CN113791737B - 一种非易失性存储阵列的软错误检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非易失性存储阵列的软错误检测方法及装置，所述方法包括：获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态；若判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同，则终止读取操作；其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的。所述装置用于执行上述方法。本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法及装置，避免读取错误数据，提高了非易失性存储阵列的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种非易失性存储阵列的软错误检测方法及装置。
背景技术
目前，利用自旋电子存储的磁随机存储器(Magnetic Random Access Memory,简称MRAM)具有非易失、抗辐射、高速、高密度、低功耗的性能，已经应用于航天领域，并有望成为下一代通用存储器。
随着工艺技术的发展，MRAM的结构和性能也不断被优化，自旋轨道矩(Spin OrbitTorque，简称SOT)MRAM具有亚纳秒的写入速度、极低功耗、高可靠的优势。SOT-MRAM的磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction，简称MTJ)是包括重金属层、自由层、势垒层、参考层等结构的三端口器件，其存储单元由2个晶体管和1个磁存储单元MTJ组成，实现读写路径隔离，避免了读写干扰。但是，SOT-MRAM的亚纳秒级写入速度使得SOT-MTJ的磁化翻转时间宽度与辐射电流脉冲宽度相接近，导致SOT-MTJ存储状态易受单粒子瞬态干扰，SOT-MRAM的写入机制对单粒子翻转(Single Event Upset，简称SEU)及多位翻转((Multiple Bit Upsets，简称MBU)敏感。当存储阵列受到高能粒子轰击时，导致SOT-MRAM布局内的敏感晶体管内部产生电子-空穴对，形成寄生瞬态电流脉冲，可能发生软错误，导致数据错误。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种非易失性存储阵列的软错误检测方法及装置，可以有效判断非易失性存储阵列受到高能粒子轰击而产生的数据读取错误，以提高非易失性存储单元及阵列的抗辐射性能及可靠性。
一方面，本发明提出一种非易失性存储阵列的软错误检测方法，包括：
获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态；
若判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同，则终止读取操作；其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的。
另一方面，本发明提供一种非易失性存储阵列的软错误检测装置，包括：
获取模块，用于获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态；
判断模块，用于在判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同之后，终止读取操作；其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的。
再一方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例所述非易失性存储阵列的软错误检测方法的步骤。
又一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述非易失性存储阵列的软错误检测方法的步骤。
本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法及装置，能够获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态，在判断获知第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同之后，终止读取操作，避免读取错误数据，提高了非易失性存储阵列的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法的流程示意图。
图2是本发明一实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置的结构示意图。
图3是本发明另一实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置的结构示意图。
图4是本发明又一实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置的结构示意图。
图5是本发明一实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
为了便于理解本申请提供的技术方案，下面先对本申请技术方案的相关内容进行说明。对非易失性存储阵列的敏感性进行定位分析，当对寻址选中的非易失性存储阵列的某个存储单元进行写操作时，该存储单元所在列的未选通的晶体管均为敏感管，敏感路径由未选中的存储单元与选中存储单元的位线(Bit Line，简称BL)及源线(Source Line，简称SL)组成，从而影响该列未选中存储单元的存储状态，当对存储单元进行读操作时，导致读取错误。因此，本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法，适用于所有写入脉冲宽度小于等于辐射脉冲宽度的非易失性存储阵列，能够有效检测读取数据的错误，从而提高非易失性存储单元的抗辐射性能及可靠性。其中，非易失性存储阵列可以是MRAM中的存储阵列。
图1是本发明第一实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法，包括：
S101、获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态；
具体地，在对非易失性存储阵列的第一存储单元进行数据读取时，可以获取所述非易失性存储阵列的第一存储单元的存储状态，并获取所述第一存储单元对应的第二存储单元的存储状态。其中，所述第一存储单元和所述第二存储单元是非易失性存储阵列中的最小存储单元，所述第一存储单元和所述第二存储单元的对应关系是预设的。
例如，对于SOT-MRAM，SOT-MTJ为最小的存储单元。SOT-MTJ的自由层与参考层的磁化方向相同时(平行状态)，磁电阻为低阻态；SOT-MTJ的自由层与参考层的磁化方向不相同时(非平行状态)，磁电阻为高阻态。通过磁电阻的高低来记录0和1，SOT-MTJ的存储状态可以通过磁电阻的高低来获得，低磁电阻对应一种存储状态，高磁电阻对应另一种存储状态，可以将低磁电阻对应的存储状态标识为平行状态，将高磁电阻对应的存储状态标识为非平行状态。
