CN108279998B - 能够动态镜像的存储器设备、存储器模块及半导体系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体系统，其可包括主机、存储器控制器和存储器设备。主机可在需要镜像操作的程序被执行时生成镜像请求。存储器控制器可基于镜像请求生成镜像信息。存储器设备可基于镜像信息动态地执行镜像操作。

Description

能够动态镜像的存储器设备、存储器模块及半导体系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年1月5日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2017-0001723的韩国申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
各个实施例总体涉及一种半导体技术，更特别地，涉及一种存储器设备、存储器模块以及系统。
背景技术
在典型的计算机装置中，处理器和存储器被安装到包括信号传输线的主板上，并被配置成执行数据通信。在存储器中，多个存储器设备可被配置成模块类型并可被安装到主板上。为了防止数据由于存储器设备中可能发生的故障或错误而丢失，可执行镜像操作。镜像操作可通过冗余地存储重要数据来执行。
发明内容
在实施例中，半导体系统可包括：主机，其被配置成在需要镜像操作的程序被执行时生成镜像请求；存储器控制器，其被配置成基于镜像请求生成镜像信息；以及存储器设备，其被配置成基于镜像信息将数据存储在正常区域和镜像区域中的至少一个中。
在实施例中，半导体系统可包括：存储器控制器，其被配置成根据镜像请求生成镜像信息；以及存储器设备，其被配置成基于镜像信息执行镜像操作，该存储器设备包括：镜像控制器，其被配置成通过接收镜像信息来存储镜像地址，并且通过比较正常地址和镜像地址来生成镜像控制信号；以及数据输入/输出块，其被配置成在写入操作中基于镜像控制信号将数据提供给正常区域和镜像区域中的至少一个，并在读取操作中将从正常区域输出的正常数据和从镜像区域输出的镜像数据中的一个输出到存储器控制器。
附图说明
图1是示出根据实施例的半导体系统的示例配置的表示的简图。
图2是示出根据实施例的半导体设备的示例配置的表示的简图。
图3a至图3c是用以帮助说明根据实施例的半导体设备和半导体系统的操作的流程图的示例的表示。
图4是示出根据实施例的存储器模块的示例配置的表示的简图。
具体实施方式
在下文中，将通过实施例的各个示例参照附图来描述能够动态镜像的存储器设备、存储器模块和半导体系统。
图1是示出根据实施例的半导体系统1的示例配置的表示的简图。在图1中，半导体系统1可包括存储器控制器11和存储器设备12。存储器控制器11可通过诸如主机13的外部装置的控制来控制存储器设备12，使得存储器设备12可执行各种操作。存储器控制器11可从主机13接收各种请求，并根据请求将各种信号提供给存储器设备12。存储器控制器11可通过多个信号传输线、总线或通道与存储器设备12联接。例如，存储器控制器11可以通过多个信号传输线向存储器设备12提供命令信号CMD、地址信号ADD、时钟信号CLK和数据DQ。存储器控制器11可与存储器设备12进行数据通信。例如，将从存储器控制器11传输的数据DQ存储在存储器设备12中的操作可被称为写入操作，将存储在存储器设备12中的数据DQ传输到存储器控制器11的操作可被称为读取操作。
存储器控制器11可从主机13接收写入请求和读取请求，并将各种信号提供给存储器设备12或从存储器设备12接收各种信号。例如，在写入操作中，存储器控制器11可将命令信号CMD、地址信号ADD、时钟信号CLK和数据DQ传输到存储器设备12。在写入操作中从存储器控制器11传输到存储器设备12的命令信号CMD可以是写入命令信号。在读取操作中，存储器控制器11可将命令信号CMD、地址信号ADD和时钟信号CLK传输到存储器设备12，并从存储器设备12接收数据DQ。在读取操作中从存储器控制器11传输到存储器设备12的命令信号CMD可以是读取命令信号。
在本实施例中，在需要镜像操作的程序被执行时，存储器控制器11可从主机13接收镜像请求，并可基于镜像请求生成镜像信息并将其提供给存储器设备12。在将指定的命令信号传输到存储器设备12时，存储器控制器11可将镜像信息提供给存储器设备12。例如，指定的命令信号可以是刷新命令信号。在刷新操作被执行时，一些信号传输线可不被使用。因此，存储器控制器11可通过在传输指定的命令信号时可用的信号传输线将镜像信息提供给存储器设备12。例如，存储器控制器11可提供镜像信息作为地址信号ADD。虽然示出了指定的命令信号是刷新命令信号，但这并不旨在将本实施例限制于此。即使在执行其中如在刷新操作中那样一些信号传输线不被使用的某个操作时，也可传输镜像信息。
