DE102014001142A1

DE102014001142A1 - System und Verfahren zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung

Info

Publication number: DE102014001142A1
Application number: DE102014001142.9A
Authority: DE
Inventors: Wolf Allers; Edvin Paparisto; Mihail Jefremow; Jan Otterstedt; Leonardo Castro
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2014-07-31
Also published as: US20140215124A1; CN103971738B; CN103971738A; US9032140B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Speichersystem und insbesondere auf ein System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung und auf ein Verfahren zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist ein System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, bereitgestellt, wobei die Speicherzellen dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein, wobei das System Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit eines Stroms von der Stromquelle aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein elektronisches Speichersystem und insbesondere auf ein System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung und auf ein Verfahren zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung.
Ein elektronisches Speichersystem weist allgemein eine Vielzahl von Speicherzellen zum Speichern von Informationen auf. Jede dieser Speicherzellen ist dafür eingerichtet, eine spezifische Menge an Daten zu speichern. In vielen herkömmlichen Systemen kann jede Speicherzelle ein einziges Bit an Informationen speichern, d. h. die Speicherzelle kann zwei Zustände annehmen
In vielen herkömmlichen nichtflüchtigen Speichersystemen, wie etwa EPROM-Systemen, EEPROM-Systemen oder Flash-Speicher-Systemen, weist eine Speicherzelle einen Floating-Gate-Transistor auf, der ein Floating Gate aufweist, das vollständig von einem hochohmigen Material umgeben ist und deshalb von den übrigen Gates und Eingängen des Floating-Gate-Transistors isoliert ist. Deshalb bleibt, wenn das Floating Gate mit einem bestimmten Betrag an elektrischer Ladung geladen wird, dieser Betrag über lange Zeiträume unverändert. Folglich kann ein Floating-Gate-Transistor zwei Zustände annehmen, die über ausgedehnte Zeiträume ohne eine Verbindung mit einer Stromversorgung aufrecht erhalten werden können: einen ersten Zustand, in dem die Ladung, die von dem Floating Gate getragen wird, oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt, und einen zweiten Zustand, in dem die Ladung, die von dem Floating Gate getragen wird, unterhalb dieses Schwellenwerts liegt. Deshalb kann ein Floating-Gate-Transistor verwendet werden, um ein einzelnes Bit an Informationen zu speichern. Mit der Einführung von zusätzlichen Schwellenwerten kann mehr als ein einziges Bit an Informationen in einer Speicherzelle gespeichert werden.
Anders als wirkliche Nur-Lese-Speicher-Systeme sind die nichtflüchtigen Speichersysteme, die oben erwähnt worden sind, nicht dafür ausgelegt, Daten permanent zu speichern. Statt dessen sind diese Systeme dafür ausgelegt, durch einen Benutzer des jeweiligen Speichersystems programmiert werden zu können. Wenn es einmal programmiert ist, dann wird das Speichersystem die Daten speichern, bis die Daten gelöscht werden. Nachdem die Daten gelöscht worden sind, kann das Speichersystem neu programmiert werden, um neue Daten zu speichern.
Die nichtflüchtigen Speichersysteme, die oben erwähnt worden sind, verwenden verschiedene Mechanismen zum Löschen von Daten. Ein EPROM zum Beispiel kann gelöscht werden, indem es einem starken ultravioletten Licht ausgesetzt wird. Im Gegensatz dazu können EEPROM- und Flash-Speicher-Systeme elektrisch gelöscht werden.
Alle diese Systeme werden aber elektrisch programmiert, d. h. indem eine Spannung an spezifische Bereiche der Speichervorrichtung über einen spezifischen Betrag an Zeit angelegt wird, was dazu führt, dass Ströme in der Speichervorrichtung fließen. Typischerweise werden diese Ströme in EPROM-, EEPROM- und Flash-Speicher-Systemen dazu verwendet, um das Fowler-Nordheim-Tunneln zu induzieren, oder sie werden für eine Hot-Carrier-Injektion verwendet.
Die spezifische Menge an Strom, die benötigt wird, um eine gegebene Speicherzelle zu programmieren oder zu beschreiben, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie etwa von den Zellenbedingungen, der Temperatur, der Versorgungsspannung oder von Prozessschwankungen. Außerdem steht in den meisten Speichersystemen nur ein begrenzter Strom für Schreiboperationen zur Verfügung. In herkömmlichen Speichersystemen wird eine konstante Anzahl an Speicherzellen parallel programmiert, wobei diese Anzahl so ausgewählt wird, dass sie die maximale Stromanforderung im ungünstigsten Fall zufriedenstellt, die durch die oben erwähnten Zellenbedingungen definiert ist. Da dieser ungünstigste Fall eine sehr niedrige Wahrscheinlichkeit des Auftretens hat, folgt daraus, dass der zur Verfügung stehende Strom in den meisten Fällen nicht in vollem Umfang verwendet wird. Infolgedessen werden in herkömmlichen Speichersystemen die zur Verfügung stehenden Ressourcen für das Programmieren von Speicherzellen nicht optimal genutzt.
Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf an einem verbesserten System und/oder Verfahren zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung ist ein System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung bereitgestellt, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, die dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein. Das System weist Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit von Strom von der Stromquelle auf. Durch das Verwenden der Selektionseinrichtungen kann die Bitrate dynamisch an die Fähigkeit der Stromquelle, Strom liefern zu können, angepasst werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Speichervorrichtungen kann somit der Schreibdurchsatz erhöht werden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung bereitgestellt, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, die dafür konfiguriert sind, elektrisch programmierbar zu sein. Das System weist Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden auf der Grundlage eines elektrischen Zustands der Speicherzelle auf. Durch das Verwenden der Deselektionseinrichtungen kann eine hinreichend beschriebene Speicherzelle aus dem Programmiertwerden deselektiert werden. Nach dem Deselektieren wird die Speicherzelle nicht mehr länger einen Schreibstrom aufnehmen. Dies führt zu einem niedrigeren Stromverbrauch während des Programmierens der Speichervorrichtung. Des Weiteren kann der Strom, der durch das Deselektieren von hinreichend beschriebenen Speicherzellen gespart wird, für das Programmieren weiterer Speicherzellen verwendet werden.
Gemäß einem Aspekt wird ein System bereitgestellt zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, wobei die Speicherzellen dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein, wobei das System Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit von Strom von der Stromquelle aufweist.
