DE102018123888A1 - Dynamische verteilte Leistungssteuerungsschaltungen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung beinhaltet eine Schaltung und einen Spannungsregler mit einem ersten Ausgangsanschluss, der so gekoppelt ist, dass die Schaltung mit elektrischer Leistung versorgt wird. Der Spannungsregler ist so eingerichtet, dass die elektrische Leistung in einem Versorgungsspannungsbereich bereitgestellt wird. Der Spannungsregler hat einen zweiten Ausgangsanschluss, der so eingerichtet ist, dass er einen Indikator für elektrischen Strom liefert, der durch den ersten Ausgangsanschluss zur Steuerung der Schaltung bereitgestellt wird.

Description

• HINTERGRUND
• Integrierte Schaltungen werden in einer breiten Vielfalt von Systemen verwendet, einschließlich von Kommunikationssystemen, Unterhaltungssystemen, Navigationssystemen, Datenspeichersystemen und anderen Systemen. Beispiele für integrierte Schaltungen (ICs) beinhalten Halbleiterspeicher (einschließlich nichtflüchtiger Speicher wie NAND-Flash), Steuerungen (einschließlich von Speichersteuerungen), programmierbare Logikbausteine (PLDs), digitale Signalverarbeitungsgeräte (DSP), Kommunikations-ICs und anwendungsspezifische ICs (ASICs). Integrierte Schaltungen können Leistung mit einer gewissen geregelten Spannung empfangen, z. B. von einem Spannungsregler, der außerhalb des Chips angeordnet ist. Spannungsregelung kann auch chipintern durch einen Spannungsregler erfolgen, der auf demselben Substrat (z. B. demselben Siliciumchip) wie die Schaltung oder die Schaltungen angeordnet ist, die er mit Leistung versorgt.
• Ein Halbleiterspeicher wird häufig in verschiedenen elektronischen Geräten wie z. B. Mobiltelefonen, Digitalkameras, persönlichen digitalen Assistenten (PDA), medizinischer Elektronik, mobilen Computergeräten und nicht-mobilen Computergeräten verwendet. Halbleiterspeicher kann nichtflüchtigen Speicher oder flüchtigen Speicher aufweisen. Ein nichtflüchtiger Speicher ermöglicht, dass Informationen gespeichert und behalten werden, selbst wenn der nichtflüchtige Speicher nicht mit einer Stromquelle (z. B. einer Batterie) verbunden ist. Zu Beispielen für einen nichtflüchtigen Speicher gehören Flash-Speicher (z. B. Flash-Speicher vom NAND-Typ und NOR-Typ) und elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher (EEPROM). ICs in einem Halbleiterspeicher können Leistung von einem oder mehreren Spannungsreglern empfangen.
• Figurenliste
• Gleich nummerierte Elemente beziehen sich auf gemeinsame Komponenten in den verschiedenen Figuren.
• 1 ist eine perspektivische Ansicht einer gestapelten nichtflüchtigen 3D-Speichervorrichtung.
• 2 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Speichervorrichtung wie der gestapelten nichtflüchtigen 3D-Speichervorrichtung 100 aus 1.
• 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Steuerung darstellt.
• 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Ausführungsform einer dreidimensionalen monolithischen Speicherstruktur.
• 4A ist ein Blockdiagramm einer Speicherstruktur mit zwei Ebenen.
• 4B zeigt eine Draufsicht auf einen Teil eines Speicherzellenblocks.
• 4C zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines Speicherzellenblocks.
• 4D zeigt eine Ansicht der Auswahlgate-Schichten und Wortleitungsschichten.
• 4E zeigt einen Querschnitt einer vertikalen Speicherzellenspalte.
• 4F ist eine schematische Darstellung einer Vielzahl von NAND-Ketten.
• 5 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsregler in einem System.
• 6 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsregler in einem nichtflüchtigen Speichersystem.
• 7 zeigt ein Beispiel für einen chipinternen Spannungsregler in einem nichtflüchtigen Speichersystem.
• 8 zeigt einen Spannungsregler, der Indikatoren für bereitgestellten Strom erzeugt.
• 9 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren, das das Erzeugen eines Indikators für elektrischen Strom beinhaltet.
• 10 veranschaulicht ein Beispiel für einen Spannungsregler, der Indikatoren für Strom an eine Steuerung sendet.
• 11 veranschaulicht einen Spannungsregler, der Komponenten auf demselben Chip und auf anderen Chips mit Strom versorgt.
• 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Spannungsreglers.
• 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Spannungsreglers mit einer Stromerfassungsschaltung.
• 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Spannungsreglers mit einer Stromerfassungsschaltung und einem Analog-Digital-Wandler.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• In einigen Systemen, einschließlich nichtflüchtiger Speichersysteme, kann ein Spannungsregler verwendet werden, um eine oder mehrere Schaltungen innerhalb eines spezifizierten Spannungsbereichs mit elektrischer Leistung zu versorgen. Solche Schaltungen können mit unterschiedlichen Mengen an Leistung arbeiten, je nachdem, welche Operationen sie ausführen. In manchen Fällen kann ein Spannungsregler eine Schaltung oder Schaltungen mit Leistung versorgen, die ein begrenztes Leistungsbudget haben. Zum Beispiel kann ein Spannungsregler ein Teilsystem mit Leistung versorgen, wobei das Teilsystem bis zu einem Leistungsgrenzwert versorgt wird, z. B. einem Grenzwert von 1 Watt in einem System, das 10 Watt verwendet, oder 10 % der Systemleistung.
• Im Allgemeinen erzeugt die von elektrischen Schaltungen einschließlich ICs verbrauchte Leistung Wärme, die die Temperatur einer Baugruppe, die die elektrische Schaltung beinhaltet, auf einen Wert oberhalb einer Außentemperatur erhöhen kann. Dies kann in einigen Fällen zu Überhitzung führen, zum Beispiel kann es bei bestimmten Leistungsaufnahmewerten in Kombination mit bestimmten externen Bedingungen zu einem Temperaturanstieg auf Werte oberhalb des Temperaturgrenzwerts und zum Auslösen einer thermischen Abschaltung oder Auslösen eines Energiesparmodus kommen. Die Temperatur einer wärmeerzeugenden Vorrichtung in einer integrierten Schaltung („Sperrschichttemperatur“) kann höher sein als die Umgebungstemperatur in einem System (z. B. die Umgebungstemperatur in einem Gehäuse oder einer Häusung), die höher sein kann als eine Außentemperatur am Standort des Systems. Es versteht sich, dass das Verhältnis der Leistung zur Spannung und zum Strom der Gleichung P=V*I unterliegt (wobei P die Leistung, V die Spannung und I der Strom ist), so dass die Leistungsaufnahme bei konstanter Spannung proportional zum Strom ist und ein Leistungsgrenzwert als Stromgrenzwert angegeben sein kann.
• Aspekte der vorliegenden Technologie erleichtern das Halten der Leistungsaufnahme elektrischer Schaltungen innerhalb einer Leistungsgrenze und/oder das Halten der Temperatur einer Baugruppe unterhalb einer Temperaturgrenze auf eine effiziente Weise, die die Leistungsaufnahme nicht unnötig beschränkt. Zum Beispiel kann ein Spannungsregler eine Schaltung in einem Versorgungsspannungsbereich über einen ersten Ausgangsanschluss mit Strom versorgen. Zusätzlich kann der Spannungsregler über einen zweiten Ausgangsanschluss einen Indikator für elektrischen Strom bereitstellen, der vom ersten Ausgangsanschluss bereitgestellt wird. Durch Übermitteln des Indikators für elektrischen Strom an die Schaltung kann die Schaltung in der Lage sein, ihre Leistungsaufnahme als Reaktion auf den Indikator in Echtzeit zu steuern. Zum Beispiel kann eine Steuerung, ein Prozessor, eine ASIC oder eine anderer integrierte Schaltung ihre Aktivität anpassen, um ihre Leistungsaufnahme in einem akzeptablen Bereich (z. B. unterhalb eines vorbestimmten Leistungs- oder Stromgrenzwerts) zu halten. In manchen Fällen kann der Indikator für eine Steuerung bereitgestellt werden, die mit der Schaltung gekoppelt ist (z. B. eine Steuerung, die von der Schaltung getrennt ist), und kann die Steuerung so eingerichtet sein, dass sie die Leistungsaufnahme der Schaltung als Reaktion auf den Indikator steuert (z. B. durch Verringern einer Taktfrequenz oder anderweitig durch Verringern von Aktivität in der Schaltung). Eine Steuerung kann mehrere Indikatoren für mehrere Schaltungen empfangen und kann die Leistungsaufnahme der Schaltungen entsprechend einstellen.
• Um ein Messen und Aufzeichnen der Temperatur zu ermöglichen, kann ein Temperaturwandler vorgesehen sein. Leistungs- oder Stromverbrauch können auch so aufgezeichnet werden, dass ein oder mehrere Muster des Verbrauchs von elektrischem Strom, die mit Temperaturen über Temperaturgrenzwert-Aktivitätsmustern in Zusammenhang stehen, identifiziert und mit der Temperatur korreliert werden können. Eine Mustererfassungsschaltung kann ein bestimmtes Muster erkennen, das das Überschreiten eines Temperaturgrenzwerts voraussagen lässt, und die Aktivität einstellen, um ein Überschreiten des Temperaturgrenzwerts zu vermeiden. Somit kann eine Korrekturmaßnahme ergriffen werden, bevor der Temperaturgrenzwert erreicht ist, was einer Übertemperatursituation gegenüber bevorzugt sein kann.
• Wo mehrere Schaltungen in einer Häusung angeordnet sind, so dass die Temperatur (zusätzlich zur Außentemperatur) von der Wärme abhängt, die von mehr als einer Schaltung erzeugt wird, kann der Stromverbrauch einzelner Schaltungen darauf hinweisen, welche Schaltung ein Leistungsaggressor ist (d. h. welche Schaltung oder Schaltungen erhebliche Leistung verbrauchen und dadurch erhebliche Wärme erzeugen). Maßnahmen zur Leistungsverringerung können entsprechend auf Leistungsaggressoren abzielen, anstatt die Aktivität aller Schaltungen zu verringern oder zu stoppen. Somit kann als Reaktion auf das Überschreiten einer Schwellentemperatur ein Aggressor identifiziert und dessen Leistungsaufnahme reduziert werden.
• 1-4F beschreiben ein Beispiel für ein Speichersystem, das verwendet werden kann, um die hier vorgeschlagene Technologie zu implementieren. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer dreidimensionalen (3D) gestapelten nichtflüchtigen Speichervorrichtung. Die Speichervorrichtung 100 beinhaltet ein Substrat 101. Auf und über dem Substrat befinden sich beispielhafte Speicherzellenblöcke, einschließlich von BLK0 und BLK1, die aus Speicherzellen (nichtflüchtigen Speicherelementen) gebildet sind. Auf dem Substrat 101 befindet sich auch ein Peripheriebereich 104 mit Hilfsschaltungen zur Verwendung durch die Blöcke. Das Substrat 101 kann auch Schaltungen unter den Blöcken sowie eine oder mehrere untere Metallschichten tragen, die als Leiterbahnen für Signale der Schaltungen strukturiert sind. Die Blöcke sind in einem Zwischenbereich 102 der Speichervorrichtung ausgebildet. In einem oberen Bereich 103 der Speichervorrichtung sind eine oder mehrere obere Metallschichten als Leiterbahnen für Signale der Schaltungen strukturiert. Jeder Speicherzellenblock beinhaltet einen gestapelten Speicherzellenbereich, wobei alternierende Ebenen des Stapels Wortleitungen darstellen. Während als Beispiel zwei Blöcke dargestellt sind, können zusätzliche Blöcke verwendet werden, die in x- und/oder y-Richtung verlaufen.
• Bei einem Implementierungsbeispiel repräsentiert die Länge der Ebene in x-Richtung eine Richtung, in der Signalpfade für Wortleitungen verlaufen (eine Wortleitungs- oder SGD-Leitungsrichtung), und die Breite der Ebene in y-Richtung repräsentiert eine Richtung, in der Signalpfade für Bitleitungen verlaufen (eine Bitleitungsrichtung). Die z-Richtung stellt eine Höhe der Speichervorrichtung dar.
• 2 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Beispiel-Speichervorrichtung wie der gestapelten nichtflüchtigen 3D-Speichervorrichtung 100 aus 1. Die in 2 dargestellten Komponenten sind elektrische Schaltungen. Die Speichervorrichtung 100 beinhaltet einen oder mehrere Speicherchips bzw. -nacktchips 108. Der Speicherchip 108 beinhaltet eine dreidimensionale Speicherstruktur 126 aus Speicherzellen (wie beispielsweise ein 3D-Array von Speicherzellen), eine Steuerschaltung 110 und Lese/Schreib-Schaltungen 128. In anderen Ausführungsformen kann eine zweidimensionale Anordnung von Speicherzellen verwendet werden. Die Speicherstruktur 126 ist durch Wortleitungen über einen Decoder 124 (Zeilendecoder) und durch Bitleitungen über einen Spaltendecoder 132 adressierbar. Die Lese-/Schreibschaltungen 128 beinhalten mehrere Leseblöcke 150 einschließlich SB1, SB2, ..., SBp (Messschaltung) und ermöglichen das parallele Lesen oder Programmieren einer Seite von Speicherzellen. Bei einigen Systemen befindet sich eine Steuerung 122 in derselben Speichervorrichtung, wie etwa der Speichervorrichtung 100 (z. B. eine entfernbare Speicherkarte), wie der eine oder die mehreren Speicherchips 108. Doch bei anderen Systemen kann die Steuerung vom Speicherchip 108 getrennt sein. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Steuerung auf einem anderen Chip als dem Speicherchip. In einigen Ausführungsformen kommuniziert eine Steuerung 122 mit mehreren Speicherchips 108. In anderen Ausführungsformen hat jeder Speicherchip 108 seine eigene Steuerung. Befehle und Daten werden zwischen dem Host 140 und der Steuerung 122 über einen Datenbus 120 und zwischen der Steuerung 122 und dem einen oder den mehreren Speicherchips 108 über Leitungen 118 übertragen. In einem Ausführungsbeispiel schließt der Speicherchip 108 einen Satz von Eingabe- und/oder Ausgabe(I/O)-Stiften ein, die mit Leitungen 118 verbunden sind.
