一种存储器设备和一种方法技术

一种存储器设备包括k级存储器单元的组或块，其中k>2，并且其中每个k级存储器单元具有由相应电阻水平表示的k个可编程状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】使用多级存储器单元组来表示数据
技术介绍
为了实现增加的存储器密度，可以使用相变存储器。相变存储器的存储器单元可 以各自具有对应于不同电阻的多个状态。相变存储器的存储器单元实际上是可变电阻器， 其可以由例如硫系玻璃形成。为了写入到相变存储器单元，所述单元被加热，其使材料熔 化，所述材料然后被冷却。冷却的速率控制所得到的固体材料的晶体大小，所述晶体大小控 制电阻。相对慢的冷却速率促进结晶化，这导致存储器单元的减小的电阻。 相变存储器单元可以是能够表示多于两个状态的多级存储器单元。状态的数目由 存储器单元可以被编程为的电阻水平的对应数目来表示。【附图说明】 关于以下附图来描述一些实施例： 图1是图示根据一些实现方式的多级存储器单元的不同状态的图解； 图2是根据一些实现方式的多级存储器单元组的示意图； 图3A-3B是根据一些实现方式的包括数据存储器单元和备用存储器单元的多级存储 器单元的组的示意图； 图4是根据一些实现方式的读取多级存储器单元的流程图； 图5是根据一些实现方式的包括数据恢复机制的存储器单元的组的示意图； 图6是根据一些实现方式的可用于选择多级存储器单元的电路的示意图； 图7A-7B是根据另外的实现方式的用于选择多级存储器单元的操纵（steering)电路 的不意图； 图8是根据一些实现方式的过程的流程图； 图9A-9B是根据另外的实现方式的用于在多个层中存储数据的存储器单元块的示意 图；以及 图10是根据附加的实现方式的用于在多个层中存储数据的示例性布置的示意图。【具体实施方式】 在相变存储器单元的写入期间，在存储器单元已经被加热并且存储器单元的材料 已经熔化之后，通过存储器单元的冷却速率来控制存储器单元的电阻水平。存储器单元的 电阻水平确定由存储器单元表示的数据状态。在一些实现方式中，相变存储器设备的每个 存储器单元能表示多于两个状态。更一般地，这样的存储器单元可以被称为k级存储器单 元，其中k>2。 尽管在本讨论中对相变存储器进行参考，但注意的是根据一些实现方式的技术或 机制可以应用于采用电阻水平来表示相应数据状态的其它类型的存储器。这样的存储器的 另一个示例是忆阻器存储器。 与相变存储器设备(或使用电阻水平来表示数据状态的任何其它存储器设备）相 关联的问题是被编程到存储区单元中的电阻并不随时间恒定。事实上，存储器单元电阻可 能随时间漂移。电阻中的漂移可能由各种因素引起，包括由于附近存储器单元的写入而产 生的热或其它因素。电阻漂移，如果未经检查，可能最终导致数据误差。例如，多级存储器 单元的特定电阻水平可以最初表示第一数据状态。随时间流逝，由于电阻漂移，存储器单元 的电阻可能增加，这可以使电阻上升到对应于第二数据状态的水平，导致数据误差。 为了解决由于电阻漂移而引起的数据误差，可以执行对相变存储器设备中的存储 器单元的刷新，其中每个存储器单元的状态被读取，并且存储器单元的电阻被还原到正确 的水平。与执行刷新(如果频繁地进行）相关联的问题是刷新消耗功率，并且还消耗存储器 访问周期(其导致减小的存储器带宽)。存储器单元的电阻漂移可能随时间增长。电阻漂移的增长率取决于存储器单元的 电阻，并且针对由较高电阻水平表示的状态而言较大。 -个类型的相变存储器设备采用四级存储器单元，其中每个存储器单元可以表示 四个不同的数据状态。四个不同的状态由四个对应的不同电阻水平来表示。四个状态可以 被称为Sl、S2、S3和S4,其对应于电阻水平Rl、R2、R3和R4,其中R1〈R2〈R3〈R4。四级存储 器单元从而可以表示两个二进制数据位。 在这样的示例中，与最高电阻水平R4相关联的状态S4不遭受电阻漂移，因为电阻 漂移使电阻随时间增加，而在某个指定的阈值之上的任何电阻水平被视为表示状态S4。