CN104766624B - 自动更新存储器单元的方法及使用其的半导体存储装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动更新存储器单元的方法，所述自动更新存储器单元的方法特别适用在一种开放式位线架构的半导体存储装置，其中半导体存储装置包括M个存储库，每一存储库内具有两个索引值相同的特殊分区及其它L个索引值不同的分区。在一个周期内，在其中一个存储库中索引值相同的两个特殊分区的两条字线与分别在其它(M‑1)个存储库中的(M‑1)条字线会被选取，其中(M‑1)条字线的每一条在对应存储库中的L个分区的其中之一。然后，更新被选取的多个字线的所述多个存储器单元。
Description
技术领域
本发明有关于一种半导体存储装置，且特别是适用在半导体存储装置中的一种自动更新存储器单元的方法，以及使用所述方法的半导体存储装置，其中半导体存储装置具有一开放式位线(open bit line)架构。
背景技术
现今半导体存储装置的技术发展迅速，人们在日常生活中更是常会使用到一些大容量的半导体存储装置。一些半导体存储装置，例如动态随机存取存储器(dynamic randomaccess memory,DRAM)，其储存于存储器单元的电荷会因漏电路径的存在或半导体存储装置的读取操作而逐渐消失，因此其需要更新存储器单元。
请参照图1A，图1A为用于折迭式位线(folded bit line)架构的半导体存储装置的传统更新存储器单元方法的示意图。折迭式位线架构的半导体存储装置包括多个存储库10A～10D，每一个存储库具有多个不同索引值的分区SEC[0]～SEC[2n-1]，其中n为大于1的正整数。
如图1A所示，在当前的周期内，多个存储库10A～10D中的分区SEC[0]的多条字线被选取，且被选取的四条字线的多个存储器单元会被更新。在下一个周期内，多个存储库10A～10D中的分区SEC[1]的多条字线会被选取，且被选取的四条字线的多个存储器单元会被更新。由上可以得知，在每一周期内，将会有四条字线的多个存储器单元进行更新。
再请参照图1B，图1B是用于开放式位线架构的半导体存储装置的传统更新存储器单元方法的示意图。开放式位线架构的半导体存储装置包括多个存储库12A～12D，每一存储库具有两个索引值相同的特殊分区SEC[0]和其它索引值不相同的分区SEC[1]～SEC[2n-1]，其中n为大于1的正整数。
如图1B所示，在当前的周期内，多个存储库12A～12D中索引值相同的特殊分区SEC[0]的多条字线被选取，且被选取的八条字线的多个存储器单元 会被更新。在下一个周期内，多个存储库12A～12D中的分区SEC[1]的字线会被选取，且被选取的四条字线的多个存储器单元会被更新。由上可以得知，在特别的一个周期内，将会有八条字线的多个存储器单元进行更新，而其它周期内将只会有四条字线的多个存储器单元进行更新。
值得注意的是，更新电压和芯片面积的大小相关于在一个周期中被选取的字线数量。由于开放式位线架构的半导体存储装置会在多个周期中的其中一个特别周期内有八条字线被选取，所以开放式位线架构的半导体存储装置内的电荷泵浦(charge pump)所需产生的更新电压(refreshing voltage)要比折迭式位线架构的半导体存储装置内的电荷泵浦所需产生的更新电压来得高，且开放式位线架构的半导体存储装置的芯片面积也较比折迭式位线架构的半导体存储装置的芯片面积来得大(注:电荷泵浦所产生的电压越高，则电荷泵浦所需要的芯片面积越大；且在一个特别的周期内所选取的的字线越多，则存储库所需要的芯片面积越大)。因此，由于开放式位线架构的半导体存储装置的电荷泵浦需须产生较高的电压，且具有较大的芯片面积，故开放式位线架构的半导体存储装置需要有较多的成本。
发明内容
本发明实施例提供一种自动更新存储器单元的方法，所述自动更新存储器单元适用于开放式位线架构的半导体存储装置。半导体存储装置包括M个存储库，每一存储库内具有两个索引值相同的特殊分区及其它L个索引值不同的分区。在一个周周期内，在其中一个存储库中索引值相同的两个特殊分区的两条字线与分别在其它(M-1)个存储库中的(M-1)条字线会被选取，其中(M-1)条字线的每一条在对应存储库中的L个分区的其中之一。然后，更新被选取的多个字线的多个存储器单元。
本发明实施例提供一种开放式位线架构的半导体存储装置。半导体存储装置包括M个存储库、存储器管理控制器以及电荷泵浦。每一存储库内具有两个索引值相同的特殊分区及其它L个索引值不同的分区。在一个周期内，存储器管理控制器选取在其中一个存储库中索引值相同的两个特殊分区的两条字线与分别在其它(M-1)个存储库中的(M-1)条字线，其中(M-1)条字线的每一条为对应存储库中的L个分区的其中之一。电荷泵浦产生更新电压，以用来更新被选取的多个字线的多个存储器单元。
