (Vc), независимо от его полярности, например, за счет подачи на ячейку памяти переключающего напряжения (Vs), данная ячейка памяти может быть переключена, после чего она останется в желаемом логическом состоянии.

Пассивная адресация обеспечивает простоту изготовления и высокую плотность ячеек памяти по сравнению с активной адресацией, при которой для отсоединения ячейки памяти от остальной матрицы, когда это необходимо, используются активные элементы, такие как транзисторы. Типичный метод считывания содержимого ячейки памяти рассматриваемого типа в пассивной матрице является деструктивным. Он заключается в подаче на одну из ячеек на соответствующей линии данных заданного напряжения, достаточного для переключения состояния поляризации, при детектировании зарядов на указанной линии данных, как правило, с использованием считывающего усилителя, подключенного к указанной линии. Для сохранения прежнего логического состояния после деструктивного считывания необходима повторная запись.

Величина и тип возбуждающего воздействия, подаваемого на ячейку памяти в запоминающем устройстве с пассивной матричной адресацией, зависят от характера управления напряжениями на управляющих линиях и на линиях данных матрицы. Координированное во времени управление напряжениями или электрическими потенциалами на управляющих линиях и на линиях данных, которое иногда называют "временной диаграммой" или "протоколом подачи импульсных напряжений", или просто "протоколом подачи импульсов", представляет собой важный аспект использования любого устройства с пассивной матричной адресацией. Протокол подачи импульсов задает напряжения, которые должны подаваться на электроды при осуществлении определенных исполнительных циклов таким образом, чтобы только адресуемые ячейки могли получать переключающие напряжения. Известно большое количество различных протоколов подачи импульсов. Некоторые из релевантных протоколов описаны в патентах Норвегии №№312699 и 314524.

При реализации пассивной матричной адресации произвольно выбранный электрод, соответствующий линии данных, является общим для всех управляющих линий. Аналогично, произвольно выбранный электрод, соответствующий управляющей линии данных, является общим для всех линий данных. Это означает, что при подаче импульсов напряжения на адресуемые ячейки, с целью изменения их состояния поляризации, под воздействием этих импульсов могут оказаться и неадресуемые ячейки. Нежелательные импульсы напряжения, возникающие в пассивной матрице, как правило, на неадресуемых ячейках, обычно именуются "мешающими напряжениями", "мешающими импульсами напряжения" или "мешающими импульсами". Данное явление, которое в общем виде часто именуется "помехами", применительно к пассивной матричной адресации приводит к ряду отрицательных побочных эффектов. Когда к выбранным ячейкам в пассивной матрице рассматриваемого типа прикладывается, посредством создания соответствующих потенциалов на электродах, переключающее напряжение Vs, одновременно на невыбранных ячейках, как правило, возникает более низкое напряжение, составляющее какую-то часть переключающего напряжения.

В большинстве ситуаций именно такие напряжения вносят основной вклад в "мешающие напряжения", воспринимаемые ячейкой. Поэтому в дальнейшем термин "мешающее напряжение" часто будет использоваться как синоним выражения "напряжение, соответствующее части переключающего напряжения". В идеальной ситуации неадресуемые ячейки не изменяют своих свойств при адресации к другим ячейкам, на которые соответственно действует переключающее напряжение. Однако, поскольку в пассивных матрицах очень трудно избежать мешающих напряжений, важным аспектом адресации в пассивных матрицах является снижение отрицательных эффектов, вызванных мешающими напряжениями, например за счет удерживания этих напряжений на возможно более низком уровне. Так, патент Норвегии №314524 описывает протокол подачи напряжений, который не создает мешающих напряжений на неадресуемых ячейках при условии одновременного считывания из всех ячеек на одной управляющей линии.

Одним из отрицательных эффектов, обусловленных мешающими напряжениями, является частичное переключение неадресуемых ячеек. Частичное переключение приводит к потере остаточной поляризации при воздействии на ячейку памяти электрического поля, имеющего меньшую напряженность, чем коэрцитивное поле. В частности, мешающее напряжение может частично переключить ячейку в направлении, задаваемом полярностью мешающего импульса напряжения, что приведет к снижению средней поляризации в ячейке. Таким образом, последовательное приложение мешающих напряжений, лежащих ниже уровня коэрцитивного поля, может понизить поляризационное состояние ячейки до уровня, при котором надежное считывание из этой ячейки станет невозможным.

В сочетании с явлением "импринтинга" отдельный мешающий импульс может даже, при определенных обстоятельствах, привести к непреднамеренному переключению состояния поляризации в ячейке памяти. Импринтинг может возникнуть в ячейках памяти, которые остаются в определенном состоянии поляризации в течение некоторого периода времени. Он проявляется в изменении характеристик переключения; в результате чего гистерезисная кривая смещается в направлении увеличения наблюдаемого коэрцитивного поля при переключении поляризации в направлении, противоположном тому, которое материал имел в период импринтинга. Другими словами, поляризация имеет тенденцию сохраняться в том состоянии, которое она имела в течение некоторого времени. Если для переключения ячейки, обладающей импринтингом, был подан импульс с амплитудой, равной или превышающей Vc, эта ячейка в течение некоторого времени может быть чувствительна даже к малым напряжениям, соответствующим ее ориентации в период импринтинга, например к мешающему напряжению. Как следствие, мешающий импульс может случайным образом переключить ячейку в направлении, соответствующем импринтингу, если до этого не пройдет достаточно времени для того, чтобы ячейка стабилизировалась в новом направлении.

Мешающие напряжения способны не только привести к случайному переключению, но и вызвать так называемые "паразитные" (или "блуждающие") токи, которые могут маскировать заряды, подлежащие детектированию при считывании из адресуемой ячейки. Проблема помех, прежде всего в отношении паразитных токов, особенно обостряется в крупных пассивных матричных структурах, в которых на одну адресуемую ячейку приходится большое количество ячеек, испытывающих помехи. Еще одной связанной проблемой являются токи релаксации, т.е. токи, которые остаются в матрице после подачи импульса напряжения и которые затухают относительно медленно по сравнению с прямым процессом протекания заряда при подаче напряжения на ячейку. Токи релаксации могут оказывать мешающее влияние на последующие операции. Как следствие, для уменьшения помех, обусловленных остаточными паразитными токами/токами релаксации, часто оказывается необходимым предусматривать регулярные интервалы задержки между операциями, что, в свою очередь, приводит к снижению информационной скорости (быстродействия).

В патенте США №3002182 предложен импульсный протокол, который, в качестве опции, может предусматривать подачу на "электроды-столбцы" (соответствующие линиям данных) дополнительные "двунаправленные" импульсы, "компенсирующие помехи". Данные импульсы подаются после операции "сохранения" (соответствующей операции записи). Тем самым, как утверждается, "практически полностью устраняется влияние мешающих импульсов" на ячейки, которые в данном описании именуются неадресуемыми. Проблема, рассматриваемая в указанном патенте, связана с "влиянием мешающих импульсов", под которым понимается потеря остаточной поляризации вследствие частичного переключения. Однако не дается никакого внятного объяснения сущности "импульсов, компенсирующих помехи", так что их использование опирается, в основном, на чисто эмпирические данные. При этом создается впечатление, что "импульсы, компенсирующие помехи", применимы только в рамках конкретного протокола подачи импульсов, описанного в названном патенте. Более того, не приводится никакого описания характеристик "двунаправленных" импульсов; отсутствуют также какие-либо упоминания об уменьшении или компенсации паразитных токов/токов релаксации, и не уделяется никакого внимания эффектам импринтинга в сочетании с мешающими импульсами.

Раскрытие изобретения

Известные протоколы были направлены, в первую очередь, на минимизацию мешающих напряжений. Уменьшению эффектов паразитных токов/токов релаксации никакого внимания не уделялось. Некоторые решения были привязаны к конкретному протоколу подачи импульсов и ориентированы на преодоление проблем, связанных с потерей остаточной поляризации, обусловленной частичным переключением. Однако при этом не учитывалась опасность случайного переключения вследствие импринтинга. Кроме того, не изыскивались возможности для повышения информационной скорости. Поэтому главной задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка новых эффективных вариантов управления напряжением, позволяющих уменьшить влияние паразитных токов/токов релаксации на снимаемые отсчеты и повысить информационную скорость при одновременном снижении эффектов частичного переключения и случайного переключения вследствие импринтинга.

Решение данной задачи и реализация других преимуществ достигнуты созданием способа по настоящему изобретению, обеспечивающего управление ферроэлектрическим или электретным запоминающим устройством. Устройство, управляемое посредством предлагаемого способа, содержит:

ячейки памяти на основе ферроэлектрического или электретного тонкопленочного поляризуемого материала, обладающего гистерезисом, типа ферроэлектрической или электретной тонкой полимерной пленки,

а также первый и второй наборы электродов с взаимно параллельными электродами в каждом наборе.

