CN112599171A - 非易失存储器中参考单元的编程方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非易失存储器中参考单元的编程方法及系统，方法包括：步骤S1，对参考单元进行擦除操作，降低所述参考单元的阈值电压；步骤S2，进行粗调编程，对所述参考单元持续施加编程电压，直至所述参考单元的阈值电压接近一预定电压值；步骤S3，进行细调编程，对所述参考单元施加多次编程脉冲，直至所述参考单元的阈值电压符合所述预定电压值。本发明可以解决现有技术中参考单元编程测试时间长、效率低、成本高的问题。

Description

非易失存储器中参考单元的编程方法及系统

技术领域

本发明涉及非易失存储器技术领域，特别涉及一种非易失存储器中参考单元的编程方法及系统、电子设备、可读存储介质。

背景技术

在读出非易失存储器中存储的数据时，一种方法是使用参考单元，参考单元的阈值电压被调整至一个所需的电压值。在存储单元和参考单元的栅极、漏极施加相同的电压，通过比较存储单元电流和参考单元的电流大小，来判断存储单元存储的数据是0或者是1。

在存储器测试过程中调整参考单元的阈值电压的过程如下：先对参考单元进行擦除操作，使参考单元的阈值电压处于较低范围。然后对参考单元进行编程操作，为了使参考单元的阈值电压调整更加精确，一般用较小的编程电压施加多次编程脉冲，逐步提高参考单元的阈值电压。每次编程之后，在参考单元的栅极施加和预定阈值电压相同的栅极电压并获取参考单元的电流，判断参考单元的电流是否小于预定的比较电流，如果小于预定的比较电流，则完成参考单元编程过程，如果大于预定的比较电流，则重复进行编程和判断参考单元电流的操作，直到参考单元电流小于预定的比较电流。

由于要达到较精确的阈值电压，每次编程强度会比较小，需要重复多次才能完成调整，因此参考单元编程及判断电流的过程会花费较多的测试时间，降低测试效率，增加测试成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种非易失存储器中参考单元的编程方法及系统、电子设备、可读存储介质，以解决现有技术中参考单元编程测试时间长、效率低、成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种非易失存储器中参考单元的编程方法，包括：

步骤S1，对参考单元进行擦除操作，降低所述参考单元的阈值电压；

步骤S2，进行粗调编程，对所述参考单元持续施加编程电压，直至所述参考单元的阈值电压接近一预定电压值；

步骤S3，进行细调编程，对所述参考单元施加多次编程脉冲，直至所述参考单元的阈值电压符合所述预定电压值。

进一步的，在上述非易失存储器中参考单元的编程方法中，所述步骤S2还包括：在粗调编程的过程中，实时检测所述参考单元的编程电流。

进一步的，在上述非易失存储器中参考单元的编程方法中，所述步骤S2还包括：判断所述编程电流是否小于一预定电流值，如果是则停止施加所述编程电压，否则持续施加所述编程电压。

进一步的，在上述非易失存储器中参考单元的编程方法中，所述步骤S3还包括：在细调编程过程中，在每次对所述参考单元施加编程脉冲后，对所述参考单元施加与所述预定电压值相等的读电压，测量所述参考单元的读电流。

进一步的，在上述非易失存储器中参考单元的编程方法中，所述步骤S3还包括：判断所述读电流是否小于预定的比较电流，如果是则停止施加所述编程脉冲，否则继续施加所述编程脉冲。

进一步的，在上述非易失存储器中参考单元的编程方法中，所述编程脉冲的电压值小于所述编程电压的电压值。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种非易失存储器中参考单元的编程系统，包括：

擦除编程模块，与参考单元连接，用于对所述参考单元进行擦除操作，在粗调编程过程中对所述参考单元持续施加编程电压，以及在细调编程中对所述参考单元施加多次编程脉冲；

漏极电压源，与电流检测电路连接，用于产生在编程及读操作时施加到所述参考单元漏极的电流；

所述电流检测电路，与所述参考单元连接，用于在粗调编程过程中实时检测所述参考单元的编程电流，以及在每次细调编程后测量所述参考单元的读电流。

进一步的，在上述非易失存储器中参考单元的编程系统中，所述电流检测电路与所述擦除编程模块连接，用于比较所述编程电流与一预定电流值，将比较结果发送至所述擦除编程模块以控制所述擦除编程模块持续进行粗调编程或停止进行粗调编程，以及比较所述读电流与预定的比较电流，将比较结果发送至所述擦除编程模块以控制所述擦除编程模块继续进行细调编程或停止进行细调编程。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上文任一项所述的非易失存储器中参考单元的编程方法。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上文任一项所述的非易失存储器中参考单元的编程方法。