综合以上所述，上述用于开放式位线架构的半导体存储装置的自动更新存储器单元方法可以有效地减少半导体存储装置所需的芯片面积及成本，并降低半导体存储装置内电荷泵浦所需产生的更新电压。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1A是用于折迭式位线架构的半导体存储装置的传统自动更新存储器单元方法的示意图。
图1B是用于开放式位线架构的半导体存储装置的传统自动更新存储器单元方法的示意图。
图2是本发明实施例所提供的用于开放式位线架构的半导体存储装置的自动更新存储器单元方法的示意图。
图3是本发明实施例提供的用于开放式位线架构的半导体存储装置的自动更新存储器单元方法的流程图。
图4A是本发明实施例提供的不同周期下的分区更新序列的序列表。
图4B是本发明另一实施例提供的不同周期下的分区更新序列的序列表。
图4C是本发明另一实施例提供的不同周期下的分区更新序列的序列表。
[标号说明]
10A～10D、12A～12D、20A～20D、BANK_A～BANK_D：存储库
SEC[0]：索引值相同的特殊分区
SEC[1]～SEC[2n-1]：索引值不相同的分区
sequence[cycle0]～sequence[cycle3]：分区更新序列
具体实施方式
在下文中，将藉由图式说明本发明的各种实施例来详细描述本发明。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。此外，在图式中相同参考数字可用以表示类似的元件。
〔自动更新存储器单元方法的实施例〕
请参照图2，图2是本发明实施例提供的用于开放式位线架构的半导体 存储装置的自动更新存储器单元方法的示意图。举例来说，所述的半导体存储装置可以为一动态随机存取存储器装置，但本发明并不以此为限。本发明实施例提供的自动更新存储器单元方法可以适用于需要定期或于特定时间进行更新的任何类型的开放式位线架构的半导体存储装置。
半导体存储装置包括有多个存储库20A～20D，存储库20A～20D的每一者具有两个索引值相同的特殊分区SEC[0]和其它索引值不同的分区SEC[1]～SEC[2n-1]，其中n为大于1的正整数。
在当前的周期内，在存储库20A中索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线与分别在其它存储库20B～20D中的三条字线会被选取，其中三条字线的每一条对应在存储库20B～20D中的索引值不同的分区SEC[1]～SEC[3]的其中之一，然后，被选取的五条字线的多个存储器单元会被更新。在下一个周期内，在存储库20B中索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线与分别在其它存储库20A、20C～20D中的三条字线会被选取，其中三条字线的每一条在对应在存储库20A、20C～20D中的索引值不同的分区SEC[1]～SEC[3]的其中之一，然后，被选取的五条字线的多个存储器单元会被更新。由上可以得知，在每一周期内将会有被选取的五条字线的多个存储器单元进行更新。然而，本发明并未限定此实施方式。在另外实施例中，在每一个周期内，仅有存储库20A～20D其中之一的索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线被选取，或者是存储库20A～20D中索引值相同的特殊分区的字线不被选取。
于本发明实施例中，所述n值可以为2，存储库的数量可以为4。在四个周期内，存储库20A～20D中的每一者的索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线依序会被选取。因此，在每一个周期内仅有五条字线会被选取，其中的两条字线分别属于其中一个存储库(例如存储库20A)中索引值相同的两个特殊分区SEC[0]，另外的三条字线则分别属于其它三个存储库(例如存储库20B～20D)中的其它分区SEC[1]～SEC[2n-1]的其中之一。值得注意的是，在其它三个存储库(例如存储库20B～20D)内可以是索引值不同或相同的分区的多个字线被选取。总而言之，本发明并不限制其它三个存储库的所被选取的多个字线所位于的分区的索引值须相同。
此外，本发明并未限制存储库的数量或是每一存储库内分区的数量。因此，以一般情况来说，开放式位线架构的半导体存储装置具有M个存储库， 每一存储库内具有两个索引值相同的特殊分区及其它L个索引值不同的分区。在一个周期内，可能是分别在M个存储库中的M条字线会被选取，其中M条字线的每一条在对应存储库中的L个分区的其中之一，又或者是，在其中一个存储库中索引值相同的两个特殊分区的两条字线与分别在其它(M-1)个存储库中的(M-1)条字线会被选取，其中(M-1)条字线的每一条在对应存储库中的L个分区的其中之一。换言之，于其中一个周期内，M或(M+1)条字线会被选取，且M或(M+1)条字线的多个存储器单元会被更新。
由上可以得知，由于每一周期内最多只会有(M+1)条字线被选取，所以将可以降低开放式位线架构的半导体存储装置内电荷泵浦所需产生的更新电压，且也可以减小开放式位线架构的半导体存储装置的芯片面积大小。
