一种磁存储器及其数据擦除方法与流程

1.本发明实施例涉及磁存储领域，涉及一种磁存储器及其数据擦除方法。


背景技术：

2.基于磁隧道结(mtj,magnetic tunnel junction)的磁性随机存储器(mram，magnetic random access memory)具有快速读写、非易失性等优良特性而有望成为下一代通用存储器。
3.在对mram实际应用中发现，由于mram的非易失性，使其在断电后仍继续存储断电前所存储的数据。目前对于mram所存储数据的擦除，通常采用新数据写入以覆盖旧数据的方式。基于此，会导致历史存储数据被他人读取的可能性增高，数据安全性降低，并且随着mram存储容量的不断提高，新数据写入覆盖旧数据的历史数据擦除方式会使mram的使用效率降低。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种磁存储器及其数据擦除方法，以改善mram自身存储数据安全性低，以及大容量数据存储过程中使用效率低的问题。
5.为了解决上述问题，本发明的第一方面提出了一种磁存储器，所述存储器包括：擦写层，以及顺次设置于所述擦写层之上和磁隧道结；
6.所述擦写层用以通过改变所述磁隧道结阻态的方式擦除已存储数据。
7.在一些实施例中，所述擦写层设置有擦写装置，所述擦写装置用于接收用户输入的擦写指令，以及响应于所述擦写指令对所述磁隧道结施加场效应来改变所述磁隧道结的阻态。
8.在一些实施例中，所述场效应包括以下至少一种：光场、磁场、电场以及热场。
9.在一些实施例中，所述磁隧道结还包括自由层，所述场效应主要通过改变所述自由层磁矩方向，实现对所述磁隧道结阻态的改变。
10.在一些实施例中，所述擦写装置包括以下至少一种：光场发生器、磁场发生器、电场发生器以及热场发生器。
11.在一些实施例中，所述擦写装置还用于识别擦写指令所述擦写指令，若所述擦写指令指示的数据存储于所述擦写装置对应的磁存储器，对相应数据执行擦写操作。
12.在一些实施例中，
13.所述至少一个擦写层中的任一擦写层实现为通过线圈连接的擦写装置，所述线圈用于接收所述擦写指令。
14.在一些实施例中，每条所述擦写线设置有至少一个擦写装置，所述每个擦写装置至少对应一个磁隧道结。
15.在一些实施例中，所述磁隧道结膜层结构建手段可采用溅射方式。
16.本技术的另一方面，还提出了一种数据擦除方法，适用于磁存储器，所述磁存储器
结构包括擦写层以及磁隧道结；
17.所述擦写层接收擦写指令；
18.所述擦写层生成场效应；
19.所述磁隧道结还包括自由层，响应于所述场效应，所述自由层磁矩方向由第一方向转换为第二方向；
20.响应于所述场效应以及所述自由层的第二方向，所述磁隧道结阻态由第一阻态转换为第二阻态，以将所述第一阻态所匹配的数据改写为所述第二阻态相匹配的数据。
21.在一些实施例中，自由层磁矩第一方向与自由层磁矩第二方向相反。
22.在一些实施例中，所述擦写层设置有擦写装置，所述擦写装置用于识别擦写指令以及生成所述场效应，
23.若所述擦写指令的数据存储于所述擦写装置对应的磁存储器，所述擦写装置对应执行擦写操作。
24.在一些实施例中，所述磁存储器还包括擦写线，所述擦写线用以代替所述擦写层，通过改变所述磁隧道结阻态的方式擦除已存储数据；
25.所述擦写线设置有所述擦写装置，以响应所述擦写指令对所述磁隧道结施加场效应来改变所述磁隧道结的阻态。
26.在一些实施例中，每条所述擦写线设置有至少一个擦写装置，所述每个擦写装置至少对应一个磁隧道结。
27.本发明的实施例提供了一种磁存储器及其数据擦除方法，通过对磁存储器设置的磁隧道结下方加入擦写层或擦写线，通过擦写层或擦写线设置的擦写装置产生的场效应，使磁隧道结中自由层磁矩方向发生转变，进而影响磁隧道结阻态以及阻态对应的写入信息发生转变，实现对初始存储信息的擦除效果。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例。
29.图1为根据本技术一实施方式的擦写层排列于磁隧道结底部结构示意图；
30.图2为根据本发明一实施方式的擦写装置产生场效应示意图；
31.图3为根据本发明一实施方式的磁存储器外接擦写线排布示意图；
32.图4为根据本发明一实施方式的多器件磁存储器阵列外接擦写线排布示意图。
具体实施方式
33.为使得本技术的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.本领域技术人员可以理解，本技术中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同设备、模块或参数等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
35.基于磁隧道结(mtj,magnetic tunnel junction)的磁性随机存储器(mram，magnetic random access memory)具有快速读写、低功耗、耐用性长、非易失性等优良特性而有望成为下一代通用存储器。