Vorteilhaft weist das System des Weiteren eine Überwachungseinrichtung auf, die dafür konfiguriert ist, die Stromquelle zu überwachen.
Vorteilhaft ist die Überwachungseinrichtung dafür eingerichtet, ein Quellenaktivitätssignal zu erzeugen, das indikativ für die Fähigkeit der Stromquelle ist, mehr Strom bereitstellen zu können, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird.
Vorteilhaft ist die Überwachungseinrichtung dafür eingerichtet, den Strom zu messen, der von der Stromquelle abgezogen wird.
Vorteilhaft weist das System des Weiteren eine digitale Steuerung auf, die dafür eingerichtet ist, ein Signal von der Überwachungseinrichtung zu empfangen, das es der digitalen Steuerung ermöglicht, festzustellen, ob die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird, wobei die digitale Steuerung dafür konfiguriert ist, eine Selektion einer zusätzlichen Speicherzelle für das Programmieren immer dann zu initiieren, wenn die digitale Steuerung feststellt, dass die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird.
Vorteilhaft weist das System des Weiteren Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden auf der Grundlage eines elektrischen Zustands der Speicherzelle auf.
Gemäß einem Aspekt wird ein System bereitgestellt zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, wobei die Speicherzellen dafür konfiguriert sind, elektrisch programmierbar zu sein, wobei das System Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden auf der Grundlage eines elektrischen Zustands der Speicherzelle aufweist.
Vorteilhaft weist das System des Weiteren eine Vielzahl von Zellenüberwachungseinrichtungen auf, wobei jede Zellenüberwachungseinrichtung mit einer Speicherzelle verknüpft ist und dafür konfiguriert ist, den elektrischen Zustand der Speicherzelle zu überwachen.
Vorteilhaft ist eine Zellenüberwachungseinrichtung dafür konfiguriert, den elektrischen Zustand der Speicherzelle, mit der sie verknüpft ist, aus dem Überwachen eines Schreibstroms abzuleiten, der für das Programmieren der Speicherzelle verwendet wird.
Vorteilhaft ist eine Zellenüberwachungseinrichtung dafür konfiguriert, eine Deselektion der Speicherzelle, mit der sie verknüpft ist, aus dem Programmieren immer dann zu initiieren, wenn der elektrische Zustand der Speicherzelle anzeigt, dass die Speicherzelle hinreichend programmiert worden ist.
Vorteilhaft weist das System des Weiteren eine Zellenüberwachungseinrichtung auf, die dafür konfiguriert ist, einen Schreibstrom zu messen, der von einer Stromquelle zu einer Speicherzelle fließt.
Vorteilhaft weist das System des Weiteren eine Zellenüberwachungseinrichtung auf, die dafür konfiguriert ist, einen Schreibstrom zu messen, der von einer Speicherzelle zu einer Deselektionseinrichtung fließt.
Gemäß einem Aspekt wird ein System bereitgestellt zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, wobei die Speicherzellen dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein, wobei das System Folgendes aufweist:
Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren,
Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren von Speicherzellen aus dem Programmiertwerden,
eine Quellenüberwachungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, die Stromquelle zu überwachen,
eine digitale Steuerung, die mit der Quellenüberwachungseinrichtung gekoppelt ist, und
eine Vielzahl von Zellenüberwachungseinrichtungen, wobei
die Quellenüberwachungseinrichtung dafür konfiguriert ist, die digitale Steuerung mit einem Signal zu versehen, das es der digitalen Steuerung ermöglicht, festzustellen, ob die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird,
die digitale Steuerung dafür konfiguriert ist, die Selektionseinrichtungen auf der Grundlage des von der Quellenüberwachungseinrichtung empfangenen Signals zu steuern, und
jede Zellenüberwachungseinrichtung mit einer Speicherzelle verknüpft ist, dafür konfiguriert ist, einen elektrischen Zustand der Speicherzelle zu überwachen, und dafür konfiguriert ist, eine Deselektion der Speicherzelle auf der Grundlage des elektrischen Zustands der Speicherzelle durch eine Deselektionseinrichtung, die mit der Speicherzelle verknüpft ist, zu steuern.
Vorteilhaft ist die digitale Steuerung dafür konfiguriert, eine Selektion einer zusätzlichen Speicherzelle für das Programmieren immer dann zu initiieren, wenn die digitale Steuerung feststellt, dass die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird.
Vorteilhaft ist jede Zellenüberwachungseinrichtung dafür konfiguriert, eine Deselektion der Speicherzelle, mit der sie verknüpft ist, aus dem Programmiertwerden durch die Deselektionseinrichtung, die mit der Speicherzelle verknüpft ist, immer dann zu initiieren, wenn der elektrische Zustand der Speicherzelle anzeigt, dass die Speicherzelle hinreichend programmiert worden ist.
Vorteilhaft wird der elektrische Zustand der Speicherzelle aus der Überwachung eines Schreibstroms abgeleitet, der für das Programmieren der Speicherzelle verwendet wird.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, wobei die Speichervorrichtung eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, die dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Programmieren einer Speicherzelle durch das Anlegen eines Schreibstroms an die Speicherzelle;
Feststellen, ob die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird;
wenn die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird: das Selektieren einer zusätzlichen Speicherzelle für das Programmieren.
Vorteilhaft umfasst der Schritt des Feststellens, ob die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird, den folgenden Schritt:
Überwachen des Status der Stromquelle.
Vorteilhaft umfasst der Schritt des Überwachens des Status der Stromquelle den folgenden Schritt:
Erzeugen eines Quellenaktivitätssignals, das indikativ für die Fähigkeit der Stromquelle ist, mehr Strom liefern zu können, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird.
Vorteilhaft umfasst der Schritt des Überwachens des Status der Stromquelle den folgenden Schritt:
Messen des von der Stromquelle abgezogenen Stroms.
Vorteilhaft umfasst das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte:
Überwachen des Schreibstroms, der an eine Speicherzelle angelegt wird;
Erfassen einer Eigenschaft des Schreibstroms;
Deselektieren der Speicherzelle aus dem Programmiertwerden.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, wobei die Speichervorrichtung eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, die dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines Stroms programmierbar zu sein, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Programmieren einer Speicherzelle durch das Anlegen eines Schreibstroms an die Speicherzelle;
Überwachen des Schreibstroms;
Erfassen einer Eigenschaft des Schreibstroms;
Deselektieren der Speicherzelle aus dem Programmiertwerden.