本发明提供的非易失存储器中参考单元的编程方法及系统、电子设备、可读存储介质，具有以下有益效果：

为了减少编程次数，本发明将参考单元的编程分为两个过程：粗调和细调，在初始阶段通过粗调持续施加编程电压，能够快速地将参考单元阈值电压调整到接近第一预定值(即阈值电压所需要达到的电压值)，然后通过细调多次施加编程脉冲，将参考单元阈值电压调整到第一预定值，从而实现对参考单元快速编程，减少了测试时间，降低了测试成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明一实施例提供的一种非易失存储器中参考单元的编程方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的一种非易失存储器中参考单元的编程系统的结构图；

图3为图2所示的电流检测模块的一种具体电路图。

具体实施方式

以下结合附图1-3和具体实施方式对本发明提出的一种非易失存储器中参考单元的编程方法及系统、电子设备、可读存储介质作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

本发明的核心思想在于提供一种非易失存储器中参考单元的编程方法及系统、电子设备、可读存储介质，以解决现有技术中参考单元编程测试时间长、效率低、成本高的问题。

下面首先对本发明涉及到的原理性内容进行说明。

编程电流是编程时参考单元的漏极电流。例如编程时对参考单元的栅极施加9V电压，漏极施加4V电压，此时测量的漏极电流是编程电流。编程电流和参考单元的阈值电压有关，当阈值电压较低时，例如为3V，编程电流会较大例如150微安。编程过程中，参考单元的阈值电压会逐渐升高，同时编程电流也逐渐减小。

读电流是参考单元在读条件下的漏极电流。例如读的时候对参考单元的栅极施加5.5V电压，漏极施加1V电压，此时测量的漏极电流是读电流。读电流和参考单元的阈值电压也有关联。例如参考单元的阈值电压为3V，读电流可能为30微安。参考单元经过编程后，阈值电压升高，读电流会减小。

编程电流和读电流都和参考单元阈值电压相关，但是大小不同。检测编程电流小于一定值，此时读电流也对应会小于某个电流值。

如图1所示，本发明一实施例提供的一种非易失存储器中参考单元的编程方法包括以下步骤：

步骤S1，对参考单元进行擦除操作，降低所述参考单元的阈值电压；

步骤S2，进行粗调编程，对所述参考单元持续施加编程电压，直至所述参考单元的阈值电压接近一第一预定值；

步骤S3，进行细调编程，对所述参考单元施加多次编程脉冲，直至所述参考单元的阈值电压符合所述第一预定值。

可以理解的是，对参考单元编程是为了将参考单元的阈值电压提升到一个预定电压值，即阈值电压所需要达到的电压值，因此在对参考单元进行编程之前，首先需要对其进行擦除操作，使参考单元的阈值电压处于一个较低的范围内，以便后续的编程操作能使参考单元的阈值电压提升到预定电压值。具体的擦除方法可参见现有技术，在此不做赘述。

在步骤S2中，对参考单元的阈值电压进行粗调编程，使其阈值电压接近预定电压值。具体的，可通过对参考单元持续施加编程电压，进行粗调编程。

优选的，在粗调编程过程中，可通过实时检测参考单元的编程电流来判断编程的程度。随着编程程度加深，参考单元的阈值电压提高，参考单元的编程电流会逐渐减小。进一步的，还可以判断所述编程电流是否小于一预定电流值，如果是则停止施加所述编程电压从而停止粗调编程，否则持续施加所述编程电压从而继续粗调编程。可以理解的是，当参考单元的编程电流减小到一定值时，表示此时参考单元的阈值电压已接近预定电压值，故可以停止粗调编程，其中，接近预定电压值的意思是与预定电压值的差距较小。由于本发明是在粗调编程过程中实时监测编程电流，因此可以较快地将参考单元的阈值电压编程至接近预定电压值，并且不会出现过编程。