36.在对mram实际应用中发现，由于mram的非易失性，使其在断电后仍继续存储断电前所存储的数据。目前对于mram所存储数据的擦除，通常采用新数据写入以覆盖旧数据的方式。基于此，会导致历史存储数据被他人读取的可能性增高，数据安全性降低，并且随着mram存储容量的不断提高，新数据写入覆盖旧数据的历史数据擦除方式会使mram的使用效率降低。在本技术的一个实施例中，提出了一种磁存储器，如图1所示，所述存储器包括：擦写层，以及设置于所述擦写层之上的磁隧道结；
37.所述擦写层用以通过改变所述磁隧道结阻态的方式擦除已存储数据。
38.可选的，所述擦写层和所述自选耦合层叠放结构包括：直接接触或非直接接触。
39.可选的，所述磁隧道结膜层结构包括：自旋耦合层、自由层、势垒层以及固定层。
40.可选的，如图2所示，所述擦写层设置有擦写装置，所述擦写装置用于接收用户输入的擦写指令，以及响应于所述擦写指令对所述磁隧道结施加场效应来改变所述磁隧道结的阻态。
41.可选的，所述擦写装置可以设置模式至少包括以下一种：设置于擦写层表面，嵌入于擦写层以及集成于擦写层内部。
42.可选的，所述场效应包括以下至少一种：光场、磁场、电场以及热场。
43.可选的，所述场效应主要通过改变所述自由层磁矩方向，实现对所述磁隧道结阻态的改变。
44.可选的，所述擦写装置包括以下至少一种：光场发生器、磁场发生器、电场发生器以及热场发生器。
45.可选的，当所述擦写装置选用磁场发生器时，当所述擦写装置接收客户输入的擦写指令时，所述擦写装置启动并对所述自由层发生调控磁场；
46.所述调控磁场用以调整所述自由层磁矩方向，调整后所述自由层磁矩方向与原方向相反；
47.响应于所述自由层磁矩方向改变，所述磁隧道结阻态发生改变，所述磁隧道结阻态变化情况包括以下至少一种：由高阻态变化为低阻态，或者由低阻态改变为低阻态；
48.明显的，若记录所述磁隧道结“高阻态”为“1”，所述磁隧道结“低阻态”为“0”，所述自由层磁矩方向改变引起的所述磁隧道结阻态改变，实际为所述自由层磁矩改变引起的所述存储数据的改变。
49.可选的，当所述擦写装置选用电场发生器时，当所述擦写装置接收客户输入的擦写指令时，所述擦写装置启动并对所述自由层发生调控电场；
50.所述调控电场用以调整所述自由层磁矩方向，调整后所述自由层磁矩方向与原方向相反。
51.可选的，所述擦写装置还用于识别擦写指令所述擦写指令，若所述擦写指令指示的数据存储于所述擦写装置对应的磁存储器，对相应数据执行擦写操作；
52.通常的，在多器件存储器使用场景下，如存储阵列，用户需求对存储阵列中特定存储区域内的存储器进行数据擦写，所述擦写装置在所述存储阵列中可根据需求进行特定的
擦写动作执行。
53.可选的，如图3所示，
54.所述至少一个擦写层中的任一擦写层实现为通过线圈连接的擦写装置，所述线圈用于接收所述擦写指令；
55.所述擦写装置用于接收用户输入的擦写指令，以及响应于所述擦写指令对所述磁隧道结施加场效应来改变所述磁隧道结的阻态；
56.所述擦写装置包括以下至少一种：光场发生器、磁场发生器、电场发生器以及热场发生器。
57.可选的，如图4所示，在多器件存储器使用场景下，如存储阵列，所述擦写线接收用户需求的擦写指令后，可对相邻存储器做出响应；
58.所述设置于擦写线的擦写装置接收用户需求的擦写指令，
59.相应所述擦写指令，所述擦写线对应需要执行所述擦写指令位置的所述擦写装置产生场效应，
60.所述场效应改变所述擦写装置对应位置的所述磁隧道结阻态，以改变所述磁隧道结存储数据。
61.在本技术的另一个实施例中，还提出了一种数据擦除方法，适用于磁存储器，所述磁存储器结构包括擦写层以及磁隧道结；
62.所述擦写层接收擦写指令；
63.所述擦写层生成场效应；
64.所述磁隧道结还包括自由层，响应于所述场效应，所述自由层磁矩方向由第一方向转换为第二方向；
65.响应于所述场效应以及所述自由层的第二方向，所述磁隧道结阻态由第一阻态转换为第二阻态，以将所述第一阻态所匹配的数据改写为所述第二阻态相匹配的数据。
66.可选的，自由层磁矩第一方向与自由层磁矩第二方向相反。
67.可选的，所述擦写层设置有擦写装置，所述擦写装置用于识别擦写指令以及生成所述场效应，
68.若所述擦写指令的数据存储于所述擦写装置对应的磁存储器，所述擦写装置对应执行擦写操作。
69.可选的，所述磁存储器还包括擦写线，所述擦写线用以代替所述擦写层，通过改变所述磁隧道结阻态的方式擦除已存储数据；
70.所述擦写线设置有所述擦写装置，以响应所述擦写指令对所述磁隧道结施加场效应来改变所述磁隧道结的阻态。
71.可选的，每条所述擦写线设置有至少一个擦写装置，所述每个擦写装置至少对应一个磁隧道结。
72.可选的，所述磁性隧道结结构包括：自由层，势垒层，固定层，反铁磁层。
73.可选的，所述磁隧道结膜层结构建手段可采用溅射方式。可选的，所述隧穿磁隧道结膜层生长构建的溅射工艺包括但不局限二级溅射、三级溅射或四级溅射、磁控溅射、对靶溅射、射频溅射、偏压溅射、非对称交流射频溅射、离子束溅射以及反应溅射等。
74.本发明的实施例提供了一种磁存储器及其数据擦除方法，通过对磁存储器设置的
磁隧道结下方加入擦写层或擦写线，通过擦写层或擦写线设置的擦写装置产生的场效应，使磁隧道结中自由层磁矩方向发生转变，进而影响磁隧道结阻态以及阻态对应的写入信息发生转变，实现对初始存储信息的擦除效果。
75.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。