S102、若判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同，则终止读取操作；其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的。
具体地，在获得所述第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态之后，将所述第一存储单元的存储状态与第二存储单元的存储状态进行比较，如果第一存储单元的存储状态和所述第二存储单元的存储状态相同，说明数据出现错误，会终止对数据的读取操作。其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的，物理隔离的目的是避免高能粒子所引起的辐射电流脉冲同时干扰第一存储单元的数据和第二存储单元的数据，比如第一存储单元与第二存储单元在不同的列，且保证二者之间的间隔大于一个单粒子影响的范围。
例如，对于SOT-MRAM，在获得SOT-MTJ1的存储状态和对应的SOT-MTJ2的存储状态之后，对比SOT-MTJ1的存储状态和SOT-MTJ2的存储状态，如果SOT-MTJ1的存储状态为平行状态，并且SOT-MTJ2的存储状态也为平行状态，或者SOT-MTJ1的存储状态为非平行状态，并且SOT-MTJ2的存储状态也为非平行状态，说明数据出现错误，会终止对数据的读取操作。如果SOT-MTJ1的存储状态为平行状态，而SOT-MTJ2的存储状态为非平行状态，或者SOT-MTJ1的存储状态为非平行状态，而SOT-MTJ2的存储状态为平行状态，说明SOT-MTJ1的存储状态和SOT-MTJ2的存储状态不同，说明数据准确，可以进行数据读取。
本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法，能够获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态，在判断获知第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同之后，终止读取操作，避免读取错误数据，提高了非易失性存储阵列的可靠性。
在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法还包括：
若判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态不同，则基于所述第一存储单元的存储状态获得对应的数据。
具体地，将所述第一存储单元的存储状态与第二存储单元的存储状态进行比较，如果第一存储单元的存储状态和所述第二存储单元的存储状态不相同，说明数据正确，可以根据所述第一存储单元的存储状态获得对应的数据，实现对所述第一存储单元存储数据的读取。其中，存储状态对应的数据根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
例如，对于SOT-MRAM，可以设置低磁电阻对应0，高磁电阻对应1；或者设置低磁电阻对应1，高低磁电阻对应0。
在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法还包括：
向所述第一存储单元和对应的第二存储单元写入相同的数据；其中，在存储相同数据时所述第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态相反。
具体地，在对非易失性存储阵列的第一存储单元进行数据写入时，会向所述第一存储单元和对应的第二存储单元写入相同的数据，即向第一存储单元写入1时，也会向第一存储单元对应的第二存储单元写入1；向第一存储单元写入0时，也会向第一存储单元对应的第二存储单元写入0。其中，在存储相同数据时所述第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态相反。
例如，对于SOT-MRAM，SOT-MTJ1以平行态存储1，那么SOT-MTJ1对应的SOT-MTJ2会以非平行状态存储1；SOT-MTJ1以非平行态存储0，那么SOT-MTJ1对应的SOT-MTJ2会以平行状态存储0。
在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法还包括：
提示读取数据出现错误。
具体地，在判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同之后，可以提示读取数据出现错误。
例如，输出“error”信息，以提示读取数据出现错误。
在上述各实施例的基础上，进一步地，所述第一存储单元与所述第二存储单元具有不同的位线且所述第一存储单元和所述第二存储单元的横向距离大于预设距离。
具体地，为了避免所述第一存储单元的数据读写对所述第二存储单元的数据读写造成影响，所述第一存储单元和所述第二存储单元具有不同的位线，即所述第一存储单元和所述第二存储单元连接不同的位线，并且所述第一存储单元和所述第二存储单元之间的横向距离大于预设距离。其中，所述预设距离根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测方法，具有以下优势：
(1)利用物理隔离的方法布局非易失性存储阵列的第一存储单与对应的第二存储单元，避免同一字线的存储单元和参考单元同时受到MBU，提高非易失性存储器的可靠性。
(2)对非易失性存储阵列的敏感特性，利用第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态不同作为读取数据的方式，既可以提高读数据的可靠性，同时复用作为MBU的检测，没有额外增加冗余MTJ，电路结构简单，工艺易于实现。
图2是本发明一实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置包括获取模块201和判断模块202，其中：
获取模块201用于获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态；判断模块202用于在判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同之后，终止读取操作；其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的。
具体地，在对非易失性存储阵列的第一存储单元进行数据读取时，获取模块201可以获取所述非易失性存储阵列的第一存储单元的存储状态，并获取所述第一存储单元对应的第二存储单元的存储状态。其中，所述第一存储单元和所述第二存储单元是非易失性存储阵列中的最小存储单元，所述第一存储单元和所述第二存储单元的对应关系是预设的。
在获得所述第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态之后，判断模块202将所述第一存储单元的存储状态与第二存储单元的存储状态进行比较，如果第一存储单元的存储状态和所述第二存储单元的存储状态相同，说明数据出现错误，会终止对数据的读取操作。其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的，物理隔离的目的是避免高能粒子所引起的辐射电流脉冲同时干扰第一存储单元的数据与第二存储单元的数据，比如第一存储单元与第二存储单元在不同的列，且保证二者之间的间隔大于一个单粒子影响的范围。
