CN101221816B

CN101221816B - 具有预留空间的掩膜编程存储器

Info

Publication number: CN101221816B
Application number: CN 200710048243
Authority: CN
Inventors: 张国飙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: CN101221816A

Abstract

具有预留空间的掩膜编程存储器本发明提出了一种具有预留空间的掩膜编程存储器(RS-MPM)。在首版发行时，其存储空间含有一首版空间和一预留空间，该首版空间存储首版资料，而该预留空间不存储任何有效信息。与该预留空间对应的信息掩膜版区域为掩膜版预留区，它为全暗(dark)或全亮(clear)。当后续版本发行时，在掩膜版预留区内形成后续资料的掩膜图形，故后续资料存储在预留空间。

Description

具有预留空间的掩膜编程存储器

技术领域

本发明涉及集成电路领域，更确切地说，涉及掩膜编程存储器。

背景技术

掩膜编程存储器(mask-programmable memory，简称为MPM，又被称为mask ROM)在工艺加工时通过信息掩膜版对存储器进行编程。这里，信息掩膜版上的掩膜图形代表MPM所存的信息。由于MPM存储容量大、成本低，它是多媒体资料库-如视频资料(如电影、电视节目、连续剧、电子游戏、电子地图等)、音频资料(如歌曲、广播、访谈等)、文字资料(如书、字典、杂志等)等-的理想载体。

首次发行的MPM版本被称为首版MPM，其所载资料库被称为首版资料。随着新电影/歌曲的发行、电子地图的更新等情形的发生，多媒体资料库也会随之变化。为反映这些变化，每过一定时期需要发行新的MPM版本，即其后续版本。在后续版本中，MPM不仅要存储首版资料，还要存储后续资料，如新发行的多媒体文件、升级资料等。如图1A和图1B所示，在首版发行时，存储模块10需要2个MPM芯片12a，12b来存储首版资料(包括文件8a，8b，8c和文件8d，8e)。在第二版发行时，为了存储后续资料(包括文件8x，8y)，它需增加一个新的MPM芯片12x，这将增加模块面积和生产成本。为了避免这些和别的缺陷，本发明提出一种具有预留空间的掩膜编程存储器。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种利于后续版本发行的掩膜编程存储器。

本发明的另一目的是提供一种利于存储新发行多媒体文件的掩膜编程存储器。

本发明的另一目的是提供一种利于对所存资料升级的掩膜编程存储器。

根据这些以及别的目的，本发明提出了一种具有预留空间的掩膜编程存储器(mask-programmable memory with reserved space，简称为RS-MPM)。在首版发行时，其存储空间含有一首版空间和一预留空间，该首版空间存储首版资料，而该预留空间不存储任何有效信息。与该预留空间对应的信息掩膜版区域为掩膜版预留区，它为全暗(dark)或全亮(clear)。当后续版本发行时，在掩膜版预留区内形成后续资料的掩膜图形，故后续资料存储在预留空间。这样，RS-MPM的后续版本不仅存储首版资料，还存储后续资料。

本发明提出了一种具有预留空间的掩膜编程存储器(RS-MPM)，其特征在于含有：至少一首版空间，该首版空间存储首版资料；和至少一预留空间，该预留空间在首版发行时不存储任何有效信息，在后续版本发行时可存储后续资料。

附图说明

图1A表示一种以往技术采用的、首版发行时的存储模块；图1B表示第二版发行时的该存储模块。

图2A表示以往技术中MPM存储容量和用户存储需求的相对大小；图2B表示MPM存储容量和用户存储容量需求随时间变化的趋势；图2C表示三维掩膜编程存储器(3D-MPM)的存储容量和用户存储需求的相对大小。

图3A是一种具有预留空间的3D-MPM(RS-3D-MPM)在首版发行时的截面图；图3B是此时其存储层ML400所用信息掩膜版的版图。

图4A是该RS-3D-MPM在第二版发行时的截面图；图4B是此时其存储层ML400所用信息掩膜版的版图。

图5表示一种对RS-MPM所存资料进行升级的方法。

图6A表示一种基于以往技术、首版发行时的混合型存储模块；图6B表示第二版发行时的该混合型存储模块。

图7表示一种基于RS-MPM的混合型存储模块。

图8表示一种基于RS-MPM的混合型三维存储模块(3D-MM)。

具体实施方式

在以往技术中，单芯MPM的存储容量有限。为了满足用户对存储容量的需求8，需要使用多个芯片。在图2A的例子中，需要两个芯片12a，12b：芯片12a存储文件8a，8b，8c，芯片12b存储文件8e，8d.

