CN115705892A - 用于抵消存储器攻击的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于抵消存储器攻击的设备和方法。可通过比较字线的存取计数值和阈值检测侵害者行。基于所述比较,可确定字线为侵害者行。可动态地产生所述阈值,例如随机数产生器产生的随机数。在一些实例中,可在每次接收到激活命令时产生随机数。响应于检测到侵害者行,可执行目标刷新操作。
Description
技术领域
总体上,本申请涉及存储器装置。更具体地,本申请涉及用于抵消存储器攻击的设备和方法。
背景技术
信息可作为物理信号(例如,电容性元件上的电荷)存储在存储器的个别存储器单元上。存储器可以是易失性存储器,且物理信号可随时间推移衰减(其可能使存储于存储器单元中的信息降级或毁坏)。可能需要通过例如重写信息以将物理信号恢复到初始值来周期性地刷新存储器单元中的信息。
随着存储器组件的大小减小,存储器单元的密度大大增加。重复存取一个特定的存储器单元或存储器单元群组(通常称为‘行锤(row hammer)’攻击)可能导致附近存储器单元中数据降级的速率增加。一些存储器可识别被反复存取的地址,使得附近存储器单元可以刷新以避免行锤攻击的损害。当存储器装置被开发成抵抗特定类型的攻击时,存储器装置可能仍然容易遭受新的和/或不同类型的攻击。相应地,存储器攻击管理的持续发展是合乎需要的。
发明内容
一方面,本申请提供一种设备,所述设备包括:计数器电路,所述计数器电路经配置以确定字线的存取计数值;阈值产生器电路,所述阈值产生器电路经配置以提供包括由阈值产生器电路的随机数产生器提供的随机数的阈值;和比较器电路,所述比较器电路经配置以比较存取计数值和阈值且基于比较,激活触发信号。
另一方面,本申请提供一种系统,所述系统包括:存储器装置,所述存储器装置包括:刷新控制电路,所述刷新控制电路经配置以至少部分地基于存取计数值和动态产生的阈值的比较而检测侵害者行;和外部引脚,其中刷新控制电路进一步经配置以在检测到侵害者行时,在外部引脚上断言忙碌信号;以及耦合到存储器装置的存储器控制器,所述存储器控制器经配置以:当未断言忙碌信号时,对存储器装置提供一或多个第一存取命令;并且当断言忙碌信号时,暂停对存储器装置提供一或多个第二存取命令。
另一方面,本申请提供一种方法,所述方法包括:至少部分地基于随机数,产生阈值;将存储器阵列的字线的存取计数值与阈值比较,其中存取计数值对应于字线已存取的次数;基于比较,激活触发信号;和当激活触发信号时,锁存字线的行地址。
附图说明
图1为根据本公开的实施例的半导体装置的框图。
图2为根据本公开的实施例的刷新地址控制电路的框图。
图3为根据本公开的实施例的阈值产生器电路的框图。
图4为根据本公开的实施例的方法的流程图。
图5为根据本公开的实施例的实例侵害者行检测器电路。
具体实施方式
以下对某些实施例的描述在本质上仅是示例性的,并且绝不意欲限制本公开的范围或其应用或用途。在对本发明的系统和方法的实施例的以下详细描述中,参考附图,所述附图形成本文的一部分并且借助于其中可实践所描述的系统和方法的图示特定的实施例来示出。足够详细地描述这些实施例,以使所属领域的技术人员能够实践当前公开的系统和方法,且应理解,可利用其它实施例,且在不脱离本公开的精神和范围的情况下可进行结构和逻辑改变。此外,为清晰起见,某些特征的详细描述在其对于所属领域的技术人员来说显而易见时将不予以论述,以免混淆对本公开的实施例的描述。因此,以下详细描述不应以限制性的意义来理解,且本公开的范围仅由所附权利要求书来限定。
对存储器存取的不同模式(通常被称作攻击)可能导致一或多个存储器单元中数据降级的速率增加,使得所述存储器单元会在它们进行刷新作为自动刷新操作的部分之前衰减。例如,对存储器的特定行(例如,侵害者行)的重复存取可能导致接近于侵害者行的行(例如,受害者行)的衰减速率增加。这些重复存取可以是针对存储器的有意攻击的部分和/或可能归因于存储器的‘自然’存取模式。受害者行的增加的衰减速率可能需要受害者行进行刷新,作为目标刷新操作的部分。目标刷新操作可作为自动刷新操作的补充。存储器装置可周期性地执行目标刷新操作。另外地或可替代地,存储器装置可“按需要”执行一或多个目标刷新操作。也就是说,目标刷新操作可能不是周期性的(例如,没有规律地安排)。目标刷新操作可与自动刷新操作进行互混。例如,存储器装置可执行包含多个自动刷新操作和多个目标刷新操作的一组刷新操作,随后重复此循环。存储器装置通常可以在持续执行存取操作一段时间、持续执行刷新操作一段时间、执行存取操作等之间循环。
在一些存储器装置中,存储器装置可以暂停对来自外部装置(例如存储器控制器)的命令作出响应的“正常”操作,以执行目标刷新操作。在存储器装置执行目标刷新操作的时段期间,存储器装置可以在引脚上激活(例如断言)信号(例如“忙碌”信号),所述引脚可被称为就绪/等待引脚或警告引脚。提供到引脚的信号可由外部装置接收。响应于引脚上的激活信号,外部装置可以停止向存储器装置提供命令,有时被称作命令总线停止。在完成目标刷新操作之后,存储器装置可以去激活引脚上的信号,且外部装置可以恢复将命令提供到存储器装置。存储器装置实例可参见出于所有目的以引用的方式并入本文中的第17/102,266号美国申请,所述存储器装置具有用于警告外部装置存储器装置正忙于执行目标刷新操作的引脚。
