具有多平面混合子块编程的非易失性存储器制造技术

一种非易失性存储器系统包含连接到非易失性存储器单元的控制电路。所述控制电路被配置成同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多平面混合子块编程的非易失性存储器
技术介绍
半导体存储器广泛用于各种电子装置中，诸如蜂窝电话、数字相机、个人数字助理、医疗电子设备、移动计算装置、服务器、固态驱动器、非移动计算装置和其它装置。半导体存储器可包括非易失性存储器或易失性存储器。非易失性存储器甚至在非易失性存储器未连接到电源(例如，电池)时允许存储和保存信息。非易失性存储器的实例包含快闪存储器(例如，NAND型和NOR型快闪存储器)。存储器系统可用于存储由主机装置(或其它客户端)提供的数据。重要的是，将数据编程到存储器系统中的过程较快，使得主机装置(或其它客户端)不必很长时间地等待存储器系统完成编程。附图说明编号相似的元件在不同图中指代共同组件。图1为描绘存储器系统的一个实施例的框图。图2为存储器裸片的一个实施例的框图。图3为单片三维存储器结构的一个实施例的一部分的透视图。图4A为具有两个平面的存储器结构的框图。图4B描绘存储器单元块的一部分的俯视图。图4C描绘存储器单元块的一部分的截面视图。图4D描绘选择栅极层和字线层的视图。图4E为存储器单元竖列的截面视图。图4F为多个NAND串的示意图。图5描绘阈值电压分布。图6为描述数据值到数据状态的分配的一个实例的表。图7为描述对非易失性存储器进行编程的过程的一个实施例的流程图。图8为描绘存储器单元竖列的框图。图9为描绘存储器系统的部分的框图，所述存储器系统同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。图10为描绘电压源的框图，所述电压源用于同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。图11为描绘电压源的框图，所述电压源用于同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。图12为描绘电压源的框图，所述电压源用于同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。图13为描绘电压源的框图，所述电压源用于同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。图14为描述编程过程的一个实施例的流程图。图15为描述编程过程的一个实施例的流程图。图16为描述编程过程的一个实施例的流程图。图17为描述编程过程的一个实施例的流程图。图18为描述编程过程的一个实施例的流程图。图19为描述将不同位线信号施加到不同位线的过程的一个实施例的流程图。图20为描绘编程过程的一个实施例的信号图。图21为描述将不同位线信号施加到不同位线的过程的一个实施例的流程图。图22为描绘编程过程的一个实施例的信号图。图23为描绘编程过程的一个实施例的信号图。图24为描述编程过程的一个实施例的流程图。图25为描绘编程过程的一个实施例的信号图。具体实施方式在一些实施例中，非易失性存储器系统包括连接到存储器结构的控制电路。存储器结构包含多个(例如数百万个)持久存储数据的非易失性存储器单元。为了提高编程期间的性能，所述多个存储器单元布置于多个平面中，使得存储器系统可并行地执行多个平面的编程；因此，允许在给定时间段期间对更多存储器单元进行编程。为了提高系统的效率，将所述多个平面内的各个块划分成子块，使得(同一块或不同块的)每一子块可独立地被擦除、读取和编程。为了实现多个平面的益处和子块的使用，提出一种存储器系统，所述存储器系统同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。图1为存储器系统100的一个实施例的框图，所述存储器系统100实施用于同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编码的所提出技术。在一个实施例中，存储系统100为固态驱动器(“SSD”)。存储器系统100也可以是存储卡、USB驱动器或其它类型的存储系统。所提出技术不限于任何一种类型的存储器系统。存储器系统100连接到主机102，所述主机102可为计算机、服务器、电子装置(例如智能手机、平板计算机或其它移动装置)、器具或使用存储器且具有数据处理能力的另一设备。在一些实施例中，主机102与存储器系统100分开但连接到存储器系统100。在其它实施例中，存储器系统100嵌入在主机102内。图1中描绘的存储器系统100的组件为电路。存储器系统100包含控制器120，所述控制器120连接到一或多个存储器裸片130和本地高速易失性存储器140(例如DRAM)。所述一或多个存储器裸片130各自包括多个非易失性存储器单元。关于每一存储器裸片130的结构的更多信息在下文关于图2提供。本地高速易失性存储器140由控制器120使用以执行特定功能。举例来说，本地高速易失性存储器140存储逻辑到物理地址转换表(“L2P表”)。控制器120包括主机接口152，所述主机接口152连接到主机102且与其通信。在一个实施例中，主机接口152提供PCIe接口。也可使用其它接口，例如SCSI、SATA等。主机接口152还连接到片上网络(NOC)154。NOC为集成电路上的通信子系统。NOC可跨越同步和异步时钟域或使用无时钟异步逻辑。NOC技术将组网理论和方法应用于片上通信，且带来优于习知总线和纵横制互连的显著改进。相比于其它设计，NOC改进片上系统(SoC)的可扩展性和复杂SoC的功率效率。NOC的线和链路由多个信号共享。由于NOC中的所有链路可同时对不同数据包进行操作，因此实现高级并行度。因此，随着集成子系统的复杂度不断增加，NOC相比于先前通信架构(例如，专用点对点信号线、共享总线或具有桥接器的分段总线)提供增强的性能(例如吞吐量)和可扩展性。在其它实施例中，NOC154可由总线替代。处理器156、ECC引擎158、存储器接口160和DRAM控制器164连接到NOC154且与其通信。DRAM控制器164用于操作本地高速易失性存储器140(例如DRAM)且与其通信。在其它实施例中，本地高速易失性存储器140可为SRAM或另一类型的易失性存储器。ECC引擎158执行差错校正服务。举例来说，ECC引擎158根据所实施的ECC技术来执行数据编码和解码。在一个实施例中，ECC引擎158为由软件编程的电路。举例来说，ECC引擎158可为可被编程的处理器。在其它实施例中，ECC引擎158为不具有任何软件的定制且专用的硬件电路。在另一实施例中，ECC引擎158的功能由处理器156实施。处理器156执行各种控制器存储器操作，例如编程、擦除、读取以及存储器管理过程。在一个实施例中，处理器156由固件编程。在其它实施例中，处理器156为不具有任何软件的定制且专用的硬件电路。处理器156还以软件/固件过程的形式或以专用硬件电路的形式实施转换模块。在许多系统中，非易失性存储器使用与一或多个存储器裸片相关联的物理地址而内部定址到存储系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非易失性存储设备，其包括：/n多个非易失性存储器单元，其布置于同一裸片上的多个平面中，每一平面包含所述存储器单元的多个块，所述块中的每一者包含多个存储器单元子块；/n字线，其连接到所述存储器单元；和/n控制电路，其连接到所述存储器单元和所述字线，所述控制电路被配置成同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180508 US 62/668,365;20180628 US 16/021,2901.一种非易失性存储设备，其包括：
多个非易失性存储器单元，其布置于同一裸片上的多个平面中，每一平面包含所述存储器单元的多个块，所述块中的每一者包含多个存储器单元子块；
字线，其连接到所述存储器单元；和
控制电路，其连接到所述存储器单元和所述字线，所述控制电路被配置成同时对连接到位于裸片的不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。