Электроды первого набора, образующие управляющие линии, расположены, по существу, перпендикулярно электродам второго набора, образующим линии данных, тогда как электроды каждого набора находятся в прямом или непрямом контакте с тонкопленочным материалом ячеек памяти. Каждая из ячеек памяти может быть установлена в поляризационное состояние Х или Y или переключена между указанными состояниями приложением переключающего напряжения Vs, превышающего коэрцитивное напряжение Vc, соответствующее коэрцитивному полю Ес поляризуемого материала, между управляющей линией и линией данных, посредством которых производится адресация к указанной ячейке.

Способ по изобретению использует протокол подачи импульсов напряжения, включающий, по меньшей мере, один исполнительный цикл, генерирующий помеху, для переключения выбранных адресуемых ячеек в поляризационное состояние Х и захватывающий выбранные адресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания адресуемых управляющих линий и выбранных линий данных, невыбранные адресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания адресуемых управляющих линий и невыбранных линий данных, неадресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания неадресуемых управляющих линий и выбранных линий данных, и неадресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания неадресуемых управляющих линий и невыбранных линий данных. Во время выполнения исполнительного цикла, генерирующего помеху, разность потенциалов между адресуемыми управляющими линиями и выбранными линиями данных устанавливают равной переключающему напряжению, а разность потенциалов между адресуемыми управляющими линиями и невыбранными линиями данных устанавливают меньшей коэрцитивного напряжения.

При этом предлагаемый способ характеризуется тем, что перед и/или после исполнительного цикла, генерирующего помеху, осуществляют цикл, предшествующий помехе, и/или цикл, следующий за помехой. Во время указанного цикла (указанных циклов) на ячейки, лежащие на неадресуемых управляющих линиях, подают непереключающие и, по меньшей мере, некоторые ненулевые напряжения с формированием на ячейках соответственно импульсов напряжения, подаваемых перед помехой и/или подаваемых после помехи, путем поддерживания разности потенциалов между неадресуемыми управляющими линиями и адресуемой управляющей линией, равной или меньшей, чем удвоенное коэрцитивное напряжение, и выбора потенциалов на выбранных линиях данных и невыбранных линиях данных такими, чтобы разность между ними и потенциалом неадресуемой управляющей линии была меньше коэрцитивного напряжения. Кроме того, потенциал адресуемой управляющей линии выбирают таким образом, чтобы только адресуемые ячейки могли получить напряжения, превышающие коэрцитивное напряжение, в направлении, соответствующем поляризационному состоянию, уже установленному в адресуемых ячейках.

В предпочтительных вариантах способа используют протокол подачи импульсов напряжения с шагом Vs/3 для потенциалов на управляющих линиях и линиях данных, а при формировании импульсов, подаваемых перед и/или после помехи, разделяют потенциалы на неадресуемых управляющих линиях и на адресуемых управляющих линиях.

Согласно одному из предпочтительных вариантов формируют, по меньшей мере, один импульс, подаваемый до и/или после помехи на неадресуемые ячейки и имеющий полярность, противоположную полярности мешающих импульсов, формирующихся на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху. Данный импульс формируют путем задания потенциала выбранных линий данных и/или потенциала невыбранных линий данных ниже потенциала неадресуемых управляющих линий, если потенциал соответствующих линий данных во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, был выше потенциала неадресуемых управляющих линий, или задания потенциала выбранных линий данных и/или потенциала невыбранных линий данных выше потенциала неадресуемых управляющих линий, если потенциал соответствующих линий данных во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, был ниже потенциала неадресуемых управляющих линий. Выбор длительностей и амплитуд импульсов, подаваемых до и/или после помехи, возникающей на неадресуемых ячейках, осуществляют при этом предпочтительно таким образом, чтобы сумма площадей импульсов положительной полярности была, по существу, равна сумме площадей импульсов отрицательной полярности для всех импульсов, подаваемых на неадресуемые ячейки в исполнительном цикле, генерирующем помеху, и в цикле (циклах), предшествующем помехе, и/или следующем за помехой.

В зависимости от типа линий данных, на неадресуемых ячейках предпочтительно формируют импульсы, подаваемые до и/или после помехи, различной длительности путем задания потенциала линий данных на неадресуемых ячейках, длительность импульса на которых будет минимальной, равным потенциалу неадресуемой управляющей линии для, по меньшей мере, части цикла, предшествующего помехе.

В альтернативном варианте на неадресуемых ячейках формируют один или более импульсов, подаваемых после помехи. При этом единственный импульс или каждый из импульсов имеет существенно меньшую площадь, чем любой импульс, формирующийся на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, а, по меньшей мере, один импульс имеет полярность, противоположную полярности последнего импульса, сформированного на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху. Предпочтительным является формирование одного или более импульсов, подаваемых после помехи с, по существу, такой же амплитудой, но с меньшей длительностью, чем импульс, сформированный на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху.

В другом альтернативном варианте осуществления изобретения при формировании импульсов, подаваемых после помехи, потенциал адресуемых управляющих линий задают отличным от потенциала неадресуемых управляющих линий, по меньшей мере, во время части цикла, следующего за помехой. При этом предпочтительно формируют такие импульсы на адресуемых ячейках, у которых амплитуда в одном направлении всегда превышает амплитуду в противоположном направлении. Такое формирование обеспечивается либо путем задания потенциала адресуемой управляющей линии ближе к наивысшему потенциалу линий данных при формировании импульсов, подаваемых после помехи в цикле, следующем за помехой, либо путем задания потенциала адресуемой управляющей линии ближе к низшему потенциалу линий данных при формировании импульсов, подаваемых после помехи в цикле, следующем за помехой.

В некоторых предпочтительных вариантах импульсы, подаваемые перед и/или после помехи, не обладают прямоугольной формой, поскольку их амплитуду между началом и концом каждого импульса изменяют во времени, предпочтительно по пилообразному контуру, с уменьшением амплитуды и с приближением ее к нулю.

Другие особенности и преимущества способа по изобретению станут ясны из дальнейшего описания.

Краткое описание чертежей

Изобретение станет более понятным из дальнейшего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 представлен пример пассивной матричной памяти, запоминающий материал в которой расположен между управляющими линиями и линиями данных.

На фиг.2 приведен пример гистерезисной кривой для поляризуемого материала, например ферроэлектрика.

На фиг.3 показаны уровни потенциалов на электродах применительно к несуществующему решению проблемы одновременного переключения адресуемых ячеек в пассивной матрице в состояние противоположной поляризации.

Фиг.4 иллюстрирует соотношения между потенциалами на электродах в пассивной матрице во время подачи переключающего напряжения на адресуемые ячейки.

На фиг.5а изображен замкнутый контур в пассивной матрице во время операции адресации; показано расположение управляющих линий, линий данных и ячеек памяти на пересечении этих линий, с приведением соответствующих обозначений.

На фиг.5b приведены напряжения на ячейках, увязанные с потенциалами на электродах для замкнутого контура в пассивной матрице во время исполнительного цикла, в котором происходит генерирование помехи.

На фиг.6 представлены уровни потенциалов на электродах во время непереключающего цикла, выполняемого перед помехой и/или после помехи.

На фиг.7 приведены напряжения на ячейках, увязанные с потенциалами на электродах для замкнутого контура в пассивной матрице во время указанного непереключающего цикла.

На фиг.8 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе.

На фиг.9 приведены уровни потенциалов на электродах при выполнении указанного непереключающего цикла с использованием одного и того же потенциала на адресуемых и неадресуемых управляющих линиях.

На фиг.10 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе, и с единственным импульсом в цикле, следующем за помехой.

На фиг.11 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе, и с единственным импульсом в цикле, следующем за помехой, с разделением во времени.

На фиг.12 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе, и с двумя импульсами в цикле, следующем за помехой, с чередующимися и уменьшающимися импульсами.

На фиг.13 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе, и с единственным импульсом в цикле, следующем за помехой, с завершающим импульсом единственной полярности.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение предназначено для использования в рамках широкого набора протоколов подачи импульсов для пассивной матрицы. Поэтому до рассмотрения предпочтительных вариантов изобретения будет в общем виде описан протокол подачи импульсов, представляющий интерес с точки зрения использования изобретения.

Однако сначала будут приведены определения и пояснения обозначений и терминов, используемых в описании.