存储器装置可包含用于检测侵害者行并确定要在目标刷新操作期间刷新的对应受害者行的电路系统。当电路系统确定行符合一或多个准则时,可确定所述行为侵害者行。侵害者行的受害者行可随后被确定且在目标刷新操作期间刷新。在一些应用中,行的存取次数可用于识别侵害者行。当某一行的存取次数在特定一段时间内达到阈值(threshold)(例如,阈值(threshold value))时,存储器装置可以确定所述行为侵害者行。但是,某些存储器攻击可能会利用阈值。存储器攻击可以存取一组字线,将存取次数增加到刚好在阈值以下。一旦若干字线已经存取刚好在阈值以下的次数,就可同时地、几乎同时地或快速连续地存取字线。这可导致目标刷新队列和/或存储器装置溢出,从而在不可接受的很长一段时间内断言就绪/等待引脚,因为它对众多受害者行全都进行刷新。在目标刷新操作期间存储器装置无法对外部命令响应可降低包含存储器装置的系统的性能和/或导致系统故障。
本公开涉及用于提供检测侵害者行的动态阈值的技术。在一些实施例中,动态阈值可至少部分地基于由随机数产生器提供的随机数。将行的存取次数和动态阈值比较可减少在很短一段时间中若干字线被检测为侵害者的发生次数。因此,存储器装置由于执行目标刷新操作而不可用的时间长度可保持在可接受的时段内。
虽然一般来说,本公开涉及确定侵害者和受害者字线和地址,但应理解,如本文所使用,侵害者字线未必需要导致相邻字线中的数据降级,且受害者字线未必需要经受这种降级。存储器可以使用一些准则来判断某一地址是否是侵害者地址,这可捕获潜在的侵害者地址而非决定性地确定哪些地址正导致附近受害者的数据降级。类似地,可以基于预期哪些字线将受到侵害者的影响来确定受害者地址,而不是决定性地确定哪些字线正经历增加的数据衰减速率。
图1为根据本公开的至少一个实施例的半导体装置的框图。半导体装置100可为半导体存储器装置,例如集成在单个半导体芯片上的DRAM装置。
半导体装置100包含存储器阵列118。存储器阵列118示出为包含多个存储器组。在图1的实施例中,存储器阵列118示出为包含N+1个存储器存储体BANK0-BANKN,其中N为整数。存储器阵列118可包含任何数目个组(例如1个、4个、8个、16个)。每一存储器组包含多个字线WL(行)、多个位线BL和/BL(列),及布置在多个字线WL与多个位线BL和/BL的交叉点处的多个存储器单元MC。
在一些实施例中,例如图1中示出的实施例,沿字线的一些存储器单元MC可为计数器存储器单元126。计数器存储器单元126可位于计数器位线和字线的交叉点处。沿给定字线可存在多个计数器存储器单元126,且存储于计数器存储器单元126中的值可共同地表示字线的相应存取计数XCount(例如字线已激活的次数)。与计数器存储器单元126相关联的数据总线可耦合到刷新地址控制电路116。与计数器存储器单元126相关联的数据总线可与将其它存储器单元耦合到IO电路122的数据总线分开。
字线WL的选择由行解码器电路108执行,且位线BL的选择由列解码器110执行。在图1的实施例中,行解码器电路108包含用于每一存储器组的相应行解码器,且列解码器电路110包含用于每一存储器组的相应列解码器。位线BL耦合到相应的感测放大器(SAMP)。来自位线BL的读取数据由感测放大器SAMP放大,且通过互补局部数据线(LIOT/B)、传输门(TG)和互补主数据线(MIOT/B)传输到读取/写入放大器120。相反地,从读取/写入放大器120输出的写入数据通过互补主数据线MIOT/B、传输门TG和互补局部数据线LIOT/B传输到感测放大器SAMP,且写入在耦合到位线BL的存储器单元MC中。信息可大体上以类似方式从计数器存储器单元126读取和写入到所述计数器存储器单元,不同之处在于计数器存储器单元126中的数据是由刷新地址控制电路116读取和写入的。
半导体装置100可采用多个外部端子,包含:耦合到命令和地址总线以接收命令和地址及CS信号的命令和地址(C/A)端子;接收时钟CK_t和CK_c的时钟端子;提供数据的数据端子DQ;和接收电源电势VDD、VSS、VDDQ和VSSQ的电源端子。
为时钟端子供应外部时钟CK_t和CK_c,提供所述外部时钟到输入电路112。外部时钟可互补。输入电路112基于CK_t和CK_c时钟产生内部时钟ICLK。将ICLK时钟提供到命令解码器110且提供到内部时钟产生器114。内部时钟产生器114基于ICLK时钟提供不同内部时钟LCLK。LCLK时钟可用于不同内部电路的定时操作。将内部数据时钟LCLK提供到输入/输出电路122,以对包含在输入/输出电路122中的电路的操作进行定时,例如提供到数据接收器以对写入数据的接收进行定时。
可为C/A端子供应存储器地址。经由命令/地址输入电路102将供应到C/A端子的存储器地址传输到地址解码器电路104。地址解码器电路104接收地址,且将经解码行地址XADD供应到行解码器电路108并将经解码列地址YADD供应到列解码器电路110。地址解码器电路104还可供应经解码组地址BADD,其可指示含有经解码行地址XADD和列地址YADD的存储器阵列118的组。可为C/A端子供应命令。命令的实例包含用于控制不同操作定时的定时命令、用于存取存储器的存取命令(例如,用于执行读取操作的读取命令和用于执行写入操作的写入命令),以及其它命令和操作。存取命令可与用以指示待存取存储器单元的一或多个行地址XADD、列地址YADD和组地址BADD相关联。在一些实施例中,命令和/或地址可由装置100外部的组件提供,所述组件例如图1中所示出的与装置100通信的存储器控制器101。
