CN118829232A - 一种一次性可编程器件 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种一次性可编程器件，涉及存储器技术领域。本申请提出的一次性可编程器件，包括：第一金属层、第二金属层、第一连接组件、第二连接组件和非易失性存储器；其中，非易失性存储器的一端通过第一连接组件与第一金属层连接，非易失性存储器的另一端通过第二连接组件与第二金属层连接。本申请提出的一次性可编程器件，能够在一些特殊工艺平台下如BCD工艺、eHV工艺等，在对前道工艺无影响的情况下实现一种一次性可编程器件，芯片面积更小，编程功耗更低，同时可以支持特殊工艺平台工艺节点的迭代。
Description
技术领域
本申请涉及存储器技术领域，尤其涉及一种一次性可编程器件。
背景技术
在当前的半导体技术中，一次性可编程器件(One Time Programmable，OTP)作为非易失性存储解决方案的关键组成部分，被广泛应用于各种集成电路中，用于存储固定配置数据、校准参数、安全密钥等。
现有的技术方案主要依赖于两种机制：熔丝技术和反熔丝技术。然而，这两种现有技术在特殊工艺平台下，如BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺、eHV(Enhanced High Voltage)工艺等，面临着严峻的挑战。首先，要在这些工艺平台上实现一次性可编程器件，往往需要重新开发器件工艺，或对现有工艺进行微调，这不仅增加了制造的复杂性和成本，而且随着工艺节点的不断缩小，实现难度呈指数级增长。其次，现有的熔丝和反熔丝技术实现的器件尺寸相对较大，这在追求高密度集成的现代半导体制造中成为一个显著的瓶颈。
发明内容
本公开提供一种一次性可编程器件，以至少解决相关技术中要在工艺平台上实现一次性可编程器件，往往需要重新开发器件工艺，或对现有工艺进行微调的问题。
本申请第一方面实施例提出了一种一次性可编程器件，包括：第一金属层、第二金属层、第一连接组件、第二连接组件和非易失性存储器；其中，非易失性存储器的一端通过第一连接组件与第一金属层连接，非易失性存储器的另一端通过第二连接组件与第二金属层连接。
根据本申请的一个实施例，第一金属层与第二金属层为相邻的金属层。
根据本申请的一个实施例，非易失性存储器采用阻变随机存取存储器。
根据本申请的一个实施例，阻变随机存取存储器的初始状态为高阻态，在激励完成之后，阻变随机存取存储器转化为低阻态。
根据本申请的一个实施例，非易失性存储器采用相变随机存储器。
根据本申请的一个实施例，非易失性存储器采用磁性随机存储器。
根据本申请的一个实施例，非易失性存储器采用铁电存储器。
根据本申请的一个实施例，在对一次性可编程器件进行初始化时，若一次性可编程器件对应的存储数值为预设存储数值，对一次性可编程器件施加激励以改变一次性可编程器件内的非易失性存储器的状态，并在激励完成之后，停止施加激励。
根据本申请的一个实施例，预设存储数值为1。
本申请第二方面实施例提出了一种芯片，包括如第一方面实施例的一次性可编程器件。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本申请提出的一次性可编程器件，能够在一些特殊工艺平台下如BCD工艺、eHV工艺等，在对前道工艺无影响的情况下实现一种一次性可编程器件，芯片面积更小，编程功耗更低，同时可以支持特殊工艺平台工艺节点的迭代。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一个实施例示出的一种一次性可编程器件的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
图1是本申请示出的一种一次性可编程器件(One-Time Programmable,OTP)的示意图，OTP可能存储了设备的唯一标识符或者硬件配置信息等的二进制编码序列，这些信息在制造时被编程进去，并且不能被修改或删除。如图1所示，该一次性可编程器件，包括：
第一金属层1、第二金属层2、第一连接组件3、第二连接组件4和非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)5。
其中，非易失性存储器5的一端通过第一连接组件3与第一金属层1连接，非易失性存储器5的另一端通过第二连接组件4与第二金属层2连接。
其中，第一金属层1与第二金属层2为相邻的金属层。
作为一种可实现的方式，本申请中，非易失性存储器5可采用阻变随机存取存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)。
在RRAM中，数据存储是通过改变存储单元材料的电阻状态来实现的。当施加特定的电压或电流脉冲时，材料中的导电路径会发生形成或消失，从而改变电阻状态。高电阻状态和低电阻状态分别代表二进制的“0”和“1”。
本申请中，可设置阻变随机存取存储器的初始状态为高阻态，在激励完成之后，阻变随机存取存储器转化为低阻态。
作为另一种可实现的方式，非易失性存储器5采用相变随机存储器(Phase ChangeRandom Access Memory,PCRAM)。
PCRAM利用相变材料的特性来存储数据。相变材料可以在非晶态和晶态之间转换，这两种状态具有不同的电阻特性。在PCRAM中，通过施加热量(通常通过电流脉冲)可以使材料在非晶态和晶态之间切换，从而改变电阻状态。非晶态对应高电阻，晶态对应低电阻，这些状态被用来表示数据的“0”和“1”。