Коэрцитивное поле (Ес) и соответствующее коэрцитивное напряжение (Vc) не обязательно являются постоянными (как это показано на фиг.2). На фиг.2, в частности, не проиллюстрирована зависимость гистерезисной кривой от времени, хотя большинство релевантных материалов проявляет различные гистерезисные свойства в зависимости от длительности подачи напряжения и от температуры. Другими словами, гистерезисная кривая является функцией не только уровня напряжения. Таким образом, в контексте данного описания коэрцитивное напряжение (Vc) следует рассматривать как такой уровень напряжения, подача которого на запоминающий материал в течение заданного периода времени приведет к тому, что половина его диполей окажется поляризованной в направлении, задаваемом полярностью приложенного напряжения.

Переключающее напряжение (Vs) соответственно следует рассматривать как такой уровень напряжения, подача которого на запоминающий материал в течение заданного периода времени приведет к тому, что большинство его диполей останется поляризованным в направлении, задаваемом полярностью приложенного напряжения, даже после того, как напряжение будет снято. Переключающее напряжение Vs всегда будет больше чем Vc или равно ему. Равенство Vc и Vs соответствует квадратному профилю гистерезисной кривой, которая, как правило, существует только в теоретической ситуации.

Операция адресации - это операция, выполняемая на адресуемых ячейках, т.е. на ячейке или на группе ячеек, в отношении которых поставлена конкретная задача выявить или изменить состояние поляризации, используя заданный метод, например, посредством считывания или записи. Протокол подачи импульсов напряжения (или временная диаграмма), как правило, определяет операцию адресации в терминах временной зависимости напряжений, подаваемых на линии данных и на управляющие линии.

Исполнительный цикл - это часть протокола подачи импульсов напряжения, соответствующая, например, циклу считывания или циклу записи, на протяжении которой напряжения на электродах соответствуют конкретному заданному набору потенциалов на управляющих линиях и на линиях данных, обеспечивающему получение напряжений на ячейках, требуемых для заданной операции адресации.

Адресуемые ячейки (Ах и Ay) - это целевые ячейки для операции адресации (считывания или записи). В случае так называемой "адресации к полной строке (полному информационному слову)" в число адресуемых ячеек, как правило, входят все ячейки, находящиеся на адресуемой управляющей линии. Выбранные адресуемые ячейки (Ах) - это подмножество адресуемых ячеек, а именно, ячейки, к которым намеренно прикладывают импульс переключающего напряжения для того, чтобы переключить их поляризацию из состояния Y в состояние X. Невыбранные адресуемые ячейки (Ау) - это другое подмножество адресуемых ячеек, а именно, ячейки, к которым намеренно прикладывают импульс напряжения для того, чтобы переключения поляризации не произошло, т.е. для того, чтобы сохранить поляризационное состояние Y.

Неадресуемые ячейки (Dx и Dy) - это все ячейки в пассивной матрице, которые не являются адресуемыми.

Адресуемые управляющие линии (addressed word lines - AWL) - это управляющие линии, которые контактируют с адресуемыми ячейками. В случае адресации к полной строке (к полному информационному слову) при выполнении операции адресации в любой момент времени имеется только одна адресуемая управляющая линия.

Неадресуемые управляющие линии (unaddressed word lines - UWL) - это управляющие линии, которые контактируют только с неадресуемыми ячейками.

Адресуемые линии данных (BLx и BLy) - это линии данных, которые контактируют с адресуемыми ячейками соответственно типов Ах и Ау.

В большинстве современных протоколов подачи импульсов, релевантных настоящему изобретению, общий принцип считывания состояния поляризации ячейки состоит в подаче на ячейку известного переключающего напряжения Vs, в результате чего ячейка переключается в известное состояние поляризации, и в детектировании испускаемых ею зарядов. Относительно большое количество испускаемых зарядов указывает на то, что произошло изменение поляризационного состояния ячейки. Наоборот, относительно малое количество испускаемых зарядов указывает на то, что ячейке уже было придано ранее состояние поляризации, соответствующее направлению переключающего напряжения. В пассивной матрице данная операция обычно выполняется за счет того, что ячейка, из которой должно быть проведено считывание, делается единственной ячейкой, получающей переключающее напряжение Vs на соответствующей линии данных, а считывание зарядов производится считывающим усилителем, подсоединенным к указанной линии данных.

Как правило, из соображений эффективности для всех операций считывания используется импульс Vs одной и той же заданной полярности, причем параллельно считывается по одной ячейке на одной линии данных. Часто имеет место одновременное считывание всех ячеек на одной управляющей линии, что соответствует так называемому режиму "считывания полного информационного слова". По завершении такого считывания все ячейки будут находиться в одном и том же заданном состоянии поляризации. Другими словами, описанный метод считывания является деструктивным, поскольку из считанных ячеек будет удалена вся хранившаяся в них информация. Существует также недеструктивное считывание, при котором определение поляризационного состояния осуществляется без необходимости переключения ячейки. Недостаток недеструктивных методов состоит в том, что результирующий сигнал оказывается слишком слабым для надежного определения поляризационного состояния, по меньшей мере, применительно к реальным приложениям. Поэтому преобладающими в настоящее время являются методы деструктивного считывания. Если представляется желательным сохранить информацию, хранящуюся в пассивной матрице и подлежащую деструктивному считыванию, необходимо вслед за операцией считывания выполнить операцию повторной записи информации.

При осуществлении операции адресации в пассивной матрице, т.е. при осуществлении считывания или записи в ячейки, находящиеся в определенном месте матрицы, путем подачи на них импульса Vs напряжения, к неадресуемым ячейкам может быть приложено мешающее напряжение в виде "неполного напряжения" (т.е. в виде части напряжения, поданного на адресуемые ячейки). Мешающие напряжения могут представлять проблему, особенно в случае деструктивного считывания с подачей на ячейки относительно высокого напряжения. Однако в случае считывания полной строки оказывается возможным избежать появления мешающих напряжений благодаря использованию протокола подачи импульсов, предложенному в патенте Норвегии №312699, принадлежащем заявителю настоящего изобретения. Согласно этому протоколу ко всем электродам прикладывается одинаковый потенциал, за исключением адресуемой управляющей линии, потенциал, поданный на которую, отличается на Vs.

При записи обычно представляется желательным перевести каждую из адресуемых ячеек в любое из двух возможных и взаимно противоположных поляризационных состояний, которые отмечены на гистерезисной кривой, представленной на фиг.2. Переключения ячейки между указанными поляризационными состояниями могут осуществляться подачей импульсов противоположной полярности с амплитудой Vs. По аналогии со считыванием полной строки, может представляться желательным попытаться произвести запись полного информационного слова путем одновременной подачи импульсов с напряжениями Vs и -Vs к выбранным ячейкам, расположенным на управляющей линии. Однако на практике это оказывается невозможным из-за мешающих напряжений, которые будут появляться на неадресуемых ячейках. Ситуация в терминах напряжений и потенциалов в этом случае может быть описана следующими выражениями (уравнениями и неравенствами):

(1) V(Ay)=Ф(BLy)-Ф(AWL)=-Vs

(2) V(Ax)=Ф(BLx)-Ф(AWL)=+Vs

(3) V(Dy)=Ф(BLy)-Ф(UWL)<|Vc|

(4) V(Dx)=Ф(BLx)-Ф(UWL)<|Vc|,

где |Vc|<|Vs| и Ф 0.

В выражениях (1)-(4) напряжение, которое должно быть приложено к адресуемой ячейке при проведении записи в эту ячейку с переводом ее в поляризационное состояние Y, обозначено, как V(Ay). Соответственно, напряжение, которое должно быть приложено к адресуемой ячейке при проведении записи в эту ячейку с переводом ее в поляризационное состояние X, обозначено, как V(Ax). При этом следует учесть, что тогда как напряжения на адресуемых ячейках должны быть равны переключающим напряжениям противоположной полярности, любая неадресуемая ячейка, находящаяся на одной линии данных с адресуемыми ячейками, не должна подвергаться воздействию переключающего напряжения. Другими словами, напряжения на ячейках Dy и Dx должны быть меньше, чем коэрцитивное напряжение Vc, соответствующее коэрцитивному полю в материале ячейки.

Выражения (1)-(4) иллюстрируются фиг.3. Видно, что они не могут быть решены: невозможно одновременно подать на адресуемые ячейки импульсы напряжения Vs противоположной полярности и иметь на неадресуемых ячейках непереключающие мешающие импульсы V(Dx) и V(Dy). Как видно из фиг.3, приложение потенциала Ф(UWL) всегда будет приводить к тому, что, по меньшей мере, одно из напряжений, поданных на Dx и Dy, превысит Vs, которое по определению превышает |Vc|. Таким образом, одновременная подача импульсов +Vs и -Vs является невозможной.

