CN113892141A - 存储器、存储器的编程方法及编程验证方法、存储器系统 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例公开了一种存储器、存储器的编程方法及编程验证方法、存储器系统,所述编程验证方法包括:获取第i编程验证操作的第i验证结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
Description
技术领域
本公开实施例涉及但不限于半导体领域,尤其涉及一种存储器、存储器的编程方法及编程验证方法、存储器系统。
背景技术
快闪存储器作为例如移动电话、数字相机等便携式电子设备的存储媒介而被广泛使用。快闪存储器通常使用允许高存储器密度、高可靠性和低功耗的单晶体管存储器单元。通过对电荷存储结构(例如,浮栅或电荷阱)或其它物理现象(例如,相变或铁电)进行编程,存储器单元的阈值电压的改变决定每个存储器单元的数据状态(例如,数据值)。
相关技术中,对存储器施加编程脉冲以进行编程后,需要进行编程验证操作,施加编程脉冲的次数以及进行编程验证操作的次数,是决定编程时间的重要因素。因此,如何在保证编程质量的前提下,缩短编程时间,成为亟待解决的问题。
发明内容
本公开实施例提供一种存储器、存储器的编程方法及编程验证方法、存储器系统。
根据本公开实施例的第一方面,提供一种存储器的编程验证方法,包括:
获取第i编程验证操作的第i验证结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
在一些实施例中,所述根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的的编程态范围,包括:
根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态;
根据所述第i验证结果中第n+k态的验证子结果,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态。
在一些实施例中,所述第i验证结果中第n态的验证子结果包括:第n态的第i统计数据,用于统计对第n态进行编程的失败比特数;
所述根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态,包括:
根据所述第n态的第i统计数据,确定对所述第n态进行编程的失败比特数;
当对所述第n态进行编程的失败比特数小于第一预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;当对所述第n态进行编程的失败比特数大于或等于所述第一预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的的最低编程态为第n态;
或者,
当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为所述第n态的比特数的比值小于第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为所述第n态的比特数的比值大于或等于所述第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态。
在一些实施例中,所述编程验证方法还包括:
获取待编程存储单元的循环次数;
根据所述循环次数,确定所述第一预设值的取值范围或所述第一预设比值的取值范围。
在一些实施例中,所述第一预设值的取值范围是在对所述存储器进行的误差校正码纠错机制所允许范围内。
在一些实施例中,所述第i验证结果中第n+k态的验证子结果包括:第n+k态的第i统计数据,用于统计对第n+k态进行编程的成功比特数;
所述根据所述第i验证结果中第n+k态的验证子结果,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态,包括:
根据所述第n+k态的第i统计数据,确定对所述第n+k态进行编程的成功比特数;
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数大于第二预设值,且所述第n+k态小于所述所述存储器的最高编程态时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;当对所述第n+k态进行编程的成功比特数小于或等于所述第二预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态;
或者,
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值大于第二预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值小于或等于所述第二预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态。
在一些实施例中,所述编程验证方法还包括:
获取增量步长脉冲编程的步长和/或编程电压斜率;根据所述步长和/或所述编程电压斜率,确定所述第二预设值或所述第二预设比值的取值范围;其中,所述编程验证方法应用于增量步长脉冲编程方法中;
或者,
获取待编程存储单元的循环次数;根据所述循环次数,确定所述第二预设值的取值范围或所述第二预设比值的取值范围。
在一些实施例中,所述第二预设比值的取值范围为2%至3%。
在一些实施例中,所述根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,包括:
对所述第i验证结果中的第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果分别进行抽样,获得第n态的第i抽样统计数据和第n+k态的第i抽样统计数据;
根据所述第n态的第i抽样统计数据,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态;
根据所述第n+k态的第i抽样统计数据,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态。
根据本公开实施例的第二方面,提供一种存储器的编程方法,包括:
对所述存储器的待编程存储单元施加第i+1编程脉冲;
在施加所述第i+1编程脉冲的过程中,根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据所述第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
在一些实施例中,所述第i计数结果包括:所述第i编程操作中对所述第n态进行编程的失败比特数;
所述根据所述第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,包括:
当对所述第n态进行编程的失败比特数小于第一预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;当对所述第n态进行编程的失败比特数大于或等于所述第一预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态;
或者,
当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为所述第n态的比特数的比值小于第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为所述第n态的比特数的比值大于或等于所述第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态。
在一些实施例中,所述第i计数结果包括:所述第i编程操作中对所述第n+k态进行编程的失败比特数;
所述根据所述第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,包括:
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数大于第二预设值,且所述第n+k态小于所述存储器的最高编程态时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;当对所述第n+k态进行编程的成功比特数小于或等于所述第二预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态;
或者,
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值大于第二预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值小于或等于所述第二预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态。
在一些实施例中,所述根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果,包括:
对所述第i验证结果中的第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果分别进行抽样,获得所述第n态的第i抽样样本数据和第n+k态的第i抽样样本数据;
根据所述第n态的第i抽样样本数据和第n+k态的第i抽样样本数据,对所述第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得所述第i计数结果。
根据本公开实施例的第三方面,提供一种存储器,包括:
存储器单元阵列,所述存储器单元阵列包括多个存储器单元行;
多个字线,所述多个字线分别耦合到所述多个存储器单元行;以及
外围电路,所述外围电路耦合到所述多个字线并且被配置为对所述多个存储器单元行中的选定存储器单元行执行编程验证操作,所述选定存储器单元行耦合到选定字线,其中,为了执行所述编程验证操作,所述外围电路被配置为:
获取第i编程验证操作的第i验证结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
根据本公开实施例的第四方面,提供一种存储器,包括:
存储器单元阵列,所述存储器单元阵列包括多个存储器单元行;
多个字线,所述多个字线分别耦合到所述多个存储器单元行;以及
外围电路,所述外围电路耦合到所述多个字线并且被配置为对所述多个存储器单元行中的选定存储器单元行执行编程操作,所述选定存储器单元行耦合到选定字线,其中,为了执行所述编程操作,所述外围电路被配置为:
对所述存储器的待编程存储单元施加第i+1编程脉冲;
在施加所述第i+1编程脉冲的过程中,根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据所述第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
根据本公开实施例的第五方面,提供一种存储器系统,包括:
一个或多个如本公开实施例第三方面或本公开实施例第四方面所述的存储器;
耦合到所述存储器并且被配置为控制所述存储器的存储器控制器。
相关技术中,通常会根据经验值,对每个待验证的编程态确定一个固定的起始时刻(start loop),例如,在施加第3编程脉冲(即施加第3个编程脉冲)之后开始对第2态执行编程验证(PV2),那么第2态的验证起始循环即为3,如此,每次编程验证操作需要在验证的编程态范围就是固定的。然而,当编程速度变化时,这种根据经验值确定的固定的起始时刻,可能不是最适合的验证起始时刻。具体地,当设定的验证起始时刻早于最适合的验证起始时刻,过早开始该编程验证会延长编程验证操作的时间,进而延长编程时长。当设定的验证起始时刻晚于最适合的验证起始时刻,可能会出现过编程(over-program)现象,进而降低编程质量。
