CN117037869A - 一种电压控制磁阻随机存取存储器及读取控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电压控制磁阻随机存取存储器领域，具体涉及一种电压控制磁阻随机存取存储器及其读取控制方法，包括：第一比较电路、第一磁隧道结和第二磁隧道结；第一磁隧道结与第一比较电路的第一输入端相连，第二磁隧道结与第一比较电路的第二输入端相连；第一磁隧道结用于在第一输入脉冲作用下获得第一参考电阻，第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，在第一输入脉冲的作用下，第一磁隧道结获得正交状态下的电阻值作为第一参考电阻，正交状态为第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的；第二磁隧道结用于读出或写入数据。本发明降低了存储器的成本，提高了电压控制磁性随机存取存储器读取控制的有效性和可靠性。

Description

一种电压控制磁阻随机存取存储器及读取控制方法

技术领域

本发明涉及电压控制磁阻随机存取存储器领域，具体涉及一种电压控制磁阻随机存取存储器及读取控制方法。

背景技术

磁阻随机存取存储器中采用磁隧道节结构进行数据存储，磁隧道结结构包括固定磁层﹑薄绝缘隧道隔离层和自由磁层，固定磁层磁性方向不变，电压控制磁阻随机存取存储器由电压控制自由磁层的磁性方向。若自由磁层的磁性方向与固定磁层同向平行，磁隧道结结构具有低电阻；若自由磁层的磁性方向与固定磁层反向平行，磁隧道结结构具有高电阻；在自由磁层的磁性方向翻转过程中，磁隧道结结构的电阻发生变化。磁阻随机存取存储器根据电阻是高阻状态还是低阻状态来判断所存储的数据是0还是1。

磁阻随机存取存储器中行列设置有多个磁隧道结结构，构成了存储阵列。在磁阻随机存取存储器的读取控制过程中，将各个磁隧道结结构的输出电压或电流与参考电压或电流比较，以判断状态为1或是0。然而现有技术在磁隧道结结构的状态判断过程中，传统的设计方式通常利用电阻或晶体管等多个元器件串联或并联以构成规定电阻值的参考电阻，或者利用多个高阻状态和低阻状态的磁隧道结结构串联或并联以构成规定电阻值的参考电阻，从而获得参考电压或电流。然而现有技术中的上述方式需要使用多个元器件以获得特定值的参考电阻，存储器成本较高，控制流程复杂，并且参考电阻外串联、并联电路发生改变或环境温度发生改变时，参考电阻会发生变化，导致存储器无法正常工作。

发明内容

为解决现有技术中存在的成本较高，控制流程复杂，无法稳定正常工作的技术问题，本发明提供一种电压控制磁阻随机存取存储器及读取控制方法。

本发明第一方面提供一种电压控制磁阻随机存取存储器，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少包括：

第一比较电路、第一磁隧道结和第二磁隧道结；

所述第一磁隧道结与所述第一比较电路的第一输入端相连，所述第二磁隧道结与所述第一比较电路的第二输入端相连；

所述第一磁隧道结用于在第一输入脉冲作用下获得第一参考电阻，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，在所述第一输入脉冲的作用下，所述第一磁隧道结获得正交状态下的电阻值作为第一参考电阻，所述正交状态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值；

所述第二磁隧道结用于读出或写入数据。

在一些实施例中，所述第一磁隧道结包括第一磁层、第二磁层和第一绝缘层，所述第二磁隧道结包括第三磁层、第四磁层和第二绝缘层；

所述第一磁层与所述第一输入端连接，所述第三磁层与所述第二输入端连接。

在一些实施例中，所述第一磁层可以为固定磁层，所述第二磁层为自由磁层；

所述第三磁层可以为固定磁层，所述第四磁层为自由磁层；

所述固定磁层具有第一磁性方向，所述自由磁层具有第二磁性方向，所述第一磁性方向固定，所述第二磁性方向为可变的。

在一些实施例中，所述第二磁隧道结工作状态至少包括高阻值状态和低阻值状态，

所述高阻值状态下，固定磁层的第一磁性方向和自由磁层的第二磁性方向呈反向平行状态；

所述低阻值状态下，第一磁性方向和第二磁性方向呈同向平行状态。

在一些实施例中，所述第一磁隧道结中第二磁层的磁性翻转概率和所述第一输入脉冲的宽度具有第一非线性关系；

所述第一非线性关系包括衰减振荡阶段和平稳阶段，若脉冲宽度小于稳态宽度阈值，第二磁性翻转概率在振荡最大概率值和振荡最小概率值之间呈正弦衰减振荡；若脉冲宽度大于等于脉冲宽度阈值，第二磁性的翻转概率稳定在50％。