• Die Speicherstruktur 126 kann ein oder mehrere Speicherzellenarrays einschließlich eines 3D-Arrays aufweisen. Die Speicherstruktur kann einen monolithisch gebildeten dreidimensionalen nichtflüchtigen Speicher aufweisen, in dem mehrere Speicherebenen über (und nicht in) einem einzigen Substrat wie einem Wafer ohne dazwischen liegende Substrate ausgebildet sind. Die Speicherstruktur kann jede Art von nichtflüchtigem Speicher aufweisen, der monolithisch in einer oder mehreren physikalischen Ebenen von Speicherzellenarrays ausgebildet ist, die einen aktiven Bereich aufweisen, der über einem Siliciumsubstrat angeordnet ist. Die Speicherstruktur kann sich in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung befinden, die Schaltungen aufweist, die dem Betrieb der Speicherzellen zugeordnet sind, ganz gleich, ob sich die zugehörige Schaltung oberhalb oder innerhalb des Substrats befindet.
• Die Steuerschaltung 110 arbeitet mit den Lese-/Schreibschaltungen 128 zusammen, um Speicheroperationen (z. B. Löschen, Programmieren, Lesen und andere) auf der Speicherstruktur 126 auszuführen, und beinhaltet eine Zustandsmaschine 112, einen chipinternen Adressdecoder 114 und ein Leistungssteuermodul 116. Die Zustandsmaschine 112 stellt eine Chipebenensteuerung von Speicheroperationen bereit. Die Temperaturerfassungsschaltung 113 ist so eingerichtet, dass sie die Temperatur erfasst, und kann jede geeignete Temperaturerfassungsschaltung nach Stand der Technik sein. In einer Ausführungsform ist die Zustandsmaschine 112 durch die Software programmierbar. In anderen Ausführungsformen verwendet die Zustandsmaschine 112 keine Software und ist vollständig in Hardware (z. B. elektrischen Schaltungen) implementiert. In einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerschaltung 110 Register, ROM-Sicherungen und andere Speichervorrichtungen zum Speichern von Vorgabewerten wie Basisspannungen und anderen Parametern.
• Der chipinterne Adressdecoder 114 stellt eine Adressschnittstelle zwischen Adressen, die von Host 140 oder Steuerung 122 verwendet werden, und der Hardware-Adresse, die von den Decodern 124 und 132 verwendet wird, bereit. Das Leistungssteuermodul 116 steuert die Leistung und Spannungen, mit denen die Wortleitungen und Bitleitungen bei Speicheroperationen versorgt werden. Es kann Treiber für Wortleitungsschichten (nachstehend erörtert) in einer 3D-Konfiguration, Auswahltransistoren (z. B. SGS- und SGD-Transistoren, nachstehend beschrieben) und Sourceleitungen beinhalten. Das Leistungssteuermodul 116 kann Ladungspumpen zum Erzeugen von Spannungen einschließen. Die Leseblöcke schließen Bitleitungstreiber ein. Ein SGS-Transistor ist ein Auswahlgate-Transistor an einem Source-Ende einer NAND-Kette, und ein SGD-Transistor ist ein Auswahlgate-Transistor an einem Drain-Ende einer NAND-Kette.
• Jede beliebige Kombination von Steuerschaltung 110, Zustandsmaschine 112, Decodern 114/124/132, Temperaturerfassungsschaltung 113, Leistungssteuermodul 116, Leseblöcken 150, Lese-/Schreibschaltungen 128 und Steuerung 122 kann als eine oder mehrere Schaltungen (oder Verwaltungsschaltung) betrachtet werden, die die hier beschriebenen Funktionen ausführen.
• Die Steuerung 122 (die in einer Ausführungsform eine chipinterne oder chipexterne elektrische Schaltung ist) kann einen oder mehrere Prozessoren 122c, einen ROM 122a, einen RAM 122b, eine Speicherschnittstelle 122d und eine Host-Schnittstelle 122e aufweisen, die alle miteinander verbunden sind. Der eine oder die mehreren Prozessoren 122C sind ein Beispiel für eine Steuerschaltung. Andere Ausführungsformen können Zustandsmaschinen oder andere kundenspezifische Schaltungen verwenden, die zur Ausführung einer oder mehrerer Funktionen ausgelegt sind. Die Speichervorrichtungen (einschließlich von ROM 122a, RAM 122b) weisen Code wie einen Satz von Befehlen, auf, und der Prozessor 122c kann betrieben werden, um den Satz von Befehlen auszuführen, so dass die hier beschriebene Funktionalität bereitgestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessor 122c auf Code aus einer Speichervorrichtung in der Speicherstruktur zugreifen, wie aus einem reservierten Bereich von Speicherzellen, die mit einer oder mehreren Wortleitungen verbunden sind. Die Speicherschnittstelle 122d, die in Kommunikation steht mit dem ROM 122a, dem RAM 122b und dem Prozessor 122c, ist eine elektrische Schaltung, die eine elektrische Schnittstelle zwischen Steuerung 122 und Speicherchip 108 bereitstellt. Zum Beispiel kann die Speicherschnittstelle 122d das Format oder das Timing von Signalen ändern, einen Puffer bereitstellen, gegen Überspannungen isolieren, I/O verriegeln usw. Der Prozessor 122C kann Befehle an die Steuerschaltung 110 (oder eine andere Komponente des Speicherchips 108) über die Speicherschnittstelle 122d ausgeben. Die Host-Schnittstelle 122e, die in Kommunikation mit dem ROM 122a, dem RAM 122b und dem Prozessor 122c steht, ist eine elektrische Schaltung, die eine elektrische Schnittstelle zwischen der Steuerung 122 und dem Host 140 bereitstellt. Zum Beispiel kann die Host-Schnittstelle 122e das Format oder das Timing von Signalen ändern, einen Puffer bereitstellen, gegen Überspannungen isolieren, I/O verriegeln usw. Befehle und Daten vom Host 140 werden von der Steuerung 122 über die Host-Schnittstelle 122e empfangen. Die an den Host 140 gesendeten Daten werden über die Host-Schnittstelle 122e übertragen.
• Mehrere Speicherzellen in der Speicherstruktur 126 können so eingerichtet sein, dass sie in Reihe geschaltet sind, oder so, dass jedes Element einzeln zugänglich ist. Als nicht einschränkendes Beispiel enthalten Flash-Speichervorrichtungen in einer NAND-Konfiguration (NAND-Flash-Speicher) üblicherweise Speicherelemente, die in Reihe geschaltet sind. Eine NAND-Kette ist ein Beispiel für einen Satz von in Reihe geschalteten Speicherzellen und Auswahlgate-Transistoren.
• Ein NAND-Flash-Speicher-Array kann so eingerichtet sein, dass das Array aus mehreren NAND-Ketten zusammengesetzt ist, von denen eine NAND-Kette aus mehreren Speicherzellen zusammengesetzt ist, die sich eine einzelne Bitleitung teilen und auf die als eine Gruppe zugegriffen wird. Alternativ können Speicherelemente so eingerichtet sein, dass jedes Element einzeln zugänglich ist, z. B. ein NOR-Speicherarray. NAND- und NOR-Speicherkonfigurationen sind beispielhaft, und Speicherzellen können anderweitig eingerichtet sein.
• Die Speicherzellen können auf der einzelnen Speichervorrichtungsebene in einem geordneten Array angeordnet sein, wie z.B. in einer Vielzahl von Zeilen und/oder Spalten. Die Speicherelemente können jedoch in nicht regelmäßigen oder nicht orthogonalen Konfigurationen oder in Strukturen angeordnet sein, die nicht als Arrays betrachtet werden.
• Ein dreidimensionales Speicherarray ist so angeordnet, dass Speicherzellen mehrere Ebenen oder mehrere Speichervorrichtungsebenen belegen, wodurch eine Struktur in drei Dimensionen gebildet wird (d. h. in x-, y- und z-Richtung, wobei die z-Richtung im Wesentlichen senkrecht ist und die x- und y-Richtungen im Wesentlichen parallel zur Hauptoberfläche des Substrats verlaufen).
• Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine dreidimensionale Speicherstruktur vertikal als Stapel mehrerer zweidimensionaler Speichervorrichtungsebenen angeordnet sein. Als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann ein dreidimensionales Speicherarray als mehrere vertikale Spalten (z. B. Spalten, die im Wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche des Substrats, d. h. in y-Richtung verlaufen) angeordnet sein, wobei jede Spalte mehrere Speicherzellen aufweist. Die senkrechten Spalten können in einer zweidimensionalen Konfiguration angeordnet sein, z. B. in einer x-y-Ebene, was zu einem dreidimensionalen Speicherzellenarray mit Speicherzellen auf mehreren vertikal gestapelten Speicherebenen führt. Andere Konfigurationen von Speicherelementen in drei Dimensionen können auch ein dreidimensionales Speicherarray bilden.
• Als nicht einschränkendes Beispiel können in einem dreidimensionalen NAND-Speicherarray die Speicherelemente miteinander gekoppelt sein, um vertikale NAND-Ketten zu bilden, die quer durch mehrere horizontale Speichervorrichtungsebenen laufen. Andere dreidimensionale Konfigurationen können in Betracht gezogen werden, wobei einige NAND-Ketten Speicherelemente in einer einzelnen Speicherebene enthalten, während andere Ketten Speicherelemente enthalten, die sich über mehrere Speicherebenen erstrecken. Dreidimensionale Speicherarrays können auch in einer NOR-Konfiguration und in einer ReRAM-Konfiguration ausgebildet sein.
• Ein Fachmann in der Technik wird erkennen, dass die hierin beschriebene Technologie nicht auf eine einzige spezifische Speicherstruktur beschränkt ist, sondern viele relevante Speicherstrukturen gemäß dem Geist und Umfang der Technologie, wie hierin beschrieben und wie einem Fachmann der Technik bekannt, abdeckt.
• 3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften nichtflüchtigen Speichersystems 100, das weitere Details der Steuerung 122 zeigt. In einer Ausführungsform ist das System aus 3 ein SSD-Laufwerk (Solid State Drive). Wie hier verwendet, ist die Flash-Speicher-Steuerung eine Vorrichtung, die im Flash-Speicher gespeicherte Daten verwaltet und mit einem Host wie einem Computer oder einer elektronischen Vorrichtung kommuniziert. Eine Flash-Speicher-Steuerung kann verschiedene Funktionen zusätzlich zu der hier beschriebenen spezifischen Funktionalität aufweisen. Beispielsweise kann die Flash-Speicher-Steuerung den Flash-Speicher formatieren, um sicherzustellen, dass der Speicher einwandfrei funktioniert, schlechte Flash-Speicherzellen ausweisen und Ersatzspeicherzellen zuweisen, durch die in Zukunft ausfallende Speicherzellen ersetzt werden sollen. Ein Teil der freien Speicherzellen kann zum Speichern von Firmware für den Betrieb der Flash-Speicher-Steuerung und zum Implementieren anderer Funktionen verwendet werden. Wenn ein Host während des Betriebs Daten aus dem Flash-Speicher lesen oder in ihn schreiben muss, kommuniziert er mit der Flash-Speicher-Steuerung. Wenn der Host eine logische Adresse zum Lesen/Schreiben von Daten bereitstellt, kann die Flash-Speicher-Steuerung die vom Host empfangene logische Adresse in eine physische Adresse im Flash-Speicher umwandeln. (Alternativ kann der Host die physische Adresse bereitstellen). Die Flash-Speicher-Steuerung kann auch verschiedene Speicherverwaltungsfunktionen ausführen, wie zum Beispiel, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Abnutzungsausgleich (Verteilen von Schreibvorgängen zum Vermeiden eines Verschleißes spezifischer Speicherblöcke, auf die andernfalls wiederholt geschrieben werden würde) und Speicherbereinigung (nachdem ein Block voll ist, Verlagern der gültigen Datenseiten zu einem neuen Block, so dass der volle Block gelöscht und wiederverwendet werden kann) durchführen.
• Die Kommunikationsschnittstelle zwischen der Steuerung 122 und dem nichtflüchtigen Speicherchip 108 kann jede geeignete Flash-Schnittstelle wie ein Toggle-Modus 200, 400 oder 800 sein. In einer Ausführungsform kann das Speichersystem 100 ein kartenbasiertes System wie eine sichere digitale Karte (SD) oder eine sichere digitale Mikro-Karte (Mikro-SD) sein. In einer alternativen Ausführungsform kann das Speichersystem 100 Teil eines eingebetteten Speichersystems sein. Zum Beispiel kann der Flash-Speicher im Host eingebettet sein, wie etwa in Form eines SSD-Laufwerks (Solid State Disk), das in einem Personalcomputer installiert ist.
• In einigen Ausführungsformen enthält das Speichersystem 100 einen einzelnen Kanal zwischen der Steuerung 122 und dem nichtflüchtigen Speicherchip 108, wobei der hier beschriebene Gegenstand nicht darauf beschränkt ist, einen einzelnen Speicherkanal zu haben. Beispielsweise können in einigen Speichersystemarchitekturen zwei, vier, acht oder mehr Kanäle zwischen der Steuerung und dem Speicherchip, je nach den Steuerungsfunktionen, vorhanden sein. In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann mehr als ein einzelner Kanal zwischen der Steuerung und dem Speicherchip vorhanden sein, selbst wenn in den Zeichnungen nur ein Kanal dargestellt ist.
• Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Steuerung 122 ein Frontend-Modul 208, das mit einem Host interagiert, ein Backend-Modul 210, das mit einem oder mehreren nichtflüchtigen Speicherchips 108 interagiert, und verschiedene andere Module zur Ausführung von Funktionen, die nachfolgend beschrieben werden.
• Die in 3 dargestellten Komponenten der Steuerung 122 können in Form einer gehäusten bzw. gebündelten funktionalen Hardwareeinheit (z. B. einer elektrischen Schaltung), die zur Verwendung mit anderen Komponenten bestimmt ist, eines Teils eines Programmcodes (z. B. Software oder Firmware), der von einem (Mikro)Prozessor oder einer Prozessorschaltung (oder einem oder mehreren Prozessoren), von dem (von denen) üblicherweise eine bestimmte Funktion zugehöriger Funktionen erfüllt wird, ausführbar ist, oder einer eigenständigen Hardware- oder Softwarekomponente, die mit einem größeren System verbunden ist, vorliegen. Zum Beispiel kann jedes Modul eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine Schaltung, eine digitale Logikschaltung, eine analoge Schaltung, eine Kombination diskreter Schaltungen, Gatter oder irgendeine andere Art von Hardware oder Kombination davon einschließen. Alternativ oder zusätzlich kann jedes Modul Software beinhalten, die in einer prozessorlesbaren Vorrichtung (z. B. einem Speicher) gespeichert ist, um einen oder mehrere Prozessoren zu programmieren, damit die Steuerung 122 die hier beschriebenen Funktionendurchführt. Die in 3 dargestellte Architektur ist eine beispielhafte Implementierung, die die in 2 dargestellten Komponenten der Steuerung 122 (d. h. den RAM, den ROM, den Prozessor, die Schnittstelle) verwenden kann (aber nicht muss). In einem Beispiel kann die Steuerung 122 auf einem einzigen Chip oder Substrat als Ein-Chip-System (SOC) ausgebildet sein.
• Unter erneuter Bezugnahme auf Module der Steuerung 122 verwaltet eine Pufferverwaltungs-/Bussteuerung 214 Puffer im Direktzugriffsspeicher (RAM) 216 und steuert die interne Buszuteilung der Steuerung 122. Ein Nur-Lese-Speicher (ROM) 218 speichert den Boot-Code des Systems. Obwohl in 3 als von der Steuerung 122 getrennt angeordnet dargestellt, können der RAM 216 oder der ROM 218 oder beide in anderen Ausführungsformen innerhalb der Steuerung angeordnet sein. In noch anderen Ausführungsformen können sich Teile des RAM und des ROM sowohl innerhalb der Steuerung 122 als auch außerhalb der Steuerung befinden. Weiterhin können in einigen Implementierungen die Steuerung 122, der RAM 216 und der ROM 218 auf separaten Halbleiterchips angeordnet sein.
• Zusätzlich beinhaltet das Frontend-Modul 208 eine Host-Schnittstelle 220 und eine Physical-Layer-Schnittstelle (PHY) 122, die die elektrische Schnittstelle mit dem Host oder der Speichersteuerung der nächsten Ebene bereitstellen. Die Wahl des Typs der Host-Schnittstelle 220 kann von der Art des verwendeten Speichers abhängen. Beispiele für die Host-Schnittstellen 220 beinhalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, SATA, SATA Express, SAS, Fibre Channel, USB, PCIe und NVMe. Die Host-Schnittstelle 220 kann eine Kommunikationsschnittstelle sein, die die Übertragung von Daten, Steuersignalen und Zeitsignalen ermöglicht.
• Das Backend-Modul 210 beinhaltet eine ECC-Engine (Error Correction Controller) 224, die die vom Host empfangenen Datenbytes codiert und die aus dem nichtflüchtigen Speicher gelesenen Datenbytes decodiert und Fehler korrigiert. Ein Befehlssequenzer 226 generiert Befehlssequenzen wie Programmier- und Löschbefehlssequenzen zur Übermittlung an den nichtflüchtigen Speicherchip 108. Ein RAID-Modul (Redundant Array of Independent Dies) 228 verwaltet die Generierung einer RAID-Parität und die Wiederherstellung ausgefallener Daten. Die RAID-Parität kann als zusätzlicher Grad des Integritätsschutzes für die Daten verwendet werden, die in das Speichersystem 100 geschrieben werden. In einigen Fällen kann das RAID-Modul 228 Teil der ECC-Engine 224 sein. Es ist zu beachten, dass die RAID-Parität als zusätzlicher Chip oder zusätzliche Chips hinzugefügt werden kann, aber sie kann auch innerhalb des bestehenden Chips hinzugefügt werden, z. B. als extra Ebene oder extra Block oder extra WLs innerhalb eines Blocks. Sowohl ECC-Engine 224 als auch RAID-Modul 228 berechnen redundante Daten, die beim Auftreten von Fehlern zur Wiederherstellung verwendet werden können, und können als Beispiele für Redundanzcodierer betrachtet werden. ECC-Engine 224 und RAID-Modul 228 können zusammen als Ausbildung eines redundanten Redundanzcodierers 234 betrachtet werden. Eine Speicherschnittstelle 230 stellt die Befehlssequenzen für den nichtflüchtigen Speicherchip 108 bereit und empfängt Statusinformationen vom nichtflüchtigen Speicherchip 108. In einer Ausführungsform kann die Speicherschnittstelle 230 eine DDR- Schnittstelle (Double Date Rata) wie eine Toggle-Modus-Schnittstelle 200, 400 oder 800 sein. Eine Flash-Steuerschicht 232 steuert den Gesamtbetrieb des Backend-Moduls 210.
• Zusätzliche Komponenten des in 3 veranschaulichten Speichersystems 100 beinhalten eine Medienverwaltungsschicht 238 zum Abnutzungsausgleich von Speicherzellen des nichtflüchtigen Speicherchips 108. Das Speichersystem 100 beinhaltet auch andere diskrete Komponenten 240 wie externe elektrische Schnittstellen, einen externen RAM, Widerstände, Kondensatoren oder andere Komponenten, die mit der Steuerung 122 interagieren können. In alternativen Ausführungsformen sind eine(r) oder mehrere der Physical-Layer-Schnittstelle 222, des RAID-Moduls 228, der Medienverwaltungsschicht 238 und der Pufferverwaltungs-/Bussteuerung 214 optionale Komponenten, die in der Steuerung 122 nicht erforderlich sind.
• Eine Flash-Übersetzungsschicht (FTL) oder Medienverwaltungsschicht (MML) 238 kann als Teil der Flash-Verwaltung integriert sein, die Flash-Fehler behandeln und mit dem Host interagieren kann. Insbesondere kann MML ein Modul in der Flash-Verwaltung sein und für die Interna der NAND-Verwaltung verantwortlich sein. Insbesondere kann MML 238 einen Algorithmus in der Firmware der Speichervorrichtung enthalten, der Schreibvorgänge vom Host in Schreibvorgänge in die Flash-Speicherstruktur 126 des Speicherchips 108 übersetzt. MML 238 kann erforderlich sein, weil: 1) der Speicher eine begrenzte Lebensdauer haben kann; 2) in die Flash-Speicherstruktur nur in Vielfachen von Seiten geschrieben werden kann; und/oder 3) nicht in die Flash-Speicherstruktur 126 geschrieben werden kann, es sei denn, sie wird als Block gelöscht (d. h. ein Block kann als minimale Löscheinheit betrachtet werden, und ein solcher nichtflüchtiger Speicher kann als blockweise löschbarer nicht flüchtiger Speicher betrachtet werden). Die MML 238 versteht diese potentiellen Beschränkungen der Flash-Speicherstruktur 126, die für den Host möglicherweise nicht sichtbar sind. Dementsprechend versucht die MML 238, die Schreibvorgänge vom Host in Schreibvorgänge in die Flash-Speicherstruktur 126 zu übersetzen.
• Die Steuerung 122 kann mit einem oder mehreren Speicherchips 108 verbunden sein. In einer Ausführungsform implementieren die Steuerung 122 und mehrere Speicherchips (die zusammen Speichersystem das 100 einschließen) ein SSD-Laufwerk, das eine Festplatte in einem Host emulieren, ersetzen oder stattdessen als NAS-Vorrichtung usw. verwendet werden kann. Außerdem muss die SSD nicht dazu gebracht werden, wie eine Festplatte zu arbeiten.
• 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer dreidimensionalen Speicherstruktur 126, die eine Vielzahl von Speicherzellen beinhaltet. Zum Beispiel zeigt 4 einen Teil eines Speicherblocks. Die dargestellte Struktur schließt einen Satz von Bitleitungen BL ein, die über einem Stapel von alternierenden dielektrischen Schichten und leitenden Schichten positioniert sind. Als Beispiel wird eine der dielektrischen Schichten als D und eine der leitenden Schichten (auch als Wortleitungsschichten bezeichnet) wird als W markiert. Die Anzahl der alternierenden dielektrischen Schichten und der leitenden Schichten kann basierend auf spezifischen Implementierungsanforderungen variieren. Ein Satz von Ausführungsformen schließt zwischen 108 und 216 alternierende dielektrische Schichten und leitende Schichten ein, beispielsweise 96 Datenwortleitungsschichten, 8 Auswahlschichten, 4 Dummy-Wortleitungsschichten und 108 dielektrische Schichten. Mehr oder weniger als 108 bis 216 Schichten können ebenfalls verwendet werden. Wie nachfolgend erläutert, sind die alternierenden dielektrischen Schichten und leitenden Schichten durch lokale Verbindungen LI in vier „Finger“ unterteilt. 4 zeigt nur zwei Finger und zwei lokale Verbindungen LI. Unterhalb der alternierenden dielektrischen Schichten und Wortleitungsschichten befindet sich eine Source-Leitungsschicht SL. In dem Stapel alternierender dielektrischer Schichten und leitender Schichten sind Speicherlöcher ausgebildet. Zum Beispiel ist eins der Speicherlöcher als MH markiert. Es sei darauf hingewiesen, dass in 4 die dielektrischen Schichten durchsichtig dargestellt sind, so dass der Leser die Speicherlöcher sehen kann, die in dem Stapel alternierender dielektrischer Schichten und leitender Schichten positioniert sind. In einer Ausführungsform werden NAND-Ketten gebildet, indem das Speicherloch mit Materialien gefüllt wird, die eine Ladungsfängerschicht einschließen, um eine vertikale Spalte von Speicherzellen zu erzeugen. Jede Speicherzelle kann ein oder mehrere Datenbits speichern. Nähere Informationen zur dreidimensionalen Speicherstruktur 126 werden nachfolgend mit Bezug auf 4A-4F bereitgestellt.
• 4A ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer beispielhaften Organisation der Speicherstruktur 126, die in zwei Ebenen 302 und 304 unterteilt ist. Jede Ebene wird dann in M Blöcke unterteilt. In einem Beispiel hat jede Ebene etwa 2000 Blöcke. Doch es können auch andere Anzahlen von Blöcken und Ebenen verwendet werden. In einer Ausführungsform sind bei einem Speicher mit zwei Ebenen die Block-IDs üblicherweise so konzipiert, dass gerade Blöcke zu einer Ebene und ungerade Blöcke zu einer anderen Ebene gehören; daher enthält Ebene 302 Block 0, 2, 4, 6 usw. und Ebene 304 Block 1, 3, 5, 7 usw. In einer Ausführungsform ist ein Speicherzellenblock eine Löscheinheit. D. h. alle Speicherzellen eines Blocks werden zusammen gelöscht. In anderen Ausführungsformen können Speicherzellen aus anderen Gründen in Blöcken gruppiert werden, beispielsweise zum Organisieren der Speicherstruktur 126 für die Signalisierungs- und Auswahlschaltungen.
• 4B-4F zeigen eine beispielhafte 3D-NAND-Struktur. 4B ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Draufsicht auf einen Teil eines Blocks der Speicherstruktur 126. Der Teil des Blocks, der in 4B dargestellt ist, entspricht Abschnitt 306 in Block 2 aus 4A. Wie aus 4B ersichtlich, verläuft der in 4B dargestellte Block in der Richtung von 332. In einer Ausführungsform hat das Speicher-Array 60 Schichten. Andere Ausführungsformen haben weniger oder mehr als 60 Schichten. Jedoch zeigt 4B nur die obere Schicht.
• 4B zeigt eine Vielzahl von Kreisen, die die vertikalen Spalten darstellen. Jede der vertikalen Spalten beinhaltet mehrere Auswahltransistoren und mehrere Speicherzellen. In einer Ausführungsform implementiert jede vertikale Spalte eine NAND-Kette. Zum Beispiel zeigt 4B vertikale Spalten 422, 432, 442 und 452. Die vertikale Spalte 422 implementiert die NAND-Kette 482. Die vertikale Spalte 432 implementiert die NAND-Kette 484. Die vertikale Spalte 442 implementiert die NAND-Kette 486. Die vertikale Spalte 452 implementiert die NAND-Kette 488. Mehr Details der vertikalen Spalten werden unten bereitgestellt. Da der in 4B dargestellte Block in Richtung des Pfeils 330 und in Richtung des Pfeils 332 verläuft, enthält der Block mehr vertikale Spalten als in 4B dargestellt.