本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置，能够获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态，在判断获知第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同之后，终止读取操作，避免读取错误数据，提高了非易失性存储阵列的可靠性。
在上述各实施例的基础上，进一步地，判断模块202还用于：
在判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态不同之后，基于所述第一存储单元的存储状态获得对应的数据。
具体地，判断模块202将所述第一存储单元的存储状态与第二存储单元的存储状态进行比较，如果第一存储单元的存储状态和所述第二存储单元的存储状态不相同，说明数据正确，可以根据所述第一存储单元的存储状态获得对应的数据，实现对所述第一存储单元存储数据的读取。其中，存储状态对应的数据根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
图3是本发明另一实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置的结构示意图，如图3所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置还包括写入模块203，其中：
写入模块203用于向所述第一存储单元和对应的第二存储单元写入相同的数据；其中，在存储相同数据时所述第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态相反。
具体地，在对非易失性存储阵列的第一存储单元进行数据写入时，写入模块203会向所述第一存储单元和对应的第二存储单元写入相同的数据，即向第一存储单元写入1时，也会向第一存储单元对应的第二存储单元写入1；向第一存储单元写入0时，也会向第一存储单元对应的第二存储单元写入0。其中，在存储相同数据时所述第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态相反。
图4是本发明又一实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置的结构示意图，如图4所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的非易失性存储阵列的软错误检测装置还包括提示模块204，其中：
提示模块204用于提示读取数据出现错误。
具体地，在判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同之后，提示模块204可以提示读取数据出现错误。
本发明实施例提供的装置的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。
上述实施例阐明的装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为电子设备，具体的，电子设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
在一个典型的实例中电子设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述非易失性存储阵列的软错误检测方法的步骤。
下面参考图5，其示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备600的实体结构示意图。
如图5所示，电子设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述非易失性存储阵列的软错误检测方法的步骤。
在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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设备上，使得在计算机或其他可编程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。
还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，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。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种非易失性存储阵列的软错误检测方法，其特征在于，包括：
向第一存储单元和对应的第二存储单元写入相同的数据；其中，在存储相同数据时所述第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态相反；
获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态；
若判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同，则终止读取操作；其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
若判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态不同，则基于所述第一存储单元的存储状态获得对应的数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
提示读取数据出现错误。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一存储单元与所述第二存储单元具有不同的位线且所述第一存储单元和所述第二存储单元的横向距离大于预设距离。
5.一种非易失性存储阵列的软错误检测装置，其特征在于，包括：
写入模块，用于向第一存储单元和对应的第二存储单元写入相同的数据；其中，在存储相同数据时所述第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态相反；
获取模块，用于获取第一存储单元的存储状态和对应的第二存储单元的存储状态；
判断模块，用于在判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态相同之后，终止读取操作；其中，所述第一存储单元与对应的第二存储单元是物理隔离的。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断模块还用于：
在判断获知所述第一存储单元的存储状态与对应的第二存储单元的存储状态不同之后，基于所述第一存储单元的存储状态获得对应的数据。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
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