相较于每个编程验证操作有固定的需要验证的编程态范围,本公开实施例中,根据第i编程验证操作的验证结果,确定施加下一个编程脉冲之后执行的第i+1编程验证操作的需要验证的编程态范围,即根据上一次编程验证操作的结果确定下一次编程验证操作需要验证的编程态范围,可以动态确定每个待验证的编程态的起始时刻,不仅方法简单,而且可以提高确定的每个待验证的编程态的起始时刻的准确性,一方面,可以减少因为编程验证起始时刻设定的过早导致编程时长增加,有利于缩短编程时长;另一方面,可以减少因为编程验证起始时刻设定的过晚导致的过编程,有利于保证编程质量较好。
此外,相较于对同一个编程态,以不同的单位(例如块或者字线)进行编程时都需要人为分别设置不同的固定起始时刻,本公开实施例无需人为设置固定起始时刻,并且可通过验证结果追踪存储器编程性能的差异,进而自动确定每一次编程验证操作需要验证的编程态范围,方式简单,且能够及时根据存储器性能调整编程验证操作的需要验证的编程态范围,有利于提高编程质量。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种编程操作的阈值电压分布图;
图2是根据一示例性实施例示出的一种编程验证方法的流程图;
图3是根据一示例性实施例示出的一种编程方法的流程图;
图4是根据一示例性实施例示出的一种编程方法的局部流程图;
图5是根据一示例性实施例示出的一种存储器的示意图;
图6是根据一示例性实施例示出的一种包括NAND存储器串的存储器单元阵列的局部截面图;
图7是根据一示例性实施例示出的包括存储器单元阵列和外围电路的存储器的块图;
图8是根据一示例性实施例示出的另一种存储器的示意图;
图9a是根据一示例性实施例示出的一种存储器系统的块图;
图9b是根据一示例性实施例示出的另一种存储器系统的块图;
图10a是根据一示例性实施例示出的一种存储器卡的示意图;
图10b是根据一示例性实施例示出的一种固态驱动器(SSD)的示意图。
具体实施方式
为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图和实施例对本公开的技术方案进一步详细阐述。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方法,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻的理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本公开。根据下面说明和权利要求书,本公开的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本公开实施例的目的。
可以理解的是,本公开中的“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应当以最宽方式被解读,以使得“在……上”不仅表示其“在”某物“上”且其间没有居间特征或层(即直接在某物上)的含义,而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义。
在本公开实施例中,术语“A与B相连”包含A、B两者相互接触地A与B相连的情形,或者A、B两者之间还间插有其他部件而A非接触地与B相连的情形。
在本公开实施例中,术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。可以理解地,“第一”、“第二”等在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序,以使这里描述的本公开实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
在本公开实施例中,术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在下方或上方结构的整体之上延伸,或者可以具有小于下方或上方结构范围的范围。此外,层可以是厚度小于连续结构厚度的均质或非均质连续结构的区域。例如,层可位于连续结构的顶表面和底表面之间,或者层可在连续结构顶表面和底表面处的任何水平面对之间。层可以水平、垂直和/或沿倾斜表面延伸。层可以包括多个子层。例如,互连层可包括一个或多个导体和接触子层(其中形成互连线和/或过孔触点)、以及一个或多个电介质子层。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本公开实施例的目的,不是旨在限制本公开。
需要说明的是,本公开实施例所记载的技术方案之间,在不冲突的情况下,可以任意组合。
NAND存储器,属于非易失性存储设备(Non-volatile Memory Device),其内部采用非线性宏单元模式,具有容量大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储。NAND存储器广泛应用于嵌入式产品中,如数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。
在NAND存储器的发展中,早期NAND存储器颗粒的存储单元多为单级单元(Single-Level Cell,SLC),即一个存储单元存储1比特(bit)数据,此时每个存储单元存在两种状态,具体为0和1。
随着NAND存储器的发展,NAND存储器颗粒的存储单元从单级单元逐渐演变为多级单元(Multi-Level Cell,MLC),即一个存储单元存储2比特数据,接着推出了三级单元(Triple-Level Cell,TLC),即一个存储单元存储3比特数据,甚至四级单元(Quad-LevelCell,QLC),即一个存储单元存储4比特数据,相对应的,NAND存储器颗粒存储单元的状态也由2个变为4个、8个甚至16个。
NAND存储器的操作包括三部分:擦除操作、编程(写操作)以及读操作,可以以块(Block)为单位进行擦除操作,以页(Page)为单位进行编程和读操作。对于NAND存储器的编程操作,其过程例如又分为加压编程(即施加编程脉冲)、编程验证(Program Verify,PV)以及扫描验证结果三步操作。
对于NAND存储器而言,编程时长(tPROG)是衡量NAND存储器性能的重要指标。因此,研发人员一直致力于研究如何能够在保证编程质量(例如,保证读预算窗口,Read BudgetWindow)的前提下,提高编程速度,缩短编程时长。由于施加的编程脉冲的持续时间不能改变,因此,施加编程脉冲的个数、进行编程验证的次数、每次进行编程验证的时间、以及进行扫描验证结果的时间,都是决定编程时长的重要因素。
以TLC存储单元为例,TLC存储单元具有1个擦除态和7个编程态,其编程态从第1态至第7态依次记为L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7。对于TLC传统的编程方法是:在施加相邻两次编程脉冲之间启动对于每个态的编程验证操作。该方法存在的问题是:在施加第一个编程脉冲之后,实际上只有极少部分存储单元达到了L1态,而没有存储单元达到L2、L3、L4、L5、L6和L7态,如果此时就启动L2至L7至少任一态的编程验证操作,就会增加需要进行编程验证操作的次数以及编程验证操作的时间,甚至可能导致编程验证操作和扫描验证结果所用的时间会占据整个编程过程的至少一半以上,严重降低编程速度。
为了提高编程速度,表1示出改进后的相关编程验证方法中,每个编程验证态对应的起始时刻。
编程验证(PV) | 起始时刻(start loop) |
PV1 | 1 |
PV2 | 3 |
PV3 | 4 |
PV4 | 5 |
PV5 | 7 |
PV6 | 9 |
PV7 | 11 |
表1不同编程态的编程验证操作与起始时刻表
其中,PV1表示对第1态(L1)进行编程验证操作,PV2表示对第2态(L2)进行编程验证操作,PV3表示对第3态(L3)进行编程验证操作,PV4表示对第4态(L4)进行编程验证操作,PV5表示对第5态(L5)进行编程验证操作,PV6表示对第6态(L6)进行编程验证操作,PV7表示对第7态(L7)进行编程验证操作。
编程验证操作的起始时刻,可以通过该编程验证操作是在施加第几个编程脉冲之后开始的来定义,例如,第1态的编程验证操作的起始时刻为1,代表在施加第1个编程脉冲之后,且在施加第2个编程脉冲之前,开始对第1态进行编程验证。
在进行编程操作时,所有待编程的存储单元都是从擦除态开始进行编程的。通常,需要在施加数次编程脉冲之后,进行编程的存储单元的阈值电压才能够达到较高的编程态。因此,相关技术中,可以通过减少编程验证的次数提高编程速度。
具体地,在相关技术中,改进后的编程方法在早期施加的编程脉冲之后,可以不用进行较高编程态的编程验证操作。参照表1所示,该编程验证方法使用固定的起始时刻来控制何时启动每个编程态的编程验证。例如,对第3态进行编程验证操作的起始时刻设为4,也就是说,在施加了前3个编程脉冲之后,不用验证第3态,而是从施加第4个编程脉冲之后,开始进行第3态的编程验证操作(即PV3)。
相较于每次施加编程脉冲之后都对每个态进行编程验证,改进后的上述方法虽然在一定程度上减少了编程验证的次数,然而,考虑到同时进行编程的单位不同时会存在编程特性的差异,对每个态而言,对所有的裸片(die)、块(block)或者字线(Word Line,WL)都设置同样的起始时刻依旧会存在误差。因此,为了保证编程质量,在进行每个编程态的编程验证操作起始时刻设定时,需要留出足够的裕度(margin),并在进行编程的单位不同时,需要根据经验值对每个单位分别设置对应的固定编程验证操作起始时刻,这种方式会需要消耗大量的电路资源,并且会增长测试时间。
另外,NAND的编程特性还受到许多其他因素的影响。例如,随着循环次数(cycling)或者温度等条件的变化,每个存储单元的性能会发生变化,导致NAND的编程性能不同。通过对每个编程验证操作均设置固定的起始时刻,就不能追踪到这些编程特性的变化,因此,固定的起始时刻并不是最适合的起始时刻。当编程验证操作设定的固定起始时刻早于最适合的起始时刻,过早开始该编程验证会延长验证操作的时间,进而延长编程时长。当编程验证操作设定的固定起始时刻晚于最适合的起始时刻,可能会出现过编程进而降低编程质量。
以TLC为例,图1是根据一示例性实施例示出了一种存储器进行编程操作的阈值电压分布图。需要说明的是,TLC具有7种编程态,图1中仅示出了对5种编程态(即L1至L5)进行编程作为示例。
参照图1所示,图1示出了8个子曲线图,依次为图(a)、图(b)、图(c)、图(d)、图(e)、图(f)、图(g)和图(h),每个子曲线图中均包括5条曲线,每条曲线均代表在施加编程脉冲之后,目标编程态相同的存储单元的分布情况。其中,Vth1、Vth2、Vth3、Vth4、Vth5、Vth6以及Vth7依次分别代表:第1态的起始阈值电压、第2态的起始阈值电压、第3态的起始阈值电压、第4态的起始阈值电压、第5态的起始阈值电压、第6态的起始阈值电压以及第7态的起始阈值电压。具体地:
图(a)示出了从擦除态开始,施加第1个编程脉冲之后,对存储单元进行第1编程验证操作获得的阈值电压分布曲线。第1编程验证操作包括对第1态进行的编程验证(PV1),即第1编程验证操作验证的编程态范围为L1。
图(b)示出了在图(a)的基础上,施加下一个编程脉冲之后,对存储单元进行第2编程验证操作获得的阈值电压分布曲线,即图(b)示出了从擦除态开始,施加第2个编程脉冲之后,对存储单元进行第2编程验证操作获得的阈值电压分布曲线。第2编程验证操作包括对第1态进行的编程验证(PV1),即第2编程验证操作验证的编程态范围为L1。