接收到的命令可作为内部命令信号经由命令/地址输入电路102提供到命令解码器电路106。命令解码器电路106包含用于对内部命令信号进行解码以产生用于执行操作的不同内部信号和命令的电路。例如,命令解码器电路106可提供用于选择字线的行命令信号和用于选择位线的列命令信号。
装置100可接收为行激活命令ACT的存取命令。当接收到行激活命令ACT时,随行激活命令ACT及时供应组地址BADD和行地址XADD。
装置100可接收用于执行读取操作的存取命令。当接收到命令且随所述命令及时地供应组地址、行地址及列地址时,从存储器阵列118中的对应于行地址和列地址的存储器单元读取读取数据。命令由命令解码器电路106接收,所述命令解码器电路提供内部命令,使得来自存储器阵列118的读取数据提供到读取/写入放大器120。读取数据经由输入/输出电路122从数据端子DQ向外输出。
装置100可接收用于执行写入操作的存取命令。当接收到命令且随所述命令及时地组地址、行地址及列地址供应时,供应到数据端子DQ的写入数据写入到存储器阵列118中的对应于行地址和列地址的存储器单元。命令由命令解码器电路106接收,所述命令解码器电路提供内部命令以使得写入数据由输入/输出电路122中的数据接收器接收。还可将写入时钟提供到外部时钟端子,以对输入/输出电路122的数据接收器对写入数据的接收进行定时。写入数据经由输入/输出电路122供应到读取/写入放大器120,且通过读取/写入放大器120供应到存储器阵列118以写入到存储器单元MC中。
作为自刷新模式的一部分,装置100还可接收使其执行一或多个刷新操作的命令。装置100可周期性地置于刷新模式中。因此,可以周期性地在每次存储器装置处于刷新模式时执行刷新操作。在一些实施例中,刷新模式命令可以在外部发到存储器装置100,例如通过存储器控制器101。在一些实施例中,刷新模式命令可以通过装置100的组件周期性地产生。在一些实施例中,当外部信号指示刷新模式进入命令(例如,外部刷新命令)时,还可激活刷新信号AREF。刷新信号AREF可以是当命令解码器电路106接收指示进入自刷新模式的信号时被激活的脉冲信号。刷新信号AREF可紧接在命令输入之后激活一次,此后可按所要内部定时循环激活。在一些实施例中,刷新信号AREF可导致执行多于一个刷新操作,这可以被称作“多泵”刷新。在一些实施例中,刷新信号AREF在刷新模式期间可为激活的。在一些实施例中,刷新信号AREF在多个刷新操作期间可为激活的。刷新信号AREF可用于在刷新模式期间控制刷新操作的定时。自刷新退出命令可使刷新信号AREF的自动激活停止并且可使装置100返回到空闲状态和/或恢复其它操作。
刷新信号AREF被供应到刷新控制电路116。刷新控制电路116将刷新行地址RXADD供应给行解码器电路108,所述行解码器电路可刷新由刷新行地址RXADD指示的一或多个字线WL。在一些实施例中,刷新地址RXADD可以表示单个字线。在一些实施例中,刷新地址RXADD可表示多个字线,所述字线可由行解码器电路108依序或同时刷新。在一些实施例中,由刷新地址RXADD表示的字线的数目针对不同刷新地址可为不同的。刷新控制电路116可控制刷新操作的定时,并且可产生和提供刷新地址RXADD。刷新控制电路116可经控制以改变刷新地址RXADD的细节(例如,如何计算刷新地址、刷新地址的定时、由地址表示的字线的数目),或可以基于内部逻辑进行操作。
刷新控制电路116可选择性地输出目标刷新地址(例如,基于侵害者指定一或多个受害者地址的地址)或自动刷新地址(例如,来自一连串自动刷新地址)作为刷新地址RXADD。基于刷新地址RXADD的类型,行解码器电路108可执行目标刷新操作或自动刷新操作。自动刷新地址可来自一连串基于刷新信号AREF的激活和/或响应于AREF产生的泵提供的地址。刷新控制电路116可以按AREF确定的速率循环通过这一连串自动刷新地址。在一些实施例中,自动刷新操作通常可以这样的定时发生:循环所述一连串自动刷新地址,使得对于给定字线,预期在自动刷新操作之间的时间没有信息降级。换句话说,可执行自动刷新操作,使得每一字线的刷新速率快于预期信息衰减速率。
刷新地址控制电路116还可基于存储器阵列118中附近地址(例如,与侵害者行相关联的侵害者地址)的存取模式来确定目标刷新地址,所述目标刷新地址是需要刷新的地址(例如,对应于受害者行的受害者地址)。刷新地址控制电路116可监视对存储器组的不同字线WL的存取。如出于所有目的以引用的方式并入本文中的第10,770,127号美国专利中所描述,当行解码器电路108将存取命令发送到特定行时,可将沿所述行的计数器存储器单元126中的信息读取到刷新地址控制电路116作为存取计数Xcount。刷新地址控制电路116可基于存储于所存取行的计数器存储器单元126中的值确定行的存取计数。
刷新地址控制电路116可基于来自计数器存储器单元126的存取计数确定所存取行是否为侵害者行。在一些实施例中,刷新控制电路116可比较存取计数值XCount和阈值。基于比较,刷新控制电路116可确定当前行是否是侵害者行。例如,如果存取计数值XCount等于或高于阈值,那么当前行可确定是侵害者行。
