CN111951846B - 赛道存储器及其读写方法、赛道存储装置 - Google Patents
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Abstract
一种赛道存储器，其包括磁纳米管、第一写入磁隧道结、第一读取磁隧道结、以及记忆体，其中记忆体连接第一写入磁隧道结和第一读取磁隧道结，用以暂存通过第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至多个第一存储单元中。通过引入记忆体，使存储数据得以复位外，更提升了磁纳米管的存储密度。
Description
技术领域
本发明涉及存储器领域，尤其涉及一种赛道存储器及其读写方法、赛道存储装置。
背景技术
磁随机存储器(magnetic random access memory，MRAM)是以磁隧道结的隧道磁阻(tunnel magnetoresistance，TMR)为原理的新型非易失性(non-volatile)随机存储器，其在速度、面积、写入次数、以及功耗方面均有适当的表现，因此被业界认为是构建下一代非易失性的缓存和主存的潜在存储器。
在现行的赛道存储器中，由于其中的磁纳米管需要在横跨读取磁隧道结的一端预留没有写入斯格明子的存储单元，使读取磁隧道结在完成读取写入有斯格明子的存储单元中的斯格明子后可以继续将读取后的斯格明子向前推移，避免存储数据消失且无法复位的问题，但如此却造成磁纳米管的存储密度降低。
因此，有必要提供一种赛道存储器及其读写方法、赛道存储装置，以解决上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种赛道存储器及其读写方法、赛道存储装置。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种赛道存储器，包括：
磁纳米管，沿第一方向依次延伸为第一写入区、第一存储区、以及第一读取区，包括设置于所述第一存储区的多个第一存储单元，每个第一存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子；
第一写入磁隧道结，装置于所述第一写入区，并沿所述磁纳米管的表面设置，用以将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第一存储单元中；
第一读取磁隧道结，装置于所述第一读取区，并沿所述磁纳米管的表面设置，用以读取写入有斯格明子的第一存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据；以及
记忆体，连接所述第一写入磁隧道结以及所述第一读取磁隧道结，用以暂存通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第一存储单元中。
可选地，所述磁纳米管沿所述第一方向并在所述第一读取区后还依序包括第二存储区和第二写入区，所述第二存储区包括多个第二存储单元，每个第二存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第二写入区装置有第二写入磁隧道结，并沿所述磁纳米管的表面设置，用以将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第二存储单元中，并且所述第一读取磁隧道结还用以读取写入有斯格明子的第二存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据。
进一步地，所述记忆体还连接所述第二写入磁隧道结，用以暂存通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第二写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第二存储单元中。
可选地，所述磁纳米管沿所述第一方向并在所述第一读取区后还依序包括有第二存储区和第二读取区，所述第二存储区包括多个第二存储单元，每个第二存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第一写入磁隧道结还用以将存储数据以斯格明子的形式写入所述多个第二存储单元中，并且所述第二读取区装置有第二读取磁隧道结，其沿所述磁纳米管的表面设置，用以读取写入有斯格明子的第二存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储据。
进一步地，所述记忆体还连接所述第二读取磁隧道结，用以暂存通过所述第二读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第二存储单元中。
进一步地，所述记忆体为快取记忆体(cache memory)。