可以理解的是,如果执行PV2的起始时刻设定为2,结合图1中(b)示出的曲线可知,在施加第2个编程脉冲之后,存储单元的阈值电压均小于第2态的阈值电压,因此,在施加第2个编程脉冲之后无需对第2态进行编程验证。
即,相较于把对第2态进行编程验证操作的起始时刻设为3(如图1中(c)所示),把对第2态进行编程验证的起始时刻设为2的方案会增加编程验证的时间,进而增长编程时间。也就是说,当编程验证操作设定的固定起始时刻早于最适合的起始时刻,过早开始该编程验证会延长验证操作的时间,进而延长编程时长。
图(c)示出了在图(b)的基础上,施加下一个编程脉冲之后,对存储单元进行第3编程验证操作获得的阈值电压分布曲线,即图(c)示出了从擦除态开始,施加第3个编程脉冲之后,对存储单元进行第3编程验证操作获得的阈值电压分布曲线。需要强调的是,第3编程验证操作包括对第1态进行的编程验证(PV1)以及对第2态进行的编程验证(PV2),第3编程验证操作验证的编程态范围为L1至L2。
图(d)示出了在图(c)的基础上,施加下一个编程脉冲之后,对存储单元进行第4编程验证操作获得的阈值电压分布曲线,即图(d)示出了从擦除态开始,施加第4个编程脉冲之后,对存储单元进行第4编程验证操作获得的阈值电压分布曲线。第4编程验证操作包括对第1态进行的编程验证(PV1)以及对第2态进行的编程验证(PV2),第4编程验证操作验证的编程态范围为L1至L2。
图(e)示出了在图(d)的基础上,施加下一个编程脉冲之后,对存储单元进行第5编程验证操作获得的阈值电压分布曲线,即图(e)示出了从擦除态开始,施加第5个编程脉冲之后,对存储单元进行第5编程验证操作获得的阈值电压分布曲线。第5编程验证操作包括对第1态进行的编程验证(PV1)、对第2态进行的编程验证(PV2)以及对第3态进行的编程验证(PV3),第5编程验证操作验证的编程态范围为L1至L3。
可以理解的是,如果执行PV2的起始时刻设定为5,结合图1中(e)示出的曲线可知,在施加第5个编程脉冲之后,部分存储单元的阈值电压已经大于了第3态的阈值电压,即出现了过编程。因此,在施加第5个编程脉冲之后才开始对第2态进行编程验证,会存在过编程。
即,相较于把对第2态进行编程验证操作的起始时刻设为3(如图1中(c)所示),把对第2态进行编程验证的起始时刻设为5的方案会出现过编程现象,降低编程质量。也就是说,当编程验证操作设定的固定起始时刻晚于最适合的起始时刻,可能会出现过编程进而降低编程质量。
图(f)示出了在图(e)的基础上,施加下一个编程脉冲之后,对存储单元进行第6编程验证操作获得的阈值电压分布曲线,即图(e)示出了从擦除态开始,施加第6个编程脉冲之后,对存储单元进行第6编程验证操作获得的阈值电压分布曲线。第6编程验证操作包括对第1态进行的编程验证(PV1)、对第2态进行的编程验证(PV2)以及对第3态进行的编程验证(PV3),第6编程验证操作验证的编程态范围为L1至L3。
图(g)示出了在图(f)的基础上,施加下一个编程脉冲之后,对存储单元进行第7编程验证操作获得的阈值电压分布曲线,即图(g)示出了从擦除态开始,施加第7个编程脉冲之后,对存储单元进行第7编程验证操作获得的阈值电压分布曲线。第7编程验证操作包括对第2态进行的编程验证(PV2)、对第3态进行的编程验证(PV3)以及对第4态进行的编程验证(PV4),第7编程验证操作验证的编程态范围为L2至L4。
图(h)示出了在图(g)的基础上,施加下一个编程脉冲之后,对存储单元进行第8编程验证操作获得的阈值电压分布曲线,即图(h)示出了从擦除态开始,施加第8个编程脉冲之后,对存储单元进行第8编程验证操作获得的阈值电压分布曲线。第8编程验证操作包括对第2态进行的编程验证(PV2)、对第3态进行的编程验证(PV3)以及对第4态进行的编程验证(PV4),第8编程验证操作验证的编程态范围为L2至L4。以此类推,直至完成编程。
从图1可以看出,在施加编程脉冲之后,不同编程态的存储单元的阈值电压会同时移动。当一个存储单元的阈值电压达到它的目标阈值电压时,可以对这个存储单元施加编程禁止条件,以使在施加下一个编程脉冲时,达到目标阈值电压的存储单元的阈值电压就不会再发生移动。可以理解的是,在施加下一个编程脉冲的过程中,未达到目标阈值电压的存储单元的阈值电压会增大,阈值电压分布曲线会向更高的阈值电压方向进行移动。
示例性地,可以根据对较低编程态进行编程验证所获得的信息,预测较高编程态的阈值电压范围。
具体地:结合图1中(c)、(d)以及(e)所示,对于图1中(c),进行编程验证的最高编程态为第2态,那么,根据对第2态进行编程验证操作(PV2)获得的验证结果,就可以预测在施加下一个编程脉冲之后,有多少目标编程态是第3态的存储单元能够达到其目标态。
例如,如果目标态为第2态的存储单元中,只有极少数量存储单元、甚至没有存储单元达到了第2态,那么可以预测在施加下一个编程脉冲之后,没有目标编程态是第3态的存储单元能够达到第3态,即第3态不会编程成功,因此,在施加下一个编程脉冲之后就无须开始对第3态进行编程验证操作,如此,可以减少下一次编程验证操作需要验证的编程态数量,有利于缩短编程验证时间,并减少待处理的验证结果数量,提高编程效率。
又如,如果目标态为第2态的存储单元中,有较多存储单元达到了第2态,那么可以预测在施加下一个编程脉冲之后,会存在目标编程态是第3态的存储单元能够达到第3态,因此,在施加下一个编程脉冲之后就需要开始对第3态进行编程验证操作,如此,可以减少出现过编程的情况,提高编程质量。
有鉴于此,本公开提供一实施例的存储器的编程验证方法,参照图2所示,该编程验证方法包括以下步骤:
S100:获取第i编程验证操作的第i验证结果;其中,第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于存储器的最高编程态;
S110:根据第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
S120:根据确定的第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
示例性地,存储器可包括多个存储单元组成的存储阵列,存储单元可包括单级单元(SLC)、多级单元(MLC)、三级单元(TLC)、四级单元(QLC)或者级数更多的单元等。
S100中,第i编程验证操作可理解为,从擦除态开始,在施加第i个编程脉冲之后、且在施加第i+1个编程脉冲之前,对待编程的存储单元进行的编程验证操作。
第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,即第i编程验证操作验证的最低态为第n态,最高态为第n+k态,且第i编程验证操作需要验证第n态与第n+k态之间的态。
第i验证结果,用于表示在施加i个编程脉冲之后,对待编程的存储单元的编程结果。第i验证结果可包括以下至少之一:指示验证的每个存储单元是否编程通过的第一类指示信息;指示验证的每个存储单元是否编程失败的第二类指示信息;指示达到目标编程态的存储单元个数的第三类指示信息。
S110中,第n态的验证子结果,用于表示在第i编程验证操作过程中,对于目标编程态为第n态的存储单元进行编程验证获得的结果。第n态的验证子结果可包括以下至少之一:指示目标编程态为第n态的每个存储单元是否编程通过的第一类指示信息;指示目标编程态为第n态的每个存储单元是否编程失败的第二类指示信息;指示达到第n态这一目标编程态的存储单元个数的第三类指示信息。
类似地,第n+k态的验证子结果,用于表示在第i编程验证操作过程中,对于目标编程态为第n+k态的存储单元进行编程验证获得的结果。第n+k态的验证子结果可包括以下至少之一:指示目标编程态为第n+k态的每个存储单元是否编程通过的第一类指示信息;指示目标编程态为第n+k态的每个存储单元是否编程失败的第二类指示信息;指示达到第n+k态这一目标编程态的存储单元个数的第三类指示信息。
需要强调的是,k的取值可等于0。当k等于0时,n的取值等于n+k的取值,即第i编程验证操作仅对第n态进行编程验证。
以TLC为例,存储器的最高编程态为第7态,因此,n+k的取值小于或等于7。以QLC为例,存储器的最高编程态为第15态,因此,n+k的取值小于或等于15。
在对不同的编程态进行编程验证时,起始验证电平不同。S110中,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,可包括确定第i+1编程验证操作的验证电平范围。
在一些实施例中,S110包括:
根据第i验证结果中第n态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态;
根据第i验证结果中第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态。
S120中,可对目标态在第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围内的所有存储单元均进行编程验证。
或者,S120中,也可仅对目标态在第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围内、且上一次编程中并未编程成功的存储单元进行第i+1编程验证,如此,可减少需要验证的存储单元数量,缩短编程验证时间。需要强调的是,此时,获得的第i+1验证结果中,不仅包括了指示执行第i+1编程验证的存储单元是否编程成功的数据,还包括指示已经编程成功的存储单元数量的信息。
在实际应用过程中,可在施加第i+1编程脉冲之后,执行第i+1编程验证操作。可以理解的是,可以循环执行上述编程验证方法给出的步骤,直至完成编程,或者直至能够执行的编程验证次数达到最大值。
相较于每个编程验证操作有固定的需要验证的编程态范围,本公开实施例中,根据第i编程验证操作的验证结果,确定施加下一个编程脉冲之后执行的第i+1编程验证操作的需要验证的编程态范围,即根据上一次编程验证操作的结果确定下一次编程验证操作需要验证的编程态范围,可以动态确定每个待验证编程态的起始时刻,提高确定的每个待验证编程态的起始时刻的准确性,一方面,可以减少因为编程验证起始时刻设定的过早导致编程时长增加,有利于缩短编程时长;另一方面,可以减少因为编程验证起始时刻设定的过晚导致的过编程,有利于保证编程质量较好。
此外,相较于对同一个编程态,以不同的单位(例如以块为单位或者以字线为单位)进行编程时都需要人为分别设置不同的固定起始时刻,本公开实施例无需人为设置固定起始时刻,而是通过验证结果追踪存储器编程性能的差异,进而自动确定每一次编程验证操作需要验证的编程态范围,方式简单,且能够及时根据存储器性能调整编程验证操作的需要验证的编程态范围,有利于提高编程质量。
在一些实施例中,第i验证结果中第n态的验证子结果包括:第n态的第i统计数据,用于统计对第n态进行编程的失败比特数;
所述根据第i验证结果中第n态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态,包括:
根据第n态的第i统计数据,确定对第n态进行编程的失败比特数;
当对第n态进行编程的失败比特数小于第一预设值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;
当对第n态进行编程的失败比特数大于或等于第一预设值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的的最低编程态为第n态。
第n态的第i统计数据,可包括:表示对每一个目标态是第n态的存储单元进行第n编程验证操作是否通过的数据。根据第n态的第i统计数据,可确定对第n态进行第i编程操作的失败比特数。
