利用随机化抑制错误的闪存装置、系统和方法制造方法及图纸

技术编号:5490527 阅读:164 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种存储数据的装置和方法,包括:非易失性存储器和控制器和/或电路,所述控制器和/或电路在保持原始数据的大小的同时使要存储在所述存储器中的原始数据随机化,并且响应于对原始数据的请求,取回、去随机化和输出原始数据而无需认证请求实体。一种用于存储数据的系统和方法,包括:第一非易失性存储器和通过执行驱动器代码相似地在第一非易失性存储器中存储数据的处理器,所述驱动器代码存储在第二非易失性存储器中。在随机化之前或之后应用ECC编码,在去随机化之后或之前应用ECC解码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及闪存存储系统。具体地讲,本专利技术涉及其中闪 存能够每个存储单元存储多位,并且其中某些千扰作用被最小化的闪 存存储系统。
技术介绍
闪存装置已为人所知许多年了。通常,闪存内的每一个单元存储 一位信息。传统地,存储一位的方式是通过支持单元的两个状态-一个状态表示逻辑"0,,而另一个状态表示逻辑"1"。在闪存单元中,这两个状态是通过在单元的沟道(连接单元的晶体管的源极和漏极元件的 区域)上具有浮栅,并且使该浮栅内存储的电荷量具有两个有效状态 来实现的。通常, 一个状态是在浮栅中具有零电荷,并且是单元在被擦除之后的初始未写入状态(通常被定义为表示"l"状态);而另一 个状态是在浮栅中具有一些量的负电荷(通常被定义为表示"0"状 态)。在栅极中具有负电荷使得单元的晶体管的阈值电压(即,要应 用于晶体管的控制栅极以便使晶体管导通的电压)增加。现在,有可能通过检查单元的阈值电压来读取存储的位--如果阈值电压为较高 的状态,则位值为"0",如果阈值电压为较低的状态则位值为"l"。实 际上,不需要准确地读取单元的阈值电压一所有需要的就是正确地识 别单元当前处于两个状态中的哪一个。由于该目的,只需要与在这两 个状态之间的参考电压值进行比较,从而确定单元的阈值电压是否低 于或高于该参考值。图1A图解地示出了这是如何进行的。具体地讲,图1A示出了 大量单元的阈值电压的分布。因为闪存装置中的单元在其特性和行为 方面不完全相同(例如,由于硅结构中的杂质浓度的微小差别或缺陷),向所有单元应用相同的编程操作不会使所有的单元具有完全相 同的阈值电压。(请注意,由于历史原因,向闪存写入数据通常被称 作对闪存"编程"。术语"写入,,和"编程"在此处可互换地使用)。相反,阈值电压的分布与图1A所示的方式相似。存储值"l"的单元通常具有 负阈值电压,从而大部分单元具有与由图1A的左峰值表示的值接近 的阈值电压,而较小数量的单元具有较低或较高的阈值电压。相似地, 存储值"O,,的单元通常具有正阁值电压,从而大部分单元具有与图1A 的右峰值表示的值接近的阈值电压,而较小数量的单元具有较低或较 高的阈值电压。近年来,市场上出现了 一种使用传统地称为"多级单元,,或简称为 MLC的技术的新型闪存装置。(该命名是误导的,因为之前的闪存 单元类型也具有多于一个级如上所述,它们具有两级。因此,这两 种类型的闪存单元在此处被称为"单位单元,,(SBC)和"多位单元" (MBC))。由MBC闪存带来的改进是在每一个单元中存储两位。 (原理上,MBC也包括每个单元存储多于两位。为了简化说明,此 处强调两位的情况。然而,应理解本专利技术可等同地应用于支持每单元 多于两位的闪存装置。)为了使单个单元存储两位信息,该单元必须 能够处于四种不同状态中的一种。因为单元的"状态"由其阈值电压表 示,很清楚,MBC单元应支持其阈值电压的四种不同的有效的范围。 图1B示出了典型的MBC单元的阈值电压分布。如期望的那样,图 1B具有四个峰值,每一个峰值对应于一个状态。至于SBC的情况, 每一个状态实际上是一个阈值电压范围而不是单个阈值电压。当读取 单元的内容时,所有必须要保证的就是单元的阈值电压所处的范围被 正确地识别。对于MBC闪存装置的现有技术的例子,请见Harari 的美国专利No.5434825。当将MBC单元中的两位编码为四个状态中的一个时,通常使图 1B中最左侧的状态(通常具有负的阈值电压)表示两位都具有值"l" 的情况。(在下面的讨论中,使用下述符号单元的两位被称为"下 位(lower bit)"和"上位(upper bit)"。位的具体值被写为["上位""下位"I的形式,并且下位值在右侧。