По этой причине для того, чтобы перевести адресуемые ячейки в желательные поляризационные состояния, обычно требуется использовать последовательность из двух импульсов. Соответствующий типичный известный метод предусматривает сначала установку всех адресуемых ячеек в одинаковое поляризационное состояние. Обычно с этой целью на все адресуемые ячейки подают импульс с амплитудой Vs одной и той же полярности. Такую подачу можно сравнить с ситуацией деструктивного считывания (рассмотренной выше), хотя в данном случае при подаче переключающего напряжения и не требуется детектировать заряды.

После того, как все адресуемые ячейки приведены к одному поляризационному состоянию (например, к поляризационному состоянию Y путем подачи импульса -Vs), на втором шаге подают второй импульс напряжения, имеющий противоположную полярность Х (в данном случае импульс +Vs), но только на выбранную часть адресуемых ячеек (называемых в данном описании выбранными адресуемыми ячейками), в частности, на ту часть ячеек, которые должны быть установлены в противоположное поляризационное состояние X. При подаче этого импульса +Vs все остальные ячейки, в том числе неадресуемые ячейки Dx, Dy, должны подвергаться воздействию напряжения, не превышающего коэрцитивное напряжение Vc. Невыбранные адресуемые ячейки Ау, которые должны удерживаться в поляризационном состоянии Y, не должны быть подвергнуты воздействию коэрцитивного напряжения Vc в направлении, соответствующем переключению в поляризационное состояние X. Выраженная в терминах напряжений ситуация подачи второго импульса описывается следующими выражениями, составленными в предположении, что адресуемые ячейки Ах и Ау ранее были установлены в поляризационное состояние Y подачей на них импульса с напряжением Vs:

(5) V(Ay)=Ф(BLy)-Ф(AWL)<+Vc

(6) V(Ax)=Ф(BLx)-Ф(AWL)=+Vs

(7) V(Dy)=Ф(BLy)-Ф(UWL)<|Vc|

(8) V(Dx)=Ф(BLx)-Ф(UWL)<|Vc|,

где |Vc|<|Vs| и Ф 0.

Какое именно поляризационное состояние обеспечивается подачей импульсов +Vs и -Vs - это вопрос определения, поэтому должна быть очевидной возможность ситуации, когда выражения (5)-(8) относятся к адресуемым ячейкам, которые перед этим были установлены в поляризационное состояние Х подачей напряжения +Vs, так что в выражение (6) должно быть подставлено напряжение -Vs.

Фиг.4 иллюстрирует выражения (5)-(8). Анализ этой фигуры позволяет сделать следующие выводы. Ситуация, описываемая указанными выражениями, неизбежно приводит к появлению мешающих напряжений на неадресуемых ячейках. Чтобы мешающие напряжения отсутствовали, необходимо обеспечить равенство Ф(UWL)=Ф(BLx)=Ф(BLy). Однако это невозможно, поскольку в таком случае на все адресуемые ячейки (а не только на выбранные) будет подано переключающее напряжение Vs. Иными словами, ситуация будет соответствовать считыванию полной строки. На фиг.4 этот вывод иллюстрируется тем, что значение Ф(BLy) не может поддерживаться в пределах ±|Vc| от Ф(AWL), т.е. лежать в пределах нижнего, темного прямоугольника, расположенного по обе стороны от Ф(AWL), и одновременно находиться на расстоянии Vs от Ф(AWL).

Для того чтобы приведенные выражения имели решение, необходимо, чтобы Vs было меньше, чем 3·Vc. Расстояние между Ф(BLx) и Ф(AWL) всегда будет соответствовать Vs. Расстояния между Ф(BLy) и Ф(AWL) и между Ф(BLy) и Ф(UWL) должны лежать в интервале ±|Vc|, т.е. должна иметься возможность поместить их в пределах и нижнего, темного прямоугольника, расположенного по обе стороны от Ф(AWL), и верхнего, светлого прямоугольника, расположенного по обе стороны от Ф(UWL). Анализируя фиг.4, можно видеть, что первое решение будет иметь место, когда Ф(BLx) находится на уровне Ф(BLx)_max, а Ф(BLy) - на уровне Ф(BLy)_max2, совпадающем с Ф(BLy) _min. Другими словами, решения не существует до тех пор, пока нижний, темный прямоугольник не начнет накладываться на верхний, светлый прямоугольник. В этом случае Vs=3·Vc. В ситуациях, когда Vs<3·Vc, степень наложения можно увеличить и, следовательно, станут возможны и другие решения.

В патенте Норвегии №312699 было показано, что в ситуациях, соответствующих выражениям (5)-(8), наименьшее напряжение, которое можно получить на ячейках Ay, Dx, Dy, составляет Vs/3. Наличие общих электродов позволяет суммировать напряжения по замкнутому контуру, охватывающему интересующие ячейки, т.е. Ax, Ay, Dx, Dy. Подобный замкнутый контур иллюстрируется фиг.5а. Можно сделать вывод, что сумма трех непереключающих напряжений, приложенных к Ау, Dx и Dy, должна равняться |Vs|. Математически это означает, что каждое из трех непереключающих напряжений должно вносить вклад для получения в сумме |Vs|. Минимизация каждого из этих трех напряжений дает значение напряжения на каждой ячейке, равное Vs/3.

Такая ситуация иллюстрируется фиг.5b, на которой показаны напряжения на ячейках, соответствующие выражениям (5)-(8), т.е. представленные, как потенциал на линии данных минус потенциал на управляющей линии. Напряжение на ячейке характеризуется абсолютной величиной и направлением (соответствующим положительному или отрицательному напряжению). Таким образом, в этом контексте напряжение на ячейке рассматривается как двумерная векторная величина, определяемая, как потенциал на линии данных минус потенциал на управляющей линии, и представленная в виде стрелки на фиг.5b. В соответствии с выражением (6) напряжение на ячейке Ах равно +Vs; это значит, что имеет место ситуация, когда потенциалы BLy и UWL могут выбираться свободно, т.е. можно свободно перемещать их вдоль оси Ф. Перемещая потенциалы BLy и UWL, легко убедиться, что минимальное напряжение равно Vs/3 и что отклонение от значения Vs/3 для одного из напряжений, подаваемого на ячейки, приводит к возрастанию какого-то другого напряжения. Например, попытка понизить V(Dx) и V(Dy) путем смещения Ф(UWL) и Ф(BLy) вверх на фиг.5b и уменьшения относительного расстояния между ними приведет к тому, что напряжение V(Ay) возрастет на суммарное уменьшение значений V(Dx) и V(Dy).

Из фиг.5b можно заключить также, что V(Ay) имеет то же направление (т.е. ту же полярность), что и V(Ax) для всех ситуаций, в которых |V(Dx)|+|V(Dy)|<Vs. В случае использования протокола подачи импульсов напряжения с дискретными уровнями напряжения желательно использовать уровни с шагом Vs/3, поскольку этот шаг соответствует минимальному достижимому напряжению на ячейках. Из фиг.5b можно далее заключить, что sign(V(Dx))=-sign(V(Dy)), т.е. напряжения на ячейках Dx и Dy имеют противоположную полярность во всех случаях, когда желательно поддерживать |V(Dx)|, |V(Dy)| и |V(Ay)| ниже Vs/2.

Выше было показано, что если нужно подать переключающие напряжения только на выбранную часть ячеек, лежащих на одной управляющей линии, наличие мешающих напряжений неизбежно. Тем не менее, все же желательно удерживать эти мешающие напряжения на возможно более низком уровне. В отношении мешающих импульсов, возникающих на ячейках, лежащих на одной управляющей линии (на ячейках Dx и Dy), невозможно сказать, что тот или другой импульс будет появляться более часто или оказывать большее влияние, поскольку эти характеристики будут зависеть от того, какие именно поляризационные состояния потребуется устанавливать в адресуемых ячейках. Это, в свою очередь, будет зависеть от того, какие данные требуется записать, т.е. от того, какие логические состояния должны быть представлены в ячейках памяти. В типичном случае вероятности записи логической "1" и логического "0" будут равны, поэтому представляет интерес рассмотрение случая, когда |V(Dx)|=|V(Dy)|.