示例性地,可以采用二进制编码来表示存储单元是否编程通过,例如,可以用0表示编程通过,1表示编程不通过;也可以用1表示编程通过,用0表示编程不通过。在实施时,本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的方式表示存储单元是否编程通过,本公开实施例对此并不限定。
可以理解的是,当对第n态进行编程的失败比特数小于第一预设值时,可认为对第n态的编程成功完成,因此,在下一次编程验证过程中,无需再对第n态进行编程验证。如此,相较于每次都验证第n态,可缩短编程验证时间,提高编程速度。
当对第n态进行编程的失败比特数大于或等于第一预设值时,可认为对第n态的编程尚未成功,因此,在下一次编程验证过程中,需要继续对第n态进行编程验证。
在一些实施例中,当对第n态进行编程的失败比特数与目标态为第n态的比特数的比值小于第一预设比值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;当对第n态进行编程的失败比特数与目标态为第n态的比特数的比值大于或等于第一预设比值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态。
类似地,当对第n态进行编程的失败比特数与目标态为第n态的比特数的比值小于第一预设值时,可认为对第n态的编程成功完成,因此,在下一次编程验证过程中,无需再对第n态进行编程验证。如此,相较于每次都验证第n态,可缩短编程验证时间,提高编程速度。
当对第n态进行编程的失败比特数与目标态为第n态的比特数的比值大于或等于第一预设值时,我们可认为对第n态的编程尚未成功,因此,在下一次编程验证过程中,需要继续对第n态进行编程验证。
在一些实施例中,所述方法还包括:
获取待编程存储单元的循环次数;
根据循环次数,确定第一预设值的取值范围或第一预设比值的取值范围。
对于存储器进行一次擦除操作和一次写入操作,称为一个循环(cycle)。随着循环次数的增加,存储器的编程性能可能会发生改变,导致编程速度的变化。可以理解的是,循环是以编程的最小单位来定义的。例如,以块为最小单位进行编程时,该块中每个存储单元的循环次数基本相同。
需要强调的是,当存储器以不同的最小单元进行编程时,获取的循环次数为该编程进行的最小单元的循环次数。
相较于提供固定的第一预设值,本公开实施例中,通过获取待编程存储单元的循环次数,并根据循环次数确定第一预设值,可以在编程验证过程中追踪到随着循环次数变化而变化的编程特性,进而灵活调整第一预设值的范围,减少因为第一预设值确定不当导致的编程速度慢,有利于提高编程速度,保证编程质量较好。
在一些实施例中,第一预设值的取值范围是在对存储器进行的误差校正码(ErrorCorrecting Code,ECC)纠错机制所允许范围内。
需要强调的是,为了保证编程质量,需要在对第n态的编程完成之后,才停止对第n态的编程验证操作。由于存在ECC纠错机制,因此,当对第n态编程失败的比特数在ECC纠错机制允许的范围内时,可通过ECC纠错对至少部分失败的比特进行纠错,保证可以从存储器中读取到正确的数据。
本公开实施例中,由于第一预设值的取值范围在ECC机制所允许的范围内,因此,当对第n态进行编程的失败比特数小于第一预设值时,可通过ECC纠错机制对失败的比特进行纠错,保证第n态的编程能够顺利完成,且下一次编程验证无需验证第n态,有利于减少需要验证的编程态数量,提高编程效率。
在一些实施例中,第一预设比值的取值范围为0.4%至0.6%。例如,第一预设比值的取值可为0.5%。
在一些实施例中,第i验证结果中第n+k态的验证子结果包括:第n+k态的第i统计数据,用于统计对第n+k态进行编程的成功比特数;
所述根据第i验证结果中第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态,包括:
根据第n+k态的第i统计数据,确定对第n+k态进行编程的成功比特数;
当对第n+k态进行编程的成功比特数大于第二预设值,且第n+k态小于存储器的最高编程态时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;
当对第n+k态进行编程的成功比特数小于或等于第二预设值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态。
第n+k态的第i统计数据,可包括:表示对每一个目标态是第n+k态的存储单元进行第n编程验证操作是否通过的数据。根据第n+k态的第i统计数据,可确定对第n+k态进行第i编程操作的失败比特数。
当对第n+k态进行编程的成功比特数大于第二预设值,且第n+k态小于存储器的最高编程态时,可认为下一次施加编程脉冲后,可能有很多目标编程态为第n+k态的存储单元会达到目标态,且可能存在目标态为第n+k+1态的存储单元会达到目标态,因此,在下一次编程验证过程中,需要对第n+k+1态进行编程验证,以减少由于对第n+k+1态开始验证的过晚导致的过编程。
当对第n+k态进行编程的成功比特数小于或等于第二预设值时,可认为对第n+k态的编程尚未成功,且下一次施加编程脉冲之后,目标态为第n+k+1态的存储单元达到目标态的几率很低,因此,在下一次编程验证过程中,无需开始验证第n+k+1态,下一次编程验证操作需要验证的最高态依旧是第n+k态。
在一些实施例中,当对第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为第n+k态的比特数的比值大于第二预设比值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;
当对第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为第n+k态的比特数的比值小于或等于第二预设比值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态。
类似地,当对第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为第n+k态的比特数的比值大于第二预设值,且第n+k态小于存储器的最高编程态时,可认为下一次施加编程脉冲后,可能有很多目标编程态为第n+k态的存储单元会达到目标态,且可能存在目标态为第n+k+1态的存储单元会达到目标态,因此,在下一次编程验证过程中,需要开始对第n+k+1态进行编程验证,以减少由于对第n+k+1态开始验证的过晚导致的过编程。
当对第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为第n+k态的比特数的比值小于或等于第二预设值时,我们可认为对第n+k态的编程尚未成功,且下一次施加编程脉冲之后,出现目标态为第n+k+1态的存储单元达到目标态的几率很低,因此,在下一次编程验证过程中,无需对第n+k+1态进行验证,下一次编程验证操作需要验证的最高态依旧是第n+k态。
在一些实施例中,所述方法还包括:
获取待编程存储单元的循环次数;
根据循环次数,确定第二预设值的取值范围或第二预设比值的取值范围。
相较于提供固定的第二预设值,本公开实施例中,通过获取待编程存储单元的循环次数,并根据循环次数确定第二预设值,可以在编程验证过程中追踪到随着循环次数变化而变化的编程特性,进而灵活调整第二预设值的范围,减少因为第二预设值设定不当导致的编程速度慢,有利于提高编程速度,保证编程质量较好。
在一些实施例中,第二预设比值的取值范围为2%至3%。例如,第二预设比值的取值可为2.3%。
在一些实施例中,基于PVS(Program Vt distribution sigma)的理念,以TLC为例,每个编程脉冲都会将阈值电压分布移动~2倍的西格玛(sigma),不同编程态的验证电平之间的差值在3倍的西格玛左右。为了避免在施加下一个编程脉冲之后,目标编程态为第n+k+1态的存储单元发生过编程,导致其阈值电压超过目标阈值电压,因此,第二预设值的取值可设为正度2倍的西格玛之外(即2.3%)。
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为第n+k态的比特数的比值大于2.3%时,可认为下一次施加编程脉冲后,可能有很多(例如50%)目标编程态为第n+k态的存储单元会达到目标态,并且,由于第n+k+1态的目标阈值电压分布在负的3倍西格玛处,因此,也会开始出现目标态为第n+k+1态的存储单元达到目标阈值电压的情况,因此,下一次编程验证时就需要开始对第n+k+1态进行验证。
在一些实施例中,所述编程验证方法应用于增量步长脉冲编程方法中,所述编程验证方法还包括:
获取增量步长脉冲编程的步长和/或编程电压斜率(slope);
根据步长和/或编程电压斜率,确定第二预设值的取值范围;或者,根据步长以及编程电压斜率,确定第二预设比值的取值范围。
示例性地,可采用增量步长脉冲编程(Incremental Step Pulse Programing,ISPP)的方式对存储器进行编程操作。需要指出的是,当步长和/或编程电压斜率发生变化时,存储单元的阈值电压的变化速度也会发生变化,因此,可对应调整第二预设值和第二预设比值的取值范围。
具体地,以步长为例,当步长较大时,施加每一个编程脉冲之后存储单元的阈值电压较大地增加,因此,第二预设值和第二预设比值的取值可以相对较小。当步长较小时,施加每一个编程脉冲之后存储单元的阈值电压较小地增加,因此,第二预设值和第二预设比值的取值可以相对较大。
例如,以QLC为例,可采用粗调编程(corase programming)或者微调编程(fineprogramming),粗调编程的步长大于微调编程的步长,因此,采用粗调编程时第二预设值的取值,小于采用微调编程时第二预设值的取值;或者,采用粗调编程时第二预设比值的取值,小于采用微调编程时第二预设比值的取值。
相较于提供固定的第二预设值以及第二预设比值,本公开实施例中,通过获取增量步长脉冲编程的步长和/或编程电压斜率,并根据步长和/或编程电压斜率,确定第二预设值的取值范围;或者,根据步长以及编程电压斜率,确定第二预设比值的取值范围,可以灵活调整第二预设值以及第二预设比值的范围,减少因为第二预设值以及第二预设比值设定不当导致的编程速度慢,有利于提高编程速度,保证编程质量较好。
在一些实施例中,S110包括:
对第i验证结果中的第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果分别进行抽样,获得第n态的第i抽样统计数据和第n+k态的第i抽样统计数据;
根据第n态的第i抽样统计数据,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态;
根据第n+k态的第i抽样统计数据,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态。
在进行编程验证操作的过程中,产生的验证结果可以寄存在页面缓存器(pagebuffer)中,这些数据可用于在后续施加编程脉冲的过程中,确定需要施加编程禁止电压的存储单元。具体地,验证结果可以寄存在页面缓存器中的特定锁存器(dedicated latch)中,该特定锁存器仅用于暂存编程验证操作的验证结果。或者,验证结果还可以寄存在页面缓存器中的一些其他锁存器中,这些锁存器还可用于存储编程数据、或者编程禁止信息等。
第n态的第i抽样统计数据可包括:对目标编程态为第n态的所有存储单元的验证结果进行随机抽样,并对抽样结果进行失败比特数统计得到的统计数据。
第n+k态的第i抽样统计数据可包括:对目标编程态为第n+k态的所有存储单元的验证结果进行随机抽样,并对抽样结果进行失败比特数统计得到的统计数据。