在一些实施例中，获取所述第一磁隧道结中第二磁层的磁性翻转概率和所述第一输入脉冲的宽度的第一非线性关系，基于所述第一非线性关系确定脉冲宽度阈值；设置第一输入脉冲的脉冲宽度大于等于所述脉冲宽度阈值。

在一些实施例中，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少还包括多个晶体管，

第一输入脉冲经晶体管输入至第一磁隧道结的自由磁层中，若第一磁隧道结的电阻稳定在参考电阻，读取信号经晶体管输入至第二磁隧道结的自由磁层中，第一磁隧道结和第二磁隧道结的输出信号分别经多个串联的晶体管输入至第一输入端和第二输入端，所述第一比较电路的两个输入端连接的电路呈对称布置。

在一些实施例中，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少还包括主时序控制、存储阵列、译码器控制电路、读写电路、IO，

所述存储阵列由多个第二磁隧道结构成，第一磁隧道结构的数量为多个，一个第一磁隧道结构与一行第二磁隧道结构、或一列第二磁隧道结构、或一个第二磁隧道结构对应。

本发明第二方面提供一种电压控制磁阻随机存取存储器读取控制方法，至少包括：

在第一预设时间向第一磁隧道结输入第一输入脉冲；

在第二预设时间向第二磁隧道结输入读取控制信号，第二预设时间下所述第一磁隧道结处于正交状态；

所述第一磁隧道结和所述第二磁隧道结的输出信号分别连接至第一比较电路的第一输入端和第二输入端，从所述第一比较电路的输出端获取读取到的数据；

其中，所述第一预设时间与所述第二预设时间的差值大于等于衰减时间段，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，所述正交正态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值。

在一些实施例中，获取第一磁隧道结的历史振荡时间，将读取控制信号中使能信号到达时间作为第二预设时间，将第二预设时间提前历史振荡时间以计算得到第一预设时间。

本发明提供的一种电压控制磁阻随机存取存储器及其读取控制方法，仅需要使用一个磁隧道结就可以实现参考电阻，存储器的成本较低；且电压控制磁阻随机存取存储器的翻转态具有在高阻值和低阻值之间的电阻值，即一个元器件就可以直接满足参考电阻的阻值范围要求，参考电阻的阻值完全受控于输入电压，无需再反复进行调整，使用简便；此外由于比较电路输入并联的第一磁隧道结和第二磁隧道结属于相同的元器件，在环境温度发生变化或出现其他干扰时，二者会产生相同的变化，此时由于并联关系，上述变化对电阻、电压或电流的影响会相互抵消，进而保证了电压控制磁阻随机存取存储器工作的稳定性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为现有技术中磁隧道结的数据读取电路示意图；

图2为现有技术中一参考电阻示意图；

图3(a)为现有技术中另一种参考电阻示意图；

图3(b)为现有技术中另一种参考电阻示意图；

图4为本发明提供的磁隧道结的数据读取电路示意图；

图5为本发明提供的第一非线性关系示意图；

图6(a)-(c)为本发明提供的磁隧道结工作状态变化示意图；

图7为本发明提供的磁隧道结转换为正交状态的示意图；

图8为本发明提供的磁隧道结转换为正交状态提供的波形图；

图9为本发明提供的磁隧道结的数据读取电路图；

图10为本发明提供的磁隧道结的数据读取提供的信号波形图；

图11(a)-(c)为本发明提供的电压控制磁阻随机存取存储器示意图；

图12为本发明提供的一种电压控制磁阻随机存取存储器读取控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