Vorteilhaft ist die Eigenschaft des Schreibstroms indikativ dafür, dass die Speicherzelle hinreichend programmiert worden ist.
Vorteilhaft umfasst der Schritt des Erfassens einer Eigenschaft des Schreibstroms den folgenden Schritt:
Erfassen, dass der Schreibstrom unter einen vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist.
Vorteilhaft umfasst der Schritt des Erfassens einer Eigenschaft des Schreibstroms den folgenden Schritt:
Erfassen, dass der absolute Wert der Änderungsrate des Schreibstroms einen vordefinierten Schwellenwert überschritten hat.
Vorteilhaft umfasst der Schritt des Deselektierens der Speicherzelle aus dem Programmiertwerden den folgenden Schritt:
Abschalten des Schreibstroms.
Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung deutlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen sind einbezogen, um ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen, und sie sind in die vorliegende Patentspezifikation eingegliedert und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und zusammen mit der Beschreibung dienen sie dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne Weiteres erkannt werden, da sie durch die Bezugnahme auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden.
1 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, die Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit eines Stroms von einer Stromquelle und eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Aktivität der Stromquelle aufweist;
2 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, die Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit von Strom von einer Stromquelle und eine Überwachungseinrichtung aufweist, die dafür konfiguriert ist, einen Strom zu messen, der von der Stromquelle zu einem Zellen-Array fließt;
3 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, die Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden aufweist, wobei die Deselektionseinrichtungen für ein Low-Side-Abfühlen bzw. Abfühlen auf der Unterseite konfiguriert sind;
4 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, die Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden aufweist, wobei die Deselektionseinrichtungen für ein High-Side-Abfühlen bzw. Abfühlen auf der Oberseite konfiguriert sind;
5 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, die Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit von Strom von einer Stromquelle und Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden, wenn diese hinreichend beschrieben worden ist, aufweist;
6 veranschaulicht eine ausführliche Darstellung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, die Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden aufweist, wobei die Deselektionseinrichtungen einen Schalter und eine Überwachungseinrichtung zum Vergleichen eines für das Programmieren einer Speicherzelle verwendeten Stroms mit einem Schwellenwertstrom aufweisen;
7 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, wobei eine zusätzliche Speicherzelle für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit eines zusätzlichen Stroms von einer Stromquelle ausgewählt wird;
8 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, das ein Deselektieren von hinreichend beschriebenen Speicherzellen erlaubt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, die einen Teil davon bilden und in denen durch Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Es soll klar sein, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass strukturelle oder andere Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die nachfolgende ausführliche Beschreibung soll daher nicht in einem beschränkenden Sinne betrachtet werden, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die angehängten Ansprüche definiert.
1 zeigt eine Speichervorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Speichervorrichtung 1 weist n Speicherzellen auf, die in einem Zellen-Array 2 angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Speicherzellen nichtflüchtige Speicherzellen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Zellen-Array 2, das die n Speicherzellen enthält, mit einer einzigen Wortleitung verbunden und enthält alle Speicherzellen, die mit dieser Wortleitung verbunden sind. Drei Speicherzellen sind symbolisch in 1 hervorgehoben: Die erste Speicherzelle (<1>), die letzte Speicherzelle (<n>) und eine dritte Speicherzelle (<x>), die zwischen den ersten und den letzten Speicherzellen liegt. Die Speichervorrichtung 1 weist des Weiteren n Schalter auf. Jeder der n Schalter ist mit einer der n Speicherzellen verknüpft und ist elektrisch mit der jeweiligen Speicherzelle verbunden. 1 zeigt drei Schalter 11, 12 und 13, wobei der Schalter 11 mit der Speicherzelle <1> verknüpft ist, der Schalter 12 mit der Speicherzelle <x> verknüpft ist und der Schalter 13 mit der Speicherzelle <n> verknüpft ist.
Das Zellen-Array 2 ist mit einer Stromquelle 3 durch eine Stromversorgungsleitung 6 verbunden. In Übereinstimmung mit der Erfindung kann die Stromquelle 3 durch jedes Bauteil bzw. jede Komponente implementiert werden, das bzw. die dafür eingerichtet ist, dem Zellen-Array 2 Strom zuzuführen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stromquelle 3 eine Spannungsquelle, die dafür konfiguriert ist, einen begrenzten Strom zu liefern. Die Stromquelle 3 ist dafür konfiguriert, Strom für das Programmieren der Speicherzellen zu liefern, die in dem Zellen-Array 2 enthalten sind. Die Speichervorrichtung 1 weist des Weiteren eine Überwachungseinrichtung 4 und eine digitale Steuerung 5 auf. Die Überwachungseinrichtung 4 ist mit der Stromquelle 3 durch eine Überwachungseinrichtungseingangsleitung 7 und mit der digitalen Steuerung 5 durch eine Überwachungseinrichtungsausgangsleitung 8 verbunden. Außerdem ist die digitale Steuerung 5 mit den n Schaltern durch Steuerungsausgangsleitungen 9 verbunden. 1 zeigt symbolisch Steuerungsausgangsleitungen 9, die die digitale Steuerung 5 jeweils mit jedem der Schalter 11, 12 und 13 verbinden.
Wie bei herkömmlichen Speichervorrichtungen kann ein Strom, der von der Stromquelle 3 an das Zellen-Array 2 über die Stromversorgungsleitung 6 geliefert wird, dazu verwendet werden, die Speicherzellen zu programmieren, die in dem Zellen-Array 2 enthalten sind. Der Prozess des Programmierens einer Speicherzelle wird oftmals auch als „Schreibvorgang” bezeichnet. Beide Begriffe beziehen sich auf den Prozess des Änderns des Zustands einer Speicherzelle von „gelöscht” zu „beschrieben” und werden nachfolgend synonym zueinander verwendet.
