CN104978998B - 一种非易失存储器的处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非易失存储器的数据处理方法及装置，其中的方法具体包括：在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作。本发明的实施能够有效提高非易失存储器数据存储的可靠性。

Description

一种非易失存储器的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及半导体存储器技术领域，特别是涉及一种非易失存储器的数据处理方法及装置。

背景技术

随着各种电子装置及嵌入式系统的迅速发展和广泛应用，如计算机、个人数字助理、移动电话、数字相机等，大量需要一种能多次编程，容量大，读写、擦除快捷、方便、简单，外围器件少，价格低廉的非易失性(在无电源供应情况下的数据保持性)的存储器件。非易失性存储器件就是在这种背景需求下应运而生的。一个非易失存储器由存储单元(cell)组成，一个存储单元可以包括源极(S，source)，漏极(D，drain)，栅极(G，gate)，以及浮栅(FG，floating gate)，FG可用于接电压。

以NAND闪存(NAND Flash Memory)为例，其采用FN隧道效应(Fowler-Nordheimtunneling)改变存储单元的阈值电压来实现编程和擦除操作。当电子通过FN隧道效应被引入存储单元的浮栅中时，为编程操作；当存储单元的浮栅中的电子通过FN隧道效应被排放到源极时，为擦除操作。在向闪存中更新数据之前，必须要对块（block）进行擦除操作，只有擦除后才能进行新数据的更新。

在非易失存储器中，存储在浮栅区的电荷容易通过栅氧化层和多晶硅间介质流失，此种情况下，由自由电子（离子）移动和氧化层中缺陷所产生的漏电流，会导致阈值电压的降低，而阈值电压的降低将会影响浮栅的非易失性，也即降低了数据可靠性。

现有一种提高数据存储可靠性的方法是，在非易失性存储器进行擦除操作过程中增加刷新（recovery）操作。然而，在用户使用电子装置的过程中，常常会存在如下情况，那就是在电子装置产品出厂时对产品中非易失性存储器进行一次擦除和编程操作后，用户仅仅对该非易失性存储器进行了读操作，并不存在擦除操作的需求，此种情况下上述方法无法发挥应有的作用，而如果用户长时间不做擦除操作，随着时间的推移，存储单元因长时间的缓慢漏电或制造缺陷等因素导致阈值电压逐渐降低，最终该存储单元中的数据读取结果将可能由原有的0变为1，也即使得用户的读操作发生错误。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种非易失存储器的数据处理方法及装置，能够有效提高非易失存储器数据存储的可靠性。

为了解决上述问题，本发明公开了一种非易失存储器的数据处理方法，包括：在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

优选的，所述在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作的步骤，包括：

在所述非易失存储器上电复位和初始化完成后，对所述非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

优选的，所述在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作的步骤，包括：

在上电过程中测量所述存储单元的阈值电压；

比较所述阈值电压与读电压和编程校验电压的大小；

当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作。

优选的，所述当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作的步骤具体为，当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元的栅极施加编程栅电压，以及，对所述存储单元的漏极施加编程漏电压。

优选的，所述读电压为对所述存储单元进行读操作时施加至栅极的电压，所述编程校验电压为对所述存储单元进行编程校验时施加至字线上的电压。

另一方面，本发明还公开了一种非易失存储器的数据处理装置，包括：

刷新模块，用于在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

优选的，所述刷新模块，具体用于在所述非易失存储器上电复位和初始化完成后，对所述非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

优选的，所述刷新模块包括：

测量子模块，用于在上电过程中测量所述存储单元的阈值电压；

比较子模块，用于比较所述阈值电压与读电压和编程校验电压的大小；及

重新编程子模块，用于当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作。

优选的，所述重新编程子模块具体用于，当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元的栅极施加编程栅电压，以及，对所述存储单元的漏极施加编程漏电压。

优选的，所述读电压为对所述存储单元进行读操作时施加至栅极的电压，所述编程校验电压为对所述存储单元进行编程校验时施加至字线上的电压。

与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例在上电过程中自动对非易失存储器进行刷新操作，对于因电荷漏电导致阈值电压降低的存储单元而言，所述刷新操作能够提高其阈值电压，能够避免在长时间不进行擦除操作的情况下无法对存储单元进行刷新操作而导致的数据错误现象，因此能够有效提高非易失存储器数据存储的可靠性；并且，所述刷新操作的实现电路简单，且不会对用户的正常读操作或非易失存储器中的内部操作产生冲突。

附图说明

图1是本发明的一种非易失存储器的数据处理方法示例的步骤流程图；

图2是本发明一种可选实施例中所述刷新模块的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本发明实施例一提供了一种非易失存储器的数据处理方法，其在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

由于擦除block后才能进行新数据的更新，故在面对阈值电压的降低导致数据存储可靠性降低的问题时，本领域技术人员的普遍做法是，在用户存储数据更新需求时，在非易失性存储器进行擦除操作过程中增加刷新操作。

本发明打破了上述常规思路，在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作；一方面，通常用户在上电完成后就开始对电子装置中非易失存储器进行读操作了，因此，上述在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作不会影响到用户的正常读操作；另一方面，上述在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作仅需简单的电路来实现，而且能够避免对非易失存储器中的内部操作产生冲突。