Импульсы Dx и Dy напряжения потенциально способны вызвать проблемы, поскольку эти мешающие напряжения возникают на большом количестве ячеек, а именно на всех неадресуемых ячейках вдоль одной линии данных. По сравнению с этими импульсами импульс мешающего напряжения V(Ay) может иметь место только на одной ячейке линии данных, а именно на тех ячейках, расположенных вдоль адресуемой управляющей линии, полярность которых не должна быть переключена, т.е. на неадресуемых ячейках. Однако, поскольку адресуемая ячейка находится в поляризационном состоянии Y, а импульс V(Ay) (как это было показано выше) будет в типичной ситуации ориентирован в том же направлении, что и переключающее напряжение, обеспечивающее переключение в противоположное поляризационное состояние, мешающее напряжение Ау может вносить вклад в частичное переключение ячейки в направлении поляризационного состояния Х и даже приводить, в сочетании с явлением импринтинга, к ошибочному переключению. Чтобы уменьшить риск такого переключения, обычно перед подачей переключающих напряжений на ячейки Ах требуется обеспечить некоторую выдержку после того, как ячейки были переключены в поляризационное состояние Y, и тем самым дать возможность поляризационному состоянию Y "устояться". Такая выдержка обычно обеспечивается протоколом подачи импульсов, предусматривающим так называемое "состояние покоя", в котором все ячейки находятся под одинаковым потенциалом (например, в период между циклом считывания/стирания и циклом записи/повторной записи, генерирующим помехи).

Полярность мешающих импульсов зависит от того, должно ли поляризационное состояние адресуемых ячеек быть переключено или сохранено. Другими словами, указанная полярность зависит от данных. Даже с учетом того, что за длительный период времени, как правило, будет достигнуто одинаковое распределение по ячейкам данных, соответствующих логическим единицам и нулям, это соотношение необязательно будет справедливо для индивидуальных ячеек или групп ячеек в течение более коротких периодов времени. Отсюда следует, что в любой момент после того, как имела место подача мешающих напряжений, зависящих от данных, ячейки, испытавшие воздействие мешающих импульсов, могут быть частично переключены в различных направлениях и в различной степени. Такой ситуации следует избегать; по крайней мере, ее следует ослабить, если неадресуемые ячейки Dx и Dy, испытывающие помехи, всегда должны получать равные напряжения обеих полярностей в любом создающем помехи исполнительном цикле, предусмотренном протоколом подачи импульсов. В частности, если мешающее напряжение на Dx во время исполнительного цикла равно +Vs/3, следует осуществить цикл, предшествующий помехе или следующий за ней (далее - "цикл до или после помехи"), который генерирует импульс той же амплитуды, но противоположной полярности (в рассматриваемом примере импульс -Vs/3), имеющий, по существу, ту же длительность.

Поскольку напряжение определенной амплитуды в терминах способности вызвать переключение до некоторой степени может быть скомпенсировано напряжением меньшей амплитуды, подаваемым в течение большего периода, требование, чтобы импульс, имеющий определенные профиль и амплитуду, был сбалансирован аналогичным импульсом с тем же профилем, но противоположной полярности, не всегда является обязательным. Вместо этого, способность вызвать переключение может характеризоваться "площадью" импульса (имеющей размерность Вс): импульс напряжения определенной полярности, имеющий определенную "площадь", может быть сбалансирован импульсом, имеющим, по существу, такую же "площадь", но противоположную полярность.

Чтобы избежать переключения ячеек матрицы при подаче напряжений в цикле до или после помехи, нужно следовать общему правилу: на ячейку никогда нельзя подавать напряжение, которое заставит ее переключиться в состояние, противоположное тому, в котором она находится. В общем виде рассматриваемая ситуация может быть описана в терминах напряжений посредством следующих выражений:

(9) V(Ay)=Ф(BLy)-Ф(AWL)<+Vc

(10) V(Ax)=Ф(BLx)-Ф(AWL)>-Vc

(11) V(Dy)=Ф(BLy)-Ф(UWL)<|Vc|

(12) V(Dx)=Ф(BLx)-Ф(UWL)<|Vc|.

Сравнивая выражения (9)-(12) с выражениями (5)-(8), можно видеть, что разница между ними состоит в том, что теперь значение V(Ax) следует задавать превышающим -Vc, а не равным Vs. Поскольку накладываемые ограничения ослабляются, отсюда следует, что найти решения для системы выражений (9)-(12), как правило, легче, чем для системы выражений (5)-(8). Для поиска этих решений будет использована фиг.6, иллюстрирующая выражения (5)-(8) аналогично тому, как фиг.4 иллюстрирует выражения (1)-(4). Поскольку Ф(BLx) и Ф(BLy) должны находиться в пределах ±|Vc| от Ф(AWL), причем значение Ф(BLy) должно лежать выше Ф(AWL) не более чем на |Vc|, а значение Ф(BLx) должно лежать ниже Ф(AWL) не более чем на |Vc|, для расстояний между Ф(UWL) и Ф(AWL), превышающих 2|Vc|, никаких решений существовать не может. Этот вывод иллюстрируется на фиг.6, из которой видно, что какие-либо решения возможны при условии, что нижний, темный прямоугольник, расположенный симметрично Ф(AWL), начнет перекрывать верхний, светлый прямоугольник, расположенный симметрично Ф(UWL).

Ранее было показано, что ситуация V(Dy)=-V(Dx)=V(D) может представлять интерес во время выполнения исполнительного цикла, генерирующего помеху.

Следовательно, она представляет интерес и для цикла до или после помехи, поскольку указанные напряжения обычно соотносятся с мешающими импульсами противоположной полярности или даже повторяют их. При этом полезно различать две ситуации, в которых Ф(UWL)=Ф(AWL) и Ф(UWL)<>Ф(AWL). В последнем случае становится возможным прикладывать напряжения к адресуемым ячейкам на адресуемой управляющей линии отдельно от напряжений, прикладываемых к неадресуемым ячейкам. В первом же случае во время подачи импульсов до или после помехи все управляющие линии находятся в одинаковом состоянии.

Фиг.7 представляет модифицированный вариант фиг.6, иллюстрирующий ситуацию V(Dy)=-V(Dx)=V(D) при условии, что Ф(UWL)<>Ф(AWL). Напряжение на ячейке задается, как напряжение на линии данных минус напряжение на управляющей линии. Из фиг.7 должно быть понятно, что |V(D)|<|Vc| и что для того, чтобы обеспечить противоположную полярность напряжений на ячейках, лежащих на линиях BLx и BLy, достаточно просто поменять положениями Ф(BLy) и Ф(BLx). В тех случаях, когда представляется желательным удерживать напряжения V(Ax) и V(Ay) ниже уровня 2V(D), потенциал на адресуемой управляющей линии (AWL) должен лежать между потенциалами на линиях BLx и BLy. Как следствие, полярность напряжений на ячейках, лежащих на конкретной линии данных, в обычном случае будет одной и той же. Однако полярности напряжений на ячейках, лежащих на линиях BLx и BLy данных, будут противоположными. Альтернативно, если допускается, что напряжения на ячейках, лежащих на адресуемой управляющей линии, превышают 2V(D), напряжения V(Ax) и V(Ay) на ячейках, лежащих на адресуемой управляющей линии, могут иметь одинаковую полярность.

Предположим, что исполнительный цикл, генерирующий помеху, дает напряжения +V(D) для ячеек Dx и -V(D) для ячеек Dy (разумеется, возможен вариант и с противоположными полярностями, причем он потребует лишь минимальных и очевидных изменений последующего изложения). Как уже отмечалось, желательно использовать импульсы до и/или после помехи, которые должны иметь ту же амплитуду, но противоположную полярность по отношению к мешающим импульсам. В данном случае это соответствует V(Dx)=-V(D) и V(Dy)=V(D). Как это было пояснено со ссылкой на фиг.7, при этом V(Ax) будет соответствовать направлению переключения в поляризационное состояние Y, a V(Ay) - направлению переключения в поляризационное состояние X. Такой вариант является нежелательным, особенно применительно к импульсу, подаваемому после помехи, поскольку приводит к подаче на только что переключенную ячейку импульса напряжения в направлении, противоположном направлению переключения.

Импульс напряжения V(Ax), подаваемый после помехи в направлении переключения в поляризационное состояние Y, представляется особенно нежелательным, поскольку переключение в поляризационное состояние Х является ближайшим по времени. Однако проблемы могут возникнуть и с импульсом напряжения V(Ay) после помехи, соответствующим переключению в поляризационное состояние Y, особенно поскольку представляется вероятным, что адресуемые ячейки недавно, практически непосредственно перед началом исполнительного цикла, генерирующего помеху, были переключены в поляризационное состояние Y. Таким образом, должно быть понятно, что в описанной ситуации применительно к импульсам, подаваемым после помехи, невозможно полностью избежать риска случайного переключения в ложном направлении, даже если окажется возможным уменьшить напряжение, прикладываемое к ячейке в нежелательном направлении для адресуемых ячеек одного типа, например ячеек Ах, ценой повышения напряжения, приложенного в нежелательном направлении к ячейкам Ау.