Die Schalter 11, 12 und 13 sind dafür konfiguriert, eine Auswahl einer Speicherzelle des Zellen-Array 2 für das Programmieren zu erlauben. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schalter auch so konfiguriert, dass sie eine Deselektion einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden erlauben. Insbesondere ist der Schalter 11 dafür konfiguriert, die Speicherzelle <1> zu selektieren/zu deselektieren, ist der Schalter 12 dafür konfiguriert, die Speicherzelle <x> zu selektieren/zu deselektieren, und ist der Schalter 13 dafür konfiguriert, die Speicherzelle <n> zu selektieren/zu deselektieren. Eine Speicherzelle in dem Speicher-Array 2 kann durch einen Strom programmiert werden, der von der Stromquelle 3 zugeführt wird, wenn, und nur dann, wenn sie durch den Schalter selektiert ist, der mit der Speicherzelle verknüpft ist.
Die Schalter 11, 12 und 13 werden von der digitalen Steuerung 5 gesteuert, d. h. die digitale Steuerung 5 steuert jeden der Schalter, die mit den Speicherzellen verknüpft sind, die in dem Zellen-Array 2 enthalten sind. Die digitale Steuerung 5 steuert die Schalter 11, 12 und 13 auf der Grundlage einer Eingabe, die von der Überwachungseinrichtung 4 empfangen wird, die die Aktivität der Stromquelle 3 überwacht. Da die digitale Steuerung 5 von der Überwachungseinrichtung 4 Informationen über die Aktivität der Stromquelle 3 erhält, kann die digitale Steuerung 5 die Schalter 11, 12 und 13 auf der Grundlage der Aktivität der Stromquelle 3 steuern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Stromquelle 3 eine Ladungspumpe auf. Die Überwachungseinrichtung 4 überwacht dann bevorzugt die Pumpenaktivität der Ladungspumpe und versorgt die digitale Steuerung 5 mit einem Pumpenaktivitätssignal. Auf der Grundlage dieses von der Überwachungseinrichtung 4 empfangenen Pumpenaktivitätssignals kann die digitale Steuerung 5 die Anzahl an Speicherzellen in dem Zellen-Array 2 einstellen, die programmiert werden. Wenn zum Beispiel in einem bestimmten Augenblick eine gewisse Untermenge von Speicherzellen des Zellen-Array 2 gerade programmiert wird, wird ein entsprechender Strom aus der Stromquelle 3 entnommen. Wenn dieser Strom kleiner als der maximale Strom ist, den die Stromquelle 3 liefern könnte, d. h. wenn die Stromquelle 3 in diesem bestimmten Augenblick mehr Strom liefern könnte, dann wird das von der Überwachungseinrichtung 4 an die digitale Steuerung 5 gelieferte Pumpenaktivitätssignal eine Inaktivität anzeigen. In diesem Fall wird eine zusätzliche Speicherzelle des Zellen-Array 2 für das Schreiben durch die digitale Steuerung 5 mit dem Schalter, der mit dieser Speicherzelle verknüpft ist, selektiert werden.
Deshalb erlauben es die Schalter, dass die Anzahl an Speicherzellen, die zu einer bestimmten Zeit programmiert werden, an die Aktivität der Stromquelle 3 angepasst werden kann. Insbesondere kann durch die Verwendung der Überwachungseinrichtung 4 und der digitalen Steuerung 5 die Anzahl an Speicherzellen, die an einem vorgegebenen Zeitpunkt programmiert werden, an den Betrag an Strom angepasst werden, der von der Stromquelle 3 zur Verfügung steht, woraus sich ein System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung ergibt.
2 zeigt eine Speichervorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform durch die Art und Weise, wie die Überwachungseinrichtung 4 ausgelegt und positioniert ist. Anstatt die Pumpenaktivität der Stromquelle 3 zu überwachen, wird die Überwachungseinrichtung 4 in dieser Ausführungsform dazu benutzt, direkt den Schreibstrom zu messen, der von der Stromquelle 3 von allen selektierten Speicherzellen in dem Zellen-Array 2 abgezogen wird. Deshalb ist die Überwachungseinrichtung 4 in der Stromversorgungsleitung 6 platziert, die das Zellen-Array 2 mit der Stromquelle 3 verbindet. Infolgedessen kann ein Strom, der von dem Zellen-Array 2 aus der Stromquelle 3 abgezogen wird, leicht durch die Überwachungseinrichtung 4 gemessen werden. Der Wert des Stroms, der von der Überwachungseinrichtung 4 gemessen wird, wird der digitalen Steuerung 5 über die Überwachungseinrichtungsausgangsleitung 8 zugeführt. Die digitale Steuerung 5 vergleicht dann den empfangenen Wert mit einem vordefinierten Schwellenwert. Wenn der empfangene Wert unterhalb des vordefinierten Schwellenwerts liegt, dann wird die digitale Steuerung 5 eine zusätzliche Speicherzelle für den Schreibvorgang mit dem Schalter auswählen, der mit dieser Speicherzelle verknüpft ist. Als Folge davon wird in einer Situation, in der mehr Strom von der Stromquelle 3 zur Verfügung stehen würde, als augenblicklich von allen selektierten Speicherzellen in dem Zellen-Array 2 entnommen wird, eine zusätzliche Speicherzelle für den Schreibvorgang selektiert werden.
Infolgedessen kann in den Speichervorrichtungen 1, die in den 1 und 2 gezeigt worden sind, der Schreibdurchsatz innerhalb der Grenzen, die durch den verfügbaren Strom gesetzt sind, maximiert werden, indem erlaubt wird, dass eine variable Anzahl an Speicherzellen parallel beschrieben werden kann.
3 zeigt eine Speichervorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Speichervorrichtung 1 weist wiederum n Speicherzellen auf, die in einem Zellen-Array 2 angeordnet sind. Eine Stromquelle 3 ist mit dem Zellen-Array 2 durch eine Stromversorgungsleitung 6 verbunden. Die Speichervorrichtung 1 weist des Weiteren n Schalter auf. Jeder dieser Schalter ist mit einer der Speicherzellen verknüpft und ist mit der zugehörigen Zelle durch eine Zellenausgangsleitung verbunden. Drei dieser Schalter, d. h. die Schalter 11, 12 und 13, sind beispielshalber in 3 zusammen mit den zugehörigen Zellenausgangsleitungen 41, 42 und 43 gezeigt. Die Speichervorrichtung 1 weist des Weiteren n Überwachungseinrichtungen auf. Jede dieser Überwachungseinrichtungen ist mit einem der Schalter und mit einer der Speicherzellen verknüpft. Die Überwachungseinrichtung 21 ist mit dem Schalter 11 und der Speicherzelle <1> verknüpft, die Überwachungseinrichtung 22 ist mit dem Schalter 12 und der Speicherzelle <x> verknüpft und die Überwachungseinrichtung 23 ist mit dem Schalter 13 und der Speicherzelle <n> verknüpft. Jede Überwachungseinrichtung ist des Weiteren dafür konfiguriert, den zugehörigen Schalter zu steuern. Deshalb ist jede Überwachungseinrichtung elektrisch mit ihrem zugehörigen Schalter verbunden.