根据本公开的实施例,阈值可为随机数(如本说明书中所使用,随机是“真正”随机、准随机和伪随机的统称)而非静态值。在一些实施例中,每当接收到激活ACT命令时,刷新地址控制电路116可产生一个随机数作为阈值。在一些实施例中,随机数是在定义范围(例如1,000到2,000)内产生的数字。在一些实施例中,阈值可为固定数和随机产生的偏移的组合。例如,固定数可为1,000而偏移为-50和+50之间的随机数,且阈值为固定数和偏移的总和。本文提供的数字和范围仅为示例性的,并且在其它实施例中可使用其它数字和范围。被选定用于阈值的数字和范围可基于一或多个因素,例如字线密度、系统关键度和/或用于存储器单元MC的材料。在一些实施例中,随机数的范围、偏移的范围和/或固定数可在装置100中硬接线。在一些实施例中,这些值可为存储于装置100中的可编程值。例如,随机数的范围、偏移的范围和/或固定数可存储于模式寄存器128中并以模式寄存器写入命令写入模式寄存器。随后,模式寄存器128可将经编程值提供到刷新控制电路116。
返回到由刷新地址控制电路116做出的确定,当前行不是侵害者行,存取计数的值可改变,随后刷新地址控制电路可将存取计数的新值写回所存取行的计数器存储器单元126。如果刷新地址控制电路116确定所存取行是侵害者,那么刷新地址控制电路116可使用所存取行的行地址XADD以确定一或多个受害者行地址且将其提供作为刷新地址RXADD,作为目标刷新操作的部分。当确定所存取行为侵害者时,可将与所述行相关联的存取计数Xcount重置(例如,重置为最小值,例如0)。在一些实施例中,刷新地址控制电路116可对经识别侵害者地址进行列队(例如,在寄存器中)以便目标刷新操作中的后续使用。可基于刷新信号AREF的定时为刷新地址RXADD提供定时。
刷新控制电路116可以使用多种方法来确定目标刷新操作的定时。在一些实施例中,刷新控制电路116可以在刷新模式期间具有周期性目标刷新操作,其中刷新控制电路116基于周期性安排执行自动刷新操作和目标刷新操作(例如,通过提供目标刷新地址作为刷新地址RXADD)。例如,在进入刷新模式之后,刷新控制电路116可以执行特定数目的自动刷新操作,且随后执行特定数目的目标刷新操作。
在一些实施例中,刷新控制电路116可响应于确定所存取行是侵害者行而执行目标刷新操作。响应于检测到的侵害者行而执行的目标刷新操作可为周期性目标刷新操作的补充或替代。在一些实施例中,可在规律安排的刷新模式外执行响应于侵害者行检测的目标刷新操作。在一些实施例中,刷新控制电路116可激活(例如断言)忙碌信号BUSY,所述信号可提供到装置100的外部引脚,例如警告引脚ALERT和/或就绪-等待引脚。忙碌信号BUSY可通过外部装置(例如存储器控制器101)经由外部引脚接收。忙碌信号BUSY可通知外部装置:装置100正在执行目标刷新操作,不可用于执行存取操作。在一些实施例中,响应于激活的忙碌信号BUSY,存储器控制器101可暂停(例如延迟)向装置100提供另外的存取命令和/或其它命令。在一些实施例中,存储器控制器101可响应于激活的忙碌信号BUSY而取消一或多个排队的命令。一旦完成目标刷新操作,刷新控制电路116就可去激活忙碌信号BUSY。存储器控制器101可响应于经去激活的忙碌信号BUSY恢复对装置100提供命令。
为电源端子供应电源电势VDD及VSS。将电源电势VDD和VSS供应到内部电压产生器电路124。内部电压产生器电路124基于供应到电源端子的电源电势VDD和VSS来产生不同内部电势VPP、VOD、VARY、VPERI等等。内部电势VPP主要用于行解码器108中,内部电势VOD和VARY主要用于包含于存储器阵列118中的感测放大器SAMP中,且内部电势VPERI用于许多外围电路块中。
还为电源端子供应电源电势VDDQ和VSSQ。将电源电势VDDQ和VSSQ供应到输入/输出电路122。在本公开的实施例中,供应到电源端子的电源电势VDDQ和VSSQ可以是与供应到电源端子的电源电势VDD和VSS相同的电势。在本公开的另一实施例中,供应到电源端子的电源电势VDDQ和VSSQ可以是与供应到电源端子的电源电势VDD和VSS不同的电势。供应到电源端子的电源电势VDDQ和VSSQ用于输入/输出电路122,使得由输入/输出电路122产生的电源噪声不会传播到其它电路块。
图2为根据本公开的实施例的刷新控制电路的框图。相比之下,还示出行解码器208、DRAM接口240和存储器阵列218。在一些实施例中,刷新控制电路216可用于实施图1的刷新地址控制电路116。类似地,行解码器208可用于实施行解码器电路108,且存储器阵列218可用于实施图1的存储器阵列118。示出刷新控制电路216的某些内部组件和信号以说明刷新控制电路216的操作。在刷新控制电路216、行解码器208和存储器阵列218周围示出点线以表示在某些实施例中,点线内的每一个组件可对应于存储器的特定组(例如存储器阵列118的存储器组BANK0-N),且这些组件可针对存储器组中的每一个进行重复。在一些实施例中,点线内示出的组件可与存储器组中的每一个相关联。因此,可存在多个刷新控制电路216和行解码器208。出于简洁起见,将仅描述单个组的组件。
