**对比文件名称**：2013-02-28_发明申请_US20130051134A1 SEMICONDUCTOR RECORDING DEVICE
**目标专利名称**：157使用串联磁性隧道结的多位自旋转移矩磁阻随机存取存储器STT-MRAMCN107430883B
**模型名称**：GPT-4
| 技术特征描述以及公开性判断结果 | 对比文件原文引用 | 公开性论述 |
| **技术特征A**：包括：具有第一读取余裕的第一磁性隧道结(MTJ)元件《直接公开》 | [0002] “...The basic element of the MRAM is called a MTJ (Magnetic Tunnel Junction)...” [0067] “...two TMR elements, TMR1, TMR2, connected in series...” | 对比文件明确公开了磁性隧道结（MTJ/TMR）元件作为存储器的基本单元（[0002]），并具体描述了存储器单元包含两个串联的TMR元件TMR1和TMR2（[0067]）。虽然对比文件未明确使用“读取余裕”这一术语，但其描述了TMR元件在平行状态和反平行状态具有不同的电阻值（如RP1, RAP1, RP2, RAP2），而根据目标专利说明书[0030]段，读取余裕(ΔR)与电阻状态直接相关。本领域技术人员能够毫无疑义地理解，具有可区分的电阻状态的TMR元件必然具备相应的“读取余裕”。因此，对比文件直接公开了“具有第一读取余裕的第一MTJ元件”这一技术特征。 |
| **技术特征B**：具有第二读取余裕的第二MTJ元件，所述第一读取余裕大于所述第二读取余裕的两倍《隐含公开》 | [0069] “...TMR1 differs in respect of area, and so forth from TMR2...”; [0070] “...the area of TMR1 is shown larger than that of TMR2.”; [0071] “RAP1/RP1=RAP2/RP2”; [0072] “...four combined resistances differing from each other can be formed from the two TMR elements owing to this relation.” | 对比文件明确公开了两个TMR元件（TMR1和TMR2）具有不同的面积（[0069], [0070]），并且基于此，通过串联组合可以形成四个不同的组合电阻值，从而实现多值存储（[0072]）。目标专利说明书[0030]-[0031]段指出，MTJ元件的“大小”（如面积）与其读取余裕相关联，第二MTJ元件具有大于第一MTJ元件两倍的大小，导致第一读取余裕大于第二读取余裕的两倍。虽然对比文件未明确记载“读取余裕”及其具体的倍数关系，但其核心技术原理在于利用两个面积不同的TMR元件产生四个可区分的电阻状态。本领域技术人员根据对比文件公开的“面积不同导致电阻特性不同”以及“利用该差异实现多值存储”的内容，结合公知常识（元件尺寸差异会影响其磁翻转特性及电阻变化范围，即读取余裕），完全能够合理推断出：为了实现稳定可靠的四个电阻状态区分，面积较大的TMR1（对应目标专利中读取余裕较大的元件）与面积较小的TMR2（对应读取余裕较小的元件）之间的尺寸（及由此导致的读取余裕）差异需要达到一定的程度，例如达到两倍或以上的量级，以确保足够的信号容限。因此，技术特征B被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征C**：以及耦合在所述第一MTJ元件与所述第二MTJ元件之间的存取晶体管《直接公开》 | [0067] “A selection transistor MCT controlled by a word line WL, and two TMR elements, TMR1, TMR2, connected in series thereto are disposed between a bit line BL and a source line SL.” | 对比文件明确公开了由字线WL控制的选择晶体管MCT，以及两个串联的TMR元件（TMR1, TMR2），并且它们共同设置在位线BL和源线SL之间（[0067]）。从电路连接关系可以明确，选择晶体管MCT与TMR1、TMR2串联连接，即晶体管耦合在两个TMR元件之间（更具体地说，晶体管与TMR2串联后，再与TMR1串联）。这直接公开了技术特征C。 |
| **技术特征D**：，其中所述存取晶体管的栅极耦合至字线，《直接公开》 | [0067] “A selection transistor MCT controlled by a word line WL...” | 对比文件明确记载了选择晶体管MCT由字线WL控制（[0067]）。这直接公开了存取晶体管的栅极耦合至字线。 |
