用于修复电阻式内存的电控装置、方法、内储程序的计算机程序产品及可读取记录媒体

摘要

本发明公开一种电阻式存储器，用于解决现有存储器的可靠度不佳问题，该电阻式存储器包括：两个电极，相互分离；一个围阻体，设有一个通道；及一个含氧变阻层，阻绝该围阻体的通道，该两个电极及该围阻体共同包夹该含氧变阻层，构成该两个电极及该围阻体的元素均不含氧。借此，可确实解决上述问题。

说明书

技术领域

本发明关于一种用于电阻式内存的电控装置、方法、内储程序的计算机程序产品及可读取记录媒体；特别是关于一种用于修复电阻式内存的电控装置、方法、内储程序的计算机程序产品及可读取记录媒体。

背景技术

电阻式内存(RRAM)具有操作电压低、读写速度快及组件微缩性高等优点，其构造如M/I/M及M/I/M/I/M(互补式)等形态，有机会取代传统的闪存(Flash Memory)以及动态随机存取内存(DRAM)，成为下个时代的内存组件主流。

请参阅图1所示，现有电阻式内存9可具有两个电极91及一个变阻构件92，该变阻构件92可为单一材料构成或多种材料层组成的结构，该变阻构件92结合于该两个电极91之间，其中一个电极91可用于接地，另一个不用于接地的电极91可电性连接一个电压源V，用以提供不同电位值的电压(如图2所示)，供该电阻式内存9进行至少一个操作过程，如：设置程序P1(Set process)及重置程序P2(Reset process)，使该变阻构件92产生氧化/还原反应，而切换为低阻态(LRS)或高阻态(HRS)，用以储存数据的两种逻辑状态(如：0或1)。

请参阅图3所示，现有电阻式内存随着操作次数增加，该变阻构件92中的氧离子会逐渐逸散，导致高/低阻态的电阻值渐趋接近，如：该电阻式内存在操作一定次数(约1×10⁸次)后，即因高/低阻态差距过小，而无法继续操作且需更换组件。故，现有电阻式内存的使用寿命有待改善，除会增加数据储存成本，且可靠度不佳。

有鉴于此，上述现有技术在实际使用时确有不便之处，亟需进一步改良，以提升其实用性。

发明内容

本发明提供一种用于修复电阻式内存的电控装置，可提高电阻式内存的可靠度。

本发明另外提供一种用于修复电阻式内存的方法，可提高电阻式内存的可靠度。

本发明另外提供一种内储程序的计算机程序产品，可供具有电控功能的计算机加载程序并执行，以提高电阻式内存的可靠度。

本发明另外提供一种内储程序的计算机可读取记录媒体，可供具有电控功能的计算机加载程序并执行，以提高电阻式内存的可靠度。

本发明公开一种用于修复电阻式内存的电控装置，用以输出至少一个操作讯号及一个回复讯号至该电阻式内存不用于接地的一个电极，该电控装置可包括相互耦接的一个运算模块及一个发讯模块，该运算模块依据一个操作指令控制该发讯模块产生该操作讯号，使该操作讯号于一个操作时间内由一个零电位转为一个非零电位，再由该非零电位转为该零电位，该运算模块判断该操作讯号是否由该非零电位转至该零电位，若判断为是，该运算模块依据一个回复指令控制该发讯模块产生该回复讯号，使该回复讯号由该零电位降至一个负电位，维持一个回复时间，再由该负电位升至该零电位，若判断为否，该运算模块监视该操作讯号的电位。

本发明另外公开一种用于修复电阻式内存的方法，可供用于修复该电阻式内存的一个电控装置执行，该电控装置用于电性连接该电阻式内存不用于接地的一个电极，使该电极接收该电控装置产生的一个操作讯号及一个回复讯号，该操作讯号于一个操作时间内由一个零电位转为一个非零电位，再由该非零电位转为该零电位，该方法包括：若该操作讯号由该非零电位转至该零电位，依据一个回复指令使该回复讯号由该零电位降至一个负电位，维持一个回复时间，再由该负电位升至该零电位。

本发明另外公开一种内储程序的计算机程序产品，当计算机加载该计算机程序并执行后，可完成上述的方法。

本发明另外公开一种内储程序的计算机可读取记录媒体，当计算机加载该计算机程序并执行后，可完成上述的方法。

所述电控装置于该回复时间可产生一个正电讯号，用以输出至该电阻式内存的另一个电极；所述回复时间可大于1纳秒；所述非零电位的值为一个正值或一个负值；所述回复讯号的波形可为方波或梯形波；所述电控装置的运算模块累计该操作讯号的输出次数，直到该输出次数等于一个回复次数，该运算模块产生该回复指令，供该电控装置的发讯模块产生该回复讯号，使该回复讯号由该零电位降至该负电位，维持该回复时间，再由该负电位升至该零电位。借此，可防止该变阻构件中的氧离子逸散，保留足够的氧离子用于氧化该变阻构件中的金属丝，使该电阻式内存的阻态能适时回复。

