数据保持电荷损失传感器制造技术

披露了用于使用电传感器来估计固态存储器设备中的电荷损失的系统和方法。数据存储设备包括固态非易失性存储器，所述固态非易失性存储器包括多个存储器单元、被配置成用于保持电荷的传感器、以及控制器。所述控制器被配置成用于：在第一时间点上将所述传感器充电至第一充电水平；在从所述第一时间点开始的一个时间段之后，在第二时间点上确定所述传感器的第二充电水平；并且至少部分地基于所述确定的第二充电水平来刷新存储在存储器单元中的数据。

Data retention charge loss sensor

Systems and methods for using an electric sensor to estimate charge losses in a solid state memory device are disclosed. The data storage device includes a solid-state non-volatile memory that includes a plurality of memory cells, sensors configured to maintain charge, and a controller. The controller is configured for the first time in general: the sensor is charged to a first charge level; after a period of time from the beginning of the first time point, determine the sensor second charge level at second time points; and at least part of the foundation to the determination of second charge level refresh the data stored in the memory unit.

【技术实现步骤摘要】
数据保持电荷损失传感器相关申请的交叉引用本申请要求2015年11月9日提交的题为“DATARETENTIONCHARGELOSSSENSOR(数据保持电荷损失传感器)”的美国申请号14/936,353的优先权，该申请的披露内容通过引用以其全文结合于此。
技术介绍