DRAM接口240可向地址刷新控制电路216和行解码器208提供一或多个信号,所述地址刷新控制电路和行解码器(连同列解码器,未示出)随后可在存储器阵列218上执行存取操作。DRAM接口240可表示向组的组件提供信号的一或多个组件。在一些实施例中,DRAM接口240可包含耦合到半导体存储器装置(例如,存储器控制器101)的存储器控制器。在一些实施例中,DRAM接口240可表示半导体装置(例如装置100)的一或多个组件,例如图1的命令地址输入电路102、地址解码器104和/或命令解码器电路106。DRAM接口240可提供行地址XADD、自动刷新信号AREF、激活信号ACT和预充电信号Pre。自动刷新信号AREF可以是周期性信号,其可指示自动刷新操作何时发生。可提供激活信号ACT以激活存储器的给定组。可提供预充电信号Pre以对存储器的给定组预充电。行地址XADD可为指定存储器阵列218的一或多个特定字线的信号,且可为包含多个位(可进行串行或并行传输)的信号。
在一些实施例中,刷新控制电路216可包含计数器电路228、阈值比较器电路230、阈值产生器电路232、RHR状态控制电路242、侵害者地址寄存器244和刷新地址产生器250。
计数器电路228可耦合到存储器阵列218,确切地说,耦合到存储器阵列218的计数值存储器单元226。在一些实施例中,计数值存储器单元226可用于实施计数值存储器单元126。当存取存储器阵列218的字线时,将沿所述字线的计数值存储器单元226的值XCount读取到计数器电路228。计数器电路228可基于从计数值存储器单元226读取的值确定所述行的存取计数的值。计数器电路228可将存取计数CNT提供到阈值比较器电路230。
阈值比较器电路230可比较存取计数CNT和阈值。基于比较,阈值比较器电路230可激活提供到计数器电路228、侵害者地址寄存器244和/或RHR状态控制电路342的触发信号TRIG。例如,阈值比较器电路230可确定字线的存取计数CNT的值是否超出阈值(例如,所述值大于阈值)或等于阈值。如果所述值不等于或不超出阈值(例如如果所述值低于阈值),那么阈值比较器电路230可不激活触发信号TRIG。响应于未激活(例如未断言)TRIG,计数器电路228可更新(例如改变)存取计数CNT的值并将经更新计数XCount写回计数值存储器单元226。在一些实施例中,更新计数可包含增加或减少计数。
如果阈值比较器电路230确定计数值CNT等于或超出阈值,那么可确定当前地址XADD为侵害者地址。如果当前地址XADD为侵害者地址,那么可激活TRIG。响应于激活的TRIG,侵害者地址寄存器244可记录(例如锁存)行地址XADD的当前值。在一些实施例中,激活的TRIG可进一步使RHR状态控制电路342触发目标刷新操作。另外,响应于激活的TRIG,计数器电路228可通过例如将计数的初始值(例如0)写回计数值存储器单元226来重置计数值。
在一些实施例中,阈值比较器电路230可从阈值产生器电路232接收阈值TV。阈值产生器电路232可从DRAM接口240接收激活信号ACT。响应于ACT信号,阈值产生器电路232可产生提供到阈值比较器电路230的阈值TV。作为ACT信号的替代或补充,可使用其它信号来产生新随机数。例如,可使用刷新信号AREF、内部时钟信号ICLK和/或来自包含于存储器装置中的振荡器电路的信号。在一些实施例中,阈值TV可为在所要值范围(例如1,000-2,000)内的随机数。在一些实施例中,阈值TV可为与随机产生的偏移(例如-100到+100)组合的固定数(例如1,500)。
RHR状态控制电路242可从DRAM接口接收AREF信号,且从阈值比较器电路230接收TRIG信号。RHR状态控制电路242可提供激活信号RHR以指示应进行目标刷新操作,例如行锤刷新(例如对应于经识别侵害者行的受害者行的刷新)。在一些实施例中,RHR状态控制电路242可进一步将BUSY信号提供到DRAM接口240以指示执行目标刷新操作。RHR状态控制电路242还可提供激活的内部刷新信号IREF,以指示应进行自动刷新操作。自动刷新信号AREF可周期性地激活且可用于控制刷新操作的定时。在一些实施例中,可以激活信号RHR和IREF,使得它们不同时处于激活状态(例如,两者不同时处于高逻辑电平)。
存储器装置可执行一连串自动刷新操作,以便周期性地刷新存储器装置的行。可激活RHR信号,以便指示装置应刷新特定目标行(例如,受害者行)而非来自这一连串自动刷新地址的地址。RHR状态控制电路242可以使用内部逻辑以提供激活的RHR信号。例如,在一些实施例中,RHR状态控制电路242可以基于AREF的特定激活次数(例如,AREF的每4次激活)来提供RHR信号。另外地或可替代地,RHR状态控制电路242可响应于从阈值比较器电路230接收到激活的TRIG信号而激活RHR信号。在一些实施例中,激活的TRIG可触发刷新控制电路216以在规律安排的刷新操作时段外执行目标刷新操作。
在一些实施例中,RHR状态控制电路242可在目标刷新操作期间激活BUSY信号。在一些实施例中,当RHR信号激活时,可激活BUSY信号。在一些实施例中,仅当RHR信号在规律安排的刷新时段外激活时和/或当TRIG信号激活时,可激活BUSY信号。激活的BUSY信号可将以下通知给半导体装置的其它组件,包含刷新控制电路216或与装置(例如存储器控制器)通信的组件:存储器阵列218不可用于存取操作。在一些实施例中,可将BUSY信号提供给包含刷新控制电路216(例如警告引脚)的半导体装置的外部可用引脚。当目标刷新操作完成时,RHR状态控制电路242可去激活BUSY信号。
响应于RHR的激活,侵害者地址寄存器244可提供侵害者地址HitXADD,且刷新地址产生器250可提供刷新地址RXADD,所述刷新地址可为一或多个与HitXADD相关联的受害者地址(例如经识别侵害者行的受害者行的行地址)。响应于IREF,刷新地址产生器250可提供自动刷新地址作为刷新地址RXADD。行解码器208可响应于刷新地址RXADD和目标刷新信号RHR而执行刷新操作。行解码器208可基于刷新地址RXADD和内部刷新信号IREF而执行自动刷新操作。