本发明的有益效果是：

上述用于修复电阻式内存的电控装置、方法、内储程序的计算机程序产品及计算机可读取记录媒体，可于任意次数的操作过程后产生该回复讯号，该回复讯号可对该变阻构件施予电场作用力，可防止该变阻构件中的氧离子逸散，保留足够的氧离子用于氧化该变阻构件中的金属丝，使该电阻式内存的阻态得以适时回复，避免阻态过于模糊导致数据读取错误，故可达成“提高组件可靠度”、“延长组件使用寿命”及“避免数据错漏”等目的，改善现有电阻式内存的上述问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1：现有电阻式内存的使用示意图；

图2：现有电阻式内存的操作电压曲线图；

图3：现有电阻式内存的阻态与操作次数的关系示意图；

图4：本发明的用于修复电阻式内存的电控装置实施例的使用示意图；

图5：本发明的操作讯号与回复讯号的电压曲线图；

图6：本发明的回复讯号应用于现有电阻式内存的阻态与操作次数的关系示意图。

附图标记说明

1电控装置

11 运算模块12 发讯模块

P1 设置程序P2 重置程序

P3 回复程序

R电阻式内存R1a,R1b电极

R2 变阻构件

SA 操作讯号SB 回复讯号

TA,TA’ 操作时间TB 回复时间

﹝现有技术﹞

9现有电阻式内存

91 电极92 变阻构件

P1 设置程序P2 重置程序

P3 回复程序V电压源。

具体实施方式

为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特根据本发明的较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

本发明全文所述的方向性用语，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上(顶)”、“下(底)”、“内”、“外”、“侧”等，主要是参考附加附图的方向，各方向性用语仅用以辅助说明及理解本发明的各实施例，不用以限制本发明。

请参阅图4所示，其是本发明的用于修复电阻式内存的电控装置实施例的使用示意图。其中，该电控装置1可用以产生至少一个操作讯号SA及一个回复讯号SB(如图5所示)，该操作讯号SA及回复讯号SB可输送至一个电阻式内存R不用于接地的一个电极R1a，该电控装置1可控制该操作讯号SA于一个操作时间TA或TA’内由一个零电位转为一个非零电位(如：正、负电位)，再由该非零电位转为该零电位，若该操作讯号SA由该非零电位转至该零电位，该电控装置1可控制该回复讯号SB由该零电位降至一个负电位，维持一个回复时间TB，再由该负电位升至该零电位。以下举例说明其实施例，但是不以此为限。

举例而言，如图4所示，该电阻式内存R可为各式电阻式内存，如：M/I/M(如图1所示)或M/I/M/I/M构造等，该电阻式内存R可设有两个电极R1a、R1b(如：TiN或Ag等导电材料)及一个变阻构件R2(如：仅由单层SiO₂材料或由多层材料构成等)，但是不以此为限；该变阻构件R2结合于该两个电极R1a、R1b之间，其中一个电极R1a可电性连接该电控装置1，另一个电极R1b可用于接地，也可利用切换开关由接地改为提供正电吸引力(如：连接一个正电讯号)。

其中，如图4及5所示，该电控装置1可为具电讯控制功能的计算机(computer)、嵌入式系统(Embedded System)、系统单芯片(SoC)、特殊功能集成电路(ASIC)、电源供应器(power supply)或讯号产生器(signal generator)等，该电控装置1可执行一个讯号产生逻辑/程序，用以产生该操作讯号SA及回复讯号SB。在此实施例中，该电控装置1可为一个可程序化电源供应器，但是不以此为限；另外地，该操作讯号SA可供该电阻式内存R进行至少一个操作过程(operation process)，如：由该零电位(即电压值为0V)转为正电位(即电压值为正值)，再由正电位转为该零电位，以进行一个设置程序P1(Set process)；或者，由该零电位转为负电位(即电压值为负值)，再由负电位转为该零电位，以进行一个重置程序P2(Reset process)。

另一方面，当该电阻式内存R进行一定次数的操作过程后，该电控装置1可产生该回复讯号SB，如：若该操作讯号SA由该正/负电位转至该零电位，该电控装置1可控制该回复讯号SB由该零电位降至负电位，维持该回复时间TB(如：大于1纳秒，ns)，再由负电位升至该零电位，供该电阻式内存R进行一个回复程序P3(Recovery process)。以下举例说明该电控装置1内部软硬件协同工作的状态，但是不以此为限。