本披露涉及电传感器。更具体地，本披露涉及用于使用电传感器来估计固态存储器中的电荷损失的系统和方法。相关技术说明某些固态存储器(如闪存驱动器)将信息存储到由浮栅晶体管构造的存储单元的阵列中。存储在固态存储器单元中的数据完整性可能受到包括暴露温度和时间等各种因素影响。附图说明附图出于说明性目的描述了各种实施例，并且绝不应当理解为限制本披露的范围。此外，可以将披露的不同实施例的各种特征结合来形成附加实施例，这也是本披露的部分。图1A和1B是框图，表示根据一个或多个实施例的数据存储系统的实施例。图2是框图，表示根据一个或多个实施例的传感器设备。图3是浮栅晶体管的实施例的剖视图。图4是曲线图，示出了根据一个或多个实施例的示出可能的数据保持相关电荷损失的单元概率分布。图5是曲线图，示出了根据一个或多个实施例的固态存储器设备中的可能电荷损失。图6是曲线图，示出了根据一个或多个实施例的固态存储器设备中的可能电荷损失。图7是流程图，展示了根据一个或多个实施例的利用电传感器的过程。图8是图表，表示根据一个或多个实施例的示例二分搜索读取机制。图9是流程图，展示了根据一个或多个实施例的利用电传感器的过程。图10是流程图，展示了根据一个或多个实施例的利用电传感器的过程。具体实施方式当描述某些实施例时，这些实施例仅通过示例形式呈现，并非用于限定保护范围。实际上，本文所描述的新颖方法和系统可以以各种其他形式体现。此外，在不脱离保护范围的情况下可以进行本文所描述的在这些方法和系统的形式下的各种省略、取代和变化。本文所提供的标题仅为方便起见，并不一定影响权利要求的范围或含义。本文所披露的是关于固态存储器中的电荷损失估计的示例配置和实施例。如本申请中所使用的，“固态存储器”“非易失性固态存储器”、“非易失性存储器”、“NVM”或其多种变体可以涉及固态存储器(如NAND闪存)。然而，本披露中的系统和方法还可以在更常规的硬盘驱动器和包括固态的和硬盘驱动部件两者的混合驱动器(或任何数据存储设备)中使用。固态存储器可以包括各种各样的技术，如闪速集成电路、相变存储器(PC-RAM或PRAM)、可编程金属化单元随机访问存储器(RAM)(PMC-RAM或PMCm)、双向联合存储器(OUM)、电阻式RAM(RRAM)、NAND存储器、NOR存储器、EEPROM、铁电RAM(FeRAM)、磁阻式RAM(MRAM)、或其他离散的NVM(非易失性固态存储器)芯片。非易失性固态存储器阵列或存储设备如本领域中已知的可以在物理上被分成面、块、页以及扇区。可以另外地或替代地使用其他形式的存储(例如，电池备份易失性DRAM或SRAM设备、磁盘驱动器)。概述本披露提供了用于使用电传感器设备来估计固态存储器单元中的电荷损失的系统和方法。尽管本文在NAND型固态存储器设备的上下文中披露了某些实施例，但应当理解的是本文所披露的原理和实施例可以适用于实现任何类型的固态存储器的系统。某些实施例包括被配置成用于提供温度和/或时间相关数据保持和/或关于一个或多个固态存储器单元的电荷损失信息，而不需要持续电力。通常地，在NAND闪存设备或其他固态存储器设备中，个别存储单元的节点大小和/或栅极面积越小，可能存储在每个存储器单元的浮栅中的电子的数量越少，这可能会对在读取时正确地解释所写入的数据的能力产生负面影响。此外，在多级单元(MLC)编程方案中，可以将多位(两位或更多位)数据存储在单个单元中，进一步影响正确地解释编程的数据的能力。增加数据密度的期望已经导致更小的节点大小和MLC类型编程方案的普及。因此，考虑到这些因素，可以减小在给定耐久性阈值处的数据保持时间。此外，在对固态存储器进行编程和擦除时，每个循环通常都可能降低存储器的数据保持能力。此外，在存储器单元已经被写入/编程之后(包括未向设备施加电源的时间段期间)，存储器单元遇到的相对高的温度可能不利地影响数据保持能力。可以实施数据维护机制(如数据刷新、垃圾收集等)来刷新存储在固态存储器设备中的数据。例如，当基于存储这样的数据的单元的已知或估计的电荷损失确定数据存在丢失的危险时，为了减少写入数据的寿命可以读取和重写数据。这样的过程可以基本上重新启动数据保持时钟并且增加当请求时将成功读取数据的可能性。然而，对数据保持电荷损失的估计可能并不是微不足道的，特别是在存储器单元暴露于未知的温度水平和/或在一段时间内的变体的情况下(如在未向存储器设备提供电源的时间段期间)。本文所描述的某些实施例提供了一种可以用于在断电循环后估计存储器单元的数据保持状态的传感器。所述传感器可以有利地考虑时间和温度两个因素。本专利技术的某些实施例提供了利用浮栅技术作为在一段时间内估计对在邻近定位的固态存储器阵列或存储器单元上的时间和/或温度的影响的一个或多个电传感器，基本上不考虑是否在这样的时间段向存储器提供电力。在某些实施例中，(多个)传感器被设计成用于提供相对较大的动态范围和/或时间、暴露温度和/或读取电压之间的控制相对良好的关系。根据一个或多个实施例，当上电时可以重置传感器，这样使得传感器可以在随后的断电循环中重复地跟踪数据保持的环境影响。数据存储系统/设备图1A是框图，展示了主机系统110与数据存储设备120的结合的实施例，所述数据存储设备根据本文所披露的一个或多个实施例使用一个或多个传感器150合并数据保持电荷损失估计功能。如所示出的，数据存储设备120(例如，混合硬盘驱动器、固态驱动器、任何利用固态存储器的存储设备)包括被配置成用于从主机系统110接收数据命令并且在包括固态存储器单元的非易失性固态存储设备140中执行这样的命令的控制器130。这些命令可以包括数据读/写命令等。设备控制器130可以被配置成用于从驻留在主机系统110上的存储接口112(例如，设备驱动器)中接收数据命令。数据命令可以指定数据存储设备120中的块地址；可以基于这样的命令来访问和/或转换数据。在某些实施例中，数据存储设备120可以是基于PCIe卡类型存储设备。数据存储设备120可以存储从主机系统110接收的数据，这样使得数据存储设备120作为主机系统110的数据存储。为了促进这种功能，控制器130可以实现逻辑接口，其中，可以将逻辑接口作为可以存储数据的一组逻辑地址(例如，相继的/连续的地址)呈现给主机系统存储器。在内部，控制器130可以将逻辑地址映射为非易失性固态存储设备140和/或(多个)其他存储模块中的各种物理存储器地址。可以将映射指示逻辑地址到物理存储器地址的映射的数据维持在数据存储设备120中。例如，映射表数据可以存储在非易失性固态存储设备140中以便允许在电力循环之后重新建立映射表。设备控制器130可以包括一个或多个存储器模块(未示出)，如非易失性存储器(例如，ROM)和/或易失性存储器(例如，RAM(如DRAM))。在某些实施例中，设备控制器130可以被配置成用于将信息(包括例如(多个)操作系统代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据存储设备，包括：固态非易失性存储器，所述固态非易失性存储器包括多个存储器单元；传感器，所述传感器被配置成用于保持电荷；以及控制器，所述控制器被配置成用于：在第一时间点上将所述传感器充电至第一充电水平；在从所述第一时间点开始的一个时间段之后，在第二时间点上确定所述传感器的第二充电水平；并且至少部分地基于所述确定的第二充电水平来刷新存储在所述存储器单元中的数据。