Однако в случае использования импульса перед помехой имеется возможность использовать тот факт, что все адресуемые ячейки должны иметь поляризационное состояние Y, т.е. что все адресуемые ячейки должны быть не чувствительны к напряжениям, способствующим переключению в поляризационное состояние Y. Это означает, что применительно к импульсу перед помехой выражение (10) можно исключить, поскольку на ячейки Ах не накладывается никаких ограничений. Исключение выражения (10) можно проиллюстрировать на фиг.6 удалением нижней границы потенциала Ф(BLx)_min2 (т.е. нижней границы темного прямоугольника, расположенного симметрично Ф(AWL)). Таким образом, желательно выбирать потенциалы на электродах с целью сбалансировать мешающие напряжения таким образом, чтобы напряжения на ячейках (Dx и Dy), лежащих на неадресуемой управляющей линии, формировались как импульсы, подаваемые перед помехой, а напряжения на адресуемые ячейки (Ах и Ау) подавались в направлении переключения в поляризационное состояние Y, т.е. в направлении поляризационного состояния, в которое адресуемые ячейки уже были переключены. Данный вариант в типичном случае может быть реализован за счет выбора потенциала на адресуемой управляющей линии (AWL) равным потенциалу на линии BLy данных. На фиг.7 это соответствует выбору Ф(AWL)=Ф(BLy), приводящему к тому, что V(Ax)=-2V(D) и V(Ay)=0, т.е. импульсы напряжения подаются на адресуемые ячейки только в направлении переключения в поляризационное состояние Y.

Другое преимущество от использования импульса не после, а перед помехой состоит в том, что упомянутое ранее время выдержки между переключающими импульсами может быть эффективно использовано для каких-то иных целей, чем ожидание того, что адресуемые ячейки стабилизируются ("устоятся") в поляризационном состоянии Y.

Фиг.8 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления изобретения с использованием протокола подачи импульсов с шагом Vs/3 и с выполнением цикла перед помехой. Показаны как потенциалы (Ф(AWL), Ф(UWL), Ф(BLx) и Ф(BLy)) на электродах, так и результирующие напряжения (V(Dx), V(Dy), V(Ax), V(Ay)) на ячейках. Следует специально отметить импульс перед помехой на неадресуемых управляющих линиях (Dx и Dy), который имеет такую же амплитуду, но противоположную полярность по отношению к следующему непосредственно за ним мешающему импульсу Vs/3. Можно отметить также, что на адресуемых ячейках в направлении, соответствующем предшествующему направлению поляризации, имеются только напряжения перед помехой: импульсное напряжение -2Vs/3 на ячейках Ах и никакого напряжения на ячейках Ау.

На фиг.8 и на дальнейших иллюстрациях протоколов подачи импульсов изменения напряжения представлены с очень крутыми фронтами. При этом уровни напряжения показаны изменяющимися с идеальной синхронностью, т.е. без учета последовательности изменения определенных электрических потенциалов. В реальной ситуации импульсам напряжения требуется некоторое время для достижения заданного уровня. Кроме того, одновременное изменение уровней напряжения в разных зонах, например на управляющей линии и на линии данных, не всегда возможно. Однако в контексте изобретения, определяемом его формулой, подобные детали представляются второстепенными. Поэтому они были опущены в целях облегчения восприятия. Также с целью облегчения восприятия временная шкала, использованная на чертежах, не обязательно отвечает реальным пропорциям. Импульс, имеющий длительность, меньшую чем у другого импульса, соответственно показан более коротким. Вместе с тем, оценка количественных соотношений между импульсами не может основываться на чертежах, тем более, что информация о параметрах импульсов может быть найдена в данном описании.

Вариант по фиг.8 направлен, в основном, на уменьшение риска возникновения несбалансированного количества мешающих импульсов в определенных направлениях, риска частичного переключения и риска случайного переключения в ложном направлении вследствие импринтинга. Однако он не касается проблем, связанных с паразитными токами/токами релаксации. Паразитные токи/токи релаксации должны быть достаточно малыми, чтобы допустить считывание в любой возможной операции считывания, которая может выполняться в исполнительном цикле, генерирующем помеху, или следовать непосредственно за ним. С целью уменьшения паразитных токов/токов релаксации можно ввести задержку. Однако, поскольку это приведет к уменьшению достижимой информационной скорости, представляет интерес задача ускорения затухания названных токов. Основная часть паразитных токов/токов релаксации обычно возникает вследствие подачи напряжения на неадресуемые ячейки. Полярность мешающих напряжений, как это было показано выше, зависит от напряжения, поданного на адресуемую ячейку (адресуемые ячейки) на той же линии данных, что и неадресуемые ячейки. Следовательно, направление паразитных токов/токов релаксации будет зависеть от полярности напряжений, поданных на адресуемые ячейки, что, в свою очередь, зависит, как правило, от того, какие именно данные подлежат записи/считыванию.

Поскольку напряжения противоположных полярностей в обычном случае будут порождать противоположно направленные паразитные токи/токи релаксации, балансирование положительных и отрицательных напряжений, например, как это показано на фиг.8, должно также уменьшить уровень паразитных токов/токов релаксации, имеющих место после выполнения исполнительного цикла, генерирующего помеху. Однако на практике основной вклад в паразитные токи/токи релаксации будет давать последнее поданное напряжение. При учете этого обстоятельства появляется возможность обеспечить более быстрое затухание паразитных токов/токов релаксации по сравнению с использованием только выдержки. Такая возможность реализуется подачей импульса после помехи, который обеспечивает импульс напряжения противоположной полярности, но меньшей длительности по сравнению с предыдущим импульсом на неадресуемых ячейках. В общем случае нет необходимости в использовании той же амплитуды и меньшей длительности: тот же эффект может быть достигнут использованием импульса после помехи противоположной полярности и с существенно меньшей площадью, чем предыдущий импульс напряжения. В частности, можно применять в этом случае импульсы меньшей длительности и с меньшей амплитудой. В случае использования протокола с дискретными уровнями напряжения (такого как трехуровневый протокол подачи импульсов с шагом Vs/3, представленный на фиг.8), импульсы, подаваемые после помехи на неадресуемые ячейки, должны быть противоположной полярности, но с такой же амплитудой, что и предшествующий мешающий импульс, воздействовавший на эти ячейки.

Задачу, которую нужно решить подачей импульса, следующего за помехой, можно снова описать выражениями (9)-(12). Следовательно, здесь снова будет возникать риск случайного переключения в ложном направлении, особенно в отношении ячеек, которые склонны к обратному переключению вследствие импринтинга. Однако в этом случае используется меньший импульс, который в типичном режиме будет в 5-20 раз меньше импульса, подаваемого в исполнительном цикле, генерирующем помеху. Во многих приложениях это будет приводить к снижению до приемлемого уровня риска случайного переключения в ложном направлении. Однако, если риск случайного переключения рассматривается как малый, но все еще возможный, одно из решений может состоять в том, чтобы уменьшить напряжение, существующее после помехи на адресуемых ячейках, в направлении, соответствующем последнему переключению. Как правило, это будет соответствовать уменьшению напряжения в направлении Y для ячеек Ах ценой соответствующего небольшого увеличения напряжения в направлении Х для ячеек Ау. Если уменьшение длительности и, возможно, амплитуды импульсов после помехи по сравнению с мешающими импульсами не создает проблем с частичным или случайным переключением вследствие импринтинга, нельзя будет достичь существенного выигрыша при рассмотрении Ф(AWL) отдельно от Ф(UWL) для импульсов после помехи. Напротив, выбор Ф(AWL)=Ф(UWL) приведет к более простому управлению напряжениями; при этом ситуацию можно будет описать только с использованием выражений (11)-(12), что означает увеличенную свободу в выборе решений.

Фиг.9 иллюстрирует выражения (11)-(12) для случая Ф(AWL)=Ф(UWL). На практике можно подавать на ячейки напряжения любых типов, однако, потенциал на любой из линий данных (BLy и BLx) должен отличаться от потенциала управляющей линии не более чем на |Vc|.