侵害者地址寄存器244可通过阈值比较器电路230存储已经识别为侵害者地址的一或多个行地址。响应于来自阈值比较器电路230的激活TRIG,侵害者地址寄存器244可存储正被存取的当前行地址XADD。侵害者地址寄存器244可将所存储的地址作为匹配地址HitXADD提供到刷新地址产生器250,所述刷新地址产生器可计算与匹配地址HitXADD相关联的一或多个受害者地址。在一些实施例中,侵害者地址寄存器244可为存储单个地址的锁存电路。在一些实施例中,侵害者地址寄存器244可为存储多个地址和提供第一存储地址作为匹配地址HitXADD的缓冲器。侵害者地址寄存器244可在与第一地址相关联的受害者行刷新之后切换到寄存器中的下一地址。
刷新地址产生器250可接收目标刷新信号RHR和匹配地址HitXADD。匹配地址HitXADD可表示侵害者行。刷新地址产生器250可基于匹配地址HitXADD确定一或多个受害者行的位置,并提供所述位置作为刷新地址RXADD。在一些实施例中,受害者行可包含与侵害者行物理上相邻的行(例如HitXADD+1和HitXADD-1)。在其它实例中,可另外或替代地使用受害者行和经识别侵害者行之间的其它物理关系。
刷新地址产生器250可基于目标刷新信号RHR和内部自动刷新信号IREF确定刷新地址RXADD的值。在一些实施例中,如果信号IREF是激活的,那么刷新地址产生器250可提供一连串自动刷新地址中的一个。如果信号RHR是激活的,那么刷新地址产生器250可提供例如受害者地址的目标刷新地址作为刷新地址RXADD。在一些实施例中,可为刷新操作提供多个目标刷新地址。
行解码器208可基于接收到的信号和地址而在存储器阵列218上执行一或多个操作。例如,响应于激活信号ACT和行地址XADD(以及未激活的IREF和RHR),行解码器208可命令指定行地址XADD上的一或多个存取操作(例如读取操作)。响应于RHR信号是激活的,行解码器208可以刷新刷新地址RXADD。在一些实施例中,计数器电路228可响应于给定行的刷新操作而增加存储在计数值存储器单元226中的存取计数。在一些实施例中,计数器电路228可不响应于刷新操作增加存取计数。
如果攻击导致计数器存储器单元226中的若干存取计数值XCount增加到类似值,那么若干字线在很短一段时间内不大可能触发阈值比较器230,因为阈值是动态的而非静态的。每次阈值变化时,基于存取计数值,一些字线有可能会更早触发阈值比较器230而其它字线会更迟触发阈值比较器230。在一些应用中,这可防止侵害者地址寄存器344“溢出”和/或要求RHR状态控制电路342在不可接受的很长一段时间内断言BUSY信号。
图3为根据本公开的实施例的阈值产生器电路的框图。在一些实施例中,阈值产生器电路332可用于实施图2的阈值产生器电路232。在一些实施例中,阈值产生器电路332可包含随机数产生器电路352。可选地,阈值产生器电路332可包含固定值存储电路354和组合电路356。
随机数产生器电路352可响应于激活信号ACT的激活而提供随机数。在一些实施例中,随机数产生器电路352可提供随机数作为阈值TV。阈值可由阈值比较器电路接收,例如图2中示出的阈值比较器电路230。在一些实施例中,随机数产生器电路352可提供在所要范围(例如-50到+50、2,00到3,000)内的随机数。在一些实施例中,作为固定范围的补充或替代,可至少部分地通过均值和/或标准差定义范围。范围可以被设定(例如硬接线、熔断器熔断、反熔断器)或为可编程的(例如可编程的锁存器或寄存器,例如模式寄存器128)。
可以使用任何如今已知或将来开发的合适的随机数产生器来实施随机数产生器电路352。实例包含但不限于:线性反馈移位寄存器、随机循环位产生器和平方随机数产生器。
在一些实施例中,可将随机数产生器电路352提供的随机数作为输出随机数RAN提供到组合电路356。组合电路356可进一步从固定值存储电路354接收固定值FIX。在一些实施例中,组合电路356可组合随机数RAN和固定值FIX以提供阈值TV。阈值TV可从组合电路356而非从随机数产生器电路352提供到阈值比较器电路。在一些实施例中,组合电路356可对RAN和FIX求和以提供TV。在一些实施例中,组合电路356可对RAN和FIX取平均以提供TV。在一些实施例中,组合电路356可将RAN和FIX相乘以提供TV。用于执行此类算术操作的电路系统在本领域中众所周知,将不在本文提供。
固定值存储电路354可以是用于存储具有所要量值的固定值的任何合适的存储电路。合适的电路包含但不限于锁存器和寄存器。固定值FIX在固定值存储电路354中可以被设定(例如硬接线、熔断器熔断、反熔断器)或为可编程的(例如可编程的锁存器或寄存器,例如模式寄存器128)。被选定用于随机数RAN和固定值FIX的数字和范围可基于一或多个因素,例如字线密度、系统关键度和/或存储器装置所用的材料。
图4为根据本公开的实施例的方法的流程图。在一些实施例中,方法400可完全或部分地由例如刷新控制电路116和/或216的刷新控制电路执行。虽然方法400将参考刷新控制电路216描述,但方法400不限于图2中示出的特定刷新控制电路。