举例而言，如图4及5所示，该电控装置1可包括相互耦接的一个运算模块11及一个发讯模块12，该运算模块11及发讯模块12可为协同运作的软件或硬件模块，该运算模块11可依据一个操作指令(如：人为输入或由电子装置产生的命令)控制该发讯模块12产生该操作讯号SA，使该操作讯号SA于该操作时间TA或TA’内由该零电位转为该非零电位，再由该非零电位转为该零电位，该运算模块11可判断该操作讯号SA是否由该非零电位转至该零电位，若判断为“是”，该运算模块11可依据一个回复指令控制该发讯模块12产生该回复讯号SB，使该回复讯号SB由该零电位降至该负电位，维持该回复时间TB，再由该负电位升至该零电位，若判断为“否”，该运算模块11可持续监视该操作讯号SA的电位。

其中，该电控装置1的运算模块11还可累计(accumulate)该操作讯号SA的输出次数，直到该输出次数等于该运算模块11预存的一个回复次数(如：1×10⁸次)，该运算模块11即可产生该回复指令，供该发讯模块12产生该回复讯号SB，使该回复讯号SB由该零电位降至该负电位，维持该回复时间，再由该负电位升至该零电位，该回复讯号SB的波形可为具有负电位的方波或梯形波等多边形波，使该电阻式内存R维持良好性能，但是不以此为限。

值得注意的是，如图4所示，在上述操作过程中，由于该电极R1a会带有正电而对带负电的氧离子产生吸引力，使氧离子会逐渐往该电极R1a扩散，为防止氧离子永久脱离该变阻构件R2，可适时使该电极R1a带有防止该氧离子扩散的电位。举例而言，如图5所示，在该回复程序P3中，该电阻式内存R的变阻构件R2可通过负电位的电能，对该变阻构件R2持续施予电场作用力，如：利用该变阻构件R2周围的电极R1a于氧离子扩散方向提供负电排斥力，用以防止该变阻构件R2中的氧离子逸散，同时，若将相反方向的电极R1b由接地改为提供正电吸引力，则可提高效果，以保留足够的氧离子用于氧化该变阻构件R2中的金属丝(filament)，经操作一定次数后，仍能使该电阻式内存R的高、低阻态(HRS、LRS)维持一定差距(如图6所示)，使该电阻式内存R的阻态记忆功能适时被修复，可以改善现有电阻式内存因高/低阻态差距过小而无法继续操作的问题(如图3所示)。

请再参阅4及5所示，本发明的用于修复电阻式内存的方法实施例，可供用于回复该电阻式内存R的阻态的一个电控装置1执行，该电控装置1可用于电性连接该电阻式内存R不用于接地的一个电极R1a，使该电极R1a接收该电控装置1产生的操作讯号SA及回复讯号SB，该操作讯号SA可于该操作时间TA内由该零电位转为该非零电位，再由该非零电位转为该零电位，该方法实施例主要可包括：若该操作讯号SA由该非零电位转至该零电位，该电控装置1可产生该回复讯号SB，该回复讯号SB可于该回复时间TB内由该零电位降至该负电位，再由该负电位升至该零电位。在此实施例中，该方法与电控装置实施例的回复时间、非零电位的值、回复讯号的波形及产生方式大致相同，在此容不赘述。

此外，本发明的用于修复电阻式内存的方法实施例还可利用程序语言(ProgramLanguage，如：C++、Java等)编辑成计算机程序(如：上述讯号产生程序)，其程序代码(Program Code)的撰写方式是其所属技术领域中的技术人员可以理解，用以产生一种内储程序的计算机程序产品，该计算机程序产品还可储存于一种内储程序的计算机可读取记录媒体，如：各式内存、记忆卡、硬盘、光盘或U盘等，当计算机(如：上述电控装置1或具有电控功能的嵌入式系统等)加载上述程序并执行后，可完成本发明的方法实施例，也可作为本发明的电控装置实施例的软硬件协同工作的依据。

借此，本发明的用于修复电阻式内存的电控装置、方法及内储程序的计算机可读取记录媒体实施例，可于任意次数的操作过程后产生该回复讯号，该回复讯号可对该变阻构件施予电场作用力，可防止该变阻构件中的氧离子逸散，保留足够的氧离子用于氧化该变阻构件中的金属丝，使该电阻式内存的阻态得以适时回复区别性，避免高、低阻态过于接近导致数据读取错误，故可达成“提高组件可靠度”、“延长组件使用寿命”及“避免数据错漏”等目的。