Фиг.10 иллюстрирует предпочтительный вариант применительно к рассмотренной ситуации, реализованный с использованием протокола подачи импульсов с шагом Vs/3 и с циклом подачи импульсов перед помехой, подобным описанному выше со ссылкой на фиг.8. Используется импульс после помехи, имеющий меньшую длительность, чем мешающий импульс. Показаны как потенциалы (Ф(AWL), Ф(UWL), Ф(BLx) и Ф(BLy)) на электродах, так и результирующие напряжения (V(Dx), V(Dy), V(Ax), V(Ay)) на ячейках. Следует отметить, что импульс после помехи имеет одинаковый вид для всех ячеек, лежащих на одной линии данных, хотя (как это было пояснено выше) имеется возможность подавать на адресуемые ячейки напряжения, отличающиеся от напряжений на неадресуемых ячейках. Другими словами, можно реализовать ситуацию, имеющую место для импульса перед помехой. С учетом приведенных ранее пояснений должно быть понятно, что (хотя это в явном виде и не показано на фиг.10) импульсы после помехи могут быть асимметричными. В частности, может быть реализован импульс с большей относительной амплитудой в положительном или отрицательном направлении.

Следует также отметить, что вследствие добавления импульсов после помехи, показанных на фиг.10, больше не обеспечивается баланс между положительными и отрицательными импульсами, подаваемыми на неадресуемые ячейки (в котором состоял главный смысл использования импульса после помехи в предыдущем варианте). Однако, поскольку импульс после помехи, как правило, имеет малую длительность, влияние дисбаланса менее значительно, и в некоторых случаях он может быть приемлемым. Вместе с тем, очень просто компенсировать этот дисбаланс путем уменьшения длительности импульса перед помехой, поскольку на фиг.10 импульсы, подаваемые перед и после помехи, имеют одинаковую полярность. Следовательно, баланс площадей положительных и отрицательных импульсов, подаваемых на неадресуемые ячейки, легко восстанавливается согласованием длительности импульса перед помехой с длительностью импульса после помехи.

Представленная на фиг.10 ситуация с Ф(AWL)=Ф(UWL) не всегда допустима, например, в случаях, когда неприемлем даже импульс малой длительности, направленный противоположно переключающему импульсу, поданному на адресуемые ячейки, и следующий непосредственно за ним. Если желательно, чтобы в цикле после помехи на адресуемые ячейки не подавалось никакого напряжения, соответствующего определенному направлению (как правило, направлению Y для ячеек Ах), и одновременно желательно избежать повышенных напряжений для ячеек других типов (например, в направлении Х для ячеек Ау), найти соответствующее решение невозможно, как это можно видеть из фиг.7. По меньшей мере, такое решение невозможно, если на ячейки Dx и Dy необходимо одновременно подавать напряжения с взаимно противоположными полярностями и с полярностями, противоположными по отношению к мешающим напряжениям, возникающим на этих ячейках при выполнении исполнительного цикла, генерирующего помеху. Однако за счет разделения импульсов напряжения на неадресуемых ячейках (Dx и Dy) во времени (например, подавая сначала импульс после помехи на ячейки Dx, а затем на ячейки Dy), становится возможным избежать присутствия на адресуемых ячейках Ах и Ау в период после помехи нежелательных напряжений, имеющих определенную направленность, и иметь только мешающие импульсы обычного уровня, имеющие противоположную ориентацию.

В терминах рассмотренного выражения (11) или (12) это означает его приравнивание к нулю, т.е. уравнивание потенциала на любой из линий данных с потенциалом на неадресуемой линии данных. При этом второе выражение будет определять желательное напряжение на соответствующей неадресуемой ячейке. В то же время потенциал на адресуемой управляющей линии должен быть сделан таким же, что и на линии данных, соответствующей адресуемым ячейкам, которые не должны получить никакого напряжения, противоположного их направлению переключения. Таким образом, при наличии в каждый момент времени импульсов после помехи только одной полярности становится возможным иметь два импульса после помехи, имеющих определенную направленность (противоположную направлению переключения для адресуемых ячеек, имеющих только одно поляризационное состояние, например ячеек Ау) и обычную амплитуду. При этом ячейки, находящиеся в другом поляризационном состоянии (например, ячейки Ах), в этот момент получают, по существу, нулевое напряжение после помехи. Поскольку последними переключенными ячейками являются ячейки Ах, как правило, необходимо предотвратить подачу напряжения после помехи именно на эти ячейки.

Фиг.11 иллюстрирует вариант, в котором импульсы после помехи, подаваемые на ячейки Dx и Dy, разделены во времени, чтобы избежать подачи на ячейки Ах импульсов после помехи в направлении, соответствующем поляризационному состоянию Y. Как и в варианте по фиг.8, здесь также используется протокол подачи импульсов с шагом Vs/3 и с циклом перед помехой. Можно видеть, что на все ячейки Ах вообще не подаются напряжения после помехи, тогда как ячейки Ау получат два импульса после помехи, соответствующие направлению Х и имеющие такие же амплитуду и длительность, что и импульсы после помехи, формирующиеся на ячейках Dx и Dy. В типичном случае подобная ситуация не будет критичной, поскольку относительно большое время будет проходить после того, как ячейки Ау были переключены в поляризационное состояние Y, по крайней мере, по сравнению с переключением ячеек Ах. В согласии с данными, приведенными при обсуждении фиг.10, длительность импульса перед помехой была уменьшена для обеспечения баланса между импульсами напряжения противоположных направлений, подаваемыми на неадресуемые ячейки.

С целью ускорения затухания паразитных токов/токов релаксации можно использовать не единственный импульс после помехи, а последовательность таких импульсов, например серию импульсов с различными напряжениями, длительностями, полярностями, формами и т.д. В свете пояснений, приведенных выше со ссылками на фиг.7 и 9, должно быть понятно, что могут быть сформированы непереключающие импульсы в принципе любого типа, подаваемые до и после помехи. Особый интерес представляют импульсы с убывающей амплитудой и/или длительностью. Среди представляющих интерес импульсов можно также отметить пилообразные импульсы, у которых каждый импульс начинается, например, с заданного уровня и убывает до нуля в течение заданного периода времени.

Фиг.12 иллюстрирует предпочтительный вариант подобного типа, использующий протокол подачи импульсов с шагом Vs/6. По сравнению с фиг.10 здесь используются иные импульсы после помехи, у которых каждый импульс имеет меньшую длительность, меньшую амплитуду и противоположную полярность относительно предыдущего импульса. Показаны как потенциалы (Ф(AWL), Ф(UWL), Ф(BLx) и Ф(BLy)) на электродах, так и результирующие напряжения (V(Dx), V(Dy), V(Ax), V(Ay)) на ячейках. Следует отметить, что только последний импульс после помехи обеспечивает наличие на ячейках уменьшенного напряжения Vs/6.

Поскольку в данном случае два импульса после помехи будут до некоторой степени балансировать друг друга, в типичной ситуации нет необходимости использовать компенсацию путем изменения длительности импульса перед помехой. По крайней мере, в этом случае требуется меньшая подстройка, чем в примере по фиг.11. Еще один аналогичный вариант соответствует использованию протокола с шагом Vs/3, т.е. выбору для всех импульсов после помехи амплитуды, равной Vs/3, и уменьшению не амплитуды, а длительности импульсов. Другими словами, каждый импульс после помехи будет иметь меньшую длительность, чем предыдущий импульс.

Длительность импульсов перед и после помехи может быть задана заранее, например, путем конфигурирования устройства до его использования. Однако ею можно также управлять в процессе работы, основываясь на измерении показателей окружающей среды. Для этой цели может быть использован, например, решающий алгоритм с результатами указанных измерений в качестве входных параметров. Было, в частности, обнаружено, что при повышенных температурах для достижения того же эффекта, что и при комнатной температуре, необходимо увеличить длительности импульсов. Такая зависимость была экспериментально обнаружена, например, для температуры 60°С. В типичной ситуации требуется увеличение длительности в 1-2 раза по сравнению с длительностью при комнатной температуре. Эффективная настройка длительности может быть реализована с применением датчика температуры или аналогичного устройства, которое позволяет измерять температуру вблизи интересующей пассивной матрицы.

Часто бывает трудно точно определить источники всех паразитных токов/токов релаксации, а также токов, на которые влияют конструкция, архитектура, выбор материала и других параметров устройства, содержащего пассивную матрицу. Часто пассивная матрица формируется в виде многослойной стопы, содержащей несколько слоев запоминающего материала и электродов. В этом случае смежные пассивные матрицы часто именуются субматрицами. Подобная субматрица (иногда именуемая также сегментом матрицы) в данном описании определяется как пассивная матрица, которая, по существу, изолирована от пассивной матрицы, содержащей ячейки, адресуемые в настоящий момент. Таким образом, субматрица - это пассивная матрица, составляющая часть того же запоминающего устройства, которая в идеальной ситуации не воспринимает, по существу, никаких мешающих напряжений во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, в другой субматрице того же запоминающего устройства. Однако было обнаружено, что вследствие несовершенства большинства реальных устройств внутри пассивной матрицы, в которой в данный момент выполняется операция адресации, возникают паразитные токи. В частности, непренебрежимый вклад могут вносить паразитные токи/токи релаксации, обусловленные взаимодействием между слоями, например между неадресуемой управляющей линией смежной пассивной матрицы и линией данных адресуемой пассивной матрицы, а также между линиями данных сегмента, к которому производится адресация.