磁阻随机存取存储器中采用磁隧道结结构进行数据存储，磁隧道结结构包括固定磁层﹑薄绝缘隧道隔离层和自由磁层，固定磁层磁性方向不变，电压控制磁阻随机存取存储器由电压控制自由磁层的磁性方向。若自由磁层的磁性方向与固定磁层同向平行，磁隧道结结构具有低电阻；若自由磁层的磁性方向与固定磁层反向平行，磁隧道结结构具有高电阻；在自由磁层的磁性方向翻转过程中，磁隧道结结构的电阻发生变化。磁阻随机存取存储器根据电阻是高阻状态还是低阻状态来判断所存储的数据是0还是1。

磁阻随机存取存储器中存储单元的电路一般是由1个NMOS管与磁隧道结结构集成在一起。NMOS管的栅极连接到存储阵列的字线﹐源极与磁隧道结结构的固定磁层相连，存储阵列的位线(bit line,BL)连接到磁隧道结结构自由磁层。磁阻随机存取存储器读取过程中，在位线和源极之间施加不同的电压，产生流过磁隧道结结构的写入电流﹐随着写入电流大小、方向的变化，磁隧道结结构中自由磁层的磁化方向改变，使磁隧道结结构的隧穿电阻在高阻状态和低阻状态之间变化，完成0和1的写入存储。磁阻随机存取存储器写入过程中，电流从位线流入，并通过磁隧道结结构输出，根据输出电压就可以判断存储单元所储存的数据是0还是1。

如图1所示，在磁阻随机存取存储器的读取控制过程中，通过比较器将磁隧道结结构的输出电压或电流与参考电压或电流比较，以判断状态为1或是0，为了实现0和1状态的判断，参考电阻的电阻值应在磁隧道结结构高阻状态和低阻状态对应的阻值之间。在磁隧道结结构的状态判断过程中，现有技术中存在两类方式构成电阻值位于特定范围内的参考电阻。第一类方式为利用可调电阻或晶体管等多个元器件的串联或并联构成参考电阻，如图2所示；第二类方式为利用多个处于高阻状态或低阻状态的磁隧道结结构串联或并联以构成参考电阻，如图3(a)、(b)中示出了两个磁隧道结结构串联连接和并联连接的示意图。然而上述两类方式需要使用多个元器件以获得特定值的参考电阻，存储器成本较高；在每次使用之前需要对构成参考电阻的元器件的电阻值进行调整；且在其正常工作的过程中，由于并联电路、环境温度和其他干扰的影响，元器件构成的电阻阻值会发生变化，从而偏离参考电阻，导致磁阻随机存取存储器无法正常工作。

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种电压控制磁阻随机存取存储器，如图3所示，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少包括：

第一比较电路、第一磁隧道结和第二磁隧道结；

所述第一磁隧道结与所述第一比较电路的第一输入端相连，所述第二磁隧道结与所述第一比较电路的第二输入端相连；

所述第一磁隧道结用于在第一输入脉冲作用下获得第一参考电阻，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，在所述第一输入脉冲的作用下，所述第一磁隧道结获得正交状态下的电阻值作为第一参考电阻，所述正交状态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值；

所述第二磁隧道结用于读出或写入数据。

本发明提供的电压控制磁阻随机存取存储器，仅需要使用一个磁隧道结就可以实现参考电阻，存储器的成本较低；且电压控制磁阻随机存取存储器的翻转态具有在高阻值和低阻值之间的电阻值，即一个元器件就可以直接满足参考电阻的阻值范围要求，参考电阻的阻值完全受控于输入电压，无需再反复进行调整，使用简便；此外由于比较电路输入并联的第一磁隧道结和第二磁隧道结属于相同的元器件，在环境温度发生变化或出现其他干扰时，二者会产生相同的变化，此时由于并联关系，上述变化对电阻、电压或电流的影响会相互抵消，进而保证了电压控制磁阻随机存取存储器工作的稳定性。