示例性地,当页面缓存器中有16KB个锁存器用于存储上述验证结果时,可随机选择其中4KB个锁存器存储的验证结果作为抽样样本数据,以确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态和最高编程态。
可以理解的是,在一些实施例中,还可以随机选择其中2KB个或者8KB个锁存器存储的数据作为抽样样本数据,以确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态和最高编程态。
需要强调的是,在对失败比特数统计数据进行抽样,以获得第n态的第i抽样统计数据和第n+k态的第i抽样统计数据时,不局限于需要以一整个锁存器为单位获取数据,也可以仅获取某个锁存器中的部分数据作为抽样统计数据。
每一次编程验证操作之后,产生的验证结果包括的数据量较大,尤其是对每个待编程存储单元都进行编程验证时。因此,若对所有的存储单元的验证结果都进行计数统计,那么会延长执行失败比特数计数所需要的时间,导致编程时间增加。
本公开实施例中,通过对第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果分别进行抽样,获得第n态的第i抽样统计数据和第n+k态的第i抽样统计数据,并根据第n态的第i抽样统计数据,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态,根据第n+k态的第i抽样统计数据,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态,可以减少每次进行失败比特数统计所需要统计的数据总量,有利于缩短失败比特数统计的时间,提高第i+1编程验证操作需要验证的编程态的确定范围,进而提高编程速度,缩短编程时长,提高存储器性能。
在相关技术中,存储器的编程通常利用以下迭代过程执行:向存储单元施加编程脉冲,并响应所述编程脉冲验证所述存储单元是否已达到所需的数据状态(即目标编程态),并且在存储单元编程验证通过之前一直重复所述迭代过程。当存储单元通过验证后,则禁止进行进一步编程,但是其它并未达到目标编程态的存储单元仍可针对后续编程脉冲进行编程。
在每次验证操作之后,通常需要对本次编程操作中验证不通过的存储单元的数量进行统计,也即执行失败比特数统计(Fail Bit Count,FBC)。相关技术中,在时序上,统计失败比特数的操作是在当前编程操作和下一次编程操作之间执行的,需要占用额外的时间,导致编程时间较长。
有鉴于此,图3是根据一示例性实施例示出的一种存储器的编程方法的流程图。参照图3所示,所述编程方法包括以下步骤:
S200:对存储器的待编程存储单元施加第i+1编程脉冲;
S210:在施加第i+1编程脉冲的过程中,根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
S220:根据第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
S230:根据确定的第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
S200中,可以通过存储器设备的外围电路中的编程操作电路,对存储单元阵列执行编程脉冲施加操作,以控制选择的存储器单元阵列的位线的电位水平。
S210中,第i+1编程脉冲的过程中,可包括第i+1编程准备操作阶段和第i+1编程稳定执行阶段。其中,第i+1编程准备操作为执行第i+1编程操作相关的状态和数据的准备操作,在电压时序上对应对选择字线施加第i+1通过电压(Vpass)的阶段,第i+1编程稳定执行阶段为在编程脉冲施加操作期间响应编程数据来控制存储器单元阵列的位线的电位水平,在电压时序上对应对选择字线施加第i+1编程电压的阶段。
在一些实施例中,可以在第i+1编程准备操作之后,也即对选择字线施加第i+1通过电压之后,在第i+1编程稳定执行阶段读取第i统计数据。
S220中,第i计数结果可包括上述编程验证方法中的第n态的第i统计数据和第n+k态的第i统计数据。或者,第i计数结果可包括上述编程验证方法中的第i抽样统计数据,如此,根据第i计数结果确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,可参照本公开实施例提供的编程验证方法,在此不再赘述。
相较于在施加第i编程脉冲和第i+1编程脉冲之间进行失败比特数计数,以确定第i+1编程脉冲之后进行的第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,本公开实施例提供的编程方法,可以在施加第i+1编程脉冲的过程中,根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第n态的编程结果以及第n+k态的编程结果分别进行失败比特数计数,以确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,这样,在整个编程操作的迭代过程中进行失败比特数计数的操作不占用额外的时间,从而可以节省整个编程操作的迭代过程的执行时间,提高对存储器单元编程的效率。
并且,本公开实施例通过将失败比特数计数过程隐藏在施加编程脉冲的过程中,可以节约逻辑开销(logic overhead)。
示例性地,在时序上,S220可在S210和S230之间执行。
优选地,在时序上,S220可与S210重叠。具体地,可以在施加第i+1编程脉冲的过程中,且在得到第i计数结果之后,执行S220。如此,可将确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围隐藏在施加第i+1编程脉冲的过程中,这样,在整个编程操作的迭代过程中,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围的操作不占用额外的时间,从而可以进一步节省整个编程操作的迭代过程的执行时间,提高对存储器单元编程的效率。
在一些实施例中,第i计数结果包括:第i编程操作中对第n态进行编程的失败比特数;
S220可包括:
当对第n态进行编程的失败比特数小于第一预设值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;
当对所述第n态进行编程的失败比特数大于或等于所述第一预设值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态。
在一些实施例中,S220可包括:
当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为第n态的比特数的比值小于第一预设比值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;
当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为第n态的比特数的比值大于或等于第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态。
在一些实施例中,第i计数结果包括:第i编程操作中对第n+k态进行编程的失败比特数;
S220可包括:
当对第n+k态进行编程的成功比特数大于第二预设值,且第n+k态小于所述存储器的最高编程态时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;
当对第n+k态进行编程的成功比特数小于或等于第二预设值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态。
在一些实施例中,S220可包括:
当对第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值大于第二预设比值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;
当对第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为第n+k态的比特数的比值小于或等于第二预设比值时,确定第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态。
在一些实施例中,S210可包括:
对第i验证结果中的第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果分别进行抽样,获得第n态的第i抽样样本数据和第n+k态的第i抽样样本数据;
根据第n态的第i抽样样本数据和第n+k态的第i抽样样本数据,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果。
第i计数结果可包括第n态的第i抽样统计数据和第n+k态的第i抽样统计数据。
示例性地,可对目标编程态为第n态的所有存储单元的验证结果进行随机抽样,获得第n态的第i抽样样本数据,然后对第n态的第i抽样样本数据进行失败比特数统计得到第n态的第i抽样统计数据。
类似地,可对目标编程态为第n+k态的所有存储单元的验证结果进行随机抽样,获得第n+k态的第i抽样样本数据,然后对第n+k态的第i抽样样本数据进行失败比特数统计得到第n+k态的第i抽样统计数据。
本公开实施例中,通过对第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果分别进行抽样,获得第n态的第i抽样样本数据和第n+k态的第i抽样样本数据,并根据第n态的第i抽样样本数据和第n+k态的第i抽样样本数据,获得第i计数结果,可以减少每次进行失败比特数统计所需要统计的数据总量,有利于缩短失败比特数统计的时间,提高第i+1编程验证操作需要验证的编程态的确定范围,进而提高编程速度,缩短编程时长,提高存储器性能。
下面,参照图4所示,以TLC为例,示出一种三维NAND存储器进行编程操作的局部流程图,该编程方法包括以下步骤:
S300:执行第i编程验证,以对目标态为第n态至第n+k态的存储单元执行编程验证(即验证(PVn,……,PVn+k));其中,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
S310:在执行第i编程验证之后,施加第i+1编程脉冲;在施加第i+1编程脉冲的过程中,根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程分别进行失败比特数计数,获得第i计数结果;
S320:根据第i计数结果,判断对第n态进行编程验证(即PVn)时的失败比特数是否小于第一预设值;
S330:根据第i计数结果,判断对第n+k态进行编程验证(即PVn+k)时的成功比特数是否大于第二预设值;
当对第n态进行编程验证(即PVn)时的失败比特数小于第一预设值,且对第n+k态进行编程验证(即PVn+k)时的成功比特数大于第二预设值时,可确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围为第n+1态至第n+k+1态,因此,跳转至执行S331;
当对第n态进行编程验证(即PVn)时的失败比特数小于第一预设值,且对第n+k态进行编程验证(即PVn+k)时的成功比特数小于或等于第二预设值时,可确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围为第n+1态至第n+k态,因此,跳转至执行S332;