作为另一种可实现的方式，非易失性存储器5采用磁性随机存储器(MagneticRandom Access Memory,MRAM)。
MRAM是一种利用磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junction,MTJ)的磁阻效应来存储数据的非易失性存储器。在MRAM中，数据存储在磁性层的磁化方向中。当两个磁性层的磁化方向平行时，MTJ的电阻较低，表示逻辑“0”或“1”(具体取决于设计)；当磁化方向反平行时，电阻较高。
作为另一种可实现的方式，非易失性存储器5采用铁电存储器(FerroelectricRandom Access Memory，FeRAM)。
FeRAM利用铁电材料的电滞回线特性来存储数据。铁电材料具有自发极化，其极化方向可以通过施加电场来改变。在FeRAM中，通过施加电压脉冲，可以改变铁电材料的极化状态，从而存储数据。
本申请提出的一次性可编程器件，能够在一些特殊工艺平台下如BCD工艺、eHV工艺等，在对前道工艺无影响的情况下实现一种一次性可编程器件，芯片面积更小，编程功耗更低，同时可以支持特殊工艺平台工艺节点的迭代。
进一步的，下面将对一次性可编程器件初始化时的实现流程进行介绍，在对一次性可编程器件进行初始化时，首先需要获取一次性可编程器件对应的存储数值，若一次性可编程器件对应的存储数值为预设存储数值，对一次性可编程器件施加激励以改变一次性可编程器件内的非易失性存储器的状态，并在激励完成之后，停止施加激励。
示例性的，在获取一次性可编程器件对应的存储数值时，可先获取输入的二进制序列；获取二进制序列中的每个二进制数值各自对应的一次性可编程器件，并将二进制数值确定为其对应的一次性可编程器件的存储数值。
比如说，若一次性可编程器件对应的二进制符号为“0”，则可确定该一次性可编程器件对应的存储数值为0。
比如说，若一次性可编程器件对应的二进制符号为“1”，则可确定该一次性可编程器件对应的存储数值为1。
以上述非易失性存储器采用RRAM为例，预先设置RRAM的初始状态为高阻态(对应二进制的“0”)，若一次性可编程器件对应的存储数值为预设存储数值(预设存储数值为1)，也即意味着需要对该一次性可编程器件施加激励以改变一次性可编程器件内的RRAM的状态，使得RRAM由高阻态转化为低阻态，从而实现存储数值由“0”转化为“1”。
若一次性可编程器件对应的存储数值不为预设存储数值，也即，若一次性可编程器件对应的存储数值为0，则不需要对该一次性可编程器件施加激励。
其中，激励可为电压或者电流等，根据一次性可编程器件所包含的非易失性存储器的特性进行设置。比如说，若为由RRAM构成的一次性可编程器件，则可施加电压作为激励。在激励完成之后，停止施加激励，完成一次性可编程器件的初始化。
本申请利用一次性可编程器件内的非易失性存储器初始化的一次性，实现了一次性可编程的功能。此外因为针对一次性可编程的应用，初始化仅作一次，不用担心过初始化而器件不能继续操作，这样也简化了器件的操作。
为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种电子设备芯片，包括上述实施例中所介绍的一次性可编程器件。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
需要说明的是，在本申请实施例中，可能提及某些软件、组件、模型等业界已有方案，应当将它们认为是示范性的，其目的仅仅是为了说明本申请技术方案实施中的可行性，但并不意味着申请人已经或者必然用到了该方案。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种一次性可编程器件，其特征在于，包括：
第一金属层、第二金属层、第一连接组件、第二连接组件和非易失性存储器；
其中，所述非易失性存储器的一端通过所述第一连接组件与所述第一金属层连接，所述非易失性存储器的另一端通过所述第二连接组件与所述第二金属层连接。
2.根据权利要求1所述的一次性可编程器件，其特征在于，所述第一金属层与所述第二金属层为相邻的金属层。
3.根据权利要求2所述的一次性可编程器件，其特征在于，所述非易失性存储器采用阻变随机存取存储器。
4.根据权利要求3所述的一次性可编程器件，其特征在于，所述阻变随机存取存储器的初始状态为高阻态，在激励完成之后，所述阻变随机存取存储器转化为低阻态。
5.根据权利要求2所述的一次性可编程器件，其特征在于，所述非易失性存储器采用相变随机存储器。
6.根据权利要求2所述的一次性可编程器件，其特征在于，所述非易失性存储器采用磁性随机存储器。
7.根据权利要求2所述的一次性可编程器件，其特征在于，所述非易失性存储器采用铁电存储器。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一次性可编程器件，其特征在于，在对所述一次性可编程器件进行初始化时，若所述一次性可编程器件对应的存储数值为预设存储数值，对所述一次性可编程器件施加激励以改变所述一次性可编程器件内的非易失性存储器的状态，并在激励完成之后，停止施加激励。
9.根据权利要求8所述的一次性可编程器件，其特征在于，所述预设存储数值为1。
10.一种芯片，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9中任一项所述的一次性可编程器件。
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