Wenn eine Speicherzelle des Zellen-Array 2 gerade programmiert wird, fließt ein Strom, der auch als ein Schreibstrom bezeichnet wird, von der Stromquelle 3 durch die Stromversorgungsleitung 6 zu dieser Speicherzelle und von der Speicherzelle durch die zugehörige Zellenausgangsleitung zu dem zugehörigen Schalter. Der Strom, der von der Speicherzelle durch die Zellenausgangsleitung zu dem Schalter fließt, wird von der Überwachungseinrichtung überwacht, die mit dieser Speicherzelle und diesem Schalter verknüpft ist. Wenn zum Beispiel gerade die Speicherzelle <1> programmiert wird, fließt ein Schreibstrom von der Stromquelle 3 durch die Stromversorgungsleitung 6 zu der Speicherzelle <1> and von der Speicherzelle <1> durch die Zellenausgangsleitung 41 zu dem Schalter 11. Dieser Schreibstrom wird von der Überwachungseinrichtung 21 überwacht. Die Überwachungseinrichtungen sind dafür konfiguriert, die Schalter auf der Grundlage der Schreibströme zu steuern, die von den Überwachungseinrichtungen überwacht werden. Folglich ist die Überwachungseinrichtung 21 dafür konfiguriert, den Schalter 11 auf der Grundlage des Schreibstroms zu steuern, der durch die Zellenausgangsleitung 41 fließt. Durch das Überwachen des Schreibstroms für jede der Speicherzellen, die gerade programmiert werden, ist es möglich, Informationen über den Status der Speicherzellen während des Vorgangs des Programmierens zu empfangen. Da der Schreibstrom typischerweise abnimmt, wenn eine Speicherzelle hinreichend beschrieben ist, erlaubt insbesondere das Überwachen des Schreibstroms, hinreichend beschriebene Speicherzellen zu entdecken.
Die Überwachungseinrichtungen sind so konfiguriert, dass sie eine Speicherzelle aus dem Programmiertwerden deselektieren, wenn sie entdecken, dass eine Zelle hinreichend beschrieben worden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, dass jede Überwachungseinrichtung so konfiguriert ist, dass sie den zugehörigen Schalter instruiert, die zugehörige Speicherzelle aus dem Programmieren zu deselektieren, sobald die Überwachungseinrichtung entdeckt, dass der Schreibstrom, der von dieser Überwachungseinrichtung überwacht wird, unter einen vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Überwachungseinrichtungen so konfiguriert, dass sie die Änderungsrate der Schreibströme ermitteln und eine Deselektion einer Speicherzelle initiieren, wenn der absolute Wert der Änderungsrate einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Auf diese Weise kann ein sehr genauer Schreibvorgang-Abschluss-Indikator implementiert werden. In beiden Ausführungsformen werden Speicherzellen, die hinreichend beschrieben worden sind, deselektiert und werden deshalb nicht mehr länger Strom von der Stromquelle ziehen. Dies reduziert den Stromverbrauch während des Programmierens der Speicherzellen in dem Zellen-Array 2.
Wenn zum Beispiel gerade die Speicherzelle <1> programmiert wird, wird, wie oben beschrieben worden ist, ein Schreibstrom von der Stromquelle 3 durch die Speicherzelle <1> und die Zellenausgangsleitung 41 fließen. Wenn die Speicherzelle <1> hinreichend beschrieben ist, wird dieser Schreibstrom abnehmen. In einer herkömmlichen Speichervorrichtung würde dieser verringerte Schreibstrom weiterhin von der Stromquelle 3 abgezogen werden. In der Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung wird aber, sobald die Speicherzelle <1> hinreichend beschrieben worden ist, die Überwachungseinrichtung 21 entdecken, dass der Schreibstrom unter einen vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist, und wird deshalb den Schalter 11 anweisen, die Speicherzelle <1> aus dem Programmieren zu deselektieren. Als Folge davon wird die Speicherzelle <1> nicht mehr länger Strom von der Stromquelle 3 entnehmen. Deshalb wird der Stromverbrauch während des Programmierens in der Speichervorrichtung 1 von 3 im Vergleich zu einer herkömmlichen Speichervorrichtung reduziert.
In der Speichervorrichtung 1 von 3 ist das Konzept des Low-Side-Abfühlens bzw. des Abfühlens auf der Unterseite realisiert, d. h. die Überwachungseinrichtungen sind unterhalb des Zellen-Array 2 positioniert, um die Schreibströme zu überwachen, die das Zellen-Array 2 verlassen. Im Gegensatz dazu ist in der Ausführungsform der Erfindung, die in 4 gezeigt ist, das Konzept des High-Side-Abfühlens bzw. des Abfühlens auf der Oberseite realisiert. Hier sind die Überwachungseinrichtungen oberhalb des Zellen-Array 2 positioniert, um die Schreibströme zu überwachen, die das Zellen-Array 2 betreten. Um zu erlauben, dass die Schreibströme überwacht werden können, die in das Zellen-Array 2 eintreten, ist die Stromversorgungsleitung 6, die aus der Stromquelle 3 austritt, in n Zelleneingangsleitungen aufgeteilt, wodurch jede der n Speicherzellen in dem Zellen-Array 2 separat mit der Stromquelle 3 verbunden ist. Für jede Zelleneingangsleitung ist eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung dieser Zelleneingangsleitung bereitgestellt.