镜像信息可包括各种信息。例如，镜像信息可包括关于是否执行镜像操作的信息和关于镜像地址的信息。关于镜像地址的信息可包括镜像操作可能需要的起始地址和结束地址。关于镜像地址的信息可指定镜像操作所需要的数据大小或数据存储空间的大小。关于镜像地址的信息可包括例如库地址信息、行地址信息和列地址信息。
存储器设备12可存储从存储器控制器11传输的数据DQ，并将存储在其中的数据作为数据DQ输出到存储器控制器11。存储器设备12可从存储器控制器11接收命令信号CMD、地址信号ADD和时钟信号CLK，并执行写入操作和读取操作。在写入操作中，存储器设备12可存储从存储器控制器11传输的数据DQ。在读取操作中，存储器设备12可将存储在存储器设备12中的数据输出到存储器控制器11。
存储器设备12可包括数据存储区域120。虽未示出，但数据存储区域120可包括多个存储库，并且多个存储库中的每一个可包括多个存储器单元。数据存储区域120可包括正常区域121和镜像区域122。镜像区域122的大小可小于正常区域121的大小。正常区域121可以是其中存储正常数据的数据存储区域，镜像区域122可以是其中存储镜像数据的数据存储区域。在不限制本公开的情况下，镜像区域122可以是一个存储库的一部分，或者可被设置在不止一个存储库中。
存储器设备12可从存储器控制器11接收镜像信息，并基于镜像信息动态地执行镜像操作。存储器设备12可基于镜像信息存储镜像地址。镜像地址可包括例如关于其中存储重要数据的正常区域121的地址信息和关于与其中存储重要数据的正常区域121相对应的镜像区域122的地址信息。镜像地址可包括关于正常区域121的指定区域的地址信息和关于镜像区域122的指定区域的地址信息。在图1中，由A和B指示的区域可以是正常区域121的用于存储需要镜像的重要数据的指定区域，由A'和B'指示的区域可以是镜像区域122的对应于由A和B指示的区域的指定区域。
存储器设备12可基于镜像信息将从存储器控制器11传输的数据DQ存储在正常区域121和镜像区域122中的至少一个中。在写入操作中，存储器设备12可通过将从存储器控制器11传输的正常地址与镜像地址进行比较来执行镜像操作。例如，当正常地址和镜像地址彼此对应时，存储器设备12可将从存储器控制器11传输的数据DQ存储在正常区域121和镜像区域122两者中。当正常地址与镜像地址不同时，存储器设备12可将从存储器控制器11传输的数据DQ存储在正常区域121中。例如，当正常地址对应于镜像地址时，存储器设备12可将数据DQ存储在正常区域121的指定区域A和B中，并且还可将数据DQ存储在镜像区域122的指定区域A'和B'中。进一步地，在读取操作中，存储器设备12可将从正常区域121输出的正常数据和从镜像区域122输出的镜像数据中的一个输出到存储器控制器11。例如，在当正常数据和镜像数据彼此不同时的读取操作中，存储器设备12可将来自镜像区域122的镜像数据作为数据DQ输出到存储器控制器11。当在读取操作中正常数据和镜像数据彼此对应时，存储器设备12可将正常数据和镜像数据的任何一个输出到存储器控制器11。
存储器设备12可包括易失性存储器设备或非易失性存储器设备。易失性存储器设备可包括SRAM(静态RAM)、DRAM(动态RAM)或SDRAM(同步DRAM)，非易失性存储器设备可包括ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EEPROM(电可擦除可编程ROM)、EPROM(电可编程ROM)、闪速存储器、PRAM(相变RAM)、MRAM(磁性RAM)、RRAM(电阻式RAM)或FRAM(铁电RAM))。