当对第n态进行编程验证(即PVn)时的失败比特数大于或等于第一预设值,且对第n+k态进行编程验证(即PVn+k)时的成功比特数大于第二预设值时,可确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围为第n态至第n+k+1态,因此,跳转至执行S341;
当对第n态进行编程验证(即PVn)时的失败比特数大于或等于第一预设值,且对第n+k态进行编程验证(即PVn+k)时的成功比特数小于或等于第二预设值时,可确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围为第n态至第n+k态,因此,跳转至执行S342;
S331:执行第i+1编程验证,以对目标态为第n+1态至第n+k+1态的存储单元执行编程验证(即验证(PVn+1,……,PVn+k+1));其中,第n+k+1态小于或等于所述存储器的最高编程态;
S332:执行第i+1编程验证,以对目标态为第n+1态至第n+k态的存储单元执行编程验证(即验证(PVn+1,……,PVn+k));
S341:执行第i+1编程验证,以对目标态为第n态至第n+k+1态的存储单元执行编程验证(即验证(PVn,……,PVn+k+1));其中,第n+k+1态小于或等于所述存储器的最高编程态;
S342:执行第i+1编程验证,以对目标态为第n态至第n+k态的存储单元执行编程验证(即验证(PVn,……,PVn+k));
S350:在完成第i+1编程验证之后,施加编程脉冲,并在施加编程脉冲的过程中,根据第i+1编程验证操作的第i+1验证结果中最低态的验证子结果以及最高态的验证子结果,对第i+1编程操作中最低态的编程和最高态的编程分别进行失败比特数计数,获得第i+1计数结果。
需要强调的是,每次执行编程验证时,验证的最高态一定小于或等于该存储器能够被编程的最高态。当根据S330确定出的下一次编程验证的最高态大于该存储器能够被编程的最高态时,执行下一次编程验证时的最高态依旧为该存储器能够被编程的最高态。
以TLC为例,能够被编程的最高态为L7,那么当第i编程验证操作的最高态为L7,且PV7的成功比特数大于第二预设值时,第i+1编程验证操作的最高态依旧为L7。
具体地,以TLC为例,i的取值为4,n的取值为1,k的取值为1时,所述方法包括以下步骤:
步骤一:执行第4编程验证操作(即执行S300),第4编程验证操作的验证态范围为第1态至第2态,获得如图1中(d)所示的阈值电压分布曲线;
步骤二:在执行第4编程验证之后,施加第5编程脉冲,并且,在施加第5编程脉冲的过程中,根据第4编程验证操作的验证结果中最低态(即第1态)的验证子结果以及最高态(即第2态)的验证子结果,对第4编程操作中第1态的编程和第2态的编程分别进行失败比特数计数,获得第4计数结果(即第一次执行S310);
随后,根据第4计数结果,确定第5编程验证操作需要验证的编程态范围。具体地,可执行步骤三:根据第4计数结果,判断第4编程验证操作中对第1态进行编程验证时的失败比特数是否小于第一预设值(即执行S320);根据第4计数结果,判断第2态进行编程验证时的成功比特数是否大于第二预设值(即执行S330);
步骤四:当第4计数结果表示第4编程验证操作中,对第1态进行编程验证时的失败比特数小于第一预设值,且对第2态进行编程验证时的成功比特数大于第二预设值时,跳转至执行步骤五(即执行S331);
当第4计数结果表示第4编程验证操作中,对第1态进行编程验证时的失败比特数小于第一预设值,且对第2态进行编程验证时的成功比特数小于或等于第二预设值时,跳转至执行步骤六(即执行S332);
当第4计数结果表示第4编程验证操作中,对第1态进行编程验证时的失败比特数大于或等于第一预设值时,且对第2态进行编程验证时的成功比特数大于第二预设值时,跳转至执行步骤七(即执行S341);
当第4计数结果表示第4编程验证操作中,对第1态进行编程验证时的失败比特数大于或等于第一预设值,且对第2态进行编程验证时的通过比特数小于或等于第二预设值时,跳转至执行步骤八(即执行S342);
步骤五:进行第5编程验证操作,其中,第5编程验证操作需要验证的目标态范围为第2态至第3态;随后执行步骤九;
步骤六:进行第5编程验证操作,其中,第5编程验证操作需要验证的目标态为第2态;随后执行步骤九;
步骤七:进行第5编程验证操作,其中,第5编程验证操作需要验证的目标态范围为第1态至第3态;随后执行步骤九;
步骤八:进行第5编程验证操作,其中,第5编程验证操作需要验证的目标态范围为第1态至第2态;随后执行步骤九;
步骤九:施加第6编程脉冲;并且,在施加第6编程脉冲的过程中,对第5编程验证操作中验证的最低编程态进行失败比特数计数,并对第5编程验证操作中验证的最高编程态进行失败比特数计数,获得第5计数结果(即执行S350)。
可以理解的是,在实际编程操作过程中,可循环执行上述编程方法,直至完成编程,或者直至施加编程脉冲的次数达到最大次数,或者直至进行编程验证的次数达到最大值。
图5是根据一示例性实施例示出的一种存储器100的示意图。参照图5所示,存储器100包括:
存储器单元阵列110,存储器单元阵列110包括多个存储器单元行;
多个字线120,多个字线120分别耦合到多个存储器单元行;
外围电路130,外围电路130耦合到多个字线120并且被配置为对多个存储器单元行中的选定存储器单元行执行编程验证操作,选定存储器单元行耦合到选定字线,其中,为了执行编程验证操作,外围电路130被配置为:
获取第i编程验证操作的第i验证结果;其中,第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于存储器的最高编程态;
根据第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
存储器单元阵列110可以是NAND闪存存储器单元阵列,其中,存储器单元阵列110以NAND存储器串111的阵列的形式提供,每个NAND存储器串111在衬底(未示出)上方垂直地延伸。在一些实施方式中,每个NAND存储器串111包括串联耦合并且垂直地堆叠的多个存储器单元112。每个存储器单元112可以保持连续模拟值,例如,电压或电荷,其取决于在存储器单元112的区域内捕获的电子的数量。每个存储器单元112可以是包括浮栅晶体管的浮栅类型的存储器单元,或者是包括电荷捕获晶体管的电荷捕获类型的存储器单元。
在一些实施方式中,每个存储器单元112是具有两种可能的存储器状态并且因此可以存储一位数据的单级单元。例如,第一存储器状态“0”可以对应于第一电压范围,并且第二存储器状态“1”可以对应于第二电压范围。
在一些实施方式中,每个存储器单元112是能够在多于四个的存储器状态中存储多于单个位的数据的单元。例如,可以每单元存储两位(又被称为多级单元),可以每单元存储三位(又被称为三级单元),或者可以每单元存储四位(又被称为四级单元)。每个MLC可以被编程为采取可能的标称存储值的范围。在一个示例中,如果每个MLC存储两位数据,则MLC可以被编程为通过将三个可能的标称存储值中的一个写入到该单元而从擦除状态采取三个可能的编程级中的一个。第四标称存储值可以用于擦除状态。
如图5中所示,每个NAND存储器串111可以包括在其源极端处的源极选择栅极(SSG)113和在其漏极端处的漏极选择栅极(DSG)114。源极选择栅极113和漏极选择栅极114可以被配置为在读取和编程操作期间激活选定的NAND存储器串111(阵列的列)。
在一些实施方式中,同一块115中的NAND存储器串111的源极通过同一源极线(SL)116(例如,公共SL)耦合。换句话说,根据一些实施方式,同一块115中的所有NAND存储器串111具有阵列公共源极(ACS)。
根据一些实施方式,每个NAND存储器串111的漏极选择栅极114耦合到相应的位线117,可以经由输出总线(未示出)从位线117读取或写入数据。
在一些实施方式中,每个NAND存储器串111被配置为通过经由一个或多个DSG线118将选择电压(例如,高于具有漏极选择栅极114的晶体管的阈值电压)或取消选择电压(例如,0V)施加到相应的漏极选择栅极114。和/或,在一些实施方式中,每个NAND存储器串111被配置为通过经由一个或多个SSG线119将选择电压(例如,高于具有源极选择栅极113的晶体管的阈值电压)或取消选择电压(例如,0V)施加到相应的源极选择栅极113而被选择或被取消选择。
如图5中所示,NAND存储器串111可以被组织为多个块115,多个块115的每一个可以具有公共源极线116(例如,耦合到地)。在一些实施方式中,每个块115是用于擦除操作的基本数据单位,即,同一块115上的所有存储器单元112同时被擦除。为了擦除选定块中的存储器单元112,可以用擦除电压(Vers)(例如,高正电压(例如,20V或更高))偏置耦合到选定块以及与该选定块在同一面中的未选定块的源极线。
应当理解,在一些示例中,可以在半块级、在四分之一块级或者在具有任何合适数量的块或块的任何合适的分数的级执行擦除操作。相邻NAND存储器串111的存储器单元112可以通过字线120耦合,字线120选择存储器单元112的哪一行受读取和编程操作的影响。
在一些实施方式中,每个字线120耦合到存储器单元112的页130,页130是用于编程操作的基本数据单位。以位为单位的一页130的大小,可以与一个块115中由字线120耦合的NAND存储器串111的数量相关。每个字线120可以包括在相应页130中的每个存储器单元112处的多个控制栅极(栅极电极)以及耦合控制栅极的栅极线。可以理解的是,一个存储器单元行即为位于同一页130的多个存储器单元112。
图6示出了根据本公开的一些方面的包括NAND存储器串111的示例性存储器单元阵列110的截面的侧视图。如图6中所示,NAND存储器串111可以在衬底101上方垂直地延伸穿过存储器堆叠层102。衬底101可以包括硅(例如,单晶硅)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、锗(Ge)、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上锗(GOI)或者任何其他合适的材料。
存储器堆叠层102可以包括交替的栅极导电层103和栅极到栅极电介质层104。存储器堆叠层102中的栅极导电层103和栅极到栅极电介质层104的对的数量可以确定存储器单元阵列110中的存储器单元112的数量。
栅极导电层103可以包括导电材料,导电材料包括但不限于钨(W)、钴(Co)、铜(Cu)、铝(Al)、多晶硅、掺杂硅、硅化物或其任何组合。在一些实施方式中,每个栅极导电层103包括金属层,例如,钨层。在一些实施方式中,每个栅极导电层103包括掺杂多晶硅层。每个栅极导电层103可以包括围绕存储器单元112的控制栅极,并且可以在存储器堆叠层102的顶部处横向地延伸作为DSG线118、在存储器堆叠层102的底部处横向地延伸作为SSG线119、或者在DSG线118与SSG线119之间横向地延伸作为字线120。
如图6中所示,NAND存储器串111包括垂直地延伸穿过存储器堆叠层102的沟道结构105。在一些实施方式中,沟道结构105包括填充有(一种或多种)半导体材料(例如,作为半导体沟道106)和(一种或多种)电介质材料(例如,作为存储器膜107)的沟道孔。在一些实施方式中,半导体沟道106包括硅,例如,多晶硅。在一些实施方式中,存储器膜107是包括隧穿层108、存储层109(又称为“电荷捕获/存储层”)和阻挡层1010的复合电介质层。沟道结构105可以具有圆柱形状(例如,柱形状)。根据一些实施方式,半导体沟道106、隧穿层108、存储层109和阻挡层1010以此顺序从圆柱的中心朝向圆柱的外表面径向布置。隧穿层108可以包括氧化硅、氮氧化硅或其任何组合。存储层109可以包括氮化硅、氮氧化硅或其任何组合。阻挡层1010可以包括氧化硅、氮氧化硅、高介电常数(高k)电介质或其任何组合。在一个示例中,存储器膜107可以包括氧化硅/氮氧化硅/氧化硅(ONO)的复合层。