进一步地，每个被写入的斯格明子具有对应特定的所述多个第一存储单元中的一个位置的校验码，所述记忆体根据所述校验码将通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的所述多个第一存储单元中的一个。
进一步地，每个被写入的斯格明子具有对应特定的所述多个第一存储单元中的一个或是所述多个第二存储单元中的一个位置的校验码，所述记忆体根据所述校验码将通过所述第一读取磁隧道结和所述第二读取磁隧道结得到的存储数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的所述多个第一存储单元中的一个和所述特定的所述多个第二存储单元中的一个。
进一步地，所述多个第一存储单元与所述多个第二存储单元均写入有斯格明子。
本发明第二方面提供一种赛道存储器的读写方法，所述赛道存储器包括磁纳米管、第一写入磁隧道结、第一读取磁隧道结、以及记忆体，所述磁纳米管沿第一方向依次延伸为第一写入区、第一存储区、以及第一读取区，其包括设置于所述第一存储区的多个第一存储单元，每个第一存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第一写入磁隧道结装置于所述第一写入区，并沿所述磁纳米管的表面设置，所述第一读取磁隧道结装置于所述第一读取区，并沿所述磁纳米管的表面设置，所述记忆体连接所述第一写入磁隧道结以及所述第一读取磁隧道结，所述方法包括以下步骤：
步骤S10：通过所述第一写入磁隧道结将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第一存储单元中；
步骤S20：通过所述第一读取磁隧道结读取写入有斯格明子的第一存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据；以及
步骤S30：通过所述记忆体以暂存通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第一存储单元中。
可选地，所述磁纳米管沿所述第一方向并在所述第一读取区后还依序包括第二存储区和第二写入区，所述第二存储区包括多个第二存储单元，每个第二存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第二写入区装置有第二写入磁隧道结，并沿所述磁纳米管的表面设置，在执行所述步骤S10的同时还包括以下步骤：
通过所述第二写入磁隧道结将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第二存储单元中。
进一步地，所述步骤S20还包括以下步骤：
通过所述第一读取磁隧道结读取写入有斯格明子的第二存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据。
进一步地，所述步骤S30还包括以下步骤：
通过所述记忆体以暂存通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第二写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第二存储单元中。
可选地，所述磁纳米管沿所述第一方向并在所述第一读取区后还依序包括有第二存储区以及第二读取区，所述第二存储区包括多个第二存储单元，每个第二存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第二读取区装置有第二读取磁隧道结，并沿所述磁纳米管的表面设置，所述步骤S10还包括以下步骤：
通过所述第一写入磁隧道结将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第二存储单元中。
进一步地，在执行所述步骤S20的同时还包括以下步骤：
通过所述第二读取磁隧道结读取写入有斯格明子的第二存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据。
进一步地，所述步骤S30还包括以下步骤：
通过所述记忆体以暂存通过所述第二读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第二存储单元中。
进一步地，每个被写入的斯格明子具有对应特定的所述多个第一存储单元中的一个位置的校验码，所述记忆体根据所述校验码将通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的所述多个第一存储单元中的一个。
进一步地，每个被写入的斯格明子具有对应特定的所述多个第一存储单元中的一个或是所述多个第二存储单元中的一个位置的校验码，所述记忆体根据所述校验码将通过所述第一读取磁隧道结和所述第二读取磁隧道结得到的存储数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的所述多个第一存储单元中的一个和所述特定的所述多个第二存储单元中的一个。