随着集成电路技术的进步，MPM的存储容量急剧增加。另一方面，由于信息压缩等技术的进步，用户存储需求8则以较慢的速度增加。如图2B所示，在达到或超过临界点A时，只需一个(或少量)MPM芯片就能满足用户存储需求8。

一种极有可能达到临界点A的存储器是三维存储器(three-dimensionalmemory，即3D-M，参见中国专利ZL98119572.5)，尤其是三维掩膜编程存储器(three-dimensional mask-programmable memory，即3D-MPM)：在50nm节点，单芯3D-MPM20的存储容量可以达到～16GB；在17nm节点，其容量可以达到～128GB。结合三维存储模块技术(参见中国专利申请200610128742.8)，一个3D-MPM模块的存储容量可以达到～1TB。这样，即使在充分满足用户存储需求8后，3D-MPM还可剩有很大的空余空间。这些空余空间完全可以用来存储后续版本发行时的后续资料(图2C)。

为了利于后续版本的发行，本发明提出了一种具有预留空间的掩膜编程存储器(mask-programmable memory with reserved space，简称为RS-MPM)。在首版发行时，其存储空间含有一首版空间和一预留空间，该首版空间存储首版资料，而该预留空间不存储任何有效信息。与该预留空间对应的信息掩膜版区域为掩膜版预留区，它为全暗(dark)或全亮(clear)。当后续版本发行时，在掩膜版预留区内形成后续资料的掩膜图形，故后续资料存储在预留空间。这样，RS-MPM的后续版本不仅存储首版资料，还存储后续资料。

图3A-图4B以3D-MPM为例，具体描述RS-MPM。该实施例是一个具有预留空间的三维掩膜编程存储器(three-dimensional mask-programmablememory with reserved space，简称为RS-3D-MPM)。图3A和图3B是首版发行时该RS-3D-MPM的截面图和存储层ML400所用信息掩膜版的版图。图4A和图4B是第二版发行时该RS-3D-MPM的截面图和存储层ML400所用信息掩膜版的版图。该RS-3D-MPM30具有4个存储层ML100-400，它们叠置在衬底电路0上。每个存储层(如ML400)具有字线(如410a-410d)、位线(如330a-330n)和信息介质(如420，包括420a-420c，420x)。信息介质中的开口图形来自信息掩膜版460(图3B、图4B)，它决定每个存储元所存信息：如一个存储元中字线和位线之间的信息介质无开口，则它存储“0”；否则存储“1”。

该RS-3D-MPM30采用了多种提高存储密度和降低成本的方法，包括：1)nF开口(n>1)，即信息介质中开口的大小大于地址选择线的宽度F(详见中国专利申请200610153561.0)；2)N进制存储元(N>2)，即每个存储元有N种状态，并存储超过1位的信息(参见中国专利申请200610100860.8)；3)混合层三维存储器，即有部分存储层共享地址选择线(如存储层ML200，100共享地址线130a)，而部分存储层则不(如存储层ML300，ML200由层间介质250隔离)(参见中国专利申请200610162698.2)。

在该实施例中，由存储层ML100-300和存储层ML400区域460A构成的存储空间为首版空间，它存储首版资料，即首版发行时的多媒体资料库。存储层ML400还含有一个预留空间460B，它在首版发行时不存储任何有效信息。与之对应的信息掩膜版区域为掩膜版预留区420x，它在首版发行时为全暗(dark)或全亮(clear)(图3B)。

当后续版本发行时，首版空间不变。同时，在掩膜版预留区460B内形成后续资料的掩膜图形420d，420e(图4B)，故后续资料存储在预留空间。这样，RS-3D-MPM的后续版本不仅存储首版资料，还存储后续资料(图4A)。由于改变掩膜版预留区的掩膜图形会增加成本，最好能将掩膜版预留区集中到一个或尽量少的信息掩膜版上。对于RS-3D-MPM来说，预留空间最好位于一个存储层内。为了方便流程管理，它最好位于最上面的存储层(如ML400)中。