【技术特征摘要】
2015.11.09 US 14/936,3531.一种数据存储设备，包括：固态非易失性存储器，所述固态非易失性存储器包括多个存储器单元；传感器，所述传感器被配置成用于保持电荷；以及控制器，所述控制器被配置成用于：在第一时间点上将所述传感器充电至第一充电水平；在从所述第一时间点开始的一个时间段之后，在第二时间点上确定所述传感器的第二充电水平；并且至少部分地基于所述确定的第二充电水平来刷新存储在所述存储器单元中的数据。2.如权力要求1所述的数据存储设备，其中，所述控制器被进一步配置成用于基于所述第一充电水平、所述第二充电水平以及对所述传感器的温度表征确定在所述时间段期间所述固态非易失性存储器的累积电荷损失。3.如权利要求2所述的数据存储设备，其中，所述控制器被进一步配置成用于基于所述确定的累积电荷损失来刷新所述数据。4.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述传感器被配置成用于提供温度信息以及与所述时间段相关联的时间信息中的一项或多项。5.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述固态非易失性存储器包括多个存储器块，其中，所述数据存储设备进一步包括与所述块中的每一个块相关联的单独传感器。6.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述控制器被进一步配置成用于维持所述传感器的编程/擦除(P/E)循环计数，所述P/E循环计数与所述固态非易失性存储器的同所述传感器相关联的存储器块的P/E循环计数相同。7.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述控制器被进一步配置成用于响应于所述固态非易失性存储器被上电而确定所述传感器的所述第二充电水平。8.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述传感器是与所述固态非易失性存储器分开的分立器件。9.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述控制器被进一步配置成用于基于所述传感器的所述第二充电水平来调节至少一个电压读取电平以对所述存储器单元进行解码。10.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述存储器单元包括具有第一栅极面积的浮栅晶体管，并且所述传感器包括具有大于所述第一栅极面积的第二栅极面积的浮栅晶体管。11.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述传感器包括浮栅晶体管。12.如权利要求1所述的数据存储设备，其中，所述传感器包括多个浮栅晶体管。13.如权利要求12所述的数据存储设备，其中，所述多个晶体管中的第一个晶体管的第一栅极面积小于所述多个晶体管中的第二个晶体管的第二栅极面积。14.如权利要求13所述的数据存储设备，其中，所述多个晶体管中的第三个晶体管具有大于所述第一和第二栅极面积两者的第三栅极面积。15.如权利要求13所述的数据存储设备，其中，所述控制器被进一步配置成用于：基于所述传感器的所述确定的第二充电水平来确定所述固态非易失性存储器的累积暴露温度，其中，当所述时间段比预定阈值短时，所述第二充电水平基于与所述多个晶体管中的所述第一个晶体管相...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·梅因，D·M·詹金斯，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US