在步骤S3中，接着进一步对参考单元的阈值电压进行细调编程，使其阈值电压符合预定电压值。通过前面的粗调编程参考单元的阈值电压已接近预定电压值，此时可通过施加较弱的编程脉冲进行微调，以使所述参考单元的阈值电压满足所述预定电压值，其中，满足所述预定电压值的意思是等于所述预定电压值，或者与预定电压值之间的差距非常小。较弱的编程脉冲例的意思是，所述编程脉冲的电压值小于所述编程电压的电压值，在参考单元的栅极施加的编程脉冲的电压较低，例如6V，和正常编程时对栅极施加9V电压相比，编程程度较低。

优选的，在细调编程过程中，施加完成一次编程脉冲后，对所述参考单元施加与所述预定电压值相等的读电压，测量所述参考单元的读电流。具体而言，在参考单元栅极施加预定的读电压值，参考单元的漏极施加1V左右的电压，然后测量参考单元的读电流。进一步的，判断所述读电流是否小于预定的比较电流，如果是则停止施加所述编程脉冲，否则继续施加所述编程脉冲。可以理解的是，在每次施加编程脉冲后，所述参考单元的阈值电压会逐渐增加，而读电流会逐渐减小，当小于预定的比较电流时，此时的阈值电压也就增加到符合所述预定电压值，因此结束对所述参考单元的编程。由于本发明在细调编程阶段施加编程脉冲，使得所述参考单元的阈值电压逐次小幅度上升，同时检测读电流，通过读电流判断参考单元的阈值电压是否符合预定电压值，提高了编程的精度，并且不会出现过编程。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种非易失存储器中参考单元的编程系统，如图2所示，包括：擦除编程模块201、漏极电压源202和电流检测电路203。

所述擦除编程模块201，与参考单元204连接，用于对所述参考单元204进行擦除操作，在粗调编程过程中对所述参考单元204持续施加编程电压，以及在细调编程中对所述参考单元204施加多次编程脉冲；

所述漏极电压源202，与电流检测电路203连接，用于产生在编程及读操作施加到所述参考单元204漏极的电流；

所述电流检测电路203，与所述参考单元204连接，用于在粗调编程过程中实时检测所述参考单元204的编程电流，以及在每次细调编程后测量所述参考单元204的读电流。

进一步的，所述电流检测电路203与所述擦除编程模块201连接，用于比较所述编程电流与一预定电流值，将比较结果发送至所述擦除编程模块201以控制所述擦除编程模块201持续进行粗调编程或停止进行粗调编程，以及比较所述读电流与预定的比较电流，将比较结果发送至所述擦除编程模块201以控制所述擦除编程模块201继续进行细调编程或停止进行细调编程。

下面对图2所示的非易失存储器中参考单元的编程系统进行简单介绍。

具体而言，参考单元204初始的读电流较大，例如20微安，需要通过编程操作，使其读电流降低到预定值，例如10微安。

参考单元204的擦除或编程操作由擦除编程模块201控制，当需要进行擦除或编程操作时，由擦除编程模块201产生对应的电压，施加到参考单元204。

电流检测电路203用于检测参考单元204在粗调编程过程中的编程电流，以及在细调编程过程中的读电流，测量的结果反馈到擦除编程模块201。

在进行粗调编程时，电流检测模块203实时检测编程电流，当编程电流小于一预定电流值时，给出检测结果到擦除编程模块201，擦除编程模块201停止粗调编程。

在进行细调编程时，由擦除编程模块201对参考单元204进行一次弱编程，然后测量参考单元204的读电流，如果读电流仍然大于预定的比较电流，则由擦除编程模块201再进行一次弱编程，直到测量的读电流小于预定的比较电流。