具体来说，第一比较电路可用于比较第一磁隧道结和第二磁隧道结的模拟量信号以获得数字输出信号。第一比较电路可以为运算放大器，但不以此为限，第一比较电路可以为现有技术中任一实现两个输入信号比较的电路结构。第一比较电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一磁隧道结与所述第一比较电路的第一输入端相连，所述第二磁隧道结与所述第一比较电路的第二输入端相连。作为一种可选的实施例，若所述第一比较电路用于比较电压信号，采集第一磁隧道结与所述第一输入端连接处的第一电压信号，采集第二磁隧道结与所述第二输入端连接处的第二电压信号，比较所述第一电压信号和所述第二电压信号的大小，输出0或1。作为一种另可选的实施例，若所述第一比较电路用于比较电流信号，采集第一磁隧道结与所述第一输入端连接处的第一电流信号，采集第二磁隧道结与所述第二输入端连接处的第二电流信号，比较所述第一电流信号和所述第二电流信号的大小，输出0或1。

所述第一磁隧道结和所述第二磁隧道结具有相同的结构，所述第一磁隧道结包括第一磁层、第二磁层和第一绝缘层，所述第二磁隧道结包括第三磁层、第四磁层和第二绝缘层，所述第一磁层可以为固定磁层，第二磁层为自由磁层；作为另一种可选的实施例，所述第一磁层可以为自由磁层，第二磁层为固定磁层。所述第三磁层可以为固定磁层，第四磁层为自由磁层；作为另一种可选的实施例，所述第三磁层可以为自由磁层，第四磁层为固定磁层。所述第一绝缘层和所述第二绝缘层为薄绝缘隧道隔离层，所述第一绝缘层和第二绝缘层分别位于所述第一磁层和第二磁层、所述第三磁层和第四磁层之间。所述固定磁层的磁性方向固定不变，所述自由磁层的磁性方向与输入磁隧道的脉冲有关。所述第一磁层与所述第一输入端连接，所述第三磁层与所述第二输入端连接。固定磁层具有第一磁性方向，自由磁层具有第二磁性方向，第一磁性方向固定，第二磁性方向为可变的。

所述第一磁隧道结工作状态至少包括正交状态，所述第二磁隧道结工作状态至少包括高阻值状态和低阻值状态；优选的，所述正交状态下第一磁性方向和第二磁性方向呈正交状态，即第一磁性方向和第二磁性方向的夹角为90°，作为另一种可选的实施例，所述正交状态为第一磁性方向和第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值，例如预设阈值为10°，第一磁性方向和第二磁性方向的夹角为85°，与直角的差值为5°，由于差值小于预设阈值，所述第一磁隧道结工作在正交状态；所述高阻值状态下，第一磁性方向和第二磁性方向呈反向平行状态，即第一磁性方向和第二磁性方向的夹角为180°；所述低阻值状态下，第一磁性方向和第二磁性方向呈同向平行状态，即第一磁性方向和第二磁性方向的夹角为0°。

第一输入脉冲自所述第二磁层输入所述第一磁隧道结，所述第一磁隧道结中第二磁层的磁性翻转概率和所述第一输入脉冲的宽度具有第一非线性关系，第一非线性关系为脉冲宽度与翻转概率之间的关系，第一非线性关系包括衰减振荡阶段和平稳阶段，若脉冲宽度小于稳态宽度阈值，第二磁性翻转概率在振荡最大概率值和振荡最小概率值之间呈正弦衰减振荡，作为一种可选的实施例，振荡概率最大值为100％，振荡概率最小值为0，如图5所示。若脉冲宽度大于等于脉冲宽度阈值，且无其余外部信号时，第二磁性的翻转概率稳定在50％；且此时磁隧道节的电阻介于平行态与反平行态之间。获取第一非线性关系，基于所述第一非线性关系确定脉冲宽度阈值；设置第一输入脉冲的脉冲宽度大于等于所述脉冲宽度阈值。作为一种具体的实施例，获取的第一非线性关系如图5所示，基于第一非线性关系确定翻转概率稳定在50％的脉冲宽度值作为脉冲宽度阈值。

优选的，基于第一输入脉冲的宽度与所述脉冲宽度阈值的大小关系匹配第二磁层的翻转概率，基于第二磁层的翻转概率匹配第二磁层的翻转角度，基于第二磁层的翻转角度计算第一磁隧道结的参考电阻。所述第一磁隧道结用于在第一输入脉冲作用下获得第一参考电阻，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，在所述第一输入脉冲的作用下，所述第一磁隧道结获得正交状态下的电阻值作为第一参考电阻，所述正交状态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向夹角与直角的差值小于预设阈值。若所述第一输入脉冲的宽度大于所述脉冲宽度阈值，采用如下公式计算所述第一磁隧道结的参考电阻：R(90)＝G_T(1+P²cos(90))。