在框402处,可执行“至少部分地基于随机数产生阈值”。在一些实施例中,可由阈值产生器电路232和/或332产生阈值。在一些实施例中,产生阈值可包含产生随机数和将随机数与固定值组合。可由例如随机数产生器电路352的随机数产生器电路产生随机数。在一些实施例中,固定值可存储在例如固定值存储电路354的存储电路中。但是,在一些实施例中,仅产生随机数,省略了固定值。在一些实施例中,随机数可至少部分地响应于激活命令ACT的接收而产生。可选地,在一些实施例中,方法400可进一步包含例如通过向模式寄存器写入来编程随机数的范围、标准差或均值中的至少一个。
在框404处,可执行“比较存储器阵列的字线的存取计数值和阈值”。存取计数值可对应于字线已存取的次数。可从计数器电路(例如计数器电路228)接收存取计数值,所述计数器电路可能已从沿存储器阵列(例如存储器阵列118)的字线定位的计数器存储器单元(例如计数器存储器单元126和/或226)接收信息。所述比较可由例如阈值比较器电路230的阈值比较器电路执行。
基于比较,在框406处,可执行“激活触发信号”。在一些实施例中,阈值比较器电路可激活例如TRIG的触发信号。在一些实施例中,触发信号可由计数器电路、侵害者行地址寄存器电路(例如侵害者地址寄存器电路244)和/或RHR状态控制电路(例如RHR状态控制电路342)接收。
在框408处,可执行“当触发信号激活时锁存字线的行地址”。在一些实施例中,此操作可由侵害者行地址寄存器电路执行。在一些实施例中,方法400可进一步包含至少部分地基于通过侵害者行地址寄存器电路锁存的行地址,计算至少一个受害者行地址。在一些实施例中,此操作可由例如刷新地址产生器350的刷新地址产生器执行。在一些实施例中,方法400可进一步包含在对应于所述至少一个受害者行地址的至少一个字线上执行目标刷新操作。刷新操作可至少部分地通过例如行解码器108和/或308的行解码器执行。
可选地,如框410中所示出,方法400可包含“当触发信号激活时在存储器装置的外部引脚上断言信号”。在一些实施例中,可通过RHR状态控制电路断言信号。在一些实施例中,外部引脚可为就绪-等待引脚和/或警告引脚。引脚上的信号可提供到存储器外部的装置,例如存储器控制器101。
虽然本文已参考存储器装置描述随机阈值的使用,所述存储器装置中出于确定侵害者字线的目的跟踪所有字线的存取,但是本文中所公开的随机阈值可与使用用于确定侵害者行的取样技术的存储器装置一起使用,例如出于所有目的以引用的方式并入本文中的美国专利11,043,254和美国专利申请案16/428,625中所描述的取样技术。
图5为根据本公开的实施例的实例侵害者行检测器电路。在一些实施例中,侵害者行检测器电路500可包含于存储器装置中,所述存储器装置使用取样技术确定侵害者行而非包含具有存储器阵列的字线的计数器存储器单元。在一些实施例中,侵害者行检测器电路500可替代图2中示出的侵害者地址寄存器244。
侵害者行检测器电路500可包含堆栈501。在一些实施例中,堆栈501可为内容可寻址存储器(CAM)。堆栈501可包含多个寄存器(例如文件)502,其中每个寄存器可具有对应的字段504、506。在图5中示出的实施例中,每个寄存器包含经配置以存储行地址(RowADD0-7)的字段504和经配置以存储对应计数值(ACntVal0-7)的字段506。在一些实施例中,字段506可替代计数器电路228。存储计数值的字段506可耦合到比较器508,所述比较器可通过计数器加扰器510耦合到指针512。在一些实施例中,存储行地址的字段504可耦合到一或多个刷新地址产生器,例如图2中的刷新地址产生器250,并将匹配地址HitXADD提供到刷新地址产生器。虽然图5中的实例在堆栈501中示出了八个寄存器502,但应理解堆栈可包含更少或更多的寄存器。例如,堆栈501可具有128个寄存器。在另一实例中,堆栈501可具有1,024个寄存器。
每次将行地址XADD提供到寄存器502时,可将行地址XADD与字段504比较。如果当前行地址XADD已经存储在其中一个寄存器502中,那么可调节(例如增加)字段506中与字段504中的匹配行地址相关联的计数值。如果当前行地址XADD尚未存储在其中一个寄存器502中,那么可将所述行地址添加到寄存器502。如果存在开放寄存器(例如,没有行地址的寄存器),那么可将行地址XADD存储于开放寄存器中。如果不存在开放寄存器,那么与具有最低值(如由指针512所指示)的计数值相关联的寄存器502的行地址可被当前行地址XADD替代,且所述寄存器的计数值被重置。
比较器508可将字段506中的计数值和阈值比较,以确定行地址的计数值是否匹配或超出阈值。在一些实施例中,比较器508可替代阈值比较器电路230。根据本公开的实施例,可通过阈值产生器电路532提供阈值。在一些实施例中,阈值产生器电路532可通过阈值产生器电路232和/或332实施。在一些实施例中,比较器508可进一步比较计数值以确定哪一行地址与最低计数值相关联。可将对应于满足或超出阈值的最小计数值的字段506提供到计数器加扰器510,所述计数器加扰器可将以上阈值字段和最小计数值字段与其相应的相关联行地址字段504匹配。指针512可指向与处于或高于阈值的计数值相关联的字段504中的行地址,且可指向与字段506中的最小计数值相关联的字段504。阈值指针可用于重置确定为侵害者的行地址的计数。在一些实施例中,阈值指针可用于将对应行地址作为HitXADD提供到受害者地址产生器。当接收到新的行地址XADD且不存在用于将所述新的行地址存储在其中的开放寄存器502时,可以使用最小计数值指针来覆写寄存器502。
