CN103606383A - 一种自适应的芯片擦除字线分组的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自适应的芯片擦除字线分组的装置和方法，包括以下步骤：对块预编程；整块预擦除；块内分布检测,并根据检测结果对片段进行自适应分组；对不同分组逐个擦除。相应的，本发明还提供了一种自适应的芯片擦除字线分组装置。与现有技术相比，采用本发明提供的技术方案具有如下优点：通过自动适应存储单元之间的差异，有效地提高了Nor Flash存储器芯片的块擦除时间。

Description

一种自适应的芯片擦除字线分组的装置和方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种自适应的芯片擦除字线分组的装置和方法。

背景技术

闪存（Flash Memory）是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位。由于其断电时仍能保存数据，闪存通常被用来保存设置信息，如在电脑的BIOS（基本输入输出程序）、PDA（个人数字助理）、数码相机中保存资料等。NOR Flash和NANDFlash是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。NOR Flash的特点是芯片内执行（XIP，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。

Nor Flash存储区域为了节约芯片面积，一般都采用物理集中放置，构成一个存储矩阵，然后在逻辑上分成很多块，如图3所示。通常1个芯片由多个Block（块）组成，每个Block由多个Sector（段）组成。通常Nor Flash擦除的命令有三种：芯片擦除（chip erase）、块擦除(block erase)、段擦除(sector erase)，通常对芯片进行整体擦除操作时，采用分块来逐个擦除，这个分块通常为了节约擦除时间一般采用Block为单位，也就是16个Sector一起进行擦除操作，随着存储单元的缩小，65nm高阶工艺中存储单元之间的差异增大，导致单元之间的擦除速度有较大差异。

如果采用较大区域进行擦除操作，需要经过较长时间擦除才能把比较慢的存储单元擦除到目标值，这会导致比较快的存储单元被“过擦除”，芯片又需要纠正这些“过擦除”存储单元，需要耗费大量时间，甚至无法纠正“过擦除”，导致擦除失败。

因此，希望提出一种能提高当前Nor Flash芯片块擦除时间的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应的芯片擦除字线分组的方法，该方法包括以下步骤：

a）对块预编程；

b）整块预擦除；

c）块内分布检测,并根据检测结果对片段进行自适应分组；

d）对不同分组逐个擦除。

与此相应的，本发明还提供了一种自适应的芯片擦除字线分组装置，包括：

分布检测电路，检查块内每个片段存储单元的分布最小值，并将存储单元分布情况提交给分组控制电路；

分组控制电路，接受来自分布检测电路的信号，对各片段区域进行分组，并将分组信号提交给片段选择器；

片段选择器，接受来自分组控制电路的信号，根据分组选择不同的擦除信号。

与现有技术相比，采用本发明提供的技术方案具有如下优点：通过自动适应存储单元之间的差异，有效地提高了Nor Flash存储器芯片的块擦除时间。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为根据本发明的实施例的自适应的芯片擦除字线分组的方法流程图；

图2为根据本发明的实施例对分组区域逐个擦除的方法流程图；

图3为Nor Flash存储区域示意图；

图4为根据本发明的实施例的块内单元分布图；

图5为根据本发明的实施例的块内片段分组装置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

本发明提供了一种提高芯片周期耐久性的方法。下面，将结合图1至图5通过本发明的一个实施例对此方法进行具体描述。如图1所示，本发明所提供的方法包括以下步骤：

在步骤S101中，对块预编程。

由于当前擦除的block（块）中存储单元存储的信息可能是“1”，也可能是“0”，在本实施例中，通过预编程把“1”的信息全部编程成“0”，这样该block中所有的存储信息都变成了“0”，这样保证在擦除整个block时候，所有的存储单元状态基本一致，一致擦除速度差别不大。保证不会因为存储单元状态不一样而造成擦除速度的不一致。在其它实施例中也可以选择把信息全部编程成“1”。

具体算法包括：从block地址的第一个byte（字节）开始验证,如果有“1”的bit（比特）存在，就把当前byte的所有“1”bit编程成“0”，编程成功后，地址自动加1，进行第2个bit的验证和编程操作，在整个Block内循环上面的操作，直到当前block的最后一个byte,这样这个block全部的存储信息都变成了编程状态全为“0“，就完成了对Block的预编程。

在本发明所述的实施例中所述每个存储块包括16个存储片段，在其它实施例中本领域技术人员也可选用其它的片段分布方式。在以下的说明中，将以此为例对本发明进行介绍。

在步骤S102中，整块预擦除。

具体的判断方法包括：首先对块内（16个片段）内的存储单元进逐个进行检查，判断块内单元有没有阈值电压高于第一阈值电压Vpe的单元，如果有，就对整个块（16个片段）进行一次擦除操作。其中所述第一阈值电压Vpe是指预擦除成功后，擦除单元的阈值电压最大值。

如果检查结果显示块内所有片段存储单元的阈值电压均小于第一阈值电压Vpe，预擦除结束。如果存储块内有至少一个片段存储单元的阈值电压高于第一阈值电压Vpe，则对整个存储块进行一次擦除操作，在擦除操作结束之后，再重复以上步骤，检查此时块内是否有阈值电压高于第一阈值电压Vpe的单元，直至所有片段存储单元的阈值电压均小于第一阈值电压Vpe。

在步骤S103中，块内分布检测,并根据检测结果对片段进行自适应分组。

具体的，首先复位块内地址计数器，分布检测电路检测存储单元片段0的阈值电压最小值。然后地址计数器加1，分布检测电路检测存储单元片段1的阈值电压最小值，循环以上步骤直到本存储块内所有片段的阈值电压最小值均检测结束，在本实施例中即检测到片段15结束。