磁隧道结的自由磁层的翻转角度根据输入脉冲的宽度值振荡衰减，如图6所示，如图6(a)所示，在初始状态下，磁隧道结处于低阻值状态；若向磁隧道结施加电压，随着脉冲宽度的变化，自由磁层的磁性方向发生翻转，如图6(b)所示，由初始状态经正交状态翻转至如图6(c)所示的高阻值状态。如图7、8所示，施加一宽度的MTJ电压V_MTJ，在MTJ电压的作用下，第一磁隧道结的电阻值在高阻值R_AP和低阻值R_P之间振荡衰减，稳定在正交状态下的电阻值R(90)。本发明提供的存储器，为了利用与读写阵列中磁隧道结完全相同的结构生成参考电阻，以抵消干扰，利用电压信号控制磁隧道结处于中间的翻转状态，从而获得了位于低阻值和高阻值之间的参考电阻，提高了存储器的稳定性，降低了存储器的成本。

所述第二磁隧道结用于读出或写入数据，其中，第二输入脉冲自所述第四磁层输入所述第二磁隧道结。所述第二磁隧道结中第四磁层的磁性翻转概率和所述第二输入脉冲的宽度具有第二非线性关系；第一非线性关系与第二非线性关系可以相同，可以不同。

如图9所示，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少还包括多个晶体管，所述参考电压信号经晶体管输入至第一磁隧道结的自由磁层中，所述读取信号经晶体管输入至第二磁隧道结的自由磁层中，第一磁隧道结和第二磁隧道结的输出信号分别经多个串联的晶体管输入至第一输入端和第二输入端，所述第一比较电路的两个输入端连接的电路呈对称布置。如图10所示，向第一磁隧道结输入第一输入脉冲——参考电压信号REF_EN，若第一磁隧道结的电阻稳定在参考电阻R(90)，接收读取控制信号中的使能信息，输入至第二磁隧道结的自由磁层，从而在第二磁隧道结为高阻值状态时，输出高电平代表信号1；否则输出低电平代表信号0。

作为可选的实施例，如图11(a)-(c)所示，所述电压控制磁阻随机存取存储器至少还包括主时序控制、存储阵列、译码器控制电路、读写电路、IO，所述存储阵列由多个第二磁隧道结构成，第一磁隧道结构的数量为多个，可以与一行第二磁隧道结构对应，如图11(a)所示，或可以与一列第二磁隧道结构对应，如图11(b)所示，或可以与一个第二磁隧道结构对应，如图11(c)所示。

本发明第二实施例提供一种电压控制磁阻随机存取存储器读取控制方法，如图12所示，所述读取控制方法至少包括：

在第一预设时间向第一磁隧道结输入第一输入脉冲；

在第二预设时间向第二磁隧道结输入读取控制信号，第二预设时间下所述第一磁隧道结处于正交状态；

所述第一磁隧道结和所述第二磁隧道结的输出信号分别连接至第一比较电路的第一输入端和第二输入端，从所述第一比较电路的输出端获取读取到的数据；

其中，所述第一预设时间与所述第二预设时间的差值大于等于衰减时间段，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，所述正交正态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向夹角与直角的差值小于预设阈值。

本发明提供的读取控制方法，首先利用第一输入脉冲，在读取控制信号生效之前，将第一磁隧道结由不稳定的衰减状态调整为稳定正交状态，从而获得正交状态下的电阻作为参考电阻；参考电阻生成后，在第二预设时间根据读取控制信号输入至第二磁隧道结，从而基于参考电阻和比较电路实现第二磁隧道结中的数据读取。

作为一种可选的实施例，获取第一磁隧道结的历史振荡时间，若基于所述历史振荡时间和读取控制信号确定第二预设时间和第一预设时间。具体来说，将读取控制信号中使能信号到达时间作为第二预设时间，将第二预设时间提前历史振荡时间以计算得到第一预设时间。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，包括：