漏极电压源202用于产生在编程及读操作时的施加到参考单元204漏极的电流，例如编程时施加的漏极电压为4V，测量读电流时施加的漏极电压为1V。

图3示意性的示出了电流检测电路203的一种具体电路图。

VD1为漏极电压源201产生的漏极电压，通过晶体管M1施加到参考单元204的漏极，因此参考单元204的编程电流或读电流都要流过M1。晶体管M1和M2组成电流镜像，使M2的电流等于M1的电流，也即M1电流和参考单元204的编程电流或读电流相等。同时M2和电流源I1串联，连接点经过BUF1之后输出电流检测信号ICHK。在测量编程电流时，电流源I1的电流大小为预定电流值，在测量读电流时，电流源I1的电流大小为预定的比较电流。M2电流和电流源I1电流比较，如果M2电流大于电流源I1电流，检测信号ICHK为高电平，如果M2电流小于电流源I1电流，检测信号ICHK为低电平。

检测信号ICHK连接到擦除编程模块201，控制是否对参考单元204进行编程。

基于同一发明构思，本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上文所述的非易失存储器中参考单元的编程方法。

所述处理器在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制所述电子设备的总体操作。本实施例中，所述处理器用于运行所述存储器中存储的程序代码或者处理数据，例如运行非易失存储器中参考单元的编程方法的程序代码。

所述存储器至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器可以是所述电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器也可以是所述电子设备的外部存储设备，例如该电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，所述存储器还可以既包括所述电子设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器通常用于存储安装于所述电子设备的操作方法和各类应用软件，例如非易失存储器中参考单元的编程方法的程序代码等。此外，所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的非易失存储器中参考单元的编程方法。

综上所述，本发明提供的非易失存储器中参考单元的编程方法及系统、电子设备、可读存储介质，为了减少编程次数，本发明将参考单元的编程分为两个过程：粗调和细调，在初始阶段通过粗调持续施加编程电压，能够快速地将参考单元阈值电压调整到接近第一预定值(即阈值电压所需要达到的电压值)，然后通过细调多次施加编程脉冲，将参考单元阈值电压调整到第一预定值，从而实现对参考单元快速编程，减少了测试时间，降低了测试成本。

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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种非易失存储器中参考单元的编程方法，其特征在于，包括：

步骤S1，对参考单元进行擦除操作，降低所述参考单元的阈值电压；

步骤S2，进行粗调编程，对所述参考单元持续施加编程电压，直至所述参考单元的阈值电压接近一预定电压值；

步骤S3，进行细调编程，对所述参考单元施加多次编程脉冲，直至所述参考单元的阈值电压符合所述预定电压值。

2.如权利要求1所述的非易失存储器中参考单元的编程方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：在粗调编程的过程中，实时检测所述参考单元的编程电流。

3.如权利要求2所述的非易失存储器中参考单元的编程方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：判断所述编程电流是否小于一预定电流值，如果是则停止施加所述编程电压，否则持续施加所述编程电压。

4.如权利要求1所述的非易失存储器中参考单元的编程方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：在细调编程过程中，在每次对所述参考单元施加编程脉冲后，对所述参考单元施加与所述预定电压值相等的读电压，测量所述参考单元的读电流。

5.如权利要求4所述的非易失存储器中参考单元的编程方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：判断所述读电流是否小于预定的比较电流，如果是则停止施加所述编程脉冲，否则继续施加所述编程脉冲。

6.如权利要求1所述的非易失存储器中参考单元的编程方法，其特征在于，所述编程脉冲的电压值小于所述编程电压的电压值。

7.一种非易失存储器中参考单元的编程系统，其特征在于，包括：

擦除编程模块，与参考单元连接，用于对所述参考单元进行擦除操作，在粗调编程过程中对所述参考单元施加编程电压，以及在细调编程中对所述参考单元施加多次编程脉冲；

漏极电压源，与电流检测电路连接，用于产生在编程及读操作时施加到所述参考单元漏极的电流；

所述电流检测电路，与所述参考单元连接，用于在粗调编程过程中实时检测所述参考单元的编程电流，以及在每次细调编程后测量所述参考单元的读电流。

8.如权利要求7所述的非易失存储器中参考单元的编程系统，其特征在于，所述电流检测电路与所述擦除编程模块连接，用于比较所述编程电流与一预定电流值，将比较结果发送至所述擦除编程模块以控制所述擦除编程模块持续进行粗调编程或停止进行粗调编程，以及比较所述读电流与预定的比较电流，将比较结果发送至所述擦除编程模块以控制所述擦除编程模块继续进行细调编程或停止进行细调编程。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的方法。

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