图2是示出根据实施例的存储器设备200的示例配置的表示的简图。存储器设备200可被用作图1的存储器设备12。在图2中，存储器设备200可包括包含数据存储区域的正常区域201和镜像区域202。虽然为便于清楚说明，在图2中示出了正常区域201和镜像区域202彼此分离，但是在一些实施例中，正常区域201和镜像区域202可彼此相邻或邻接。存储器设备200可包括镜像控制器210和数据输入/输出块220。镜像控制器210可通过接收镜像信息来存储镜像地址，并通过比较正常地址和镜像地址来生成镜像控制信号MCON。镜像信息可从诸如图1所示的存储器控制器11的外部装置传输。当传输指定的命令信号CMD时，存储器控制器11可将镜像信息作为地址信号ADD提供给存储器设备200。当存储器设备200执行写入操作或读取操作时，正常地址可以是从存储器控制器11传输的地址信号ADD。在正常地址和镜像地址彼此对应时，镜像控制器210可启用镜像控制信号MCON，并在正常地址和镜像地址彼此不同时，镜像控制器210可停用镜像控制信号MCON。镜像控制器210可通过比较正常地址和镜像地址来选择正常区域201和镜像区域202中的至少一个。在正常地址和镜像地址彼此对应时，镜像控制器210可选择正常区域201和镜像区域202两者，并在正常地址和镜像地址彼此不同时，镜像控制器210可选择正常区域201。镜像控制器210可在正常区域201中选择与正常地址相对应的指定区域，例如指定存储库的指定字线和位线。类似地，镜像控制器210可在镜像区域202中选择与镜像地址相对应的指定区域，例如指定存储库的指定字线和位线。
数据输入/输出块220可在写入操作和读取操作中执行数据DQ的输入和输出操作。在写入操作中，数据输入/输出块220可基于镜像控制信号MCON将从存储器控制器11传输的数据DQ提供给正常区域201和镜像区域202中的至少一个。在读取操作中，数据输入/输出块220可将从正常区域201输出的正常数据NDATA和从镜像区域202输出的镜像数据MDATA中的一个作为数据DQ输出到存储器控制器11。当正常数据NDATA和镜像数据MDATA同时被从正常区域201和镜像区域202输出时，数据输入/输出块220可比较正常数据NDATA和镜像数据MDATA。当正常数据NDATA和镜像数据MDATA彼此不同时，数据输入/输出块220可输出镜像数据MDATA作为数据DQ。
数据输入/输出块220可包括数据复制器221和数据确定器222。数据复制器221可接收镜像控制信号MCON。在写入操作中，数据复制器221可基于镜像控制信号MCON将数据DQ提供给正常区域201和镜像区域202中的至少一个。例如，在镜像控制信号MCON被启用时，数据复制器221可将数据DQ提供给正常区域201和镜像区域202两者，并在镜像控制信号MCON被停用时，数据复制器221可将数据DQ提供给正常区域201。
在读取操作中，数据确定器222可确定正常数据NDATA和镜像数据MDATA是否彼此对应，并将正常数据NDATA和镜像数据MDATA中的一个输出到存储器控制器11。如果在读取操作中仅接收到正常数据NDATA，则数据确定器222可将正常数据NDATA作为数据DQ输出到存储器控制器11。当在读取操作中接收到正常数据NDATA和镜像数据MDATA两者时，数据确定器222可比较正常数据NDATA和镜像数据MDATA。当正常数据NDATA和镜像数据MDATA彼此对应时，数据确定器222可将正常数据NDATA和镜像数据MDATA中的任何一个作为数据DQ输出到存储器控制器11。例如，当正常数据NDATA和镜像数据MDATA彼此对应时，数据确定器222可输出正常数据NDATA作为数据DQ。当正常数据NDATA和镜像数据MDATA彼此不同时，数据确定器222可将镜像数据MDATA作为数据DQ输出到存储器控制器11。在实施例中，当正常数据NDATA和镜像数据MDATA彼此不同时，数据确定器222可输出正常数据NDATA和镜像数据MDATA之间的正确的数据作为数据DQ。例如，通过与存储器控制器11通信，数据确定器222可确定正常数据NDATA和镜像数据MDATA中的哪个数据是正确的数据。
存储器设备200还可包括命令接收器231、地址接收器232、数据接收器233和数据传输器234。命令接收器231可接收从存储器控制器11传输的命令信号CMD，并将接收到的命令信号提供给镜像控制器210。地址接收器232可接收从存储器控制器11传输的地址信号ADD，并将接收到的地址信号提供给镜像控制器210。数据接收器233可接收从存储器控制器11传输的数据DQ，并将接收到的数据提供给数据输入/输出块220。数据接收器233可与数据复制器221联接。数据传输器234可与数据输入/输出块220联接，并将从存储器设备200输出的数据DQ传输到存储器控制器11。数据传输器234可与数据确定器222联接。