• 4B zeigt auch einen Satz Bitleitungen 425 einschließlich der Bitleitungen 411, 412, 413, 414, ..., 419. 4B zeigt vierundzwanzig Bitleitungen, da nur ein Teil des Blocks abgebildet ist. Es wird in Betracht gezogen, dass mehr als vierundzwanzig Bitleitungen mit vertikalen Spalten des Blocks verbunden sind. Jeder der Kreise, die vertikale Spalten darstellen, hat ein „x“ zur Kennzeichnung seiner Verbindung mit jeweils einer Bitleitung. Zum Beispiel ist die Bitleitung 414 mit den vertikalen Spalten 422, 432, 442 und 452 verbunden.
• Der in 4B dargestellte Block beinhaltet einen Satz lokaler Verbindungen 402, 404, 406, 408 und 410, die die verschiedenen Schichten mit einer Sourceleitung unterhalb der vertikalen Spalten verbinden. Die lokalen Verbindungen 402, 404, 406, 408 und 410 dienen auch zur Unterteilung jeder Schicht des Blocks in vier Bereiche; zum Beispiel ist die in 4B dargestellte obere Schicht in die Bereiche 420, 430, 440 und 450 unterteilt, die als Finger bezeichnet werden. In den Schichten des Blocks, die Speicherzellen implementieren, werden die vier Bereiche als Wortleitungsfinger bezeichnet, die durch die lokalen Verbindungen getrennt sind. In einer Ausführungsform sind die Wortleitungsfinger auf einer gemeinsamen Ebene eines Blocks am Ende des Blocks miteinander verbunden, um eine einzelne Wortleitung zu bilden. In einer anderen Ausführungsform sind die Wortleitungsfinger auf derselben Ebene nicht miteinander verbunden. In einer beispielhaften Implementierung ist eine Bitleitung mit nur einer vertikalen Spalte in jedem der Bereiche 420, 430, 440 und 450 verbunden. In dieser Implementierung hat jeder Block sechzehn Reihen aktiver Spalten und ist jede Bitleitung mit vier Reihen in jedem Block verbunden. In einer Ausführungsform sind alle vier Reihen, die mit einer gemeinsamen Bitleitung verbunden sind, mit derselben Wortleitung verbunden (über verschiedene Wortleitungsfinger auf derselben Ebene, die miteinander verbunden sind); daher verwendet das System die Source-seitigen Auswahlleitungen und die Drain-seitigen Auswahlleitungen, um einen (oder eine andere Untermenge) der vier zu wählen, die einer Speicheroperation (Programmieren, Prüfen, Lesen und/oder Löschen) unterzogen werden sollen.
• Obwohl 4B jeden Bereich mit vier Reihen vertikaler Spalten, vier Bereichen und sechzehn Reihen vertikaler Spalten in einem Block darstellt, sind diese genauen Zahlen eine beispielhafte Implementierung. Andere Ausführungsformen können mehr oder weniger Bereiche pro Block, mehr oder weniger Reihen vertikaler Spalten pro Bereich und mehr oder weniger Reihen vertikaler Spalten pro Block beinhalten.
• 4B zeigt auch, dass die vertikalen Spalten gestaffelt sind. In anderen Ausführungsformen können verschiedene Staffelungsmuster verwendet werden. In einigen Ausführungsformen sind die vertikalen Spalten nicht gestaffelt.
• 4C zeigt einen Teil einer Ausführungsform der dreidimensionalen Speicherstruktur 126 mit einer Querschnittsansicht entlang der Linie AA aus 4B. Diese Querschnittsansicht schneidet die vertikalen Spalten 432 und 434 und den Bereich 430 (siehe 4B). Die Struktur von 4C enthält vier Drain-seitige Auswahlschichten SGD0, SGD1, SGD2 und SGD3; vier sourceseitige Auswahlschichten SGS0, SGS1, SGS2 und SGS3; vier Dummy-Wortleitungsschichten DD0, DD1, DS0 und DS1; und achtundvierzig Datenwortleitungsschichten WLL0-WLL47 zum Verbinden mit Datenspeicherzellen. Andere Ausführungsformen können mehr oder weniger als vier Drain-seitige Auswahlschichten, mehr oder weniger als vier Source-seitige Auswahlschichten, mehr oder weniger als vier Dummy-Wortleitungsschichten und mehr oder weniger als achtundvierzig Wortleitungsschichten (z. B. 96 Wortleitungsschichten) implementieren. Vertikale Spalten 432 und 434 sind als durch die Drain-seitigen Auswahlschichten, Source-seitigen Auswahlschichten, Dummy-Wortleitungsschichten und Wortleitungsschichten hervorstehend dargestellt. In einer Ausführungsform weist jede vertikale Spalte eine NAND-Kette auf. Zum Beispiel weist die vertikale Spalte 432 die NAND-Kette 484 auf. Unter den vertikalen Spalten und den unten aufgelisteten Schichten befinden sich ein Substrat 101, eine Isolationsschicht 454 auf dem Substrat und eine Sourceleitung SL. Die NAND-Kette der vertikalen Spalte 432 hat ein Source-Ende an einer Unterseite des Stapels und ein Drain-Ende an einer Oberseite des Stapels. Wie in Übereinstimmung mit 4B zeigt 4C eine vertikale Spalte 432, die über einen Verbinder 415 mit Bitleitungen 414 verbunden ist. Lokale Verbindungen 404 und 406 sind ebenfalls dargestellt.
• Zur leichteren Bezugnahme werden vier Drain-seitige Auswahlschichten SGD0, SGD1, SGD2 und SGD3; vier Source-seitige Auswahlschichten SGS0, SGS1, SGS2 und SGS3; Dummy-Wortleitungsschichten DD0, DD1, DS0 und DS1; und Wortleitungsschichten WLL0-WLL47 zusammen als die leitenden Schichten bezeichnet. In einer Ausführungsform sind die leitenden Schichten aus einer Kombination von TiN und Wolfram hergestellt. In anderen Ausführungsformen können andere Materialien verwendet werden, um die leitenden Schichten zu bilden, wie dotiertes Polysilicium, Metall wie Wolfram oder Metallsilizid. In einigen Ausführungsformen können verschiedene leitende Schichten aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. Zwischen leitenden Schichten befinden sich dielektrische Schichten DL0-DL59. Beispielsweise befinden sich dielektrische Schichten DL49 über einer Wortleitungsschicht WLL43 und unter einer Wortleitungsschicht WLL44. In einer Ausführungsform sind die dielektrischen Schichten aus SiO₂ hergestellt. In anderen Ausführungsformen können andere dielektrische Materialien verwendet werden, um die dielektrischen Schichten zu bilden.
• Die nichtflüchtigen Speicherzellen sind entlang vertikaler Spalten ausgebildet, die durch alternierende leitende und dielektrische Schichten im Stapel verlaufen. In einer Ausführungsform sind die Speicherzellen in NAND-Ketten angeordnet. Die Wortleitungsschicht WLL0-WLL47 ist mit Speicherzellen (auch Datenspeicherzellen genannt) verbunden. Dummy-Wortleitungsschichten DD0, DD1, DS0 und DS1 sind mit Dummy-Speicherzellen verbunden. Eine Dummy-Speicherzelle speichert keine Benutzerdaten, während eine Datenspeicherzelle geeignet ist, Benutzerdaten zu speichern. Drain-seitige Auswahlschichten SGD0, SGD1, SGD2 und SGD3 werden zum elektrischen Verbinden und Trennen von NAND-Ketten von Bitleitungen verwendet. Source-seitige Auswahlschichten SGS0, SGS1, SGS2 und SGS3 werden zum elektrischen Verbinden und Trennen von NAND-Ketten von der Sourceleitung SL verwendet.
• 4D zeigt eine logische Darstellung der leitenden Schichten (SGD0, SGD1, SGD2, SGD3, SGS0, SGS1, SGS2, SGS3, DD0, DD1, DS0, DS1 und WLL0-WLL47) für den Block, der teilweise in 4C dargestellt ist. Wie oben in Bezug auf 4B erwähnt, unterteilen in einer Ausführungsform lokale Zwischenverbindungen 402, 404, 406, 408 und 410 jede leitende Schicht in vier Bereiche oder Finger. Beispielsweise ist die Wortleitungsschicht WLL31 in Bereiche 460, 462, 464 und 466 unterteilt. Für Wortleitungsschichten (WLL0-WLL31) werden die Bereiche als Wortleitungsfinger bezeichnet; beispielsweise ist die Wortleitungsschicht WLL46 in Wortleitungsfinger 460, 462, 464 und 466 unterteilt. In einer Ausführungsform sind die vier Wortleitungsfinger auf derselben Ebene miteinander verbunden. In einer anderen Ausführungsform arbeitet jeder Wortleitungsfinger als separate Wortleitung.
• Die Drain-seitige Auswahlgateschicht SGD0 (oberste Schicht) ist ebenfalls in Bereiche 420, 430, 440 und 450 unterteilt, die auch als Finger oder Auswahlleitungsfinger bekannt sind. In einer Ausführungsform sind die vier Auswahlleitungsfinger auf derselben Ebene miteinander verbunden. In einer anderen Ausführungsform arbeitet jeder Wortleitungsfinger als separate Wortleitung.
• 4E zeigt eine Querschnittsansicht des Bereichs 429 aus 4C, der einen Teil der vertikalen Spalte 432 einschließt. In einer Ausführungsform sind die vertikalen Spalten 432 rund und enthalten vier Schichten; doch in anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger als vier Schichten enthalten sein und es können andere Formen verwendet werden. In einer Ausführungsform schließt die vertikale Spalte 432 einen inneren Kern 470 ein, der aus einem Dielektrikum wie SiO₂ hergestellt ist. Andere Materialien können ebenfalls verwendet werden. Der umgebende innere Kern 470 ist ein Polysiliciumkanal, Kanal 471. Es können auch andere Materialien als Polysilicium verwendet werden. Es ist zu beachten, dass es der Kanal 471 ist, der mit der Bitleitung verbunden ist. Der umgebende Kanal 471 ist ein Tunneldielektrikum 472. In einer Ausführungsform hat das Tunneldielektrikum 472 eine ONO-Struktur. Das umgebende Tunneldielektrikum 472 ist eine Ladungsfängerschicht 473, wie (zum Beispiel) Siliziumnitrid. Andere Speichermaterialien und Strukturen können ebenfalls verwendet werden. Die hierin beschriebene Technologie ist nicht auf ein spezifisches Material oder eine spezifische Struktur beschränkt.
• 6B zeigt dielektrische Schichten DLL49, DLL50, DLL51, DLL52 und DLL53 sowie Wortleitungsschichten WLL43, WLL44, WLL45, WLL46 und WLL47. Jede Wortleitungsschicht beinhaltet einen Wortleitungsbereich 476, der von einer Aluminiumoxidschicht 477 umgeben ist, die von einer Blockieroxidschicht 478 (SiO2) umgeben ist. Die physikalische Wechselwirkung der Wortleitungsschichten mit der vertikalen Spalte bildet die Speicherzellen. Somit weist eine Speicherzelle in einer Ausführungsform Kanal 471, Tunneldielektrikum 472, Ladungsfängerschicht 473, Blockieroxidschicht 478, Aluminiumoxidschicht 477 und Wortleitungsbereich 476 auf. Beispielsweise weisen die Wortleitungsschicht WLL47 und ein Abschnitt der vertikalen Spalte 432 eine Speicherzelle MC1 auf. Die Wortleitungsschicht WLL46 und ein Abschnitt der vertikalen Spalte 432 weisen eine Speicherzelle MC2 auf. Die Wortleitungsschicht WLL45 und ein Abschnitt der vertikalen Spalte 432 weisen eine Speicherzelle MC3 auf. Die Wortleitungsschicht WLL44 und ein Abschnitt der vertikalen Spalte 432 weisen eine Speicherzelle MC4 auf. Die Wortleitungsschicht WLL43 und ein Abschnitt der vertikalen Spalte 432 weisen eine Speicherzelle MC5 auf. In anderen Architekturen kann eine Speicherzelle eine andere Struktur haben; die Speicherzelle wäre jedoch immer noch die Speichereinheit.
• Wenn eine Speicherzelle programmiert wird, werden Elektronen in einem Teil der Ladungsfängerschicht 473 gespeichert, der der Speicherzelle zugeordnet ist. Diese Elektronen werden in die Ladungsfängerschicht 473 aus dem Kanal 471, durch das Tunneldielektrikum 472 in Reaktion auf eine entsprechende Spannung im Wortleitungsbereich 476 gezogen. Die Schwellenspannung (Vth) einer Speicherzelle wird proportional zur Menge der gespeicherten Ladung erhöht. In einer Ausführungsform wird das Programmieren eines nichtflüchtigen Speichersystems durch Fowler-Nordheim-Tunneln der Elektronen in die Ladungsfängerschicht erreicht. Während eines Löschvorgangs kehren die Elektronen in den Kanal zurück oder werden Löcher in die Ladungsfängerschicht injiziert, um sich mit Elektronen zu rekombinieren. In einer Ausführungsform wird Löschen unter Verwendung von Löcherinjektion in die Ladungsfängerschicht über einen physikalischen Mechanismus, wie etwa durch Gate induziertes Drain-Leck (GIDL), erreicht.
• 4F zeigt physikalische Wortleitungen WLL0-WLL47, die über den gesamten Block verlaufen. Die Struktur von 4G entspricht Abschnitt 306 in Block 2 aus 4A-4F einschließlich der Bitleitungen 411, 412, 413, 414, ..., 419. Innerhalb des Blocks ist jede Bitleitung mit vier NAND-Ketten verbunden. Drain-seitige Auswahlleitungen SGD0, SGD1, SGD2 und SGD3 werden dazu verwendet, zu bestimmen, welche der vier NAND-Ketten mit der zugehörigen Bitleitung verbunden werden. Der Block kann auch als in vier Unterblöcke SB0, SB1, SB2 und SB3 unterteilt betrachtet werden. Unterblock SB0 entspricht solchen vertikalen NAND-Ketten, die durch SGD0 und SGS0 gesteuert werden, Unterblock SB1 entspricht solchen vertikalen NAND-Ketten, die durch SGD1 und SGS1 gesteuert werden, Unterblock SB2 entspricht solchen vertikalen NAND-Ketten, die durch SGD2 und SGS2 gesteuert werden, und Unterblock SB3 entspricht solchen vertikalen NAND-Ketten, die durch SGD3 und SGS3 gesteuert werden.