根据一些实施方式,如图6中所示,阱414(例如,P阱和/或N阱)形成在衬底101中,并且NAND存储器串111的源极端与阱414接触。例如,源极线116可以耦合到阱414,以在擦除操作期间将擦除电压施加到阱414(即,NAND存储器串111的源极)。在一些实施方式中,NAND存储器串111还包括在NAND存储器串111的漏极端处的沟道插塞416。应当理解,尽管在图6中未示出,但是可以形成存储器单元阵列110的附加部件,附加部件包括但不限于栅极线缝隙/源极触点、局部触点、互连层等。
返回参考图5,外围电路130可以通过位线117、字线120、源极线116、SSG线119和DSG线118耦合到存储器单元阵列110。外围电路130可以包括任何合适的模拟、数字以及混合信号电路,以用于通过经由位线117、字线120、源极线116、SSG线119和DSG线118将电压信号和/或电流信号施加到每个目标存储器单元112以及从每个目标存储器单元112感测电压信号和/或电流信号来促进存储器单元阵列110的操作。
外围电路130可以包括使用金属-氧化物-半导体(MOS)技术形成的各种类型的外围电路。例如,图7示出了一些示例性外围电路130,外围电路130包括页缓冲器/感测放大器504、列解码器/位线(BL)驱动器506、行解码器/字线(WL)驱动器508、电压发生器510、控制逻辑单元512、寄存器514、接口516和数据总线518。应当理解,在一些示例中,还可以包括图7中未示出的附加外围电路。
页缓冲器/感测放大器504可以被配置为根据来自控制逻辑单元512的控制信号从存储器单元阵列110读取数据以及向存储器单元阵列110编程(写入)数据。在一个示例中,页缓冲器/感测放大器504可以存储要被编程到存储器单元阵列110的一个页130中的一页编程数据(写入数据)。在另一示例中,页缓冲器/感测放大器504可以执行编程验证操作,以确保数据已经被正确地编程到耦合到选定字线120的存储器单元112中。在又一示例中,页缓冲器/感测放大器504还可以感测来自位线117的表示存储在存储器单元112中的数据位的低功率信号,并且在读取操作中将小电压摆幅放大到可识别的逻辑电平。列解码器/位线驱动器506可以被配置为由控制逻辑单元512控制,并且通过施加从电压发生器510生成的位线电压来选择一个或多个NAND存储器串111。
行解码器/字线驱动器508可以被配置为由控制逻辑单元512控制,并且选择/取消选择存储器单元阵列110的块115并且选择/取消选择块115的字线120。行解码器/字线驱动器508还可以被配置为使用从电压发生器510生成的字线电压(VWL)来驱动字线120。在一些实施方式中,行解码器/字线驱动器508还可以选择/取消选择并且驱动SSG线119和DSG线118。如下文详细描述的,行解码器/字线驱动器508被配置为对耦合到(一个或多个)选定字线120的存储器单元112执行擦除操作。电压发生器510可以被配置为由控制逻辑单元512控制,并且生成要被供应到存储器单元阵列110的字线电压(例如,读取电压、编程电压、通过电压、局部电压、验证电压等)、位线电压和源极线电压。
控制逻辑单元512可以耦合到上文描述的每个外围电路,并且被配置为控制每个外围电路的操作。寄存器514可以耦合到控制逻辑单元512,并且包括状态寄存器、命令寄存器和地址寄存器,以用于存储用于控制每个外围电路的操作的状态信息、命令操作码(OP码)和命令地址。接口516可以耦合到控制逻辑单元512,并且充当控制缓冲器,以缓冲从主机(未示出)接收的控制命令并且并将其中继到控制逻辑单元512,以及缓冲从控制逻辑单元512接收的状态信息并且将其中继到主机。接口516还可以经由数据总线518耦合到列解码器/位线驱动器506,并且充当数据I/O接口和数据缓冲器,以缓冲数据并且将其中继到存储器单元阵列110或从存储器单元阵列110中继或缓冲数据。
需要强调的是,外围电路130被配置为对多个存储器单元行中的选定存储器单元行执行本公开实施例提供的编程验证操作。
图8是根据一示例性实施例示出的一种存储器200的示意图。参照图8所示,存储器200包括:
存储器单元阵列110,存储器单元阵列110包括多个存储器单元行;
多个字线120,多个字线120分别耦合到多个存储器单元行;以及
外围电路230,外围电路230耦合到多个字线120并且被配置为对多个存储器单元行中的选定存储器单元行执行编程操作,选定存储器单元行耦合到选定字线,其中,为了执行编程操作,外围电路230被配置为:
对存储器的待编程存储单元施加第i+1编程脉冲;
在施加第i+1编程脉冲的过程中,根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果;其中,第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于存储器的最高编程态;
根据第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
需要强调的是,外围电路230被配置为对多个存储器单元行中的选定存储器单元行执行本公开实施例提供的编程操作。
示例性地,外围电路230的结构可与外围电路130的结构可相同。
图9a是根据一示例性实施例示出的一种存储器系统300的示意图,图9b是根据一示例性实施例示出的另一种存储器系统300的示意图。参照图9a和图9b所示,存储器系统300包括:
一个或多个存储器100或存储器200;
耦合到存储器100或存储器200并且被配置为控制存储器100或存储器200的存储器控制器321。
系统300可以是移动电话、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、车辆计算机、游戏控制台、打印机、定位设备、可穿戴电子设备、智能传感器、虚拟现实(VR)设备、增强现实(AR)设备或者其中具有储存器的任何其他合适的电子设备。
如图9a中所示,系统300可以包括主机310和存储子系统320,存储子系统320具有一个或多个存储器100或存储器200,存储子系统还包括存储器控制器321。主机310可以是电子设备的处理器(例如,中央处理单元(CPU))或者片上系统(SoC)(例如,应用处理器(AP))。主机310可以被配置为将数据发送到存储器100或存储器200。或者,主机310可以被配置为从存储器100或存储器200接收数据。
存储器100或存储器200可以是本公开中公开的任何存储器器件。存储器100或存储器200(例如,NAND闪存存储器器件(例如,三维(3D)NAND闪存存储器器件))可以在擦除操作期间具有来自耦合到未选定字线的驱动晶体管(例如,串驱动器)的减小的漏电流,这允许驱动晶体管的进一步尺寸缩小。
根据一些实施方式,存储器控制器321还耦合到主机310。存储器控制器321可以管理存储在存储器100或存储器200中的数据,并且与主机310通信。
在一些实施方式中,存储器控制器321被设计为用于在低占空比环境中操作,如安全数字(SD)卡、紧凑型闪存(CF)卡、通用串行总线(USB)闪存驱动器、或用于在诸如个人计算器、数字相机、移动电话等的电子设备中使用的其他介质。
在一些实施方式中,存储器控制器321被设计为用于在高占空比环境固态硬盘(SSD)或嵌入式多媒体卡(eMMC)中操作,SSD或eMMC用作诸如智能电话、平板计算机、膝上型计算机等的移动设备的数据储存器以及企业存储阵列。
存储器控制器321可以被配置为控制存储器100或存储器200的操作,例如读取、擦除和编程操作。存储器控制器321还可以被配置为管理关于存储在或要存储在存储器100或存储器200中的数据的各种功能,包括但不限于坏块管理、垃圾收集、逻辑到物理地址转换、损耗均衡等。在一些实施方式中,存储器控制器321还被配置为处理关于从存储器100或存储器200读取的或者被写入到存储器100或存储器200的数据的纠错码(ECC)。
存储器控制器321还可以执行任何其他合适的功能,例如,格式化存储器100或存储器200。存储器控制器321可以根据特定通信协议与外部设备(例如,主机310)通信。例如,存储器控制器321可以通过各种接口协议中的至少一种与外部设备通信,接口协议例如USB协议、MMC协议、外围部件互连(PCI)协议、PCI高速(PCI-E)协议、高级技术附件(ATA)协议、串行ATA协议、并行ATA协议、小型计算机小型接口(SCSI)协议、增强型小型磁盘接口(ESDI)协议、集成驱动电子设备(IDE)协议、Firewire协议等。
存储器控制器321和一个或多个存储器100或存储器200可以集成到各种类型的存储设备中,例如,包括在相同封装(例如,通用闪存存储(UFS)封装或eMMC封装)中。也就是说,存储器系统100可以实施并且封装到不同类型的终端电子产品中。
在如图10a中所示的一个示例中,存储器控制器321和单个存储器100可以集成到存储器卡400中。存储器卡400可以包括PC卡(PCMCIA,个人计算机存储器卡国际协会)、CF卡、智能媒体(SM)卡、存储器棒、多媒体卡(MMC、RS-MMC、MMCmicro)、SD卡(SD、miniSD、microSD、SDHC)、UFS等。存储器卡400还可以包括将存储器卡400与主机(例如,图9a中的主机310)耦合的存储器卡连接器410。
在如图10b中所示的另一示例中,存储器控制器321和多个存储器100可以集成到固态驱动器(SSD)500中。固态驱动器500还可以包括将固态驱动器500与主机(例如,图9a中的主机310)耦合的固态驱动器连接器510。在一些实施方式中,固态驱动器500的存储容量和/或操作速度大于存储器卡400的存储容量和/或操作速度。
可以理解的是,存储器控制器321可以执行如本公开任一实施例提供的编程验证方法或者编程方法。
以上存储器设备实施例的描述,与上述方法实施例的描述是类似的,具有同方法实施例相似的有益效果。对于本公开存储器设备实施例中未披露的技术细节,请参照本公开方法实施例的描述而理解。
应理解,说明书通篇中提到的“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“在一些实施例中”或“在另一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解,在本公开的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。上述本公开实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
需要说明的是,在本文中,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、物品或者装置不仅包括那些要素,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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本公开所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的设备和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,如:多个单元或组件可以结合,或可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口,设备或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元;既可以位于一个地方,也可以分布到多个网络单元上;可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本公开各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中,也可以是各单元分别单独作为一个单元,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中;上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上所述,仅为本公开的实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种存储器的编程验证方法,其特征在于,包括:
获取第i编程验证操作的第i验证结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
2.根据权利要求1所述的编程验证方法,其特征在于,所述根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的的编程态范围,包括:
根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态;
根据所述第i验证结果中第n+k态的验证子结果,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态。
3.根据权利要求2所述的编程验证方法,其特征在于,所述第i验证结果中第n态的验证子结果包括:第n态的第i统计数据,用于统计对第n态进行编程的失败比特数;
所述根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态,包括:
根据所述第n态的第i统计数据,确定对所述第n态进行编程的失败比特数;
当对所述第n态进行编程的失败比特数小于第一预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;
当对所述第n态进行编程的失败比特数大于或等于所述第一预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态;
或者,
当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为所述第n态的比特数的比值小于第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;
当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为所述第n态的比特数的比值大于或等于所述第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态。
4.根据权利要求3所述的编程验证方法,其特征在于,所述编程验证方法还包括:
获取待编程存储单元的循环次数;
根据所述循环次数,确定所述第一预设值的取值范围或所述第一预设比值的取值范围。
5.根据权利要求3所述的编程验证方法,其特征在于,
所述第一预设值的取值范围是在对所述存储器进行的误差校正码纠错机制所允许范围内。
6.根据权利要求2所述的编程验证方法,其特征在于,所述第i验证结果中第n+k态的验证子结果包括:第n+k态的第i统计数据,用于统计对第n+k态进行编程的成功比特数;
所述根据所述第i验证结果中第n+k态的验证子结果,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态,包括:
根据所述第n+k态的第i统计数据,确定对所述第n+k态进行编程的成功比特数;
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数大于第二预设值,且所述第n+k态小于所述存储器的最高编程态时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数小于或等于所述第二预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态;
或者,
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值大于第二预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值小于或等于所述第二预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态。
7.根据权利要求6所述的编程验证方法,其特征在于,所述编程验证方法还包括:
获取增量步长脉冲编程的步长和/或编程电压斜率;根据所述步长和/或所述编程电压斜率,确定所述第二预设值或所述第二预设比值的取值范围;其中,所述编程验证方法应用于增量步长脉冲编程方法中;
或者,
获取待编程存储单元的循环次数;根据所述循环次数,确定所述第二预设值的取值范围或所述第二预设比值的取值范围。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第二预设比值的取值范围为2%至3%。
9.根据权利要求1所述的编程验证方法,其特征在于,所述根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,包括:
对所述第i验证结果中的第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果分别进行抽样,获得第n态的第i抽样统计数据和第n+k态的第i抽样统计数据;
根据所述第n态的第i抽样统计数据,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态;
根据所述第n+k态的第i抽样统计数据,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态。
10.一种存储器的编程方法,其特征在于,包括:
对所述存储器的待编程存储单元施加第i+1编程脉冲;
在施加所述第i+1编程脉冲的过程中,根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据所述第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
11.根据权利要求10所述的编程方法,其特征在于,所述第i计数结果包括:所述第i编程操作中对所述第n态进行编程的失败比特数;
所述根据所述第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,包括:
当对所述第n态进行编程的失败比特数小于第一预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;
当对所述第n态进行编程的失败比特数大于或等于所述第一预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态;
或者,
当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为所述第n态的比特数的比值小于第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n+1态;
当对所述第n态进行编程的失败比特数与目标态为所述第n态的比特数的比值大于或等于所述第一预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最低编程态为第n态。
12.根据权利要求10所述的编程方法,其特征在于,所述第i计数结果包括:所述第i编程操作中对所述第n+k态进行编程的失败比特数;
所述根据所述第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,包括:
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数大于第二预设值,且所述第n+k态小于所述存储器的最高编程态时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数小于或等于所述第二预设值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态;
或者,
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值大于第二预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k+1态;
当对所述第n+k态进行编程的成功比特数与目标态为所述第n+k态的比特数的比值小于或等于所述第二预设比值时,确定所述第i+1编程验证操作需要验证的最高编程态为第n+k态。
13.根据权利要求10所述的编程方法,其特征在于,所述根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果,包括:
对所述第i验证结果中的第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果分别进行抽样,获得所述第n态的第i抽样样本数据和第n+k态的第i抽样样本数据;
根据所述第n态的第i抽样样本数据和第n+k态的第i抽样样本数据,对所述第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得所述第i计数结果。
14.一种存储器,其特征在于,包括:
存储器单元阵列,所述存储器单元阵列包括多个存储器单元行;
多个字线,所述多个字线分别耦合到所述多个存储器单元行;以及
外围电路,所述外围电路耦合到所述多个字线并且被配置为对所述多个存储器单元行中的选定存储器单元行执行编程验证操作,所述选定存储器单元行耦合到选定字线,其中,为了执行所述编程验证操作,所述外围电路被配置为:
获取第i编程验证操作的第i验证结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据所述第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
15.一种存储器,其特征在于,包括:
存储器单元阵列,所述存储器单元阵列包括多个存储器单元行;
多个字线,所述多个字线分别耦合到所述多个存储器单元行;以及
外围电路,所述外围电路耦合到所述多个字线并且被配置为对所述多个存储器单元行中的选定存储器单元行执行编程操作,所述选定存储器单元行耦合到选定字线,其中,为了执行所述编程操作,所述外围电路被配置为:
对所述存储器的待编程存储单元施加第i+1编程脉冲;
在施加所述第i+1编程脉冲的过程中,根据第i编程验证操作的第i验证结果中第n态的验证子结果以及第n+k态的验证子结果,对第i编程操作中第n态的编程和第n+k态的编程进行失败比特数计数,获得第i计数结果;其中,所述第i编程验证操作验证的编程态范围为第n态至第n+k态,i和n为正整数,k为自然数,且第n+k态小于或等于所述存储器的最高编程态;
根据所述第i计数结果,确定第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围;
根据确定的所述第i+1编程验证操作需要验证的编程态范围,执行第i+1编程验证操作。
16.一种存储器系统,其特征在于,包括:
一个或多个如权利要求14或15所述的存储器;
耦合到所述存储器并且被配置为控制所述存储器的存储器控制器。
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