根据以上所述，以下将提出开放式位线架构的半导体存储装置的自动更新存储器单元的方法流程，并进一步地对所述自动更新存储器单元的方法进行说明。请参照图3，图3是本发明实施例提供的用于开放式位线架构的半导体存储装置的自动更新存储器单元方法的流程图。开放式位线架构的半导体存储装置具有M个存储库，每一存储库内具有两个索引值相同的特殊分区及其它L个索引值不同的分区。
在步骤S31，半导体存储装置内的一存储器管理控制器初始化一分区更新序列(sector refreshing sequence)。接着步骤S32，存储器管理控制器根据一个周期内的分区更新序列，在所述多个存储库内选取M或(M+1)条字线，然后被选取的字线的多个存储器单元会被进行更新，其中分区更新序列可用来表示存储器管理控制器在一个周期内是要选取在其中一个存储库中索引值相同的两个特殊分区的两条字线与分别在其它(M-1)个存储库中的(M-1)条字线，其中(M-1)条字线的每一条在对应存储库中的L个分区的其中之一，又或者是在一个周期内要选取分别在M个存储库内的M条字线，其中M条字线的每一条在对应存储库中的L个分区的其中之一。
接着，步骤S33，半导体存储装置的存储器管理控制器判断存储库内的字线的存储器单元是否仍有需要被更新。如果仍有存储器单元需要进行更新，则执行步骤S34，如果没有存储器单元需要进行更新，则终止用于开放式位线架构的半导体存储装置的自动更新存储器单元方法。在步骤S34，半导体存储装置的存储器管理控制器更新分区更新序列，并在执行步骤S34后，再次执行步骤S32。
接着，假设半导体存储装置具有四个存储库，且每一存储库内具有两个索引值相同的特殊分区及其它三个索引值不同的分区，则在不同分区更新序列的情况下的不同实施例描述如下。
请参照图4A，图4A是本发明实施例的不同周期下的分区更新序列表。在第一周期cycle0内，分区更新序列sequence[cycle0]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_A内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_B～BANK_D中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库中BANK_B的分区SEC[1]、存储库中BANK_C的分区SEC[2]与存储库中BANK_D的分区SEC[3]。
在第二周期cycle1内，分区更新序列sequence[cycle1]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_B内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A、BANK_C、BANK_D中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库中BANK_A的分区SEC[3]、存储库中BANK_C的分区SEC[1]与存储库中BANK_D的分区SEC[2]。
在第三周期cycle2内，分区更新序列sequence[cycle2]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_C内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A、BANK_B、BANK_D中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库中BANK_A的分区SEC[2]、存储库中BANK_B的分区SEC[3]与存储库中BANK_D的分区SEC[1]。
在第四周期cycle3内，分区更新序列sequence[cycle3]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_D内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A～BANK_C中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库中BANK_A的分区SEC[1]、存储库中BANK_B的分区SEC[2]与存储库中BANK_C的分区SEC[3]。
请参照图4B，图4B是本发明另一实施例的不同周期下的分区更新序列表。在第一周期cycle0内，分区更新序列sequence[cycle0]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_A内索引值相同的两个 特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_B～BANK_D中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库BANK_B～BANK_D中的分区SEC[3]。