| **技术特征E**：其中所述第一MTJ元件、所述第二MTJ元件和所述存取晶体管形成多位自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)存储器单元《直接公开》 | [0067] 如上引用。 [0069] “A configuration example shown in FIG. 1 has a feature that multi-valued information can be written and read...” [0003] “...MRAM...A memory using this scheme is hereinafter referred to as an SPRAM (Spin-transfer torque Random Access Memory).” | 对比文件公开了由选择晶体管MCT和两个串联的TMR元件（TMR1, TMR2）构成的存储单元（[0067]），并明确指出该配置能够实现多值信息的写入和读取（[0069]）。同时，对比文件在背景技术部分说明其涉及的MRAM采用自旋注入磁化反转（spin-injection magnetization-reversal）类型，也称为SPRAM（Spin-transfer torque RAM）（[0003]），即STT-MRAM。因此，对比文件直接公开了由这些元件形成的多位STT-MRAM存储器单元。 |
| **技术特征F**：以及被配置成将所述STT-MRAM存储器单元的感测出的值与第二值进行比较的电路系统，所述第二值基于所述感测出的值与第一值的比较，《直接公开》 | [0110] “...three reference resistances (referred to as RR1, RR2, and RR3...) and switches S1, S2, S3 for selecting only a necessary resistance among the three reference resistances, in response to an output RS of a control circuit CRS.” [0113] “...a first step is executed by use of the intermediate resistance RR2...This result is stored in the latch circuit LAL...In the next step, CRS therefore makes selection on either S3 for selecting RR3 or S1 for selecting RR1 according to the result stored in LAL.” | 对比文件详细描述了读取操作，其电路系统（包括感测放大器SA、控制电路CRS、参考电阻RR1/RR2/RR3及选择开关）被配置为：首先将存储器单元的感测值（反映为流过位线的电流或电压）与第一参考值（对应于参考电阻RR2）进行比较（第一比较），并将结果存储在锁存器LAL中（[0113]）。然后，基于第一比较的结果（存储在LAL中），控制电路CRS选择第二参考值（对应于RR1或RR3）（[0110], [0113]），进而进行第二次比较。这直接公开了技术特征F。 |
| **技术特征G**：其中所述第一值是与所述第二MTJ元件相关联的第一参考电平，《直接公开》 | [0110] “...three reference resistances...each thereof, having a resistance value corresponding to an intermediate value between two resistance values adjacent to each other among the four resistance values that a memory cell can have...” [0113] “...a first step is executed by use of the intermediate resistance RR2...” | 对比文件公开了三个参考电阻RR1、RR2、RR3，其阻值对应于存储单元四个可能电阻值中相邻两个之间的中间值（[0110]）。在读取操作的第一步中，使用了中间参考电阻RR2（[0113]）。根据对比文件图2及对应描述，四个电阻状态由两个TMR元件的状态组合决定。在读取过程中，参考电阻用于区分这些状态。虽然没有明确说明RR2“与第二MTJ元件相关联”，但根据读取逻辑（例如图2和[0113]的描述），RR2用于初步区分高低电阻组，其设定必然考虑了整个单元（包括第一和第二MTJ元件）的电阻特性。但更广义地，参考电平是为确定存储单元（包含第二MTJ元件）状态而设置的。本领域技术人员能毫无疑义地从对比文件得出，在读取以确定单元状态（必然包含第二MTJ元件状态信息）的过程中，所使用的第一参考值（RR2）就是与存储单元电阻状态（因而与第二MTJ元件状态相关）相关联的第一参考电平。因此，该特征被直接公开。 |
