存储器系统及其制作方法技术方案

本申请实施例公开了一种存储器系统及其制作方法，所述存储器系统包括：至少一个存储器装置以及与所述存储器装置耦接的存储器控制器；其中，所述存储器装置与所述存储器控制器设置在同一管芯上；所述存储器装置包括第一相变存储器，所述第一相变存储器被配置为为所述存储器系统存储数据；所述存储器控制器中包含第二相变存储器，所述第二相变存储器被配置为在所述存储器控制器在与主机或所述存储器装置进行数据传输时，对传输的数据进行缓存。对传输的数据进行缓存。对传输的数据进行缓存。

【技术实现步骤摘要】
存储器系统及其制作方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种存储器系统及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着数据存储技术的高速发展，越来越多的数据存储器系统出现在人们使用的电子设备中，例如：固态硬盘(SSD，Solid State Drives)等。SSD因具有读写速度快、抗震动、低功耗、无噪音、低热量、以及质量轻等特点，已被广泛应用于军事、车载、工业、医疗、和航空等领域。
[0003]然而，相关技术中的存储器系统在带宽上还需要进行进一步的提高。

技术实现思路

[0004]为解决相关技术问题，本申请实施例提出一种存储器系统及其制作方法。
[0005]本申请实施例提供了一种存储器系统，包括：至少一个存储器装置以及与所述存储器装置耦接的存储器控制器；其中，
[0006]所述存储器装置与所述存储器控制器设置在同一管芯上；
[0007]所述存储器装置包括第一相变存储器，所述第一相变存储器被配置为为所述存储器系统存储数据；
[0008]所述存储器控制器中包含第二相变存储器，所述第二相变存储器被配置为在所述存储器控制器在与主机或所述存储器装置进行数据传输时，对传输的数据进行缓存。
[0009]上述方案中，所述第二相变存储器执行读取操作和写操作的速度大于所述第一相变存储器执行读取操作和写操作的速度。
[0010]上述方案中，所述第一相变存储器采用的相变材料包括基于硫属元素化物的合金；所述第二相变存储器采用的相变材料包括超晶格材料。
[0011]上述方案中，所述第一相变存储器包括彼此电连接的第一相变存储阵列和第一外围电路；所述第二相变存储器包括彼此电连接的第二相变存储阵列和第二外围电路；所述存储器控制器还包括与所述第一相变存储器和第二相变存储器均电连接的电容和第三外围电路；
[0012]所述第一外围电路、第二外围电路和第三外围电路并列的设置在同一衬底上；
[0013]所述第一外围电路上设置有所述第一相变存储阵列；所述第二外围电路和所述第三外围电路上设置有所述电容，所述电容上设置有所述第二相变存储阵列。
[0014]上述方案中，所述第一相变存储阵列具有四层堆叠的存储单元层；所述第二相变存储阵列具有一层存储单元层。
[0015]上述方案中，所述电容用于提供电源；所述电容包括多层金属层以及位于所述多层金属层间的绝缘层。
[0016]上述方案中，所述第三外围电路包括接口和整体控制部；其中，
[0017]所述接口用于与主机连接；
[0018]所述整体控制部至少用于控制所述第一相变存储器和所述第二相变存储器之间的数据传输。
[0019]上述方案中，所述接口与所述主机之间的通信协议包括高速串行计算机扩展总线标准(PCIe，Peripheral Component Interconnect Express)5.0版。
[0020]上述方案中，所述存储器装置还包括第一金属互连层；所述存储器控制器还包括第二金属互连层；其中，通过所述第一金属互连层与所述第二金属互连层的电连接实现所述存储器装置和存储器控制器之间的数据传输。
[0021]本申请实施例还提供了一种固态硬盘，包括：本申请实施例提供的所述存储器系统。
[0022]本申请实施例还提供了一种存储器系统的制作方法，包括：
[0023]在同一管芯上形成至少一个存储器装置以及与所述存储器装置耦接的存储器控制器；其中，
[0024]所述存储器装置包括第一相变存储器，所述第一相变存储器被配置为为所述存储器系统存储数据；
[0025]所述存储器控制器中包含第二相变存储器，所述第二相变存储器被配置为在所述存储器控制器在与主机或所述存储器装置进行数据传输时，对传输的数据进行缓存。
[0026]上述方案中，所述第一相变存储器包括彼此电连接的第一相变存储阵列和第一外围电路；所述第二相变存储器包括彼此电连接的第二相变存储阵列和第二外围电路；所述存储器控制器还包括与所述第一相变存储器和第二相变存储器均电连接的电容和第三外围电路；
[0027]所述在同一管芯上形成至少一个存储器装置以及与所述存储器装置耦接的存储器控制器，包括：
[0028]在同一衬底上并列形成所述第一外围电路、第二外围电路、第三外围电路；