• Obwohl das Beispiel-Speichersystem aus 4-4F eine dreidimensionale Speicherstruktur ist, die vertikale NAND-Ketten mit Ladungsfängermaterial beinhaltet, können auch andere (2D- und 3D-) Speicherstrukturen mit der hier beschriebenen Technologie verwendet werden. Beispielsweise können auch Floating-Gate-Speicher (z. B. Flash-Speicher vom NAND-Typ und NOR-Typ), ReRAM-Speicher, magnetoresistive Speicher (z. B. MRAM) und Phasenwechselspeicher (z. B. PCRAM) verwendet werden.
• Ein Beispiel für einen ReRAM-Speicher beinhaltet reversible Widerstandsschaltelemente, die in Kreuzpunktarrays angeordnet sind, auf die von X-Leitungen und Y-Leitungen (z. B. Wortleitungen und Bitleitungen) zugegriffen wird. In einer anderen Ausführungsform können die Speicherzellen leitfähige Brückenspeicherelemente beinhalten. Ein leitfähiges Brückenspeicherelement kann auch als programmierbare Metallisierungszelle bezeichnet werden. Ein leitfähiges Brückenspeicherelement kann als Zustandsänderungselement basierend auf der physikalischen Verlagerung von Ionen innerhalb eines Festelektrolyten verwendet werden. In einigen Fällen kann ein leitfähiges Brückenspeicherelement zwei feste Metallelektroden beinhalten, eine relativ inerte (z. B. Wolfram) und eine elektrochemisch aktive (z. B. Silber oder Kupfer), mit einem dünnen Film des Festelektrolyten zwischen den beiden Elektroden. Mit steigender Temperatur steigt auch die Mobilität der Ionen, so dass die Programmierschwelle für die leitfähige Brückenspeicherzelle abnimmt. Somit kann das leitfähige Brückenspeicherelement einen weiten Bereich von Programmschwellenwerten als Funktion der Temperatur aufweisen.
• Ein magnetoresistiver Speicher (MRAM) speichert Daten durch Magnetspeicherelemente. Die Elemente sind aus zwei ferromagnetischen Platten gebildet, von denen jede eine Magnetisierung halten kann, die durch eine dünne Isolierschicht getrennt ist. Eine der beiden Platten ist ein Permanentmagnet, der auf eine bestimmte Polarität eingestellt ist; die Magnetisierung der anderen Platte kann so geändert werden, dass sie der eines externen Felds entspricht, um Speicher zu speichern. Diese Konfiguration ist als Spin-Ventil bekannt und die einfachste Struktur für ein MRAM-Bit. Eine Speichervorrichtung ist aus einem Gitter solcher Speicherzellen aufgebaut. In einer Ausführungsform zur Programmierung eines nichtflüchtigen Speichersystems liegt jede Speicherzelle zwischen einem Paar Schreibleitungen, die rechtwinklig zueinander, parallel zur Speicherzelle, eine über und eine unter der Speicherzelle angeordnet sind. Wenn Strom durch sie fließt, wird ein Induktionsmagnetfeld erzeugt.
• Ein Phasenwechselspeicher (PCRAM) nutzt das einzigartige Verhalten von Chalkogenidglas. Eine Ausführungsform verwendet ein GeTe-Sb2Te3-Übergitter, um nichtthermische Phasenänderungen zu erreichen, indem einfach der Koordinationszustand der Germaniumatome mit einem Laserimpuls (oder Lichtimpuls von einer anderen Quelle) geändert wird. Daher sind die Dosen der Programmierung Laserimpulse. Die Speicherzellen können gesperrt werden, indem die Speicherzellen daran gehindert werden, das Licht zu empfangen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verwendung von „Impuls“ in diesem Dokument keinen Rechteckimpuls erfordert, sondern eine (kontinuierliche oder nicht kontinuierliche) Schwingung oder einen Stoß eines Schalls, Stroms, Spannungslichts oder einer anderen Welle beinhaltet.
• Nichtflüchtige Speicherschaltungen werden oft mit anderen Schaltungen kombiniert, um ein System (z. B. Speichersystem oder Datenspeichersystem) zu bilden, das wiederum zusammen mit anderen Systemen (z. B. einem Kommunikationssystem, einem Soundsystem, einer Benutzerschnittstelle usw.) ein Teilsystem eines größeren Systems (z. B. eines Telefons, Tablets, Laptops usw.) bilden kann. Eine Spannungsregelung kann auf einer oder mehreren Ebenen erfolgen, beispielsweise kann ein zentraler Spannungsregler Leistung für Teilsysteme bereitstellen und/oder können Spannungsregler innerhalb von Teilsystemen die Spannung für Komponenten eines Teilsystems regeln. Die Spannungsregelung kann chipintern erfolgen, wobei sich der Spannungsregler auf demselben Chip oder Substrat wie die Schaltung oder die Schaltungen befindet, die er mit Strom versorgt, oder kann außerhalb des Chips erfolgen, wobei sich der Spannungsregler auf einem anderen Chip oder Substrat als die Schaltung oder Schaltungen befindet, die er mit Strom versorgt, oder kann kombiniert erfolgen, d. h. ein Spannungsregler auf einem Substrat kann Schaltungen auf demselben Substrat und Schaltungen auf einem anderen Substrat mit Strom versorgen. Ein Bereich von Spannungsreglerkonfigurationen kann verwendet werden, und die vorliegende Technologie ist nicht auf eine bestimmte Konfiguration beschränkt. Während verschiedene Beispiele hier in Bezug auf nichtflüchtige Speichersysteme beschrieben sind, versteht es sich, dass Aspekte der vorliegenden Technologie auf andere Systeme anwendbar sind, die elektrische Leistung empfangen.
• 5 veranschaulicht ein Beispiel eines Systems 500, das einen Spannungsregler 502 beinhaltet, der Leistung 504 (z. B. von einem Hostsystem, einer Batterie oder einer anderen Quelle) empfängt und Leistungsausgaben 506a-d an verschiedene Teilsysteme 508a-d liefert. Beispielsweise kann der Spannungsregler 502 in einem nichtflüchtigen Speichersystem wie dem nichtflüchtigen Speichersystem 100 aus 3 integriert sein, um Teilsysteme wie die Steuerung 122, den nichtflüchtigen Speicherchip 108 und/oder andere diskrete Komponenten 240 mit Leistung zu versorgen. Beispielsweise kann der Spannungsregler 502 so eingerichtet sein, dass er Leistungsausgaben 506a-d in einem oder mehreren Versorgungsspannungsbereichen (z. B. 3,3 +/- 0,2 Volt) bereitstellt.
• Der Spannungsregler 502 ist mit dem Temperaturwandler 510 gekoppelt, der so eingerichtet ist, dass er eine Temperatureingabe an den Spannungsregler 502 liefert. Der Temperaturwandler 510 kann eine PN-Sperrschichtdiode zum Messen der Temperatur verwenden und der oben erörterten Temperaturerfassungsschaltung 113 ähnlich sein. Solch ein Temperaturwandler kann auf ein und demselben Chip wie eine oder mehrere andere Schaltungen angeordnet sein, z. B. auf demselben Chip wie der Spannungsregler 502 oder eine oder mehrere Komponenten eines Teilsystems von 508a-d (z. B. auf einem Speicherchip, wie in 1 gezeigt, bei dem sich die Temperaturerfassungsschaltung 113 in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 100 befindet). Alternativ kann der Temperaturwandler 510 eine separate Komponente sein. Der Temperaturwandler 510 kann als Mittel zum Messen einer Temperatur betrachtet werden. In einigen Systemen erstreckt sich ein Package um Komponenten eines Systems und hält Komponenten in einem gemeinsamen Temperaturbereich (d. h. Temperaturunterschiede zwischen Komponenten können klein im Vergleich zu Temperaturunterschieden zwischen den Komponenten und der Außentemperatur außerhalb der Umgrenzung sein). Somit kann ein einzelner Temperaturwandler die Temperatur für mehrere Komponenten anzeigen. In anderen Beispielen kann mehr als ein Temperaturwandler eine Temperatur an mehreren Stellen eines Systems anzeigen.
• Der Temperaturwandler 510 kann so eingerichtet sein, dass er einen Übertemperaturzustand des Systems 500 anzeigt, der bewirken kann, dass der Spannungsregler 502 die Leistungsausgaben 506a-d reduziert oder abschaltet. Im Fall eines Hochtemperaturzustands kann der Spannungsregler 502 alle Teilsysteme 506a-d gleichermaßen behandeln (Verringern oder Abschalten der Leistung für alle Teilsysteme), selbst wenn einige Teilsysteme möglicherweise keine signifikante Wärme erzeugen. Gleichermaßen kann der Spannungsregler 502 bei einer Leistungsaufnahme oberhalb oder nahe der Leistungsgrenze alle Teilsysteme 506a-d gleich behandeln, selbst wenn einige Teilsysteme möglicherweise keine signifikante Leistung aufnehmen.
• Ein System oder eine Vorrichtung wie ein nichtflüchtiges Speichersystem kann einen Spannungsregler in verschiedenen Konfigurationen beinhalten. 6 zeigt ein Beispiel für ein nichtflüchtiges Speichersystem 600, das einen Spannungsregler 602 einschließt, der so gekoppelt ist, dass er ein Ein-Chip-System (SOC) 604 und andere diskrete Komponenten 606a, 606b mit Leistung versorgt. Der Spannungsregler 602 befindet sich auf einem vom SOC 604 getrennten Chip und kann als Spannungsregler außerhalb des Chips betrachtet werden. Der SOC 604 kann Komponenten ähnlich der Steuerung 122 enthalten, so dass der SOC als eine Steuerung eingerichtet sein kann, die mit dem nichtflüchtigen Speicher 608, dem RAM 616, dem ROM 618 und anderen diskreten Komponenten 640 gekoppelt ist. Zusätzlich zur Stromversorgung des SOC 604 kann der Spannungsregler 602 weitere Komponenten des nichtflüchtigen Speichersystems 600 einschließlich eines oder mehrerer des nichtflüchtigen Speichers 608, des RAM 616, des ROM 618 und anderer diskreter Komponenten 640 mit Leistung versorgen. Ein nichtflüchtiges Speichersystem wie das nichtflüchtige Speichersystem 600 kann Leistung über eine Host-Schnittstelle empfangen und ein Leistungsbudget haben, das die Leistung begrenzt, die es vom Host empfangen kann. Ein nichtflüchtiges Speichersystem wie das nichtflüchtige Speichersystem 600 kann in einem Package, einem Gehäuse oder einer Umgrenzung angeordnet sein. Die Temperatur des nichtflüchtigen Speichersystems 600 kann durch einen oder mehrere Temperaturwandler (in 6 nicht gezeigt) gemessen werden, und das Erkennen einer Temperatur oberhalb eines Temperaturgrenzwerts kann ein Verringern oder Abschalten der Leistung durch den Spannungsregler 602 auslösen.
• 7 zeigt ein Beispiel für ein nichtflüchtiges Speichersystem 700, das einen Spannungsregler 702 beinhaltet, der Teil eines SOC 704 und so eingerichtet ist, dass er Komponenten des SOC 704 mit elektrischer Leistung versorgt. Der Spannungsregler 702 und andere Komponenten des SOC 704 sind auf demselben Chip angeordnet, so dass der Spannungsregler 702 als chipinterner Spannungsregler betrachtet werden kann. Der SOC 704 kann Komponenten ähnlich denen der Steuerung 122 enthalten, so dass der SOC 704 als Steuerung eingerichtet sein kann, die mit dem nichtflüchtigen Speicher 708, dem RAM 716, dem ROM 718 und anderen diskreten Komponenten 740 gekoppelt ist. Zusätzlich zur Versorgung anderer Komponenten des SOC 704 wie eines Frontend-Moduls 706, eines Backend-Moduls 710 und einer Medienverwaltungsschicht 738 kann der Spannungsregler 702 andere Komponenten des nichtflüchtigen Speichersystems 700 einschließlich eines oder mehrerer vom nichtflüchtigen Speicher 708, RAM 716, ROM 718 und von anderen diskreten Komponenten 740 (z. B. über eine oder mehrere Schnittstellen) mit Leistung versorgen. Ein nichtflüchtiges Speichersystem wie das nichtflüchtige Speichersystem 700 kann Leistung über eine Host-Schnittstelle empfangen und ein Leistungsbudget haben, das die Leistung begrenzt, die es vom Host empfangen kann. Ein nichtflüchtiges Speichersystem wie das nichtflüchtige Speichersystem 700 kann in einem Package, einem Gehäuse oder einer Häusung angeordnet sein. Die Temperatur des nichtflüchtigen Speichersystems 600 kann durch einen oder mehrere Temperaturwandler (in 7 nicht gezeigt) gemessen werden, die sich im SOC 704 oder an anderer Stelle befinden können. Das Erkennen einer Temperatur oberhalb eines Temperaturgrenzwerts kann ein Verringern oder Abschalten der Leistung vom Spannungsregler 702 auslösen.