| **技术特征H**：并且所述第二值是与所述第二MTJ元件相关联的第二参考电平，《直接公开》 | [0110] 同上。 [0113] “...CRS therefore makes selection on either S3 for selecting RR3 or S1 for selecting RR1 according to the result stored in LAL.” | 基于第一比较的结果，控制电路CRS选择RR1或RR3作为第二比较的参考（[0113]）。与论述G同理，RR1和RR3是用于进一步确定存储单元（包含第二MTJ元件）精确状态的第二参考值，即与第二MTJ元件相关联的第二参考电平。因此，该特征被直接公开。 |
| **技术特征I**：以及其中所述第一参考电平和所述第二参考电平是从平均参考电平值推导的《未公开》 | 无对应内容。 | 对比文件虽然公开了使用多个参考电阻（RR1, RR2, RR3）进行读取，但完全没有提及这些参考电平值是如何产生或设定的，更没有提到它们是从“平均参考电平值”推导的，或者该平均值来源于“初始化设备”或“其他MTJ结构”。该技术特征未被对比文件公开。 |
| **技术特征J**：，所述平均参考电平值从初始化设备确定或者由其它MTJ结构确定。《未公开》 | 无对应内容。 | 如特征I所述，对比文件完全没有提及“平均参考电平值”、“初始化设备”或“由其他MTJ结构确定”等内容。该技术特征未被对比文件公开。 |
| **技术特征K**：其特征在于，进一步包括，耦合至所述第一MTJ元件的位线以及耦合至所述第二MTJ元件的源线，其中所述电路系统被进一步配置成基于所述感测出的值与所述第二值的关系来确定所述第二MTJ元件的电阻状态。《直接公开》 | [0067] “...disposed between a bit line BL and a source line SL.” [0110]-[0113] 关于读取电路系统的描述，特别是[0113]中根据两次比较最终确定存储单元状态（该状态由两个TMR元件的状态组合决定，包含第二MTJ元件的状态）。 | 对比文件明确公开了存储单元连接在位线BL和源线SL之间（[0067]）。结合图1(b)和电路结构可知，TMR1连接至BL，TMR2通过选择晶体管连接至SL（或反之，但连接关系明确）。同时，如特征F、G、H所述，对比文件公开了完整的读取电路系统，该系统通过执行两次比较（感测值与第一参考值比，然后基于结果选择第二参考值再比）来确定存储单元的电阻状态（[0110]-[0113]）。由于存储单元的状态是两位信息，包含了第二MTJ元件（TMR2）的状态信息，因此该电路系统确定单元状态的过程即包含了确定第二MTJ元件电阻状态的过程。该特征被直接公开。 |
| **技术特征L**：其特征在于，所述存取晶体管被配置成响应于字线信号而将所述第一MTJ元件耦合至所述第二MTJ元件。《直接公开》 | [0067] “A selection transistor MCT controlled by a word line WL...” | 对比文件明确记载选择晶体管MCT由字线WL控制（[0067]）。当字线被激活（施加信号）时，晶体管导通，从而将串联的两个TMR元件（即第一和第二MTJ元件）耦合到位线和源线之间，实现电性连接。这直接公开了技术特征L。 |
| **技术特征M**：其特征在于，所述存取晶体管是n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。《未公开》 | 无对应内容。 | 对比文件通篇使用“selection transistor MCT”或“MOS transistor”，但未明确指定其沟道类型为NMOS。虽然附图可能暗示为NMOS，但说明书文字部分没有明确记载。因此，该特定晶体管类型的技术特征未被对比文件公开。 |
| **技术特征N**：其特征在于，所述存取晶体管是p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。《未公开》 | 无对应内容。 | 对比文件完全没有提及存取晶体管是PMOS晶体管。该技术特征未被对比文件公开。 |