In 4 sind drei Zelleneingangsleitungen 31, 32 und 33 mit zugehörigen Überwachungseinrichtungen 21, 22 und 23 beispielhaft gezeigt. Die Zelleneingangsleitung 31 verbindet die Stromquelle 3 mit der Speicherzelle <1>, die Zelleneingangsleitung 32 verbindet die Stromquelle 3 mit der Speicherzelle <x> und die Zelleneingangsleitung 33 verbindet die Stromquelle 3 mit der Speicherzelle <n>. Die Zelleneingangsleitung 31 wird von der Überwachungseinrichtung 21 überwacht, die Zelleneingangsleitung 32 wird von der Überwachungseinrichtung 22 überwacht und die Zelleneingangsleitung 33 wird von der Überwachungseinrichtung 23 überwacht. Genauso, wie dies für die Speichervorrichtung beschrieben worden ist, die in 3 gezeigt ist, ist jede Überwachungseinrichtung mit einem Schalter verknüpft und ist jede Überwachungseinrichtung dafür konfiguriert, diesen Schalter zu steuern. Dieser Schalter wiederum ist dafür konfiguriert, eine Speicherzelle für das Programmieren zu selektieren oder zu deselektieren. Als Folge davon kann mit der Speichervorrichtung 1, die in 4 gezeigt ist, der Stromverbrauch während des Programmierens der Speicherzellen in dem Zellen-Array 2 reduziert werden, wie dies oben für die in 3 gezeigte Speichervorrichtung beschrieben worden ist.
In den Speichervorrichtungen 1, die in 3 und 4 gezeigt sind, wird die Überwachung von Schreibströmen, die Erfassung von hinreichend beschriebenen Speicherzellen und das Deselektieren von hinreichend beschriebenen Speicherzellen lokal durchgeführt, d. h. individuell für jede einzelne Speicherzelle, die in dem Zellen-Array 2 enthalten ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Überwachungseinrichtungen, die für das Überwachen der Schreibströme verwendet werden, dedizierte Sensoren, die für eine direkte Messung der Schreibströme konfiguriert sind. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Schreibströme mit den Leseverstärkern überwacht, die in herkömmlichen Speichersystemen für das Lesen der Speicherzellen zur Verfügung stehen. Infolgedessen werden keine zusätzlichen Komponenten für das Überwachen der Zellenschreibströme benötigt.
5 zeigt eine Speichervorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Speichervorrichtung 1 ist dafür konfiguriert, eine Selektion von zusätzlichen Speicherzellen für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit von Strom von der Stromquelle 3 zu erlauben und eine Deselektion von hinreichend beschriebenen Speicherzellen aus dem Programmieren zu erlauben. Diese Speichervorrichtung 1 kombiniert die Konzepte, die in dem Kontext der 1 und 3 beschrieben worden sind. Die Speichervorrichtung 1 weist eine Quellenüberwachungseinrichtung 4 auf, die dafür konfiguriert ist, die Aktivität der Stromquelle 3 zu überwachen. Die Ausgabe der Quellenüberwachungseinrichtung 4 wird in die digitale Steuerung 5 eingespeist, die dafür konfiguriert ist, die Schalter zu steuern, die mit den Speicherzellen des Zellen-Array 2 verknüpft sind. In 5 sind drei Schalter 11, 12 und 13 beispielhaft gezeigt. Die Quellenüberwachungseinrichtung 4, die digitale Steuerung 5 und die Schalter 11, 12 und 13 arbeiten, wie dies ausführlich für die in 1 veranschaulichte Speichervorrichtung beschrieben worden ist. Als Folge davon erlauben diese Bauteile bzw. Komponenten der Speichervorrichtung 1 die Selektion von zusätzlichen Speicherzellen für das Programmieren, wenn in einer spezifischen Situation mehr Strom von der Stromquelle 3 zur Verfügung steht, als im Augenblick genutzt wird. Auf diese Weise kann der Schreibdurchsatz der Speichervorrichtung 1 erhöht werden, ohne dass der Schreibstrom überschritten wird, der von der Stromquelle 3 zur Verfügung steht.
Die Speichervorrichtung 1 von 5 weist des Weiteren Zellenüberwachungseinrichtungen auf. Für jede der n Zellen, die in dem Zellen-Array 2 enthalten sind, gibt es eine spezifische Zellenüberwachungseinrichtung, die mit dieser Zelle verknüpft ist. In 5 sind drei dieser Zellenüberwachungseinrichtungen 21, 22, 23 beispielhaft gezeigt. Jede Zellenüberwachungseinrichtung ist dafür konfiguriert, den Schreibstrom ihrer zugehörigen Speicherzelle zu überwachen und den Schalter zu steuern, der mit dieser Speicherzelle verknüpft ist. Die Zellenüberwachungseinrichtung 21 zum Beispiel ist dafür konfiguriert, den Schreibstrom der Speicherzelle <1> zu überwachen und den Schalter 11 zu steuern. Diese Zellenüberwachungseinrichtungen arbeiten, wie dies ausführlich für die Überwachungseinrichtungen der in 3 gezeigten Speichervorrichtung beschrieben worden ist. Folglich ist jede Zellenüberwachungseinrichtung dafür konfiguriert, ihre zugehörige Speicherzelle aus dem Programmieren zu deselektieren, sobald sie entdeckt, dass diese Speicherzelle hinreichend beschrieben worden ist. Infolgedessen kann durch die Verwendung der Zellenüberwachungseinrichtungen 21, 22, 23 der Stromverbrauch während des Programmierens der Speicherzellen des Zellen-Array 2 reduziert werden. In Kombination mit der Quellenüberwachungseinrichtung 4 und der digitalen Steuerung 5 erlauben es die Zellenüberwachungseinrichtungen 21, 22, 23, den Schreibdurchsatz der Speichervorrichtung 1 weiter zu steigern. Dies wird erzielt, indem hinreichend beschriebene Speicherzellen aus der Programmierung deselektiert werden. Nachdem eine Speicherzelle deselektiert worden ist, wird sie im Gegensatz zu hinreichend beschriebenen Speicherzellen in herkömmlichen Speichersystemen nicht mehr länger Strom von der Stromquelle ziehen. Der Strom, der durch diesen Prozess gespart wird, kann dazu verwendet werden, eine andere Speicherzelle zu programmieren. Die Quellenüberwachungseinrichtung wird entdecken, dass die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als augenblicklich genutzt wird, und wird eine Selektion einer zusätzlichen Speicherzelle für das Programmieren initiieren.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Quellenüberwachungseinrichtung 4 so konfiguriert, dass sie den Strom, der von der Stromquelle 3 zu dem Zellen-Array 2 fließt, direkt misst, wie dies für die in 2 gezeigte Speichervorrichtung 1 beschrieben worden ist. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Zellenüberwachungseinrichtungen dafür konfiguriert, ein High-Side-Abfühlen bzw. Abfühlen auf der Oberseite durchzuführen, wie dies für die in 4 gezeigte Speichervorrichtung 1 beschrieben worden ist.