进一步地，所述多个第一存储单元与所述多个第二存储单元均写入有斯格明子。
本发明第三方面提供一种赛道存储装置，其特征在于，包括多个如上述的赛道存储器，并且每个记忆体还根据其存储容量与至少一个所述赛道存储器连接。
本发明通过引入记忆体使存储数据具有复位的功效外，同时还提升了磁纳米管的存储密度。进一步地，本发明还增加了第二写入磁隧道结以及第二读取磁隧道结，从而可以使用双倍效率来进行斯格明子的写入与读取。可见，本发明具有实质性的高度突出功效，其优势十分明显。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为根据本发明第一实施例提供的赛道存储器示意图。
图2为根据本发明第二实施例提供的赛道存储器示意图。
图3为根据本发明第三实施例提供的赛道存储器示意图。
图4为根据本发明第一实施例提供的赛道存储装置示意图。
图5为根据本发明第一实施例提供的赛道存储器的读写方法流程示意图。
图6为根据本发明第二实施例提供的赛道存储器的读写方法流程示意图。
图7为根据本发明第三实施例提供的赛道存储器的读写方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，本发明说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证，并不用于限定本发明。
请参照图1，其为根据本发明第一实施例提供的赛道存储器示意图。
在本实施例中，赛道存储器包括有磁纳米管10、第一写入磁隧道结11、第一读取磁隧道结12、以及记忆体13。
进一步地，磁纳米管10沿第一方向依次延伸方向为第一写入区、第一存储区、以及第一读取区，其包括设置于第一存储区的多个第一存储单元101，每个第一存储单元101用以存储具有不同自旋方向的斯格明子。
进一步地，第一写入磁隧道结11为C型磁隧道结，其装置于第一写入区，并沿磁纳米管10的表面设置，较佳地为环绕设置，用以将存储数据以斯格明子的形式写入至多个第一存储单元101中。为了能够理解本发明，存储数据可以为具有以不同数字表示的二进制数据(同下)，并且多个第一存储单元101在说明书中将以6个存储单元(即第1个至第6个第一存储单元101a-101e)来做表示，这仅是为了说明本说明书，不应解释为对本发明的限制(同下)。但不应将此解释为对本发明的限制。
具体地，第一写入磁隧道结11用以将以第一数字(例如数字“0”)表示的二进制数据(或是存储数据)以具有第一自旋方向(例如下旋)的斯格明子的形式写入至第一存储单元中的例如第2个与第5个第一存储单元101b/101e，以第二数字(例如数字“1”)表示的二进制数据以具有第二自旋方向(例如上旋)的斯格明子的形式写入至第一存储单元中的例如第1个、第3个、第4个、以及第6个第一存储单元101a/101c/101d/101f。
进一步地，磁隧道结是由两个铁磁材料层(未图示)夹着一个绝缘材料层(未图示)所构成的多层膜，其中两个铁磁材料层分别为具有固定磁矩的固定层(pinned layer)以及具有可变磁矩的自由层(free layer)，而绝缘材料层则为穿隧层(tunning layer)。可以理解的是，在此提及的磁隧道结包括本说明书所提及的所有磁隧道结，并且为了简化说明，以下不再加以赘述。
具体地，当非极性电流(即电流中的电子是由一半的上旋电子和一半的下旋电子组成)先经过固定层再经过自由层时，非极性电流中的电子的自旋方向先会被强行转变成与固定层的固定磁矩的磁矩方向相同，使得这些电子在穿隧穿隧层到自由层后，自由层中的电子的自旋方向会因这些电子的自旋方向影响而也被强行转变成与固定层的固定磁矩的磁矩方向相同，形成具有与固定层的固定磁矩的磁矩方向相同的极化方向的自旋极化电流(即由具有占比较多的上旋电子或是下旋电子所形成的电流)；当非极性电流先经过自由层再经过固定层时，非极性电流中的大多数电子会先快速地通过自由层并穿隧穿隧层到固定层，当这些电子遇到固定层时，固定层会将自旋方向与其固定磁矩的磁矩方向相反的电子反弹，使自由层中的电子的自旋方向会因这些电子的自旋方向影响而被强行转变成与固定层的固定磁矩的磁矩方向相反，形成具有与固定层的固定磁矩的磁矩方向相反的极化方向的自旋极化电流。若自旋极化电流的是由占比较多的具有第一自旋方向的电子所组成，则其极化方向为第一自旋方向，若自旋极化电流的是由占比较多的具有第二自旋方向的电子所组成，则其极化方向为第二自旋方向。为了方便说明本发明，与固定层的固定磁矩的磁矩方向相同的极化方向可以为第一自旋方向，与固定层的固定磁矩的磁矩方向相反的极化方向可以为第二自旋方向，但不应将此解释为对本发明的限制。