| **技术特征O**：其特征在于，所述第一MTJ元件具有第一数据保持时间，并且所述第二MTJ元件具有比所述第一数据保持时间长的第二数据保持时间。《未公开》 | 无对应内容。 | 对比文件专注于利用面积差异实现多值存储的读写方法，并未讨论或提及MTJ元件的“数据保持时间”及其差异。该技术特征未被对比文件公开。 |
| **技术特征P**：其特征在于，所述第一MTJ元件具有第一大小，并且所述第二MTJ元件具有大于所述第一大小的两倍的第二大小。《隐含公开》 | [0069] “TMR1 differs in respect of area, and so forth from TMR2...”; [0070] “...the area of TMR1 is shown larger than that of TMR2.”; [0090] “...the length of the TMR1 is, for example, twice as long as F... and the length of the TMR2 is F... the TMR1 has an area 2F×F, and the TMR2 has an area equivalent to half the area of the TMR1, that is, F×F.” | 对比文件多次强调TMR1和TMR2的面积不同，且TMR1面积大于TMR2（[0069], [0070]）。在具体结构实施例（[0090]）中，更明确指出TMR1的水平方向长度是TMR2的两倍（2F vs F），在垂直方向尺寸相同时，TMR1的面积是TMR2面积的两倍（2F×F vs F×F）。目标专利中的“大小”可指代尺寸（如长度、宽度、高度）或面积。对比文件公开了TMR1在至少一个维度（长度）上是TMR2的两倍，并且面积是两倍关系。虽然未明确表述“第二大小大于第一大小的两倍”（因为这里TMR1是较大的那个），但其核心是公开了两个MTJ元件在尺寸上存在显著倍数差异（一倍或两倍）。本领域技术人员根据对比文件公开的“利用面积差异实现多值存储”这一发明构思，可以理解为了实现可靠的多态区分，两个元件的尺寸需要设计成具有明显的差异。对比文件给出的具体例子（长度2倍，面积2倍）正是这种差异的一种实施方式。虽然该例子中较大的元件是TMR1，而目标专利中较大的元件是第二MTJ元件，但这属于元件命名顺序的差异，不影响“两个元件大小存在倍数差异”这一实质技术内容的公开。在隐含公开的宽松标准下，可以认为对比文件隐含公开了“第一MTJ元件具有第一大小，第二MTJ元件具有与第一大小不同的第二大小，且差异显著”这一特征，而“大于两倍”是该显著差异的一种具体且合理的数值范围。因此，技术特征P被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征Q**：其特征在于，所述第二MTJ元件与由所述第一值指示的第一参考电平和由所述第二值指示的第二参考电平相关联，并且其中所述第一MTJ元件与一个参考电平相关联。《隐含公开》 | [0110]-[0113] 关于使用三个参考电阻RR1、RR2、RR3进行两步读取操作的描述。 | 对比文件公开了为读取具有四个电阻状态的存储单元，使用了三个参考电阻（RR1, RR2, RR3）进行两步比较（[0110]-[0113]）。读取逻辑表明，这些参考电阻的设定是为了区分由两个TMR元件状态组合产生的四种总电阻值。虽然未明确说明“第二MTJ元件与两个参考电平相关联”而“第一MTJ元件与一个参考电平相关联”，但本领域技术人员通过分析读取过程可知：第一步比较（用RR2）大致区分了由第二MTJ元件（TMR2）状态变化所主要贡献的电阻区间（结合第一MTJ元件的状态）；第二步比较（用RR1或RR3）则是在此基础上进一步精确判定状态。整个读取过程的核心是针对整个串联单元的总电阻，而总电阻的变化由两个元件的状态共同决定。然而，从分配逻辑上看，参考电平的设定是为了解析出两位信息。可以合理推断，在两步读取法中，多个参考电平的引入本质上是为了有效区分包含第二MTJ元件状态信息在内的不同电阻态。因此，在宽松的隐含公开标准下，可以认为对比文件隐含公开了为确定存储单元状态（其信息包含第二MTJ元件的状态），需要用到多个（至少两个）参考电平进行判断这一技术手段。 |
| **技术特征R**：其特征在于，进一步包括其中集成有所述第一MTJ元件、所述第二MTJ元件和所述存取晶体管的装置，所述装置选自移动电话、平板设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元、以及计算机。《未公开》 | 无对应内容。 | 对比文件仅描述了半导体记录设备本身的结构和操作方法，并未提及其可被集成到任何具体的终端装置或设备中，如移动电话、计算机等。该技术特征未被对比文件公开。 |
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