本发明实施例可以应用于计算机、个人数字助理、移动电话、数字相机等各种使用非易失存储器的电子装置中，用以提高相应电子装置数据存储的可靠性。

在具体实现中，可以在所述非易失存储器上电复位和初始化完成后，对所述非易失存储器中存储单元进行刷新操作。也即，非易失存储器的上电流程具体可以包括：在芯片接通电源时会首先复位（reset），接着进行芯片的初始化，随后会进行芯片的刷新操作。

综上，实施例一在上电过程中自动对非易失存储器进行刷新操作，对于因电荷漏电导致阈值电压降低的存储单元而言，所述刷新操作能够提高其阈值电压，能够避免在长时间不进行擦除操作的情况下无法对存储单元进行刷新操作而导致的数据错误现象，因此能够有效提高非易失存储器数据存储的可靠性；并且，所述刷新操作的实现电路简单，且不会对用户的正常读操作或非易失存储器中的内部操作产生冲突。

实施例二

本发明实施例二的非易失存储器的数据处理方法在上述实施例一的基础上，进一步还可以包括如下可选技术方案。

本实施例的上述在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作的步骤，具体可以包括：

步骤S001、在上电过程中测量所述存储单元的阈值电压；

步骤S002、比较所述阈值电压与读电压和编程校验电压的大小；

步骤S003、当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作。

在实际应用中，所述读电压可具体为对所述存储单元进行读操作时施加至栅极的电压，所述编程校验电压可具体为对所述存储单元进行编程校验时施加至字线（Wordline）上的电压。

如果存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间，则说明该存储单元为已编程单元（已执行过编程操作的存储单元），且该已编程单元的阈值电压的降低是随着时间的推移浮栅上存储的电荷减少所致；如果该存储单元的阈值电压低于读电压，则说明该存储单元原本就是非编程单元，因此无需进行重新编程操作；如果存储单元的阈值电压大于编程校验电压，则说明该存储单元的阈值电压距离上述读电压还有较大的余量，也即该存储单元的浮栅上存储的电荷还足够维持其非易失性，因此也无需进行重新编程操作。

在实际应用中，所述当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作的步骤具体为，当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元的栅极施加编程栅电压，以及，对所述存储单元的漏极施加编程漏电压。其中，编程栅电压的一个示例为9V，编程漏电压的一个示例为4V，当然，本发明实施例对具体的重新编程操作及对应的编程栅电压和编程漏电压不加以限制。

为使本领域技术人员更好地理解本发明实施例，参照图1，示出了本发明的一种非易失存储器的数据处理方法示例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101、在非易失存储器接通电源时进行芯片复位和初始化；

步骤102、在上述复位和初始化完成后，测量所述非易失存储器中存储单元的阈值电压；

步骤103、比较所述阈值电压与读电压和编程校验电压的大小；

步骤104、当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

本发明提供了一种非易失存储器的数据处理装置，其具体可以包括：刷新模块，用于在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

在本发明的一种优选实施例中，所述刷新模块，可具体用于在所述非易失存储器上电复位和初始化完成后，对所述非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

参照图2，示出了本发明一种可选实施例中所述刷新模块的结构框图，其具体可以包括：

测量子模块201，用于在上电过程中测量所述存储单元的阈值电压；

比较子模块202，用于比较所述阈值电压与读电压和编程校验电压的大小；及

重新编程子模块203，用于当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作。

在本发明的一种优选实施例中，所述重新编程子模块可具体用于，当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元的栅极施加编程栅电压，以及，对所述存储单元的漏极施加编程漏电压。

在本发明实施例中，优选的是，所述读电压可具体为对所述存储单元进行读操作时施加至栅极的电压，所述编程校验电压可具体为对所述存储单元进行编程校验时施加至字线上的电压对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种非易失存储器的数据处理方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种非易失存储器的数据处理方法，其特征在于，包括：

在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作；

所述在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作的步骤，包括：

在上电过程中测量所述存储单元的阈值电压；

比较所述阈值电压与读电压和编程校验电压的大小；

当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作的步骤，包括：

在所述非易失存储器上电复位和初始化完成后，对所述非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作的步骤具体为，当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元的栅极施加编程栅电压，以及，对所述存储单元的漏极施加编程漏电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读电压为对所述存储单元进行读操作时施加至栅极的电压，所述编程校验电压为对所述存储单元进行编程校验时施加至字线上的电压。

5.一种非易失存储器的数据处理装置，其特征在于，包括：

刷新模块，用于在上电过程中对非易失存储器中存储单元进行刷新操作；

所述刷新模块包括：

测量子模块，用于在上电过程中测量所述存储单元的阈值电压；

比较子模块，用于比较所述阈值电压与读电压和编程校验电压的大小；及

重新编程子模块，用于当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元进行重新编程操作。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述刷新模块，具体用于在所述非易失存储器上电复位和初始化完成后，对所述非易失存储器中存储单元进行刷新操作。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述重新编程子模块具体用于，当所述存储单元的阈值电压介于所述读电压和所述编程校验电压之间时，对所述存储单元的栅极施加编程栅电压，以及，对所述存储单元的漏极施加编程漏电压。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述读电压为对所述存储单元进行读操作时施加至栅极的电压，所述编程校验电压为对所述存储单元进行编程校验时施加至字线上的电压。