进一步地，在单个数据写入周期内，通过在第一写入磁隧道结11注入第一电流jw，若第一电流jw流经第一写入磁隧道结11后所形成的自旋极化电流的极化方向与固定层的固定磁矩的磁矩方向相同，则具有第一自旋方向的斯格明子得以被写入至对应第一写入磁隧道结11位置的存储单元(未标示)中；若第一电流jw流经第一写入磁隧道结11后所形成的自旋极化电流的极化方向与固定层的固定磁矩的磁矩方向相反，则具有第二自旋方向的斯格明子得以被写入至对应写入磁隧道结11位置的存储单元中。
进一步地，在单个数据写入周期结束后(即停止注入第一电流jw)的单个数据传输周期内，注入在设置有第一写入磁隧道结11一端并沿磁纳米管10延伸方向的第二电流jd，使对应第一写入磁隧道结11位置上的存储单元中的斯格明子往第一存储区推移以进行存储，同时在第一存储区中的斯格明子也会往磁纳米管10延伸方向推移，其中第二电流jd为周期性的脉冲电流，并且其周期为斯格明子从一个第一存储单元101的位置移动到下一个第一存储单元101位置的时间。重复上述的单个数据写入周期与单个数据传输周期即可将欲存储的二进制数据以斯格明子的形式写入至对应的第一存储单元101中。
结合图1举例，在第一个数据写入周期内，通过注入第一电流jw使具有第二自旋方向(即上旋)的斯格明子得以被写入至对应第一写入磁隧道结11位置的存储单元，接着停止注入第一电流jw并注入第二电流jd进入第一个数据传输周期，使在第一个数据写入周期内被写入的斯格明子往第1个第一存储单元101a推移，而后停止注入第二电流jd并进入第二个数据写入周期；在第二个数据写入周期内，通过注入第一电流jw使具有第一自旋方向(即下旋)的斯格明子得以被写入至对应第一写入磁隧道结11位置的存储单元，接着停止注入第一电流jw并注入第二电流jd进入第二个数据传输周期，使在第二个数据写入周期内被写入的斯格明子往第1个第一存储单元101a推移，同时在第一个数据写入周期内被写入的斯格明子会从第1个第一存储单元101a推移至第2个第一存储单元101b，而后停止注入第二电流jd并进入第三个数据写入周期；以此类推重复上述步骤即可将图1中的6个以斯格明子表现的二进制数据依序写入并存储，在此不加以赘述。
进一步地，由于在第一存储单元101中的斯格明子皆具有相当的角动量，基于角动量守恒，在斯格明子被推移的情况下，斯格明子在磁纳米管10中会以螺旋的轨迹进行运动。
进一步地，第一读取磁隧道结12为C型磁隧道结，第一读取磁隧道结12装置于第一读取区，并沿磁纳米管10的表面设置，较佳地为环绕设置，用以读取写入有斯格明子的第一存储单元101中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据，即得到以第一数字或以所述第二数字表示的二进制数据。
具体地，在执行单个数据传输周期后，若写入有斯格明子的第一存储单元101中的斯格明子没有被推移到对应第一读取磁隧道结12位置上的存储单元(未标示)中，则重复执行单个数据传输周期，直至写入有斯格明子的第一存储单元101中的斯格明子被传输到对应第一读取磁隧道结12位置上的存储单元中，即在通以第二电流jd使目标斯格明子推移至对应第一读取磁隧道结12的位置后，会停止注入第二电流jd并进入单个数据读取周期。在单个数据读取周期内，通过在第一读取磁隧道结12注入第三电流jr，并藉由感应第一读取磁隧道结12的隧道磁阻(tunnel magnetoresistance，TMR)来判断在对应第一读取磁隧道结12位置上的存储单元中的斯格明子的自旋方向，若感应到固定层与自由层的磁矩的磁矩方向相同则为低隧道磁阻，此时所读取到的斯格明子具有第一自旋方向，从而得知第一读取磁隧道结12读取到的是以第一数字表示的二进制数据，若感应到固定层与自由层的磁矩的磁矩方向相反则为高隧道磁阻，此时所读取到的斯格明子具有第二自旋方向，从而得知第一读取磁隧道结12读取到的是以第二数字表示的二进制数据。可以理解的是，单个数据写入周期与单个数据读取周期可以同时进行，本发明并未对此作具体的限定。
进一步地，记忆体14可以为快取记忆体(cache memory)，其连接第一写入磁隧道结11以及第一读取磁隧道结12，用以暂存通过第一读取磁隧道结12得到的二进制数据，并通过第一写入磁隧道结11将其以斯格明子的形式再次写入至多个第一存储单元101中。
进一步地，记忆体14可以连接有输出模块(未图式)，用以将通过第一读取磁隧道结12得到的二进制数据输出。
进一步地，每个被写入的斯格明子具有对应特定的第一存储单元101中的一个(即第1个至第6个第一存储单元101a-101f中的一个)位置的校验码，记忆体14根据校验码将通过第一读取磁隧道结12得到的二进制数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的第一存储单元101中的一个。