然 而，由电阻水平R3表示的状态S3可能最受电阻漂移影响。由于电阻漂移针对较高的电阻 水平而言较大，电阻R3可以更快地增长到超过在S3和S4之间的所指定阈值的水平。换言 之，由于电阻水平R3随时间漂移，其可以增加以使得其变成表示状态S4而不是状态S3。由 电阻水平R2表示的状态S2也可能受电阻漂移影响，尽管在比状态S3小一点的程度上。状 态S1遭受甚至更小的电阻漂移，由于状态S1与相对低的电阻相关联，并且因而随时间的、 针对状态S1的电阻漂移相对小，并且甚至可以是可忽略的。 根据一些实现方式，为了解决电阻漂移问题，代替使用四级存储器单元，在一些示 例中可以使用三级存储器单元。更具体地，状态S3可以被省略，由于状态S3与电阻水平R3 相关联，其更多地遭受电阻漂移。图1示出其中使用状态Sl、S2和S4但不使用状态S3的 示例性三级存储器单元。在图1中定义两个阈值T1和T2,其中小于T1的任何电阻水平对 应于状态S1，并且大于T2的任何电阻水平对应于状态S4。T1和T2之间的任何电阻表示状 态S2。 在写入操作期间被写入到相变存储器单元的实际电阻是随机变量，其分布是对数 正态的，如图1中的曲线102、104和106所表示的那样。在图1的图解中，水平轴是电阻的 对数（l〇g1(]R)，而竖直轴表示电阻R的概率分布函数（PDF)。写入到存储器单元的电阻具有 正态分布，包括在标称值处或接近于标称值的均值和从均值的标准偏差。 如图1中所描绘的，由于未使用S3状态，所以在状态S2和S4之间提供被表示为 108的相对宽的裕度（margin)，以使得状态S2能够容忍随时间的相对大量的电阻漂移而不 导致数据误差。如上所指出的，状态S1遭受相对低的电阻漂移，其甚至可以是可忽略的。 从由多级存储器单元表示的中移除状态S3意味着可以表示较少数据状态，这减 少了可以在相变存储器设备中表示的每存储器单元的数据位的平均数目。尽管能够存储四 个状态的多级存储器单元可以表示每存储器单元两个数据位，指出的是电阻漂移的问题可 以使得这样的配置不实际。为了存储每存储器单元两位，可能必须执行更频繁的刷新操作 以刷新存储器单元的电阻水平，从而避免由于电阻漂移而引起的误差。 通过移除最脆弱的状态（S3)，可以减小平均误差率，并且可以不太频繁地执行或 甚至避免刷新操作。 尽管图1示出示例性目标标称值（由曲线102、104和106中每一个的顶部表示)， 指出的是，在其它示例中，针对每个特定状态(并尤其是状态S2)的目标电阻值可以被调整， 诸如通过将针对状态S2的目标电阻值移动得更接近于状态S2和S4之间的阈值T2,如虚线 曲线110所指示。针对曲线104,状态S1和S2之间的阈值是T1A，而针对曲线110,状态S1 和S2之间的阈值是T1B，其大于T1A。 尽管图1描绘了三级存储器单元的示例，指出的是，更一般地，可以使用k级（k>2) 存储器单元。 除了从用于每个存储器单元的使用中移除脆弱的状态之外，根据一些实现方式的 技术或机制还提供存储器单元组。例如，每个组可以包括两个存储器单元，其中每个存储器 单元是三级存储器单元。这样的布置被称为2上为3 (3-〇n-2)布置。图2示出存储器单 元的多个组202-1、202-2、2021，其中每个组202-1(丨=1到乂）包括两个存储器单元(在图 2中由方形表示)。每个存储器单元是能够表示三个相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储器设备，包括：多个k级存储器单元组，其中k>2，并且其中每个k级存储器单元具有由相应电阻水平表示的k个可编程状态，其中每个组包括可编程为表示以下各项的多个单元：具有大于单元数的位数的数据，以及至少一个元数据状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：DH尹，J常，N穆拉利马诺哈，R施雷伯，NP朱皮，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US