6 zeigt eine Speichervorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Speichervorrichtung 1 ist ähnlich zu der von 3, und zwar dahingehend, dass auch sie Überwachungseinrichtungen und Schalter zum Deselektieren von hinreichend beschriebenen Speicherzellen aus dem Programmieren aufweist. Die Überwachungseinrichtungen sind für ein Low-Side-Abfühlen bzw. Abfühlen auf der Unterseite konfiguriert. In der Ausführungsform von 6 aber sind die Komponenten der Speichervorrichtung 1 ausführlicher gezeigt. Die Speichervorrichtung 1 ist eine nichtflüchtige Speichervorrichtung und weist mehrere Zellen-Arrays auf. Zwei dieser Zellen-Arrays, d. h. ein erstes Zellen-Array 2 und ein zweites Zellen-Array 2', sind beispielhaft in 6 gezeigt. Jedes der Zellen-Arrays weist mehrere Speicherzellen auf. In 6 sind zwei Speicherzellen, die jeweils einen Floating-Gate-Transistor und einen Zugriffstransistor aufweisen, für jedes der zwei Zellen-Arrays 2 und 2' gezeigt. Die Drain-Anschlüsse der Floating-Gate-Transistoren der Speicherzellen sind mit einer Stromquelle 3 durch Bitleitungen 55 verbunden. Die Source-Anschlüsse der Zugriffstransistoren der Speicherzellen sind mit Source-Leitungen 56 verbunden. Die Steuer-Gates der Floating-Gate-Transistoren der Speicherzellen sind mit Wortleitungen 57 verbunden. Die Gates der Zugriffstransistoren der Speicherzellen sind mit Auswahlleitungen 60 verbunden.
Die Speicherzellen der Speichervorrichtung 1 sind in einem regelmäßigen Raster mit Reihen und Spalten angeordnet. In jeder Reihe sind die Speicherzellen mit einer einzigen Wortleitung und einer einzigen Auswahlleitung gekoppelt. In jeder Spalte sind die Speicherzellen mit einer einzigen Bitleitung und einer einzigen Source-Leitung gekoppelt. 6 zeigt zwei Reihen von Speicherzellen, die den ersten 2 und zweiten 2' Zellen-Arrays entsprechen, und zwei Spalten, d. h. eine erste Spalte 51 und eine zweite Spalte 52. Ein Schalter und eine Überwachungseinrichtung sind mit jeder Spalte von Speicherzellen verknüpft. In der Speichervorrichtung 1 von 6 sind der Schalter 11 und die Überwachungseinrichtung 21 mit der zweiten Spalte 52 von Speicherzellen verknüpft. Der Schalter 11 und die Überwachungseinrichtung 21 sind mit der Source-Leitung 56 gekoppelt. Die Speichervorrichtung 1 weist des Weiteren eine Schwellenwertdefinitionsschaltung 50 auf. Diese Schwellenwertdefinitionsschaltung 50 ist dafür konfiguriert, einen zentralen Schwellenwertstrom für die gesamte Speichervorrichtung 1 zu definieren. Die Schwellenwertdefinitionsschaltung 50 ist so ausgelegt, dass sie den Schwellenwertstrom unter Verwendung eines Stromspiegels definiert.
Die Betätigung des Schalters 11, der Überwachungseinrichtung 21 und der Schwellenwertdefinitionsschaltung 50 wird nun ausführlicher beschrieben werden. Wenn eine Speicherzelle in der zweiten Spalte 52 gerade programmiert wird, fließt ein hoher Schreibstrom von der Stromquelle 3 durch die Bitleitung 55 zu der Speicherzelle, die gerade programmiert wird, und von dieser Speicherzelle durch die Source-Leitung 56 zu dem Schalter 11. An dem Knoten 58 wird der Schreibstrom mit dem Schwellenwertstrom verglichen, der durch den Stromspiegel der Schwellenwertdefinitionsschaltung 50 definiert worden ist. Als Folge davon ist das elektrische Potential des Knotens 58 hoch. Konsequenterweise ist auch das elektrische Potential des Knotens 59 hoch. Da die Gates des Transfertransistors 53 und des zweiten Transistors 54 des Schalters 11 mit dem Knoten 59 gekoppelt sind, wird der Transfertransistor 53 leiten, wohingegen der zweite Transistor 54 nicht leiten wird. Der Schreibstrom kann deshalb von der Speicherzelle, die gerade programmiert wird, durch den Schalter 11 fließen. Wenn die Speicherzelle hinreichend beschrieben worden ist, wird der Schreibstrom anfangen, geringer zu werden. Sobald der Schreibstrom unter den Schwellenwertstrom fällt, der von der Schwellenwertdefinitionsschaltung definiert worden ist, wird der Knoten 58 auf VSS gezogen, und als Folge davon wird auch der Knoten 59 auf VSS gezogen werden. Der Transfertransistor 53 wird nicht mehr länger leiten, während der zweite Transistor 54 leiten wird. Die Source-Leitung 56 wird nun durch den zweiten Transistor 54 mit VDD verbunden werden. Als Folge davon wird kein Strom durch die Speicherzelle fließen. Deshalb wird der Schreibstrom, nachdem die Speicherzelle hinreichend beschrieben worden ist, komplett abgeschaltet.
7 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Speichervorrichtung weist eine Vielzahl von Speicherzellen auf, die dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Programmieren einer Speicherzelle durch das Anlegen eines Schreibstroms an die Speicherzelle (Schritt 101); Feststellen, ab die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird (Schritt 103); wenn die Stromquelle nicht mehr Strom liefern kann, dann wird der Schritt 103 wiederholt; wenn die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, dann wird der Schritt des Selektierens einer zusätzlichen Speicherzelle für das Programmieren (Schritt 105) durchgeführt. Diese Speicherzelle wird dann programmiert werden (Schritt 101).