在本实施例中，由于记忆体14可以暂存通过第一读取磁隧道结12得到的二进制数据，因此磁纳米管10中的第一存储单元101均可以被写入有斯格明子而不会造成存储数据(即二进制数据)消失的问题，除了解决了存储数据无法复位的问题，还提升了磁纳米管10的存储密度。
结合图2所示，其为根据本发明第二实施例提供的赛道存储器示意图。
在本实施例中，相较于本发明第一实施例，磁纳米管20沿其延伸方向并在第一读取区后还依序包括第二存储区和第二写入区，第二存储区包括多个第二存储单元202，每个第二存储单元202用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，第二写入区装置有第二写入磁隧道结24，并沿磁纳米管20的表面设置，较佳地为环绕设置，用以将存储数据以斯格明子的形式写入至多个第二存储单元202中(即将以第一数字表示的二进制数据以具有第一自旋方向的斯格明子的形式写入至对应的第二存储单元202中，以第二数字表示的二进制数据以具有第二自旋方向的斯格明子的形式写入至对应的第二存储单元中)，并且第一读取磁隧道结21还用以读取写入有斯格明子的第二存储单元202中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据，即得到以第一数字或以第二数字表示的二进制数据。为了能够理解本发明，多个第二存储单元201在说明书中将以6个存储单元(即第1个至第6个第二存储单元201a-201e)来做表示，这仅是为了说明本说明书，不应解释为对本发明的限制(同下)。
进一步地，通过第一写入磁隧道结21将斯格明子写入至第一存储单元201可以与通过第二写入磁隧道结24将斯格明子写入至第二存储单元202同步进行，本发明并未对此作具体的限制。
进一步地，当第一读取磁隧道结21在读取写入有斯格明子的第一存储单元201与第二存储单元202中的斯格明子时，可以以预设的时序进行读取，例如先将第一存储单元201中的斯格明子读取结束后再换读取第二存储单元202中的斯格明子，或是也可以交替地读取，本发明并未对此作具体的限制。
进一步地，相较于本发明第一实施例，本实施例中的记忆体23还连接第二写入磁隧道结24，用以暂存通过第一读取磁隧道结22得到的二进制数据，并通过第二写入磁隧道结24将其以斯格明子的形式再次写入多个第二存储单元101中。
进一步地，记忆体24可以连接有输出模块(未图式)，用以将通过第一读取磁隧道结22得到的二进制数据输出。
进一步地，每个被写入的斯格明子具有对应特定的第一存储单元201中的一个(即第1个至第6个第一存储单元201a-201f中的一个)或第二存储单元202中的一个(即第1个至第6个第二存储单元202a-202f中的一个)位置的校验码，记忆体24根据校验码将通过第一读取磁隧道结22得到的二进制数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的第一存储单元201中的一个和所述特定的第二存储单元202中的一个。
在本实施例中，除了具有将存储数据复位以及提升磁纳米管20的存储密度的功效外(如本发明第一实施例所述)，由于相较于本发明第一实施例更增加了第二写入磁隧道结24，使得可以使用双倍效率将斯格明子分别写入多个第一存储单元201与多个第二存储单元202(即在相同的时间内写入双倍数量的斯格明子)。
可以理解的是，本发明第二实施例的更多说明或是示例均可结合与参考本发明第一实施例，在此仅说明其与本发明第一实施例的不同之处，不应将此解释为本发明第二实施例没有清楚揭露。
结合图3所示，图3为根据本发明第三实施例提供的赛道存储器示意图。
在本实施例中，相较于本发明第一实施例，所述磁纳米管30沿其延伸方向并在第一读取区后还依序包括有第二存储区和第二读取区，第二存储区包括多个第二存储单元302，每个第二存储单元302用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，第一写入磁隧道结31还用以将存储数据以斯格明子的形式写入多个第二存储单元302中(即将以第一数字表示的二进制数据以具有第一自旋方向的斯格明子的形式写入至对应的第二存储单元302中，以第二数字表示的二进制数据以具有第二自旋方向的斯格明子的形式写入至对应的第二存储单元302中)，第二读取区装置有第二读取磁隧道结34，并沿磁纳米管30的表面设置，较佳地为环绕设置，用以读取写入有斯格明子的第二存储单元302中的斯格明子，并根据其自旋方向来到以不同数字表示的存储数据，即得到以第一数字或以第二数字表示的二进制数据。
进一步地，通过第一读取磁隧道结32读取写入有斯格明子的第一存储单元301中的斯格明子可以与通过第二读取磁隧道结34读取写入有斯格明子的第二存储单元304中的斯格明子同步进行，本发明并未对此作具体的限制。
进一步地，相较于本发明第一实施例，记忆体33还连接第二读取磁隧道结34，用以暂存通过第二读取磁隧道结34得到的二进制数据，并通过第一写入磁隧道结31将其以斯格明子的形式再次写入至多个第二存储单元302中。