在第二周期cycle1内，分区更新序列sequence[cycle1]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_B内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A、BANK_C、BANK_D中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库BANK_A、BANK_C、BANK_D中的分区SEC[2]。
在第三周期cycle2内，分区更新序列sequence[cycle2]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_C内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A、BANK_B、BANK_D中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库BANK_A、BANK_B、BANK_D中的分区SEC[1]。
在第四周期cycle3内，分区更新序列sequence[cycle3]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_D内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A～BANK_C中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库BANK_A中的分区SEC[3]、存储库BANK_B中的分区SEC[2]与存储库BANK_C中的分区SEC[1]。
请参照图4C，图4C是本发明另一实施例的不同周期下的分区更新序列表。在第一周期cycle0内，分区更新序列sequence[cycle0]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_A内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_B～BANK_D中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库BANK_B中的分区SEC[3]、存储库BANK_C中的分区SEC[2]与存储库BANK_D中的分区SEC[2]。
在第二周期cycle1内，分区更新序列sequence[cycle1]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_B内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A、BANK_C与BANK_D的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库BANK_A中的分区SEC[1]、存储库BANK_C中的分区 SEC[1]与存储库BANK_D中的分区SEC[3]。
在第三周期cycle2内，分区更新序列sequence[cycle2]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_C内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A、BANK_B与BANK_D中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库BANK_A中的分区SEC[2]、存储库BANK_B中的分区SEC[2]与存储库BANK_D中的分区SEC[1]。
在第四周期cycle3内，分区更新序列sequence[cycle3]是用来指示半导体存储装置的存储器管理控制器选取在存储库BANK_D内索引值相同的两个特殊分区SEC[0]的两条字线，以及选取分别在存储库BANK_A～BANK_C中的三条字线，以更新被选取的字线的多个存储器单元，其中三条字线分别在存储库BANK_A中的分区SEC[3]、存储库BANK_B中的分区SEC[1]与存储库BANK_C中的分区SEC[3]。
根据以上实施例所述，可以得知，在一个周期内，在至少四个存储库的其中之一者的索引值相同的两个特殊分区的两条字线与在其它三个存储库内的三条字线会被被选取，然后，被选取的四条字线的多个存储器单元会被更新，其中所述三条字线的每一条在对应存储库的三个分区的其中之一。然而，如上所述，本发明并非局限于上述实施例。在其它实施例中，在一个周期内，仅有其中一个存储库的索引值相同的两个特殊分区的两条字线被选取，又或者是存储库中索引值相同的两个特殊分区的字线都不被选取。
〔半导体存储装置的实施例〕