• Aspekte der vorliegenden Technologie ermöglichen eine effizientere Nutzung eines Leistungsbudgets, während Temperaturen vermieden werden, die einen Temperaturgrenzwert überschreiten. In einem Beispiel liefert ein Spannungsregler zusätzlich zur Bereitstellung elektrischer Leistung in einem Versorgungsspannungsbereich auch einen Indikator für den bereitgestellten elektrischen Strom, so dass Leistung, Strom und/oder Temperatur effizient in gewünschten Bereichen gehalten werden können. Elektrischer Strom oder Leistung können für eine oder mehrere Ausgaben an eine oder mehrere Komponenten gemessen werden, und eine separate Anpassung kann vorgenommen werden, um in einem Leistungs-/Strombudget zu bleiben und die gesamte Temperatur in einem gewünschten Bereich zu halten, während zumindest einige Operationen einiger Komponenten aufrecht erhalten bleiben.
• 8 zeigt ein Beispiel für ein System 800, das einen Spannungsregler 802 und Teilsysteme 808a-d beinhaltet. Zusätzlich zur Bereitstellung elektrischer Leistungsausgaben 806a-d für die Teilsysteme 808a-d in einem jeweiligen Spannungsversorgungsbereich liefert der Spannungsregler 802 Indikatoren für die jeweiligen elektrischen Ströme (I_{CONSO_a} bis I_{CONSO_d} ) der elektrischen Leistungsausgaben 806a-d. So ist I_{CONSO_a} ein Indikator für den an das Teilsystem 808a gelieferten Strom durch die elektrische Leistungsausgabe 806a, ist I_{CONSO_b} ein Indikator für den an das Teilsystem 808b gelieferten Strom durch die elektrische Leistungsausgabe 806b, ist I_{CONSO_c} ein Indikator für den an das Teilsystem 808c gelieferten Strom durch die elektrische Leistungsausgabe 806c und ist I_{CONSO_d} ein Indikator für den an das Teilsystem 808d gelieferten Strom durch die elektrische Leistungsausgabe 806d. Auf diese Weise kann ein Spannungsregler eine beliebige Anzahl von Indikatoren für Strom an eine beliebige Anzahl von Teilsystemen liefern, wobei die Teilsysteme Teilsysteme mit mehreren integrierten Schaltungen sein können (z. B. enthält ein Teilsystem mehrere integrierte Schaltungen wie eine nicht flüchtige Speichersteuerung und einen oder mehrere nichtflüchtige Speicherchips), Teilsysteme mit einer einzigen integrierten Schaltung sein können (z. B. ist jedes Teilsystem eine separate integrierte Schaltung wie ein SOC) oder verschiedene Schaltungen einer integrierten Schaltung sein können (z. B. ein Frontend-Modul, ein Backend-Modul und andere Komponenten einer nicht flüchtigen Speichersteuerung).
• Ein Indikator für einen an eine Schaltung gelieferten elektrischen Strom wie I_{CONSO_a} kann ermöglichen, dass der Betrieb der Schaltung wie einer Schaltung des Teilsystems 808a dem Indikator entsprechend verwaltet wird, was bestimmte Vorteile bieten kann. Zum Beispiel können individuelle Teilsysteme 808a-d ihren Stromverbrauch überwachen und ihren individuellen Verbrauch je nach Bedarf verringern, um ihren Verbrauch unterhalb eines Leistungs- oder Stromgrenzwerts zu halten. Daher kann, wenn das System 800 individuelle Teilsystem-Leistungsbudgets für die Teilsysteme 808a-d vorschreibt, jedes Teilsystem seinen Verbrauch auf der Grundlage von Echtzeitmessungen innerhalb seines jeweiligen Leistungsbudgets halten. Dadurch kann eine Schaltung ihren Betrieb möglicherweise mit relativ starkem Strom (nahe ihres Grenzwerts) fortsetzen, wobei ein modellbasiertes System den Strom verringern könnte und/oder Operationen auf Basis eines vorhergesagten Stromverbrauchs verringern könnte (z. B. kann ein Modell eine Fehlermarge aufbauen, während eine Echtzeitüberwachung eine umfassendere Nutzung eines verfügbaren Budgets ermöglichen kann). Die Überwachung des Stromverbrauchs kann individuell, wie in 8 gezeigt, oder auf jede andere geeignete Weise erfolgen.
• 9 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren zum Betreiben eines Systems, das einen Spannungsregler beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet das Aufrechterhalten einer elektrischen Versorgung einer Schaltung (z. B. eines Teilsystems 808a) in einem Versorgungsspannungsbereich 902, das Erfassen eines elektrischen Stroms der elektrischen Versorgung der Schaltung 904, das Erzeugen eines Indikators für den elektrischen Strom der elektrischen Versorgung der Schaltung 906 (z. B. I_{CONSO_a} ) und das Verwalten des Betriebs der Schaltung entsprechend dem Indikator 908. Das Verwalten des Betriebs der Schaltung entsprechend dem Indikator kann zum Beispiel das Verringern der Aktivität, wenn der elektrische Strom einen Stromgrenzwert überschreitet oder wenn eine Temperatur einen vorbestimmten Grenzwert erreicht, beinhalten.
• Obwohl das Beispiel aus 8 eine Anordnung zeigt, bei der die Indikatoren I_{CONSO_a} bis I_{CONSO_d} der elektrischen Leistungsausgaben 806a-d für die jeweiligen Teilsysteme 808a-d bereitgestellt werden, so dass jedes Teilsystem seine eigenen Operationen verwalten kann, können andere Anordnungen realisiert werden. Ein Verfahren gemäß 9 kann in der Anordnung von 8 oder einer anderen Anordnung implementiert sein.
• 10 zeigt ein Beispiel für ein System 1000, bei dem ein Spannungsregler 1002 Leistungsausgaben 1006a-c für Schaltungen 1008a-c bereitstellt und eine Leistungsausgabe 1006d für eine Steuerung 1010 bereitstellt. Die Ströme jeder Leistungsausgabe 1006a-d werden gemessen, und entsprechende Indikatoren I_{CONSO_a} bis I_{CONSO_d} werden erzeugt. Anstatt individuelle Indikatoren des Stroms für jeden Schaltkreis bereitzustellen (wie in 8), werden hier Indikatoren der Ströme (I_{CONSO_a} bis I_{CONSO_d} ) für Steuerung 1010 bereitgestellt. Die Steuerung 1010 kann ihre eigenen Operationen gemäß Iconso d (Indikator für Strom, der durch die Leistungsausgabe 1006d für die Steuerung 1010 bereitgestellt wird) verwalten. Zusätzlich kann die Steuerung 1010 jeweils Steuersignale Con­_a bis Con_c für die Schaltungen 1008a-c bereitstellen, um dadurch den Betrieb der Schaltungen 1008a-c zu verwalten. Die Steuersignale Con_a bis Con_c können Taktsignale sein, wobei ein schnelleres Taktsignal (mit höherer Frequenz) Operationen der empfangenden Schaltung allgemein beschleunigt und somit die Leistungsaufnahme erhöht und ein langsamerer Takt Operationen der empfangenen Schaltung allgemein verlangsamt und somit die Leistungsaufnahme verringert. Andere Steuersignale können ebenfalls verwendet werden.
• Operationen der Schaltungen 1008a-c und der Steuerung 1010 können entsprechend den jeweiligen Stromindikatoren (I_{CONSO_ a} bis I_{CONSO_d} ) individuell verwaltet werden, so dass das System 1000 ähnlich wie das System 800 arbeitet (wobei die Verwaltung von Operationen von der Steuerung 1010 anstatt von einzelnen Schaltungen vorgenommen wird). Operationen der Schaltungen 1008a-c und der Steuerung 1010 können auch auf koordinierte Weise von der Steuerung 1010 verwaltet werden. Zum Beispiel kann, wenn das System 1000 ein Leistungsbudget hat, die Steuerung 1010 zwischen Schaltungen koordinieren, um bestimmten Operationen den Vorzug zu geben, während eine kombinierte Leistungsaufnahme im Rahmen des Budgets erhalten bleibt (z. B. Verringern der Leistungsaufnahme durch eine Schaltung, während eine andere Schaltung eine wichtige Operation vornimmt, die signifikante Leistung erfordern kann). Die Steuerung 1010 ist mit einem Temperaturwandler 1012 gekoppelt (der sich außerhalb der Steuerung 1010 oder außerhalb des Chips oder intern oder auf dem Chip befinden kann). Die Steuerung 1010 kann die Verwaltung von Operationen der Schaltungen 1008a-c und der Steuerung 1010 koordinieren, um eine Temperatur auf effiziente Weise auf der Basis einer Echtzeittemperaturmessung durch den Temperaturwandler 1012 unter einem Temperaturgrenzwert zu halten.
• Es versteht sich, dass die Temperatur eines Systems wie des Systems 1000 nicht nur von der von dem System generierten Wärme, sondern auch von der Außentemperatur abhängt. Somit ist ein Leistungsgrenzwert allein möglicherweise nicht ausreichend, um einen Übertemperaturzustand zu vermeiden (z. B. kann ein System in einem Telefon in direkter Sonne an einem heißen Tag bei geringer oder ohne Leistungsaufnahme einen Temperaturgrenzwert überschreiten, während dasselbe System in kalter Umgebung selbst bei einer Leistungsaufnahme nahe des Leistungsgrenzwerts unterhalb des Temperaturgrenzwerts arbeiten kann). Ein Modell, das zur Vermeidung von Übertemperaturzuständen verwendet wird, kann auf einem Worst-Case-Temperaturszenario und auf einem Leistungsaufnahmemodell basieren, das ein System unnötigerweise zur Verringerung der Leistungsaufnahme zwingen kann. Das Verwalten von Operationen der Schaltungen anhand von Echtzeittemperatur- und -strommessungen kann einen effizienteren Betrieb innerhalb der Leistungs- und Temperaturgrenzwerte ermöglichen. Ein solches Verwalten kann proaktiv sein, z. B. Maßnahmen zur Vermeidung eines Übertemperaturzustands treffen (wodurch ein Energiesparmodus oder Abschalten vermieden wird), und/oder kann reaktiv sein (effizientes Verwalten von Operationen bei hoher Temperatur zum Verringern der Leistungsaufnahme ohne unnötige Beeinträchtigung einiger Operationen).
• In einem Beispiel kann der Temperaturwandler 1012 die Temperatur messen und die Temperaturmessung an eine Steuerung 1010 übermitteln, so dass die Steuerung 1010 die Temperatur überwachen kann (in diesem Beispiel überwachen die Steuerung 1010 und/oder der Temperaturwandler 1012 die Temperatur). Die Steuerung 1010 kann Temperaturdaten in unterschiedlicher Weise verwenden. Beispielsweise kann die Steuerung 1010 das Aufzeichnen des elektrischen Stromverbrauchs und der Temperatur über einen Zeitraum vornehmen, um bestimmte Muster des elektrischen Stromverbrauchs mit bestimmten Temperaturen zu korrelieren (z. B. mit einem Übertemperatur- oder Hochtemperaturzustand). Wenn solche Muster identifiziert werden, können sie aufgezeichnet werden (z. B. in einem Datensatz 1014, der in der Steuerung 1010 gepflegt wird), und die Steuerung 1010 kann den elektrischen Stromverbrauch überwachen, um ein passendes Muster zu erfassen und eine präventive Maßnahme zu treffen (z. B. Verringern der Leistungsaufnahme vor Auftreten einer Übertemperatur). Beispielsweise kann ein durch den Stromverbrauch angezeigtes Speichersteuerungs-Aktivitätsmuster eine Temperatur voraussagen, die einen Temperaturgrenzwert überschreitet, und kann die Speichersteuerung so eingerichtet sein, dass die Aktivität der Speichersteuerung angepasst wird, um dadurch ein Überschreiten des Temperaturgrenzwerts zu vermeiden.
• In einem Beispiel kann die Steuerung 1010 unter den Schaltungen 1008a-c eine bestimmte Schaltung als Temperaturaggressor (eine Schaltung, die so viel Wärme erzeugt, dass sie einen signifikanten Einfluss auf die Gesamtsystemtemperatur hat) basierend auf dem Überwachen der Indikatoren I_CONSO__a bis I_{CONSO_d} identifizieren. Somit kann, obwohl die Temperatur für alle Schaltungen 1008a-c aufgrund ihrer physikalischen Anordnung im Wesentlichen ähnlich sein kann, der Stromverbrauch anzeigen, welche Schaltung Wärme erzeugt, so dass geeignete Maßnahmen getroffen werden können (z. B. Abzielen auf eine oder mehreren Schaltungen). Beispielsweise kann die Steuerung 1010 Operationen einer Aggressorschaltung über ein Steuersignal von den Steuersignalen Conl-3 verlangsamen oder stoppen. In einigen Fällen kann die Steuerung 1010 Operationen priorisieren, um effizient innerhalb der Leistungs- und Temperaturgrenzwerte zu bleiben. Beispielsweise können einige Operationen, die eine beträchtliche Leistung aufnehmen würden, zu Zeiten, zu denen sich die Temperatur und/oder Leistungsaufnahme einem Grenzwert annähert/annähern, aufgeschoben werden, während wichtigere Operationen und/oder Operationen, die weniger Leistung aufnehmen, weiterhin ausgeführt werden können.
• 11 zeigt ein Beispiel einer Implementierung, bei der ein Spannungsregler 1102 als Teil eines SOC 1100 gebildet wird, der eine Leistungssteuerung 1110 und zusätzliche Schaltungen 1114 beinhaltet. Zum Beispiel können zusätzliche Schaltungen 1114 eine oder mehrere Komponenten der in 3 dargestellten Steuerung 122 oder den SOC 704 aus 7 beinhalten. Externe Schaltungen 1116a-b sind mit dem SOC 1100 gekoppelt und empfangen Leistungs- und Steuersignale vom SOC 1100. Ein Spannungsregler 1102 stellt jeweils Stromversorgungen 1106a-b für die externen Schaltungen 1116a-b bereit. Der Spannungsregler 1102 stellt auch eine elektrische Leistungsausgabe 1106d für die Leistungssteuerung 1110 und eine elektrische Leistungsausgabe 1106c für zusätzliche Schaltungen 1114 des SOC 1100 bereit. Zum Beispiel kann der SOC 1100 ein SOC in einem nichtflüchtigen Speichersystem sein, das eine oder mehrere Steuerschaltungen (z. B. zusätzliche Schaltungen 1114) beinhaltet, die so eingerichtet sind, dass sie einen Speicherzugriff verwalten, und externe Schaltungen 1116a-b können nichtflüchtige Speichereinheiten (z. B. nichtflüchtige Speicherchips, Bänke oder Module) sein, die von den Steuerschaltungen verwaltet werden.