Паразитные токи/токи релаксации, вызванные взаимодействием между линиями данных, сильно зависят от данных. При этом они, в основном, обусловлены наличием разности напряжений между конкретной линией данных и смежными линиями данных, прежде всего, по одной соседней линии данных с каждой стороны. Различные логические значения в адресуемых ячейках, лежащих вдоль смежных линий данных, обуславливают разность напряжений и, как следствие, паразитные токи. В исполнительных циклах, генерирующих помеху, которые основаны на протоколе с шагом Vs/3 (использованным в рассмотренных примерах), указанная разность напряжений в типичном случае составляет 2Vs/3. Паразитные токи/токи релаксации между линиями данных будут, кроме того, зависеть от расстояния между этими линиями, от площади поверхности линии данных, обращенной к смежной линии, и от материала между двумя линиями данных. Эти параметры, как правило, являются заданными и обусловленными другими многочисленными требованиями, включая требования по плотности упаковки, площади чипа, толщины электродов и др. Как следствие, часто оказывается затруднительным получить такую конструкцию пассивной матрицы, которая полностью устраняет влияние паразитных токов/токов релаксации между линиями данных. Поэтому при выборе параметров импульсов перед и после помехи следует учитывать возможный риск появления значительных паразитных токов/токов релаксации между указанными линиями.

Паразитные токи/токи релаксации, обусловленные связью между слоями, в основном, вызваны несовершенством изоляции между разделенными пассивными матрицами (субматрицами) на одном чипе. Из уровня техники известны различные методы и обоснования сегментации, т.е. разбиения памяти, основанной на пассивной матрице, на субматрицы. Часто пассивное матричное устройство будет состоять, по меньшей мере, из одной или двух смежных пассивных матриц, расположенных в двух параллельных слоях, расположенных друг над другом и разделенных изолирующим (например, диэлектрическим) слоем. Однако несовершенный изолирующий слой позволит паразитным токам от электрода смежной неактивной матрицы, вследствие наличия разности потенциалов между электродами различных матриц, доходить до электрода, соответствующего адресуемой линии данных в пассивной матрице, которая в данный момент является рабочей. Как правило, главный вклад паразитных токов от смежных пассивных матриц обусловлен матрицами, лежащими непосредственно над и под пассивной матрицей, к которой в данный момент производится адресация, т.е. в смежных параллельных плоскостях относительно указанной матрицы. В неадресуемой пассивной матрице обычно все электроды имеют одинаковый потенциал, соответствующий так называемому состоянию покоя.

За счет правильного выбора потенциала смежных неактивных матриц можно обеспечить контролируемую межслойную разность потенциалов, приводящую к получению таких паразитных токов/токов релаксации, которые могут быть ослаблены или поставлены под контроль с помощью импульсов, подаваемых перед и после помехи в пассивной матрице, активированной в данный момент. Подобно "обычным" паразитным токам/токам релаксации между линиями данных и неадресуемыми управляющими линиями, межслойные паразитные токи/токи релаксации будут затухать быстрее, если за импульсом напряжения, приводящим к возникновению токов во время цикла, генерирующего помеху, будет подаваться импульс напряжения (создаваться разность напряжений) противоположной полярности и меньшей площади. Данное условие будет выполнено, если уровень потенциала на электродах, т.е. уровень напряжения, соответствующий состоянию покоя, на электродах смежной неактивированной пассивной матрицы выбрать равным потенциалу на неадресуемой управляющей линии пассивной матрицы, активированной в данный момент.

Из уровня техники известны различные методы компенсации токов утечек/релаксации в считанном значении. Некоторые из этих методов исходят из того, что характеристики паразитных токов/токов релаксации в последовательно снимаемых отсчетах и в отсчетах, полученных из различных индивидуальных линий данных, которые соответствуют тем же самым данным, должны быть, по существу, аналогичными. Для того чтобы получить опорное значение, соответствующее определенным данным, обычно используют опорные линии данных. Однако, поскольку полярность мешающих импульсов зависит от данных и поскольку паразитные токи имеют сложную структуру и существуют в самих линиях данных, между этими линиями и даже между слоями, флуктуации паразитных токов/токов релаксации также будут зависеть от данных. Более предсказуемое и менее зависимое от данных поведение может быть достигнуто с использованием импульса или серии импульсов после помехи, заканчивающейся импульсом после помехи, имеющим одинаковую полярность для всех линий данных (BLx и BLy) независимо от содержания данных. В ранее рассмотренных вариантах полярности импульсов перед помехой и после помехи, подаваемых на неадресуемые ячейки, всегда имели противоположные полярности на линиях BLx и BLy данных, поскольку мешающие напряжения на указанных линиях BLx и BLy, как правило, имеют противоположные полярности.

В контексте пояснений, представленных при рассмотрении фиг.9, должно быть понятно, что использование импульсов одинаковой полярности имеет целью получить одинаковый потенциал на электродах, соответствующих линиям данных. В то же время такой подход открывает возможность создания нулевого напряжения на адресуемых ячейках, поскольку в этом случае потенциал на адресуемой управляющей линии может быть установлен таким же, как потенциалы на обеих линиях данных. Использование завершающего импульса одинаковой полярности, как правило, приведет к использованию различной общей площади импульсов после помехи для неадресуемых ячеек, лежащих на линиях BLx и BLy данных. Это, в свою очередь, сделает желательной возможность обеспечения различных длительностей для импульса перед помехой, подаваемого на ячейки Dx и Dy. Чтобы реализовать такую возможность применительно к импульсу перед помехой, потенциал адресуемой управляющей линии должен быть выбран таким, чтобы на ячейки Ау подавалось нулевое напряжение или только напряжение, соответствующее направлению поляризационного состояния Y. В то же время потенциал неадресуемой управляющей линии устанавливается равным потенциалам линий данных одного типа, например линии BLy, тогда как потенциалы на линиях данных другого типа (соответственно BLx) выбирают такими, чтобы получить желательный импульс перед помехой на соответствующих неадресуемых ячейках.

На фиг.13 представлен предпочтительный вариант, использующий протокол подачи импульсов с шагом Vs/3 и два импульса после помехи. При этом, с целью обеспечения лучшей управляемости и более предсказуемого поведения остаточных паразитных токов/токов релаксации, последний из этих импульсов имеет одинаковую полярность для всех линий данных. Показаны как потенциалы (Ф(AWL), Ф(UWL), Ф(BLx) и Ф(BLy)) на электродах, так и результирующие напряжения (V(Dx), V(Dy), V(Ax), V(Ay)) на ячейках. Следует отметить, что, как и в варианте по фиг.11, в цикле после помехи для ячеек Ах отсутствуют напряжения с полярностью, противоположной направлению переключения. Кроме того, благодаря наличию последнего импульса одной и той же полярности общая площадь импульсов в цикле после помехи неодинакова для неадресуемых ячеек вдоль линий BLx и BLy. Однако это неравенство компенсируется уменьшением длительности импульса перед помехой только для ячеек Dy, так что на неадресуемые ячейки поступают сбалансированные количества положительных и отрицательных импульсов.

Импульсы после помехи, которые, как показано на фиг.13, заканчиваются импульсом одной и той же полярности, не всегда в состоянии обеспечить общий удовлетворительный результат. Завершающие импульсы одинаковой полярности на всех линиях данных всегда будут приводить к тому, что некоторые ячейки получат два смежных импульса одинаковой полярности, что, как правило, не является оптимальным в отношении быстрого затухания паразитных токов/токов релаксации. Другими словами, применение подобных импульсов создаст эффект независимости от данных, но эффект ускоренного затухания паразитных токов/токов релаксации может быть не столь заметным, как в ситуации, когда полярность импульсов после подачи зависит от данных и может быть различной для различных линий данных.

Среди достоинств способа по настоящему изобретению можно отметить обеспечение более надежных отсчетов при считывании, позволяющее повысить информационную скорость. Кроме того, ячейки памяти становятся менее чувствительными к частичному или случайному переключению (обусловленному импринтингом) при выполнении операций.

Специалистам в данной области должно быть понятно, что, не выходя за пределы объема изобретения, в варианты, приведенные выше с целью проиллюстрировать и пояснить сущность изобретения, могут быть внесены различные изменения, касающиеся деталей его осуществления, таких как уровни напряжений, длительности, протоколы подачи импульсов, а также в соотношения между различными частями и операциями.