图3a、图3b和图3c是帮助说明根据实施例的存储器设备200和半导体系统1的操作的示例流程图的表示。下面将参照图1至图3c描述根据实施例的存储器设备200和半导体系统1的操作。图3a是示出为存储器设备200的动态镜像设置镜像信息的进程的流程图。参照图3a，如果用户执行某个程序(S11)，则主机13可确定某个程序是否需要镜像操作(S12)。如果某个程序需要镜像操作，则主机13可将镜像请求传输到存储器控制器11(S13)。存储器控制器11可基于镜像请求生成镜像信息(S14)，并将镜像信息传输到存储器设备200。当传输指定的命令信号，例如刷新命令信号时，存储器控制器11可将镜像信息作为地址信号ADD提供给存储器设备200。例如，存储器设备200和存储器控制器11可通过地址总线彼此联接，并且地址信号ADD可通过地址总线传输。因为地址信号ADD在存储器设备200的刷新操作中不需要通过地址总线传输，所以存储器控制器11可通过在刷新操作中传输刷新命令信号时未使用的地址总线来传输镜像信息。存储器设备200的镜像控制器210可接收作为地址信号ADD传输的镜像信息，并存储对应于镜像信息的镜像地址(S15)。因此，可完成存储器设备200进行镜像操作的准备。如果某个程序不需要镜像操作，则可不执行镜像操作的准备。
然后，可执行写入操作和读取操作。如图3b所示，如果将执行写入操作(S21)，则存储器设备200可从存储器控制器11接收命令信号CMD、地址信号ADD和数据DQ。命令信号CMD可以是写入命令信号，并且地址信号ADD可以是正常地址。镜像控制器210可比较正常地址和镜像地址(S22)。如果正常地址对应于镜像地址，则待通过写入操作被存储的数据DQ可能是重要数据。镜像控制器210可启用镜像控制信号MCON。镜像控制器210可基于正常地址和镜像地址同时选择正常区域201和镜像区域202(S23)。数据复制器221可基于启用的镜像控制信号MCON将数据DQ提供给正常区域201和镜像区域202两者。因此，数据DQ可被存储在正常区域201和镜像区域202两者中(S24)。如果正常地址与镜像地址不同，则待通过写入操作被存储的数据DQ可能是不重要数据。镜像控制器210可停用镜像控制信号MCON。镜像控制器210可基于正常地址来选择正常区域201(S25)，并且不选择镜像区域202。数据复制器221可基于停用的镜像控制信号MCON将数据DQ仅提供给正常区域201，并且数据DQ可被存储在正常区域201中(S26)。
如图3c所示，如果将进行读取操作(S31)，则存储器设备200可从存储器控制器11接收命令信号CMD和地址信号ADD。命令信号CMD可以是读取命令信号，并且地址信号ADD可以是正常地址。镜像控制器210可比较正常地址和镜像地址(S32)。当正常地址对应于镜像地址时，镜像控制器210可同时选择正常区域201和镜像区域202(S33)。因此，被存储在正常区域201中的正常数据NDATA和被存储在镜像区域202中的镜像数据MDATA可同时被输出到数据确定器222。数据确定器222可比较正常数据NDATA和镜像数据MDATA(S34)。如果正常数据NDATA和镜像数据MDATA彼此对应，则数据确定器222可输出正常数据NDATA和镜像数据MDATA中的任何一个作为数据DQ(S35)。如果正常数据NDATA和镜像数据MDATA彼此不同，则数据确定器222可输出镜像数据MDATA而非正常数据NDATA作为数据DQ(S36)。返回到步骤S32，当正常地址和镜像地址彼此不同时，镜像控制器210可仅选择正常区域201(S37)。因此，被存储在正常区域201中的正常数据NDATA被输出到数据确定器222，并且数据确定器222可将正常数据NDATA作为数据DQ输出到存储器控制器11(S38)。
图4是示出根据实施例的存储器模块4的示例配置的表示的简图。存储器模块4可包括模块衬底410和多个存储器设备421、422、423、424、425、426、427和428。多个存储器设备421、422、423、424、425、426、427和428可被安装到模块衬底410上。虽然在图4中示出了八个存储器设备被安装到模块衬底410上，但是应当注意的是，实施例不限于此。被安装到模块衬底410上的存储器设备的数量可以改变，并且其他存储器设备可被安装到与所示的存储器设备421、422、423、424、425、426、427和428的安装位置相对应的背面。模块引脚411可被形成在模块衬底410上。模块引脚411可以是用于与诸如图1所示的存储器控制器11或主机13的外部装置通信的通道。命令信号CMD、地址信号ADD和时钟信号CLK可通过模块引脚411从外部装置接收，并且数据DQ可在存储器模块4和外部装置之间传输和接收。存储器模块4的模块引脚411可被装配到形成在主板中的槽(未示出)中，从而与外部装置电联接。存储器模块4可以诸如以下的任一种形式实现：UDIMM(无缓冲双列直插式存储器模块)、DIMM(双列直插式存储器模块)、RDIMM(寄存双列直插式存储器模块)、LRDIMM(低负载双列直插式存储器模块)或SODIMM(小型双列直插式存储器模块)。进一步地，存储器模块4可以是包括能够执行与存储器控制器11或主机13基本相似的功能的高级存储器缓冲器430的存储器模块。