• Der Spannungsregler 1102 stellt Indikatoren I_{CONSO_a} bis I_{CONSO_d} jeweiliger elektrischer Ströme der elektrischen Leistungsausgaben 1106a-d für eine Leistungssteuerung 1110 bereit. Somit ist I_{CONSO_a} ein Indikator für den Strom, der der externen Schaltung 1116a durch die elektrische Leistungsausgabe 1106a bereitgestellt wird, ist I_{CONSO_b} ein Indikator für den Strom, der der externen Schaltung 1116b durch die elektrische Leistungsausgabe 1106b bereitgestellt wird, ist I_{CONSO_c} ein Indikator für den Strom, der zusätzlichen Schaltungen 1114 durch die elektrische Leistungsausgabe 1106c bereitgestellt wird, und ist I_{CONSO_d} ein Indikator für den Strom, der der Leistungssteuerung 1110 durch die elektrische Leistungsausgabe 1106d bereitgestellt wird. Auf Basis der Indikatoren I_{CONSO_a} bis I_{CONSO_d} steuert die Leistungssteuerung 1110 die Leistungsaufnahme von externen Schaltungen 1116a-b, zusätzlichen Schaltungen 1114 und sich selbst (Leistungssteuerung 1110). Zum Beispiel sendet die Leistungssteuerung 1110 ein Steuersignal Con1 an die zusätzlichen Schaltungen 1114, um die Leistungsaufnahme durch die zusätzlichen Schaltungen 1114 zu steuern. Während 11 eine einzige elektrische Leistungsausgabe 1106c für die zusätzlichen Schaltungen 1114 und einen einzigen entsprechenden Indikator I_{CONSO_c} zeigt, versteht es sich, dass mehrere zusätzliche Stromversorgungen für mehrere zusätzliche Schaltungen bereitgestellt werden können und mehrere entsprechende zusätzliche Indikatoren jeweiliger zusätzlicher elektrischer Ströme für die Leistungssteuerung 1110 bereitgestellt werden können, um eine getrennte Leistungssteuerung verschiedener Schaltungen von SOC 1100 zu ermöglichen. Die Leistungssteuerung 1110 sendet außerdem Steuersignale Con2 und Con3 jeweils an externe Schaltungen 1116a-b, um deren jeweilige Leistungsaufnahmewerte zu steuern.
• In einigen Beispielen kann der Betrieb einer Schaltung den Betrieb und die Leistungsaufnahme einer oder mehrerer anderer Schaltungen beeinflussen. Wenn zum Beispiel die externen Schaltungen 1116a-b nichtflüchtige Speicherschaltungen sind und die zusätzlichen Schaltungen 1114 eine oder mehrere Schaltungen enthalten, die so eingerichtet sind, dass sie auf die externen Schaltungen 1116a-b (z.B. Schaltungen wie das Backend-Modul 710, die Medienverwaltungsschicht 738 usw.) zugreifen, kann der Betrieb der zusätzlichen Schaltungen 1114 den Betrieb der externern Schaltungen 1116a-b beeinflussen. Nichtflüchtige Speicherchips können mit einer Geschwindigkeit arbeiten, die weitgehend davon abhängig ist, wie häufig Speicherzugriffsoperationen erfolgen. Durch Verlangsamen einer oder mehrerer Operationen einer Speichersteuerung kann sich der Betrieb entsprechender nichtflüchtiger Speichereinheiten (z. B. Chips, Bänke oder Module) entsprechend verlangsamen. Somit können separate Steuersignale wie Con2 und Con3 in einigen Fällen unnötig sein und lässt sich die Leistungsaufnahme einiger Komponenten wie der externen Schaltungen 1116a-b indirekt durch eine Steuerung entsprechender Komponenten des SOC 1100 erreichen.
• Der SOC 1100 beinhaltet einen Temperaturwandler 1112, der die Temperatur des SOC 1100 misst und eine Echtzeittemperaturmessung für den Leistungsregler 1110 bereitstellt. Der Temperaturwandler 1112 kann als Mittel zum Messen einer Temperatur betrachtet werden. Eine Mustererfassungschaltung 1120 empfängt Temperaturmessungen vom Temperaturwandler 1112 und empfängt auch Indikatoren I_{CONSO_a} bis I_{conso_d} jeweiliger elektrischer Ströme elektrischer Leistungsausgaben 1106a-d, die sie verwendet, um ein Stromverbrauchsmuster zu erfassen, das mit einer Temperatur oder Temperaturen (z. B. einer Temperatur über einem Grenzwert) korreliert. Ein Muster, das mit einer solchen Temperatur korreliert, wird in einem Speicher 1122 (der als Mittel zum Aufzeichnen von Strom- und Temperaturdaten betrachtet werden kann) aufgezeichnet. Der Speicher 1122 kann als diskrete Schaltung des SOC 1100 gebildet oder eine gemeinsam genutzte Schaltung sein (z. B. eine für mehrere Funktionen verwendete Speicherkomponente) und kann sich in einigen Beispielen außerhalb des SOC 1100 befinden (z. B. in einer externen Speicherkomponente). Die Mustererfassungsschaltung 1120 kann einen elektrischen Verbrauch überwachen, um ein Muster zu erfassen, das einem oder mehreren Mustern des elektrischen Stromverbrauchs entspricht, das bzw. die zuvor im Speicher 1122 gespeichert wurden. Die Mustererfassungsschaltung kann als Mittel zum Identifizieren eines oder mehrerer Muster von gemessenem Strom betrachtet werden, der mit einer hohen Temperatur verbunden ist. Wenn ein solches Muster von der Mustererfassungsschaltung 1120 erkannt wird, stellt sie eine Eingabe für die Leistungssteuerung 1110 bereit, und als Reaktion darauf kann die Leistungssteuerung 1110 die Leistungsaufnahme steuern, um die Leistungsaufnahme einer oder mehrerer Schaltungen zu verringern und dadurch einen unerwünschten Temperaturzustand (z. B. Übertemperaturzustand) zu verhindern. Die Leistungssteuerung 1110 kann als Mittel zum Verwalten der Leistungsaufnahme durch einen Leistungsverbraucher (z. B. durch die externen Schaltungen 1116a-b und/oder die zusätzlichen Schaltungen 1114) als Reaktion auf einen Stromindikator (z. B. ICONSO_a bis ICONSO_d) und die Temperatur (z. B. des Temperaturwandlers 1112) betrachtet werden.
• Aspekte der vorliegenden Technologie können anhand verschiedener Spannungsreglerdesigs implementiert werden. 12 zeigt ein Beispiel eines Spannungsreglers 1200, der verwendet werden kann, um elektrische Leistung für eine Schaltung oder mehrere Schaltungen (z. B. ein Teilsystem oder eine Komponente eines Systems wie eines nichtflüchtigen Speichersystems) bereitzustellen, wie z. B. der Spannungsregler 502, 602 oder 702 aus 5-7. Der Spannungsregler 1200 empfängt eine Eingangsspannung V_REGIN , die von einem Hostsystem, einer Batterie oder einer anderen Quelle kommen kann. V_REGIN ist mit dem Source-Anschluss eines Leistungstransistors PMOS 1240 gekoppelt, und der Drain von PMOS 1240 stellt einen geregelten Ausgang V_REG für eine Last 1242 (z. B. eine Schaltung, eine Komponente oder ein Teilsystem, das bzw. die elektrische Leistung in einem Spannungsbereich verbraucht) bereit. Der Drain von PMOS 1240 ist über einen Spannungsteiler, der durch Widerstände R1 und R2 gebildet wird, mit Masse verbunden. Eine Rückkopplungsspannung V_FB zwischen den Widerständen R1 und R2 liegt an einem Eingang eines Verstärkers 1244 an, der auch eine Referenzspannung V_FB empfängt und entsprechend der Differenz zwischen V_FB und V_REF eine Steuerspannung V_CON erzeugt. V_CON ist mit dem Gate von PMOS 1240 gekoppelt, um PMOS 1240 zu steuern und somit eine geregelte Ausgangsspannung V_REG zu steuern. Der Spannungsregler 1200 bewirkt, dass V_REG bei einer im Wesentlichen konstanten Spannung gehalten wird. Der Spannungsregler 1200 kann als Mittel zum Regeln einer Spannung für einen Leistungsverbraucher wie eine Schaltung, eine Komponente oder ein Teilsystem betrachtet werden und kann als LDO-Regler (Low Drop Out) betrachtet werden.
• 13 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsregler 1300, der eine Stromerfassungsschaltung 1350 beinhaltet, die so eingerichtet ist, dass sie den elektrischen Strom erfasst, der für eine Last 1242 bereitgestellt wird (d. h. zum Erfassen der Stromausgabe vom Spannungsregler 1300), und ansonsten dem Spannungsregler 1200 ähnelt. Der Spannungsregler 1300 kann beispielsweise als Spannungsregler 802 aus 8, Spannungsregler 1002 aus 10 oder Spannungsregler 1102 aus 11 eingerichtet sein. Die Stromerfassungsschaltung 1350 beinhaltet einen Messtransistor 1352 (in diesem Beispiel einen PMOS-Transistor, der kleiner als PMOS 1240 ist), der zu PMOS 1240 parallelgeschaltet ist, so dass eine Eingangsspannung V_REGIN mit dem Source-Anschluss von PMOS 1240 und dem Source-Anschluss des Leistungstransistors 1352 gekoppelt ist, das Rückkopplungssignal V_FB mit einem ersten Eingang von Verstärker 1244 gekoppelt ist, eine Referenzspannung V_REF mit einem zweiten Eingang von Verstärker 1244 gekoppelt ist, ein Ausgang V_CON von Verstärker 1244 mit einem Gate von PMOS 1240 und dem Gate des Leistungstransistors 1352 gekoppelt ist. Ein erster Ausgangsanschluss 1354, der mit dem Drain-Anschluss von PMOS 1240 verbunden ist, stellt eine geregelte Ausgangsspannung V_REG bereit, während ein zweiter Ausgangsanschluss 1356, der mit dem Drain-Anschluss von Messtransistor 1352 verbunden ist, einen Indikator (I_CONSO ) für den am ersten Anschluss bereitgestellten Strom bereitstellt. Der Indikator I_{CONSO_} kann eine Spannung sein, die proportional zu dem Strom ist, der am ersten Anschluss 3354 bereitgestellt wird. Im Beispiel von 13 wird der Indikator für elektrischen Strom I_CONSO an die Last 1242 übermittelt, so dass die Leistungsaufnahme der Last 1242 als Reaktion auf den Indikator gesteuert werden kann. In anderen Beispielen kann I_{CONSO_} an eine Steuerung oder eine andere Schaltung übermittelt werden, die die Leistungsaufnahme der Last 1242 steuert. Zum Beispiel kann die Last 1242 eine Steuerung beinhalten, die so eingerichtet ist, dass sie den Verbrauch von elektrischem Strom, der vom ersten Ausgangsanschluss 1354 bereitgestellt wird, auf weniger als einen vorbestimmten Stromgrenzwert begrenzt. Die Stromerfassungsschaltung 1350 kann als Mittel zum Messen eines Stroms, der einem Leistungsverbraucher wie der Last 1242 durch den Spannungsregler 1300 (z. B. durch ein Mittel zum Regeln einer Spannung) bereitgestellt wird, und zum Erzeugen eines Indikators für den Strom, der dem Leistungsverbraucher bereitgestellt wird, betrachtet werden.
• 14 zeigt ein Beispiel eines Spannungsreglers, der eine Stromerfassungsschaltung 1350, wie in 13 gezeigt, und außerdem einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 1460 beinhaltet, der mit dem zweiten Ausgangsanschluss 1356 gekoppelt ist, um einen digitalen Indikator für elektrischen Strom bereitzustellen, der am ersten Ausgangsanschluss 1354 bereitgestellt wird. Der ADC 1460 ist so gekoppelt, dass er den Indikator I_{CONSO_} empfängt und in eine digitale Ausgabe verwandelt, die dann für die Last 1242 bereitgestellt wird. Somit kann ein Indikator für elektrischen Strom als analoge Spannung, als digitale Ausgabe oder in einem beliebigen anderen geeigneten Format bereitgestellt werden.
• Ein Beispiel einer Vorrichtung beinhaltet eine Schaltung und einen Spannungsregler mit einem ersten Ausgangsanschluss, der so gekoppelt ist, dass er die Schaltung mit elektrischer Leistung versorgt, wobei der Spannungsregler so eingerichtet ist, dass er die elektrische Leistung in einem Versorgungsspannungsbereich bereitstellt, wobei der Spannungsregler einen zweiten Ausgangsanschluss hat, der so eingerichtet ist, dass er einen Indikator für elektrischen Strom bereitstellt, der durch den ersten Ausgangsanschluss zur Steuerung der Schaltung bereitgestellt wird.