所以下位为"0,,上位为"1"的情况被 写作"10"。必须理解该术语和符号的选择是任意的,并且其它名称和编码是可能的)。使用该符号,最左侧的状态表示"ll"的情况。其它三个状态;f皮示出为从左向右以下述顺序分配"io", "oo", "oi"。可在Chen的美国专利No.6522580中见到使用上述这样的编码的MBC NAND闪存装置的实现的例子,该专利实际上通过引用而并入,如同 其全文在此处陈述了一样。具体见Chen的专利的图8。但应注意, 本专利技术不依赖于状态的该分配,而可以使用其它排序。当读取MBC 单元的内容时,单元的阈值电压所在的范围必须被正确地识别;仅在 该情况下,不能总是通过与一个参考电压比较来实现,可能需要几个 比较。例如,在图1B中所示的情况下, 一种读取下位的方法是先将 单元的阈值电压与参考比较电压Vi相比较,然后根据比较的结果, 将单元的阈值电压与零参考比较电压或参考比较电压V2相比较。另V2相比较。在任一种情况下,都需要两个比较。MBC装置的大的优点是成本使用相似大小的单元,能够存储 两位而不是一位。然而,使用MBC闪存也有一些缺点MBC存储器 的平均读取和写入时间长于SBC存储器,导致了较低的性能。并且, MBC的可靠性低于SBC。这可以容易地理解MBC中的阈值电压范 围之间的差比SBC中的小得多。因此,在SBC中由于两个状态之间 的大的差距而注意不到的阈值电压的干扰(例如,导致阈值电压偏移 的存储电荷的泄露、来自相邻单元的操作的干扰等)可能使MBC单 元从一个状态移至另一个状态,导致错误的位。最终结果就是在数据 保持时间或装置对于许多写入/擦除周期的持久性方面MBC单元具有 较低质量规格。因此,同时使用MBC单元和SBC单元具有优点,取 决于应用的要求选择可不同。尽管上述说明是关于浮栅闪存单元的,也有其它类型的闪存技 术。例如,在NROM闪存技术中没有导电浮栅,但有捕获电荷的绝 缘层。本专利技术可等同地应用于所有闪存类型,尽管此处的说明是关于浮栅技术给出的。在闪存装置中有几种错误源。如上所述, 一个这样的错误源是电 子从存储单元的栅极泄露,其可能使单元的最初写入状态变为另一个 不正确的状态,导致读取单元时的一个或多个位错误。本专利技术主要涉及通常称为"编程干扰(program disturb)"或简称为"PD"的特定错 误源。与导致在将数据存储在闪存装置中的长时间段中緩慢累积错误 的泄露型作用不同,PD作用导致在将数据写入装置的单元中之后马 上出现错误。PD作用使没有打算写入的单元无意地从它们的初始最左侧的状 态移至某个其它状态。(此处的说明假设附图的图1A和1B中也使用 的通常做法,阔值电压轴的左方向表示较低的值。这是任意的做法并 且不应被理解为以任何方式限制本专利技术的范围)。参照图1B的每个 单元两位的例子,发现在对应于位值"ll"(或换句话说,对应于单元 的擦除状态)的最左侧的状态冲并且应该保持这样的状态的单元处于 "10"的次最左侧(next-to-leftmost)状态中,导致存储在这才羊的单元 中的两位中的一位错误。在一些情况下,特别是在每单元存储多于两 位并具有多于四个状态的单元中,PD作用可能最终不仅导致从最左 侧的状态移动至紧邻的状态,还从最左侧的状态移至更远的状态,以 及从不是最左侧状态的状态移动至其右侧的另一个状态(即具有更高 的阈值电压)。然而,从最左侧的状态移动至其紧邻的状态的上述第 一种情况是最常见的,并将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于存储数据的装置,包括: (a)非易失性存储器;以及 (b)所述非易失性存储器的控制器,可操作用来: (i)使要存储在所述存储器中的原始数据随机化同时保持所述原始数据的大小,从而提供随机化数据, (ii)在所述 存储器中存储所述随机化数据,以及 (iii)响应于装置外部的实体对所述原始数据的请求: (A)从所述存储器中取回所述随机化数据, (B)对所述取回的随机化数据去随机化,从而提供与所述原始数据基本上相同的取回的数据,以及   (C)将所述取回的数据输出至所述实体而不认证所述实体。

【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:E沙龙I阿尔罗德
申请(专利权)人:晟碟以色列有限公司
类型:发明
国别省市:IL[以色列]

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