进一步地，记忆体33可以以预设的时序进行斯格明子的再次写入，例如先将通过第一读取磁隧道结32得到的二进制数据写入结束后再将通过第二读取磁隧道结34得到的二进制数据写入，或是交替地读取，本发明并未对此作具体的限制。
进一步地，记忆体34可以连接有输出模块(未图式)，用以将通过第一读取磁隧道结32和第二读取磁隧道结34得到的二进制数据输出。
进一步地，每个被写入的斯格明子具有对应特定的多个第一存储单元301中的一个(即第1个至第6个第一存储单元301a-301f中的一个)或多个第二存储单元302中的一个(即第1个至第6个第二存储单元302a-302f中的一个)位置的校验码，记忆体33根据校验码将通过第一读取磁隧道结32和第二读取磁隧道结34得到的二进制数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的多个第一存储单元301中的一个和所述特定的多个第二存储单元302中的一个。
在本实施例中，除了具有将存储数据复位以及提升磁纳米管30的存储密度的功效外(如本发明第一实施例所述)，由于相较于本发明第一实施例更增加了第二读取磁隧道结34，使得可以使用双倍效率来读取在多个第一存储单元301与多个第二存储单元302中的斯格明子(即在相同的时间内读取双倍数量的斯格明子)。
可以理解的是，本发明第三实施例的更多说明或是示例均可结合与参考本发明第一实施例，在此仅说明其与本发明第一实施例的不同之处，不应将此解释为本发明第三实施例没有清楚揭露。
请参照图4，其为根据本发明第一实施例提供的赛道存储装置示意图。
在本实施例中，相邻两个赛道存储器中的第一写入磁隧道结11连接相同的导线，相邻两个赛道存储器中的第一读取磁隧道结12连接相同的导线，并通过与其各自连接的电路(未图式)来进行斯格明子的写入与读取。
在本实施例中，相邻两个赛道存储器中的第一读取磁隧道结12可以共用相同的记忆体13。在其他实施例中，记忆体13可以根据其存储容量来决定与几个赛道存储器连接，即相同的记忆体13可以同时与多个赛道存储器连接。
可以理解的是，本发明第二实施例与第三实施例也可以使用相同的概念进行赛道存储器的设计，在此不加以赘述与图示。
可以理解的是，图1至图4所标示的斯格明子的自旋方向仅用以说明本发明，不应解释为对本发明的限制。
请参照图5，其为根据本发明第一实施例提供的赛道存储器的读写方法流程示意图。为了简化说明，以下结合图1所示的赛道存储器来说明。关于图1所示的赛道存储器已在上面进行描述，在此不加以赘述。
赛道存储器的读写方法包括以下步骤：
步骤S10：通过第一写入磁隧道结11将存储数据以斯格明子的形式写入至多个第一存储单元101中。
步骤S20：通过第一读取磁隧道结12读取写入有斯格明子的第一存储单元101中的斯格明子，并根据其自旋方向来得的以不同数字表示的存储数据。
步骤S30：通过记忆体13以暂存通过所述第一读取磁隧道结12得到的存储数据，并通过第一写入磁隧道结11将其以斯格明子的形式再次写入至多个第一存储单元101中。
请参照图6，其为根据本发明第二实施例提供的赛道存储器的读写方法流程示意图。为了简化说明，以下结合图2所示的赛道存储器来说明。关于图2所示的赛道存储器已在上面进行描述，在此不加以赘述。
赛道存储器的读写方法包括以下步骤：
步骤S10：通过第一写入磁隧道结21将存储数据以斯格明子的形式写入至多个第一存储单元201中，并通过第二写入磁隧道结24将存储数据以斯格明子的形式写入至多个第二存储单元202中。
步骤S20：通过第一读取磁隧道结22读取写入有斯格明子的第一存储单元201与第二存储单元202中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据。
步骤S30：通过记忆体23以暂存通过第一读取磁隧道结22得到的存储数据，并通过第一写入磁隧道结21和第二写入磁隧道结24将其以斯格明子的形式再次写入至多个第一存储单元201与多个第二存储单元202中。
请参照图7，其为根据本发明第三实施例提供的赛道存储器的读写方法流程示意图。为了简化说明，以下结合图3所示的赛道存储器来说明。关于图3所示的赛道存储器已在上面进行描述，在此不加以赘述。
赛道存储器的读写方法包括以下步骤：
步骤S10：通过第一写入磁隧道结31将存储数据以斯格明子的形式写入至多个第一存储单元301和多个第二存储单元302中。
步骤S20：通过第一读取磁隧道结32读取写入有斯格明子的第一存储单元301中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据，通过第二读取磁隧道结34读取写入有斯格明子的第二存储单元302中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据。