图5表示一种对RS-MPM所存资料进行升级的方法。在首版发行时，首版资料包括存储在存储层ML100-300中的资料510A和存储在存储层ML400区域460A中的资料510B。在第二版发行时，需要对首版资料进行升级(如软件升级、地图升级等)。具体说来，需要将一部分首版资料中的过时资料510B用升级资料510C替换。为实现升级，可在掩膜版预留区460B中形成升级资料510C的掩膜图形。同时，RS-MPM还需要含有一文件指针。在升级时，文件指针从512B变为512C，即从指向过时资料510B变到指向升级资料510C。

如图6A和图6B所示，以往技术还采用了一种混合型存储模块600来存储后续资料。它含有一MPM芯片600a和一可读可写存储器芯片(RWM)600b。RWM600b最好是非易失性存储器(NVM)，如快闪存储器。图6A为其首版发行时的存储模式。这时，文件8a，8b，8c存储在MPM芯片600a中，RWM芯片600b为空白。图6B表示其第二版发行时的存储模式。这时，后续资料8x，8y存储在RWM芯片600b中。

图7表示一种基于RS-MPM的混合型存储模块610。它含有一RS-MPM芯片610a和一RWM芯片610b。该RS-MPM芯片610a含有预留空间。当第二版发行时，后续资料8x，8y可通过改变预留空间的掩膜图形存储在RS-MPM芯片610a中，不需要占用RWM芯片610b的存储空间，故RWM芯片610b可以用来存储其它信息。由于RWM芯片成本远高于MPM芯片，这样可以降低混合型存储模块的成本。

一种典型的混合型存储模块是混合型三维存储模块(three-dimensionalmemory module，简称为3D-MM，参见中国专利申请200610128742.8)。如图8所示，3D-MM模块700含有至少两个相互叠置的存储器芯片，其中一存储器芯片为RS-MPM710a，另一存储器芯片为RWM710b。它们通过黏合剂720粘合在衬底740上，引线730a，730b为芯片710a，710b和衬底740提供电连接。同样地，当第二版发行时，后续资料可存储在RS-MPM芯片的预留空间中，不需要占用RWM芯片的容量，这样可以降低混合型3D-MM模块的成本。

虽然以上说明书具体描述了本发明的一些实例，熟悉本专业的技术人员应该了解，在不远离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明的形式和细节进行改动。这并不妨碍它们应用本发明的精神。因此，除了根据附加的权利要求书的精神，本发明不应受到任何限制。

Claims

1.一种具有预留空间的三维掩膜编程只读存储器，其特征在于含有：

一衬底电路(0)；

多个在该衬底电路上方相互叠置并与该衬底电路耦合的掩膜编程只读存储层(100，200...)；

所述多个掩膜编程只读存储层构成一首版空间和一预留空间，所述首版空间在首版发行时存储首版资料；所述预留空间在首版发行时不存储有效信息，在后续版本发行时存储后续资料。

2.根据权利要求1所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于：在后续版本发行时，至少部分所述首版资料不被所述后续资料替换。

3.根据权利要求1所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于：在后续版本发行时，至少部分所述首版资料被所述后续资料替换。

4.根据权利要求1所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于：其信息掩膜版含有一与该预留空间对应的掩膜版预留区

5.根据权利要求4所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于：在首版发行时，该掩膜版预留区为全暗或全亮。

6.根据权利要求4所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于：在后续版本发行时，该掩膜版预留区内含有所述后续资料的掩膜图形。

7.根据权利要求1所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于含有：一文件指针，该指针选择性地指向至少部分所述首版资料或至少部分所述后续资料。

8.根据权利要求1所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于：该掩膜编程只读存储器是一混合型存储模块的一部分；该混合型存储模块还含有一可读可写存储器。

9.根据权利要求1所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于：含有掩膜版预留区的掩膜编程只读存储层位于不含掩膜版预留区的掩膜编程只读存储层的上方。

10.根据权利要求9所述的三维掩膜编程只读存储器，其特征还在于：含有掩膜版预留区的掩膜编程只读存储层位于所有所述掩膜编程只读存储层中最上面的一层。