Als Konsequenz davon wird in dem durch 7 dargestellten Verfahren während des Programmierens von Speicherzellen der Speichervorrichtung eine zusätzliche Speicherzelle für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit von zusätzlichem Strom von der Stromquelle selektiert. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Schreibvorgangschemas, bei denen das Selektieren und das Deselektieren von Speicherzellen für die Programmierung zeitlich gesteuert durchgeführt werden, d. h. zu oder nach vorbestimmten und festgelegten Zeiten. Infolgedessen kann mit dem Verfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung der Schreibdurchsatz erhöht werden, ohne dass der verfügbare Schreibstrom überschritten wird, indem kontinuierlich der benötigte Schreibstrom mit dem verfügbaren Strom abgeglichen wird.
8 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Speichervorrichtung weist eine Vielzahl von Speicherzellen auf, die dafür konfiguriert ist, elektrisch durch das Anlegen eines Stroms programmierbar zu sein. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Programmieren einer Speicherzelle durch das Anlegen eines Schreibstroms an die Speicherzelle (Schritt 111); Überwachen des Schreibstroms (Schritt 113); Erfassen einer Eigenschaft des Schreibstroms (Schritt 115); Deselektieren der Speicherzelle aus dem Programmiertwerden (Schritt 117). Vorteilhafterweise ist die Eigenschaft des Schreibstroms, die in Schritt 115 erfasst wird, indikativ dafür, dass die Speicherzelle hinreichend programmiert worden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bezieht sich die Eigenschaft des Schreibstroms auf den Wert des Schreibstroms. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bezieht sich die Eigenschaft des Schreibstroms auf die Änderungsrate des Schreibstroms. Infolgedessen wird in dem durch 8 dargestellten Verfahren eine hinreichend beschriebene Speicherzelle aus dem Programmiertwerden deselektiert werden. Die Speicherzelle wird dann nicht mehr länger einen Schreibstrom ziehen. Als Folge davon kann der Strom, der benötigt wird, um eine Speicherzelle zu programmieren, minimiert werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden in dem Kontext der 7 und 8 beschriebenen Verfahren kombiniert und werden beide parallel während des Programmierens einer Speichervorrichtung verwendet. Infolgedessen kann der Strom, der durch das Deselektieren von hinreichend beschriebenen Speicherzellen gespart wird, vorteilhafterweise zur Programmierung zusätzlicher Speicherzellen verwendet werden. Als Folge davon kann der Schreibdurchsatz optimiert werden.
Obwohl hier spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, wird es den Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass eine Ersetzung durch eine Vielfalt von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen vorgenommen werden kann, ohne dass von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die vorliegende Patentanmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der spezifischen Ausführungsformen, die hier erörtert worden sind, abdecken. Deshalb soll die vorliegende Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt sein.

Claims

System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, wobei die Speicherzellen dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein, wobei das System Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren auf der Grundlage der Verfügbarkeit von Strom von der Stromquelle aufweist.
System nach Anspruch 1, das des Weiteren eine Überwachungseinrichtung aufweist, die dafür konfiguriert ist, die Stromquelle zu überwachen.
System nach Anspruch 2, wobei die Überwachungseinrichtung dafür eingerichtet ist, ein Quellenaktivitätssignal zu erzeugen, das indikativ für die Fähigkeit der Stromquelle ist, mehr Strom bereitstellen zu können, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird.
System nach Anspruch 2, wobei die Überwachungseinrichtung dafür eingerichtet ist, den Strom zu messen, der von der Stromquelle abgezogen wird.
System nach Anspruch 2, das des Weiteren eine digitale Steuerung aufweist, die dafür eingerichtet ist, ein Signal von der Überwachungseinrichtung zu empfangen, das es der digitalen Steuerung ermöglicht, festzustellen, ob die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird, wobei die digitale Steuerung dafür konfiguriert ist, eine Selektion einer zusätzlichen Speicherzelle für das Programmieren immer dann zu initiieren, wenn die digitale Steuerung feststellt, dass die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird.
System nach Anspruch 1, das des Weiteren Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden auf der Grundlage eines elektrischen Zustands der Speicherzelle aufweist.
System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, wobei die Speicherzellen dafür konfiguriert sind, elektrisch programmierbar zu sein, wobei das System Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren einer Speicherzelle aus dem Programmiertwerden auf der Grundlage eines elektrischen Zustands der Speicherzelle aufweist.
System zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, wobei die Speicherzellen dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein, wobei das System Folgendes aufweist: Selektionseinrichtungen zum Selektieren von Speicherzellen für das Programmieren, Deselektionseinrichtungen zum Deselektieren von Speicherzellen aus dem Programmiertwerden, eine Quellenüberwachungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, die Stromquelle zu überwachen, eine digitale Steuerung, die mit der Quellenüberwachungseinrichtung gekoppelt ist, und eine Vielzahl von Zellenüberwachungseinrichtungen, wobei die Quellenüberwachungseinrichtung dafür konfiguriert ist, die digitale Steuerung mit einem Signal zu versehen, das es der digitalen Steuerung ermöglicht, festzustellen, ob die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird, die digitale Steuerung dafür konfiguriert ist, die Selektionseinrichtungen auf der Grundlage des von der Quellenüberwachungseinrichtung empfangenen Signals zu steuern, und jede Zellenüberwachungseinrichtung mit einer Speicherzelle verknüpft ist, dafür konfiguriert ist, einen elektrischen Zustand der Speicherzelle zu überwachen, und dafür konfiguriert ist, eine Deselektion der Speicherzelle auf der Grundlage des elektrischen Zustands der Speicherzelle durch eine Deselektionseinrichtung, die mit der Speicherzelle verknüpft ist, zu steuern.
Verfahren zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, wobei die Speichervorrichtung eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, die dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines von einer Stromquelle zugeführten Stroms programmierbar zu sein, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Programmieren einer Speicherzelle durch das Anlegen eines Schreibstroms an die Speicherzelle; Feststellen, ob die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird; wenn die Stromquelle mehr Strom liefern könnte, als im Augenblick von der Stromquelle abgezogen wird: das Selektieren einer zusätzlichen Speicherzelle für das Programmieren.
Verfahren zur adaptiven Bitratenprogrammierung einer Speichervorrichtung, wobei die Speichervorrichtung eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, die dafür konfiguriert sind, elektrisch durch das Anlegen eines Stroms programmierbar zu sein, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Programmieren einer Speicherzelle durch das Anlegen eines Schreibstroms an die Speicherzelle; Überwachen des Schreibstroms; Erfassen einer Eigenschaft des Schreibstroms; Deselektieren der Speicherzelle aus dem Programmiertwerden.