分组控制电路接收分布检测电路输出的每个片段内的阈值电压最小值，并根据每个片段的阈值电压最小值对所有片段进行分组。将阈值电压分为多个区间，将阈值电压最小值落入同一所述区间内的片段分为同一组。在本实施例中，根据片段阈值电压的最小值共将所有片段分为4个组别，在其它实施例中，本领域技术人员可根据实际需要对分组个数进行增减。分组个数越多则整个分组时间越长，但每组内片段的阈值电压差异越小。

具体的，如果某片段阈值电压最小值小于第二阈值电压Ve1，则此片段被分为A组；如果某片段阈值电压最小值大于第二阈值电压Ve1小于第三阈值电压Ve2，则此片段被分为B组；如果某片段阈值电压最小值大于第三阈值电压Ve2小于第四阈值电压Ve3，则此片段被分为C组；如果某片段阈值电压最小值大于第四阈值电压Ve3小于第五阈值电压Ve4，则此片段被分为D组。如图4所示，其中Vmin代表块擦除成功后，块擦除单元的阈值电压最小值；Vmax代表块擦除成功后，块擦除单元的阈值电压最大值。当全部片段都被分组后，分组步骤结束。

在步骤S104中，对不同分组逐个擦除。

擦除一个大块区域，通常采用多个擦除脉冲缓慢擦除的方式。因为不同存储单元的擦除速度可能不一致，因此在每一个脉冲擦除后，还需要进行过擦除的自动纠正操作，目的是纠正擦除速度比较快的存储单元。

具体的，如图2所示。针对不同的分组，选择相应的擦除信号进行擦除；确认是否过擦除，如果过擦除，则进行自动纠正；如果没有过擦除，则本组擦除结束，进行下一分组的擦除。直到所有分组的擦除和自动纠正均结束，不存在过擦除情况，则整个存储块的分组擦除结束。

与此相应的，本发明还提供了一种自适应的芯片擦除字线分组装置，如图5所示，包括：

分布检测电路，用于检测预擦除区域内的存储单元分布情况，即检查块内每个片段存储单元的阈值电压的分布最低值，并将最终得到的检测结果提交与之相连的分组控制电路。

分组控制电路，接受来自分布检测电路的信号，并根据每个片段存储单元的阈值电压的分布最低值和各标准阈值电压的比较来对各片段区域进行分组，并将存储有分组信息的分组信号提交给片段选择器；

片段选择器，接受来自分组控制电路的信号，并根据分组选择擦除高压信号。与本发明的实施例的存储块的片段存储区域分布相对应，在本发明中共有16个片段选择器。

所述分组控制电路根据每个片段的阈值电压最小值对所有片段进行分组，将所述阈值电压分为多个区间，将所述阈值电压最小值落入同一所述区间内的片段分为同一组。

所述片段选择器针对不同的分组，选择相应的擦除信号进行擦除；确认是否过擦除，如果过擦除，则进行自动纠正；如果没有过擦除，则本组擦除结束，进行下一分组的擦除。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过自动适应存储单元之间的差异，有效地提高了Nor Flash存储器芯片的块擦除时间。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (9)

1.一种自适应的芯片擦除字线分组的方法，该方法包括以下步骤：

a）对块预编程；

b）整块预擦除；

c）块内分布检测,并根据检测结果对片段进行自适应分组；

d）对不同分组逐个擦除。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a）所述的对块预编程的步骤包括对块内所有存储单元的信息统一编程为“0”或统一编程为“1”。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b）所述的整块预擦除包括以下步骤：

b1）对块内的存储单元逐个进行检查，判断块内单元是否有阈值电压高于第一阈值电压（Vpe）的单元；

b2）如果没有，则预擦除结束；

b3）如果有，就对整个块进行一次擦除操作，然后重复以上步骤b1至b3直到完成对块内所有存储单元的检查。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c）所述的块内分布检测,并根据检测结果对片段进行自适应分组的步骤包括如下步骤：

c1）逐个检测存储单元的阈值电压最小值；

c2）获得每个片段内存储单元的阈值电压最小值；

c3）根据每个片段的阈值电压最小值对所有片段进行分组。

5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c3）所述的分组步骤包括如下步骤：

将阈值电压分为多个区间；

将阈值电压最小值落入同一所述区间内的片段分为同一组。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d）所述的对不同分组逐个擦除的步骤包括：

针对不同的分组，选择相应的擦除信号进行擦除；

确认是否过擦除，如果过擦除，则进行自动纠正；

如果没有过擦除，则本组擦除结束，进行下一分组的擦除。

7.一种自适应的芯片擦除字线分组装置，包括：

分布检测电路，检查块内每个片段存储单元的分布最小值，并将存储单元分布情况提交给分组控制电路；

分组控制电路，接受来自分布检测电路的信号，对各片段区域进行分组，并将分组信号提交给片段选择器；

片段选择器，接受来自分组控制电路的信号，根据分组选择不同的擦除信号。

8.根据权利要求7所述的自适应的芯片擦除字线分组装置，其中：

所述分组控制电路根据每个片段的阈值电压最小值对所有片段进行分组，将所述阈值电压分为多个区间，将所述阈值电压最小值落入同一所述区间内的片段分为同一组。

9.根据权利要求7所述的自适应的芯片擦除字线分组装置，其中：

所述片段选择器针对不同的分组，选择相应的擦除信号进行擦除；确认是否过擦除，如果过擦除，则进行自动纠正；如果没有过擦除，则本组擦除结束，进行下一分组的擦除。

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