存储器模块4可作为多个存储列进行操作。例如，第一至第四存储器设备421、422、423和424可被配置成第一存储列RANK1，第五至第八存储器设备425、426、427和428可被配置成第二存储列RANK2。第一至第八存储器设备421、422、423、424、425、426、427和428中的每一个可包括镜像区域。第一存储列RANK1和第二存储列RANK2可彼此独立地执行镜像操作。例如，第一存储列RANK1可执行存储需要镜像操作的重要数据的操作，而第二存储列RANK2可执行存储不需要镜像操作的数据的操作。因为存储器模块4由诸如存储器控制器11或主机13的外部装置设置以动态地执行镜像操作，所以可提高镜像操作的效率，并且可提高包括存储器模块4的半导体系统的可靠性。
尽管上面已经描述各种实施例，但是本领域技术人员将理解，所描述的实施例仅为示例。因此，本文所述的能够动态镜像的存储器设备、存储器模块和半导体系统不应基于所描述的实施例而受到限制。

Claims (12)

1.一种半导体系统，其包括：
存储器控制器，其被配置成根据镜像请求生成镜像信息；以及
存储器设备，其被配置成基于所述镜像信息执行镜像操作，
所述存储器设备包括：
镜像控制器，其被配置成通过接收所述镜像信息来存储镜像地址，并且在正常地址和所述镜像地址彼此对应时，所述镜像控制器启用镜像控制信号，并且在所述正常地址和所述镜像地址彼此不同时，所述镜像控制器停用所述镜像控制信号；以及
数据输入/输出块，其被配置成在写入操作中基于所述镜像控制信号将数据提供给正常区域和镜像区域中的至少一个，并在读取操作中将从所述正常区域输出的正常数据和从所述镜像区域输出的镜像数据中的一个输出到所述存储器控制器。
2.根据权利要求1所述的半导体系统，其中所述存储器控制器在传输指定的命令信号时将所述镜像信息作为地址信号提供给所述存储器设备。
3.根据权利要求2所述的半导体系统，其中所述指定的命令信号为刷新命令信号。
4.根据权利要求1所述的半导体系统，其中在所述正常地址和所述镜像地址彼此对应时，所述镜像控制器选择所述正常区域和所述镜像区域。
5.根据权利要求4所述的半导体系统，其中在所述正常地址和所述镜像地址彼此不同时，所述镜像控制器选择所述正常区域。
6.根据权利要求1所述的半导体系统，其中所述数据输入/输出块包括：
数据复制器，其适于在所述写入操作中基于所述镜像控制信号将所述数据提供给所述正常区域和所述镜像区域中的至少一个；以及
数据确定器，其适于在所述读取操作中确定所述正常数据和所述镜像数据是否彼此对应，并将所述正常数据和所述镜像数据中的一个输出到所述存储器控制器。
7.根据权利要求6所述的半导体系统，其中在所述镜像控制信号被启用时，所述数据复制器将所述数据提供给所述正常区域和所述镜像区域，并且在所述镜像控制信号被停用时，所述数据复制器将所述数据提供给所述正常区域。
8.根据权利要求6所述的半导体系统，其中在所述正常数据和所述镜像数据两者均被输出时，所述数据确定器确定所述正常数据和所述镜像数据是否彼此对应。
9.根据权利要求8所述的半导体系统，其中在所述正常数据和所述镜像数据彼此不同时，所述数据确定器将所述镜像数据输出到所述存储器控制器。
10.根据权利要求8所述的半导体系统，其中在所述正常数据和所述镜像数据彼此对应时，所述数据确定器将所述正常数据和所述镜像数据中的一个输出到所述存储器控制器。
11.根据权利要求1所述的半导体系统，其进一步包括：
命令接收器，其被配置成接收从所述存储器控制器传输的命令信号，并将接收到的所述命令信号提供给所述镜像控制器；以及
地址接收器，其被配置成接收从所述存储器控制器传输的地址信号，并将接收到的所述地址信号提供给所述镜像控制器。
12.根据权利要求1所述的半导体系统，其进一步包括：
数据接收器，其被配置成接收从所述存储器控制器传输的数据，并将接收到的所述数据提供给所述数据输入/输出块；以及
数据传输器，其被配置成将从所述存储器设备输出的数据传输到所述存储器控制器。
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