步骤S30：通过记忆体33以暂存通过第一读取磁隧道结32和第二读取磁隧道结32得到的存储数据，并通过第一写入磁隧道结31将其以斯格明子的形式再次写入至多个第一存储单元301与多个第二存储单元302中。
可以理解的是，更多说明或是示例均可结合与参考本发明上面所述，在此不加以赘述。
本发明通过引入记忆体13/23/33使存储数据具有复位的功效外，同时还提升了磁纳米管10/20/30的存储密度。进一步地，本发明还增加了第二写入磁隧道结24以及第二读取磁隧道结34，从而可以使用双倍效率来进行斯格明子的写入与读取。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (18)
1.一种赛道存储器，其特征在于，包括：
磁纳米管，沿第一方向依次延伸为第一写入区、第一存储区、以及第一读取区，包括设置于所述第一存储区的多个第一存储单元，每个第一存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子；
第一写入磁隧道结，装置于所述第一写入区，并沿所述磁纳米管的表面设置，用以将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第一存储单元中，其中，每个被写入所述多个第一存储单元中的斯格明子，具有对应特定的所述多个第一存储单元中的一个位置的校验码；
第一读取磁隧道结，装置于所述第一读取区，并沿所述磁纳米管的表面设置，用以读取写入有斯格明子的第一存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据；以及
记忆体，连接所述第一写入磁隧道结以及所述第一读取磁隧道结，用以暂存通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第一存储单元中，其中，所述记忆体根据所述校验码将通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的所述多个第一存储单元中的一个。
2.根据所述权利要求1所述的赛道存储器，其特征在于：所述磁纳米管沿所述第一方向并在所述第一读取区后还依序包括第二存储区和第二写入区，所述第二存储区包括多个第二存储单元，每个第二存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第二写入区装置有第二写入磁隧道结，并沿所述磁纳米管的表面设置，用以将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第二存储单元中，并且所述第一读取磁隧道结还用以读取写入有斯格明子的第二存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据。
3.根据所述权利要求2所述的赛道存储器，其特征在于：所述记忆体还连接所述第二写入磁隧道结，用以暂存通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第二写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第二存储单元中。
4.根据所述权利要求1所述的赛道存储器，其特征在于：所述磁纳米管沿所述第一方向并在所述第一读取区后还依序包括有第二存储区和第二读取区，所述第二存储区包括多个第二存储单元，每个第二存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第一写入磁隧道结还用以将存储数据以斯格明子的形式写入所述多个第二存储单元中，并且所述第二读取区装置有第二读取磁隧道结，其沿所述磁纳米管的表面设置，用以读取写入有斯格明子的第二存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储据。
5.根据所述权利要求4所述的赛道存储器，其特征在于：所述记忆体还连接所述第二读取磁隧道结，用以暂存通过所述第二读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第二存储单元中。
6.根据所述权利要求1所述的赛道存储器，其特征在于：所述记忆体为快取记忆体(cache memory)。
7.根据所述权利要求4或5所述的赛道存储器，其特征在于：每个被写入所述多个第二存储单元中的斯格明子，具有对应特定的所述多个第二存储单元中的一个位置的校验码，所述记忆体根据所述校验码将通过所述第一读取磁隧道结和所述第二读取磁隧道结得到的存储数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的所述多个第二存储单元中的一个。
8.根据所述权利要求3或5所述的赛道存储器，其特征在于：所述多个第一存储单元与所述多个第二存储单元均写入有斯格明子。