本发明的一个实施例还提供一种开放式位线架构的半导体存储装置。半导体存储装置包括电荷泵浦、存储器管理控制器以及至少四个存储库。每一存储库内具有索引值相同的两个特殊分区及其它索引值不同的至少三个分区。
上述的方法可以执行在所述半导体存储装置。在每一个周期内，存储器管理控制器选取其中一个存储库中索引值相同的两个特殊分区的两条字线，以及选取分别在其它存储库中的其它多条字线，其中，其它多条字线的每一条在对应存储库中的分区的其中之一，然后，存储器管理控制器更新被选取的字线的多个存储器单元。又或者，存储器管理控制器选取分别在存储库中多条字线，其中多条字线的每一条在对应存储库中的多个分区的其中之一， 然后，存储器管理控制器更新被选取的字线的多个存储器单元。
〔实施例的可能功效〕
综上所述，本发明实施例所提供的自动更新存储器单元方法适用于开放式位线架构的半导体存储装置。所述自动更新存储器单元方法可以有效降低半导体存储装置中所需的芯片面积及成本，并可有效地降低半导体存储装置内电荷泵浦所需产生的更新电压。
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的权利要求范围。
Claims (12)
1.一种自动更新存储器单元的方法，用于一开放式位线架构的半导体存储装置，其中该半导体存储装置包括M个存储库，每一存储库具有一索引值相同的两个特殊分区及多个索引值不同的L个分区，且该方法包括：
于一周期内，选取该M个存储库中的一个存储库中该索引值相同的该两个特殊分区的两条字线与分别位于其它(M-1)个存储库中的(M-1)条字线，其中该(M-1)条字线的每一条位于该条字线对应的存储库的L个分区的其中之一；以及
更新被选取的该些字线的多个存储器单元。
2.根据权利要求1所述的自动更新存储器单元的方法，其中M值为4，且L值为3。
3.根据权利要求1所述的自动更新存储器单元的方法，其中在每一个周期内，该存储库中该索引值相同的该两个特殊分区的该两条字线与分别位于其它该(M-1)个存储库的该(M-1)条字线被选取，其中该(M-1)条字线的每一条位于该条字线对应的存储库的L个分区的其中之一。
4.根据权利要求1所述的自动更新存储器单元的方法，还包括：
在其它一周期内，选取该M个存储库中的M条字线，其中该M条字线的每一条位于该条字线对应的存储库的L个分区的其中之一。
5.根据权利要求4所述的自动更新存储器单元的方法，其中根据一分区更新序列，选取该存储库中该索引值相同的该两个特殊分区的该两条字线与分别在其它该(M-1)个存储库中的该(M-1)条字线，其中该(M-1)条字线的每一条位于该条字线对应的存储库中的L个分区的其中之一，又或者选取该M个存储库中的M条字线，其中该M条字线的每一条位于该条字线对应的存储库的L个分区的其中之一。
6.根据权利要求1所述的自动更新存储器单元的方法，其中该半导体存储装置为一动态随机存取存储器。
7.一种开放式位线架构的半导体存储装置，包括：
M个存储库，每一存储库具有一索引值相同的两个特殊分区及多个索引值不同的L个分区；
一存储器管理控制器，用以在一周期内，选取该M个存储库中的一个存储库中该索引值相同的该两个特殊分区的两条字线与分别位于其它(M-1)个存储库中的(M-1)条字线，其中该(M-1)条字线的每一条位于该条字线对应的存储库的L个分区的其中之一；以及
一电荷泵浦，用以产生一更新电压，以更新被选取的该些字线的多个存储器单元。
8.根据权利要求7所述的半导体存储装置，其中M值为4，且L值为3。
9.根据权利要求7所述的半导体存储装置，其中在每一周期内，该存储器管理控制器选取该存储库中该索引值相同的该两个特殊分区的该两条字线，以及选取分别在其它该(M-1)个存储库中的该(M-1)条字线，其中该(M-1)条字线的每一条位于该条字线对应的存储库中的L个分区的其中之一。
10.根据权利要求7所述的半导体存储装置，其中在其它一周期内，该存储器管理控制器选取该M个存储库中的M条字线，其中该M条字线的每一条位于该条字线对应的存储库的L个分区的其中之一。
11.根据权利要求10所述的半导体存储装置，其中该存储器管理控制器根据一分区更新序列，选取该存储库中该索引值相同的该两个特殊分区的该两条字线与分别在其它该(M-1)个存储库中的该(M-1)条字线，其中该(M-1)条字线的每一条位于该条字线对应的存储库中的L个分区的其中之一，又或者选取该M个存储库中的M条字线，其中该M条字线的每一条位于该条字线对应的存储库的L个分区的其中之一。
12.根据权利要求7所述的半导体存储装置，其中该半导体存储装置为一动态随机存取存储器。
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2014
- 2014-01-06 CN CN201410004688.0A patent/CN104766624B/zh active Active
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