如果比较器508使用的阈值是静态的,那么攻击可能将所有字段506的计数值驱动向上到接近阈值,接着同时或接近同时地快速存取存储在字段504中的所有地址。这可导致比较器508同时或在很短一段时间中触发字段504中将作为HitXADD提供的所有地址。这可导致下游故障(例如刷新地址产生器250过载)。但是,通过每次用阈值产生器电路532随机产生阈值,风险可减小,原因与参考图2所描述的类似。
系统、方法和设备可提供用于检测侵害者行的动态阈值。将行的存取次数和动态阈值比较可减少在很短一段时间中若干字线被检测为侵害者的发生次数。因此,由于执行目标刷新操作使得存储器装置不可用的时间长度可保持在可接受的时段内,和/或由于存在大量的侵害者行而发生的存储器错误可减少。
应了解,本文中所描述的实例、实施例或过程中的任一个可与一或多个其它实例、实施例和/或过程组合或分开和/或在根据本发明系统、装置和方法的单独装置或装置部分当中执行。
最后,上文的论述意欲仅说明本发明系统且不应被解释为将所附权利要求书限制于任何特定实施例或实施例群组。因此,虽然已参考示例性实施例详细地描述了本发明系统,但还应了解,在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明系统的更广和既定精神和范围的情况下,所属领域的技术人员可设计许多修改和替代实施例。因此,说明书和图式应以说明性方式看待,并且不意欲限制所附权利要求书的范围。
Claims (20)
1.一种设备,所述设备包括:
计数器电路,所述计数器电路经配置以确定字线的存取计数值;
阈值产生器电路,所述阈值产生器电路经配置以提供包括由所述阈值产生器电路的随机数产生器提供的随机数的阈值;和
比较器电路,所述比较器电路经配置以比较所述存取计数值和所述阈值且基于所述比较,激活触发信号。
2.根据权利要求1所述的设备,所述设备进一步包含侵害者行地址寄存器,所述侵害者行地址寄存器经配置以接收所述触发信号,并在所述触发信号处于激活状态时,锁存所述字线的行地址。
3.根据权利要求1所述的设备,其中所述阈值产生器电路进一步包括:
存储电路,所述存储电路经配置以提供固定值;和
组合电路,所述组合电路经配置以组合所述固定值和所述随机数以提供所述阈值。
4.根据权利要求1所述的设备,其中所述随机数产生器包括线性反馈移位寄存器。
5.根据权利要求1所述的设备,其中所述随机数产生器经配置以产生处于某一范围内的所述随机数。
6.根据权利要求5所述的设备,所述设备进一步包括模式寄存器,其中所述范围存储在所述模式寄存器中。
7.根据权利要求1所述的设备,所述设备进一步包括经配置以接收所述触发信号的状态控制电路,其中所述状态控制电路经配置以在所述触发信号处于激活状态时在所述字线中的至少一个受害者字线上执行目标刷新操作。
8.根据权利要求7所述的设备,所述设备进一步包括外部引脚,其中所述状态控制电路进一步经配置以在所述触发信号处于所述激活状态时,在所述外部引脚上断言忙碌信号。
9.一种系统,所述系统包括:
存储器装置,所述存储器装置包括:
刷新控制电路,所述刷新控制电路经配置以至少部分地基于存取计数值和动态产生的阈值的比较而检测侵害者行;和
外部引脚,其中所述刷新控制电路进一步经配置以在检测到所述侵害者行时,在所述外部引脚上断言忙碌信号;和
耦合到所述存储器装置的存储器控制器,所述存储器控制器经配置以:
当未断言所述忙碌信号时,对所述存储器装置提供一或多个第一存取命令;和
当断言所述忙碌信号时,暂停对所述存储器装置提供一或多个第二存取命令。
10.根据权利要求9所述的系统,其中所述阈值包括随机数。
11.根据权利要求9所述的系统,其中所述阈值至少部分地基于存储在包含于所述存储器装置中的模式寄存器中的值。
12.根据权利要求11所述的系统,其中所述存储器控制器进一步经配置以提供将所述值写入所述模式寄存器的模式寄存器写入命令。
13.根据权利要求9所述的系统,其中所述刷新控制电路经配置以在断言所述忙碌信号时,在所述存储器装置的存储器阵列的一或多个字线上执行一或多个目标刷新操作。
14.一种方法,所述方法包括:
至少部分地基于随机数,产生阈值;
将存储器阵列的字线的存取计数值与所述阈值比较,其中所述存取计数值对应于所述字线已存取的次数;
基于所述比较,激活触发信号;和
当所述触发信号激活时,锁存所述字线的行地址。
15.根据权利要求14所述的方法,其中产生所述阈值包括:
产生所述随机数;和
组合所述随机数和固定值。
16.根据权利要求15所述的方法,其中组合所述随机数和所述固定值包括对所述随机数和所述固定值求和。
17.根据权利要求15所述的方法,所述方法进一步包括编程所述随机数的范围、标准差或均值中的至少一个。
18.根据权利要求15所述的方法,所述方法进一步包括接收激活命令,其中响应于所述激活命令,产生所述随机数。
19.根据权利要求14所述的方法,所述方法进一步包括:
至少部分地基于所述行地址,计算至少一个受害者行地址;和
在对应于所述至少一个受害者行地址的至少一个字线上执行目标刷新操作。
20.根据权利要求14所述的方法,所述方法进一步包括当所述触发信号激活时在存储器装置的外部引脚上断言信号。
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