9.一种赛道存储器的读写方法，其特征在于，所述赛道存储器包括磁纳米管、第一写入磁隧道结、第一读取磁隧道结、以及记忆体，所述磁纳米管沿第一方向依次延伸方向为第一写入区、第一存储区、以及第一读取区，其包括设置于所述第一存储区的多个第一存储单元，每个第一存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第一写入磁隧道结装置于所述第一写入区，并沿所述磁纳米管的表面设置，所述第一读取磁隧道结装置于所述第一读取区，并沿所述磁纳米管的表面设置，所述记忆体连接所述第一写入磁隧道结以及所述第一读取磁隧道结，所述方法包括以下步骤：
步骤S10：通过所述第一写入磁隧道结将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第一存储单元中，其中，每个被写入所述多个第一存储单元中的斯格明子，具有对应特定的所述多个第一存储单元中的一个位置的校验码；
步骤S20：通过所述第一读取磁隧道结读取写入有斯格明子的第一存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据；以及
步骤S30：通过所述记忆体以暂存通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第一存储单元中，其中，所述记忆体根据所述校验码将通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的所述多个第一存储单元中的一个。
10.根据所述权利要求9所述的方法，其特征在于，所述磁纳米管沿所述第一方向并在所述第一读取区后还依序包括第二存储区和第二写入区，所述第二存储区包括多个第二存储单元，每个第二存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第二写入区装置有第二写入磁隧道结，并沿所述磁纳米管的表面设置，在执行所述步骤S10的同时还包括以下步骤：
通过所述第二写入磁隧道结将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第二存储单元中。
11.根据所述权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤S20还包括以下步骤：
通过所述第一读取磁隧道结读取写入有斯格明子的第二存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据。
12.根据所述权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤S30还包括以下步骤：
通过所述记忆体以暂存通过所述第一读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第二写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第二存储单元中。
13.根据所述权利要求9所述的方法，其特征在于，所述磁纳米管沿所述第一方向并在所述第一读取区后还依序包括有第二存储区以及第二读取区，所述第二存储区包括多个第二存储单元，每个第二存储单元用以存储具有不同自旋方向的斯格明子，所述第二读取区装置有第二读取磁隧道结，并沿所述磁纳米管的表面设置，所述步骤S10还包括以下步骤：
通过所述第一写入磁隧道结将存储数据以斯格明子的形式写入至所述多个第二存储单元中。
14.根据所述权利要求13所述的方法，其特征在于，在执行所述步骤S20的同时还包括以下步骤：
通过所述第二读取磁隧道结读取写入有斯格明子的第二存储单元中的斯格明子，并根据其自旋方向来得到以不同数字表示的存储数据。
15.根据所述权利要求14所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤S30还包括以下步骤：
通过所述记忆体以暂存通过所述第二读取磁隧道结得到的存储数据，并通过所述第一写入磁隧道结将其以斯格明子的形式再次写入至所述多个第二存储单元中。
16.根据所述权利要求12或15所述的方法，其特征在于：每个被写入所述多个第二存储单元的斯格明子，具有对应特定的所述多个第二存储单元中的一个位置的校验码，所述记忆体根据所述校验码将通过所述第一读取磁隧道结和所述第二读取磁隧道结得到的存储数据以斯格明子的形式正确地再次写入至所述特定的所述多个第二存储单元中的一个。
17.根据所述权利要求12或15所述的方法，其特征在于：所述多个第一存储单元与所述多个第二存储单元均写入有斯格明子。
18.一种赛道存储装置，其特征在于，包括多个如权利要求1所述的赛道存储器，并且每个记忆体还根据其存储容量与至少一个所述赛道存储器连接。
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