所述电压控制磁阻随机存取存储器至少包括：

第一比较电路、第一磁隧道结和第二磁隧道结；

所述第一磁隧道结与所述第一比较电路的第一输入端相连，所述第二磁隧道结与所述第一比较电路的第二输入端相连；

所述第一磁隧道结用于在第一输入脉冲作用下获得第一参考电阻，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，在所述第一输入脉冲的作用下，所述第一磁隧道结获得正交状态下的电阻值作为第一参考电阻，所述正交状态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值；

所述第二磁隧道结用于读出或写入数据。

2.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，

所述第一磁隧道结包括第一磁层、第二磁层和第一绝缘层，所述第二磁隧道结包括第三磁层、第四磁层和第二绝缘层；

所述第一磁层与所述第一输入端连接，所述第三磁层与所述第二输入端连接。

3.根据权利要求2所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，

所述第一磁层可以为固定磁层，所述第二磁层为自由磁层；

所述第三磁层可以为固定磁层，所述第四磁层为自由磁层；

所述固定磁层具有第一磁性方向，所述自由磁层具有第二磁性方向，所述第一磁性方向固定，所述第二磁性方向为可变的。

4.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，

所述第二磁隧道结工作状态至少包括高阻值状态和低阻值状态，

所述高阻值状态下，固定磁层的第一磁性方向和自由磁层的第二磁性方向呈反向平行状态；

所述低阻值状态下，第一磁性方向和第二磁性方向呈同向平行状态。

5.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，

所述第一磁隧道结中第二磁层的磁性翻转概率和所述第一输入脉冲的宽度具有第一非线性关系；

所述第一非线性关系包括衰减振荡阶段和平稳阶段，若脉冲宽度小于稳态宽度阈值，第二磁性翻转概率在振荡最大概率值和振荡最小概率值之间呈正弦衰减振荡；若脉冲宽度大于等于脉冲宽度阈值，第二磁性的翻转概率稳定在50％。

6.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，

获取所述第一磁隧道结中第二磁层的磁性翻转概率和所述第一输入脉冲的宽度的第一非线性关系，基于所述第一非线性关系确定脉冲宽度阈值；设置第一输入脉冲的脉冲宽度大于等于所述脉冲宽度阈值。

7.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，

所述电压控制磁阻随机存取存储器至少还包括多个晶体管，

第一输入脉冲经晶体管输入至第一磁隧道结的自由磁层中，若第一磁隧道结的电阻稳定在参考电阻，读取信号经晶体管输入至第二磁隧道结的自由磁层中，第一磁隧道结和第二磁隧道结的输出信号分别经多个串联的晶体管输入至第一输入端和第二输入端，所述第一比较电路的两个输入端连接的电路呈对称布置。

8.根据权利要求1所述的电压控制磁阻随机存取存储器，其特征在于，

所述电压控制磁阻随机存取存储器至少还包括主时序控制、存储阵列、译码器控制电路、读写电路、IO，

所述存储阵列由多个第二磁隧道结构成，第一磁隧道结构的数量为多个，一个第一磁隧道结构与一行第二磁隧道结构、或一列第二磁隧道结构、或一个第二磁隧道结构对应。

9.一种电压控制磁阻随机存取存储器读取控制方法，其特征在于，所述读取控制方法至少包括：

在第一预设时间向第一磁隧道结输入第一输入脉冲；

在第二预设时间向第二磁隧道结输入读取控制信号，第二预设时间下所述第一磁隧道结处于正交状态；

所述第一磁隧道结和所述第二磁隧道结的输出信号分别连接至第一比较电路的第一输入端和第二输入端，从所述第一比较电路的输出端获取读取到的数据；

其中，所述第一预设时间与所述第二预设时间的差值大于等于衰减时间段，所述第一输入脉冲的宽度大于等于稳态宽度阈值，所述正交正态为所述第一磁隧道结的自由磁层的第一磁性方向和固定磁层的第二磁性方向的夹角与直角的差值小于预设阈值。

10.根据权利要求9所述的电压控制磁阻随机存取存储器读取控制方法，其特征在于，

获取第一磁隧道结的历史振荡时间，将读取控制信号中使能信号到达时间作为第二预设时间，将第二预设时间提前历史振荡时间以计算得到第一预设时间。