[0029]在所述第一外围电路上形成所述第一相变存储阵列；
[0030]在所述第二外围电路和第三外围电路上形成所述电容；
[0031]在所述电容上形成所述第二相变存储阵列。
[0032]上述方案中，所述方法还包括：
[0033]在所述存储器装置中形成第一金属互连层，并在所述存储器控制器中形成第二金属互连层；其中，通过所述第一金属互连层与所述第二金属互连层的电连接实现所述存储器装置和存储器控制器之间的数据传输。
[0034]本申请实施例提供了一种存储器系统及其制作方法，所述存储器系统包括：至少一个存储器装置以及与所述存储器装置耦接的存储器控制器；其中，所述存储器装置与所述存储器控制器设置在同一管芯上；所述存储器装置包括第一相变存储器，所述第一相变存储器被配置为为所述存储器系统存储数据；所述存储器控制器中包含第二相变存储器，所述第二相变存储器被配置为在所述存储器控制器在与主机或所述存储器装置进行数据传输时，对传输的数据进行缓存。本申请实施例中，一方面，通过将存储器装置和存储器控制器设置在同一管芯上，使得存储器系统的面积利用率得到提高，有利于存储器系统的小型化需求；另一方面，通过用第一相变存储器存储数据，第二相变存储器缓存数据，因相变存储器具有较快的执行读取操作和写操作的速度，从而使得所形成的存储器系统的带宽得
到提高。
附图说明
[0035]图1为相关技术中一种固态硬盘的结构示意图；
[0036]图2为相关技术中一种固态硬盘的主控制器的结构示意图；
[0037]图3为相关技术中一种固态硬盘的数据传输路径的示意图；
[0038]图4a为本申请实施例提供的存储器系统的结构示意图一；
[0039]图4b为本申请实施例提供的存储器系统的结构示意图二；
[0040]图4c为本申请实施例提供的存储器系统的结构示意图三；
[0041]图5为本申请实施例提供的存储器系统的存储器装置和存储器控制器的排布示意图；
[0042]图6a
‑
图6d为本申请实施例提供的具有四层堆叠的存储单元层的第一相变存储器的架构图；
[0043]图7a为本申请实施例提供的存储器系统的存储器装置的局部三维示意图；
[0044]图7b为本申请实施例提供的存储器系统的存储器装置的局部示意图；
[0045]图7c为本申请实施例提供的存储器系统的存储器控制器的局部示意图一；
[0046]图7d为本申请实施例提供的存储器系统的存储器控制器的局部示意图二。
具体实施方式
[0047]下面将参照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器系统，其特征在于，包括：至少一个存储器装置以及与所述存储器装置耦接的存储器控制器；其中，所述存储器装置与所述存储器控制器设置在同一管芯上；所述存储器装置包括第一相变存储器，所述第一相变存储器被配置为为所述存储器系统存储数据；所述存储器控制器中包含第二相变存储器，所述第二相变存储器被配置为在所述存储器控制器在与主机或所述存储器装置进行数据传输时，对传输的数据进行缓存。2.根据权利要求1所述的存储器系统，其特征在于，所述第二相变存储器执行读取操作和写操作的速度大于所述第一相变存储器执行读取操作和写操作的速度。3.根据权利要求2所述的存储器系统，其特征在于，所述第一相变存储器采用的相变材料包括基于硫属元素化物的合金；所述第二相变存储器采用的相变材料包括超晶格材料。4.根据权利要求1所述的存储器系统，其特征在于，所述第一相变存储器包括彼此电连接的第一相变存储阵列和第一外围电路；所述第二相变存储器包括彼此电连接的第二相变存储阵列和第二外围电路；所述存储器控制器还包括与所述第一相变存储器和第二相变存储器均电连接的电容和第三外围电路；所述第一外围电路、第二外围电路和第三外围电路并列的设置在同一衬底上；所述第一外围电路上设置有所述第一相变存储阵列；所述第二外围电路和所述第三外围电路上设置有所述电容，所述电容上设置有所述第二相变存储阵列。5.根据权利要求4所述的存储器系统，其特征在于，所述第一相变存储阵列具有四层堆叠的存储单元层；所述第二相变存储阵列具有一层存储单元层。6.根据权利要求4所述的存储器系统，其特征在于，所述电容用于提供电源；所述电容包括多层金属层以及位于所述多层金属层间的绝缘层。7.根据权利要求4所述的存储器系统，其特征在于，所述第三外围电路包括接口和整体控制部；其中，所述接口用于与主机连接；所述整体控制部至少用于控制所述第一相变存储器和所述第二相变存储器之间的数据传输。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峻，杨海波，付志成，
申请(专利权)人：长江先进存储产业创新中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：