2.根据权利要求所述的非易失性存储设备1，其中：
所述控制电路被配置成针对所述不同字线使用不同起始电压来同时对连接到位于不同平面中的不同块的不同子块中的不同字线的存储器单元进行编程。


3.根据权利要求1或2所述的非易失性存储设备，其中：
所述控制电路被配置成独立地对同一块的子块进行编程和擦除。


4.根据权利要求1、2或3所述的非易失性存储设备，其中：
块的每一子块具有与所述块的其它子块不相交的字线集合。


5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的非易失性存储设备，其中：
位于不同块的不同子块中的所述不同字线在不同字线位置处。


6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的非易失性存储设备，其中所述控制电路包括：
第一电压源；
第二电压源；
第一交换网络，其连接到所述第一电压源和用于所述多个平面中的第一平面的第一块的第一子块的所述字线的第一集合；和
第二交换网络，其连接到所述第二电压源和用于所述多个平面中的第二平面的第二块的第二子块的所述字线的第二集合。


7.根据权利要求6所述的非易失性存储设备，其中所述控制电路包括：
所述第一电压源产生用于编程的第一字线电压信号；且
所述第二电压源产生用于编程的第二字线电压信号，在同一时刻所述第二字线电压信号与所述第一字线电压信号的幅值不同，使得在以所述第二字线电压信号对连接到所述第二字线集合中的字线的存储器单元进行编程的同时可以所述第一字线电压信号对连接到所述第一字线集合中的字线的存储器单元进行编程。


8.根据权利要求6所述的非易失性存储设备，其中：
所述第一电压源为第一电荷泵；且
所述第二电压源为第二电荷泵。


9.根据权利要求6所述的非易失性存储设备，其中：
所述第一电压源为电荷泵；且
所述第二电压源为连接到所述电荷泵的电压调节器。


10.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：H陈，Z周，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US