• Der zweite Ausgangsanschluss kann so gekoppelt werden, dass er den Indikator für elektrischen Strom an der Schaltung bereitstellt, wobei die Schaltung eine Leistungsaufnahme haben kann, die steuerbar ist, und die Schaltung so eingerichtet sein kann, dass sie die Leistungsaufnahme in Reaktion auf den Indikator für elektrischen Strom steuert. Der zweite Ausgangsanschluss kann so gekoppelt sein, dass er den Indikator für elektrischen Strom an der Schaltung bereitstellt, wobei die Schaltung eine Leistungsaufnahme haben kann, die steuerbar ist, und wobei die Steuerung so eingerichtet sein kann, dass sie die Leistungsaufnahme der Schaltung in Reaktion auf den Indikator für elektrischen Strom steuert. Die Steuerung kann so eingerichtet sein, dass sie die Leistungsaufnahme der Schaltung durch Modifizieren einer Frequenz eines an die Schaltung übermittelten Signals steuert. Die Schaltung und der Spannungsregler können auf einem Substrat angeordnet sein. Die Schaltung kann auf einem ersten Substrat angeordnet sein, und der Spannungsregler kann auf einem zweiten Substrat angeordnet sein. Die Schaltung kann eine Speichersteuerung sein, die so eingerichtet ist, dass sie den Verbrauch des elektrischen Stroms, der vom ersten Ausgangsanschluss bereitgestellt wird, auf weniger als einen vorbestimmten Stromgrenzwert begrenzt. Die Vorrichtung kann einen Temperaturwandler und eine Mustererfassungsschaltung beinhalten, die so eingerichtet ist, dass sie ein Speichersteuerungs-Aktivitätsmuster erfasst, das eine Temperatur voraussagt, die einen Temperaturgrenzwert überschreitet, wobei die Speichersteuerung so eingerichtet sein kann, dass sie die Speichersteuerungsaktivität so anpasst, dass diese den Temperaturgrenzwert nicht überschreitet. Die Vorrichtung kann einen monolithisch ausgebildeten dreidimensionalen nichtflüchtigen Speicher beinhalten, der mit der Speichersteuerung gekoppelt ist. Der Spannungsregler kann einen Leistungstransistor beinhalten, der entsprechend einem Rückkopplungssignal gesteuert wird, und einen Messtransistor, der zu dem Leistungstransistor parallelgeschaltet ist, wobei der Messtransistor entsprechend dem Rückkopplungssignal gesteuert wird, um den zweiten Ausgangsanschluss mit einer Spannung zu versorgen, die sich mit dem elektrischen Strom ändert, der vom ersten Ausgangsanschluss bereitgestellt wird. Eine Eingangsspannung kann mit einem Source-Anschluss des Leistungstransistors und einem Source-Anschluss des Messtransistors gekoppelt sein, das Rückkopplungssignal kann mit einem ersten Eingang eines Verstärkers gekoppelt sein, eine Referenzspannung kann mit einem zweiten Eingang des Verstärkers gekoppelt sein, ein Ausgang des Verstärkers kann mit einem Gate des Leistungstransistors und einem Gate des Messtransistors gekoppelt sein, der erste Ausgangsanschluss kann mit einem Drain-Anschluss des Leistungstransistors verbunden sein, und der zweite Ausgangsanschluss kann mit einem Drain-Anschluss des Messtransistors verbunden sein. Ein Analog-Digital-Wandler kann mit dem zweiten Ausgangsanschluss gekoppelt sein, um einen digitalen Indikator für elektrischen Strom bereitzustellen, der vom ersten Ausgangsanschluss geliefert wird.
• Ein Beispiel für ein Verfahren beinhaltet das Aufrechterhalten einer elektrischen Versorgung einer Schaltung in einem Versorgungsspannungsbereich; das Erfassen eines elektrischen Stroms der elektrischen Versorgung der Schaltung; das Erzeugen eines Indikators für den elektrischen Strom der elektrischen Versorgung der Schaltung; und das Verwalten des Betriebs der Schaltung entsprechend dem Indikator.
• Die Schaltung kann eine Steuerung sein, und das Verwalten des Betriebs der Steuerung entsprechend dem Indikator kann das Verringern der Steuerungsaktivität als Reaktion darauf, dass der elektrische Strom einen Stromgrenzwert überschreitet, beinhalten. Das Verfahren kann weiterhin das Überwachen der Temperatur beinhalten; Identifizieren eines oder mehrerer Muster eines elektrischen Stromverbrauchs in Verbindung mit Temperaturen oberhalb eines Temperaturgrenzwerts; und Verringern der Steuerungsaktivität als Reaktion auf ein Muster eines elektrischen Stromverbrauchs im Zusammenhang mit einer Temperatur oberhalb des Temperaturgrenzwerts. Das Identifizieren des einen oder der mehreren Muster des elektrischen Stromverbrauchs in Verbindung mit Temperaturen oberhalb des Temperaturgrenzwerts kann das Aufzeichnen des elektrischen Stromverbrauchs und der Temperatur über einen Zeitraum beinhalten, um Temperaturen oberhalb des Temperaturgrenzwerts mit dem einen oder den mehreren Mustern des elektrischen Stromverbrauchs durch die Steuerung zu korrelieren; Aufzeichnen des einen oder der mehreren Muster des elektrischen Stromverbrauchs als mit Temperaturen oberhalb des Temperaturgrenzwerts assoziiert; und Überwachen des elektrischen Stromverbrauchs, um ein Muster zu erkennen, das dem einen oder den mehreren Mustern des elektrischen Stromverbrauchs durch die Steuerung entspricht. Das Verfahren kann weiterhin beinhalten: Erfassen eines oder mehrerer zusätzlicher elektrischer Ströme, die für eine oder mehrere zusätzliche Schaltungen bereitgestellt werden; Erzeugen eines oder mehrerer zusätzlicher Indikatoren für den einen oder die mehreren zusätzlichen elektrischen Ströme, die für die eine oder die mehreren zusätzlichen Schaltungen bereitgestellt werden; und Verwalten des Betriebs der Schaltung und der einen oder mehreren zusätzlichen Schaltungen entsprechend dem Indikator und dem einen oder den mehreren zusätzlichen Indikatoren. Das Verfahren kann weiterhin das Messen einer Temperatur beinhalten, die der Schaltung und der einen oder den mehreren zusätzlichen Schaltungen zugeordnet ist; als Reaktion auf das Überschreiten eines Temperaturgrenzwerts das Identifizieren eines Leistungsaggressors unter der Schaltung und der einen oder den mehreren zusätzlichen Schaltungen; und Verringern der Leistungsaufnahme durch den Leistungsaggressor.
• Ein Beispiel für eine Vorrichtung beinhaltet Mittel zum Regeln einer Spannung für einen Leistungsverbraucher; Mittel zum Messen eines dem Leistungsverbraucher bereitgestellten Stroms durch die Mittel zum Regeln einer Spannung und Erzeugen eines Indikators für den Strom, der dem Leistungsverbraucher bereitgestellt wird; Mittel zum Messen einer Temperatur; und Mittel zum Verwalten der Leistungsaufnahme durch den Leistungsverbraucher als Reaktion auf den Indikator für den Strom und die Temperatur.
• Die Vorrichtung kann weiterhin Mittel zum Aufzeichnen von Strom- und Temperaturdaten beinhalten; und Mittel zum Identifizieren eines oder mehrerer Muster eines gemessenen Stroms, der mit einer hohen Temperatur assoziiert ist, aus aufgezeichneten Strom- und Temperaturdaten.
• Für die Zwecke dieses Dokuments kann eine Bezugnahme in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“ oder „eine andere Ausführungsform“ verwendet werden, um verschiedene Ausführungsformen oder dieselbe Ausführungsform zu beschreiben.
• Für die Zwecke dieses Dokuments kann eine Verbindung eine direkte Verbindung oder eine indirekte Verbindung sein (z. B. über einen oder mehrere andere Teile). In einigen Fällen, wenn ein Element als mit einem anderen Element verbunden oder gekoppelt bezeichnet wird, kann das Element direkt mit dem anderen Element verbunden sein oder indirekt über zwischenliegende Elemente mit dem anderen Element verbunden sein. Wenn ein Element als direkt mit einem anderen Element verbunden bezeichnet wird, gibt es keine Zwischenelemente zwischen dem Element und dem anderen Element. Zwei Vorrichtungen sind „in Kommunikation“, wenn sie direkt oder indirekt miteinander verbunden sind, so dass sie elektronische Signale untereinander übertragen zu können.
• Für die Zwecke dieses Dokumentes kann der Begriff „basierend auf“ als „zumindest teilweise basierend auf“ gelesen werden.
• Für die Zwecke dieses Dokuments impliziert ohne zusätzlichen Kontext die Verwendung numerischer Ausdrücke wie ein „erstes“ Objekt, ein „zweites“ Objekt und ein „drittes“ Objekt möglicherweise keine Sortierung von Objekten, sondern kann stattdessen zu Identifikationszwecken verwendet werden, um verschiedene Objekte zu identifizieren.
• Für die Zwecke dieses Dokuments kann sich der Ausdruck „Satz“ von Objekten auf einen „Satz“ von einem oder mehreren der Objekte beziehen.
• Die vorhergehende detaillierte Beschreibung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die genaue offenbarte Form beschränken. Viele Modifikationen und Variationen sind unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Lehre möglich. Die beschriebenen Ausführungsformen wurden gewählt, um die Prinzipien der vorgeschlagenen Technologie und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern und damit anderen Fachleuten die Möglichkeit zu geben, sie in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, die für die jeweilige vorgesehene Verwendung geeignet sind, am besten zu nutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang durch die hier beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims (10)

1. Vorrichtung, aufweisend: eine Schaltung; und einen Spannungsregler mit einem ersten Ausgangsanschluss, der so gekoppelt ist, dass er die Schaltung mit elektrischer Leistung versorgt, wobei der Spannungsregler so eingerichtet ist, dass er die elektrische Leistung in einem Versorgungsspannungsbereich bereitstellt, wobei der Spannungsregler einen zweiten Ausgangsanschluss hat, der so eingerichtet ist, dass er einen Indikator für elektrischen Strom bereitstellt, der durch den ersten Ausgangsanschluss zur Steuerung der Schaltung bereitgestellt wird.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Ausgangsanschluss so gekoppelt ist, dass er der Schaltung den Indikator für elektrischen Strom bereitstellt, die Schaltung eine Leistungsaufnahme hat, die steuerbar ist, und die Schaltung so eingerichtet ist, dass sie die Leistungsaufnahme in Reaktion auf den Indikator für elektrischen Strom steuert.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Ausgangsanschluss so gekoppelt ist, dass er den Indikator für elektrischen Strom an eine Steuerung übermittelt, die mit der Schaltung gekoppelt ist, die Schaltung eine Leistungsaufnahme hat, die steuerbar ist, und die Steuerung so eingerichtet ist, dass sie die Leistungsaufnahme der Schaltung in Reaktion auf den Indikator für elektrischen Strom steuert.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltung eine Speichersteuerung ist, die so eingerichtet ist, dass sie den Verbrauch von elektrischem Strom, der vom ersten Ausgangsanschluss bereitgestellt wird, auf weniger als einen vorbestimmten Stromgrenzwert begrenzt.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, weiterhin aufweisend einen Temperaturwandler und eine Mustererfassungsschaltung, die so eingerichtet ist, dass sie ein Speichersteuerungs-Aktivitätsmuster erfasst, das eine Temperatur voraussagt, die einen Temperaturgrenzwert überschreitet, wobei die Speichersteuerung so eingerichtet ist, dass sie die Speichersteuerungsaktivität so anpasst, dass diese den Temperaturgrenzwert nicht überschreitet.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Spannungsregler einen Leistungstransistor beinhaltet, der entsprechend einem Rückkopplungssignal gesteuert wird, und einen Messtransistor, der zu dem Leistungstransistor parallelgeschaltet ist, wobei der Messtransistor entsprechend dem Rückkopplungssignal gesteuert wird, um den zweiten Ausgangsanschluss mit einer Spannung zu versorgen, die sich mit dem elektrischen Strom ändert, der vom ersten Ausgangsanschluss bereitgestellt wird.
7. Verfahren, aufweisend: Aufrechterhalten einer elektrischen Versorgung einer Schaltung in einem Versorgungsspannungsbereich; Erfassen eines elektrischen Stroms der elektrischen Versorgung der Schaltung; Erzeugen eines Indikators für den elektrischen Strom der elektrischen Versorgung der Schaltung; und Verwalten des Betriebs der Schaltung entsprechend dem Indikator.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die Schaltung eine Steuerung ist, und wobei das Verwalten des Betriebs der Steuerung entsprechend dem Indikator das Verringern der Steuerungsaktivität als Reaktion darauf, dass der elektrische Strom einen Stromgrenzwert überschreitet, beinhaltet.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, weiterhin aufweisend: Überwachen der Temperatur; Identifizieren eines oder mehrerer Muster eines elektrischen Stromverbrauchs in Verbindung mit Temperaturen oberhalb eines Temperaturgrenzwerts; und Verringern der Steuerungsaktivität in Reaktion auf ein Muster eines elektrischen Stromverbrauchs im Zusammenhang mit einer Temperatur oberhalb des Temperaturgrenzwerts.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Identifizieren des einen oder der mehreren Muster des elektrischen Stromverbrauchs in Verbindung mit Temperaturen oberhalb des Temperaturgrenzwerts Folgendes beinhaltet: Aufzeichnen des elektrischen Stromverbrauchs und der Temperatur über einen Zeitraum, um Temperaturen oberhalb des Temperaturgrenzwerts mit dem einen oder den mehreren Mustern des elektrischen Stromverbrauchs durch die Steuerung zu korrelieren; Aufzeichnen des einen oder der mehreren Muster des elektrischen Stromverbrauchs als mit Temperaturen oberhalb des Temperaturgrenzwerts assoziiert; und Überwachen des elektrischen Stromverbrauchs, um ein Muster zu erfassen, das dem einen oder den mehreren Mustern des elektrischen Stromverbrauchs durch die Steuerung entspricht.

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