DE112017005150T5 - Abtastverstärker mit Programmiervorspannung und schneller Abtastung - Google Patents

Abtastverstärker mit Programmiervorspannung und schneller Abtastung Download PDF

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Abstract

Es werden Vorrichtungen, Systeme, und Verfahren zum Zugreifen auf nichtflüchtige Speicher 122 offenbart. Eine Bitleitung 302 ist mit Speicherzellen für ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 gekoppelt. Ein Abtastverstärker 306 ist mit einer Bitleitung 302 gekoppelt. Der Abtastverstärker 306 schließt eine Abtastschaltung 402 und eine Vorspannungsschaltung 404 ein. Eine Abtastschaltung 402 tastet eine elektrische Eigenschaft einer Bitleitung 302 zum Lesen von Daten aus einer oder mehreren Speicherzellen ab, und eine Vorspannungsschaltung 404 legt eine Vorspannung an die Bitleitung 302 zum Schreiben von Daten in eine oder mehrere Zellen an. Eine Vorspannungsschaltung 404 und eine Abtastschaltung 402 weisen separate, parallele elektrische Pfade innerhalb eines Abtastverstärkers 306 auf.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich in verschiedenen Ausführungsformen auf Abtastverstärker für nichtflüchtigen Speicher und insbesondere auf einen Abtastverstärker mit Programmiervorspannung und schneller Abtastung.
  • HINTERGRUND
  • Bei verschiedenen Arten von nichtflüchtigem Speicher können Bitleitungen Spalten oder Reihen von Speicherzellen verbinden. Eine Vorspannung kann an Bitleitungen zum Programmieren von Speicherzellen angelegt werden, und eine Sperrspannung kann an Bitleitungen angelegt werden, um zu verhindern, dass Speicherzellen programmiert werden. Um Daten aus Speicherzellen zu lesen, können Abtastverstärker, die mit den Bitleitungen gekoppelt sind, Bitleitungsspannungen abtasten und auf der Grundlage der Bitleitungsspannungen erkennbare Logikpegel ausgeben. Bei bestimmten Arten von nichtflüchtigem Speicher kann das Programmieren oder Schreiben von Daten in Speicherzellen wesentlich länger dauern als das Lesen von Daten aus den Speicherzellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es werden Vorrichtungen zum Zugreifen auf nichtflüchtigen Speicher vorgestellt. In einer Ausführungsform ist eine Bitleitung mit Speicherzellen für ein nichtflüchtiges Speicherelement gekoppelt. In einer bestimmten Ausführungsform ist ein Abtastverstärker mit einer Bitleitung gekoppelt. In einer weiteren Ausführungsform enthält ein Abtastverstärker eine Abtastschaltung und eine Vorspannungsschaltung. In einer Ausführungsform tastet eine Abtastschaltung eine elektrische Eigenschaft einer Bitleitung zum Lesen von Daten aus einer oder mehreren Speicherzellen ab. In einer weiteren Ausführungsform legt eine Vorspannungsschaltung eine Vorspannung an eine Bitleitung zum Schreiben von Daten in eine oder mehrere Zellen an. In bestimmten Ausführungsformen weisen eine Vorspannungsschaltung und eine Abtastschaltung separate, parallele elektrische Pfade innerhalb eines Abtastverstärkers auf.
  • Es werden Verfahren zum Zugreifen auf nichtflüchtigen Speicher vorgestellt. In einer Ausführungsform schließt ein Verfahren das Lesen eines ersten Datensatzes aus einem nichtflüchtigen Speicherelement ein. In einer bestimmten Ausführungsform kann ein nichtflüchtiges Speicherelement eine Vielzahl von Speicherzellen, eine Vielzahl von Bitleitungen, die mit den Speicherzellen gekoppelt sind, und/oder eine Vielzahl von Abtastverstärkern, die mit den Bitleitungen gekoppelt sind, einschließen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Lesen eines ersten Datensatzes das Abtasten von Spannungen auf einer oder mehreren Bitleitungen einschließen. In bestimmten Ausführungsformen schließt ein Verfahren das Schreiben eines zweiten Datensatzes in ein nichtflüchtiges Speicherelement ein. In einer weiteren Ausführungsform kann das Schreiben eines zweiten Datensatzes das Anlegen von Vorspannungen an eine oder mehrere Bitleitungen einschließen. In einer Ausführungsform schließen Abtastverstärker Abtastschaltungen zum Abtasten von Bitleitungsspannungen und Vorspannungsschaltungen zum Anlegen von Bitleitungsvorspannungen ein. In einer weiteren Ausführungsform sind die Kapazitäten der Vorspannungsschaltungen größer als die Kapazitäten der Abtastschaltungen. Vorspannungsschaltungen und Abtastschaltungen sind bei einer Ausführungsform separat mit Bitleitungen parallel gekoppelt.
  • In einer anderen Ausführungsform schließt eine Vorrichtung Mittel zum Abtasten einer Spannung auf einer Bitleitung zum Lesen von Daten aus einer oder mehreren Speicherzellen eines nichtflüchtigen Speicherelements ein. In einer bestimmten Ausführungsform weist ein nichtflüchtiges Speicherelement eine Vielzahl von Speicherzellen auf. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel schließt eine Vorrichtung Mittel zum Vorspannen einer Bitleitung mit einer Vorspannung zum Programmieren von Daten in einer oder mehreren Speicherzellen ein. In einer Ausführungsform weist ein Abtastverstärker Mittel zum Abtasten und Mittel zum Vorspannen auf. In einer weiteren Ausführungsform ist eine Kapazität eines Mittels zum Abtasten kleiner als eine Kapazität eines Mittels zum Vorspannen.
  • Figurenliste
  • Eine speziellere Beschreibung wird nachstehend unter Bezugnahme auf spezifische, in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsformen eingeschlossen. Angesichts dessen, dass diese Zeichnungen nur bestimmte Ausführungsformen der Offenlegung darstellen und deshalb nicht als ihren Umfang einschränkend betrachtet werden sollen, wird die Offenlegung mit zusätzlicher Spezifität und Detail durch die Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben und erläutert, in denen:
    • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Systems veranschaulicht, das eine Abtast-/Vorspannungskomponente aufweist;
    • 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung veranschaulicht, die eine Abtast-/Vorspannungskomponente aufweist;
    • 3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Zugreifen auf nichtflüchtigen Speicher veranschaulicht;
    • 4A ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Abtastverstärkers veranschaulicht;
    • 4B ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform einer Vorspannungsschaltung für einen Abtastverstärker veranschaulicht;
    • 5 ist ein schematisches Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Zugreifen auf nichtflüchtigen Speicher veranschaulicht; und
    • 6 ist ein schematisches Flussdiagramm, das eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Zugreifen auf nichtflüchtigen Speicher veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung können als eine Vorrichtung, ein System, ein Verfahren oder ein Computerprogrammprodukt ausgeführt sein. Folglich können Aspekte der vorliegenden Offenlegung die Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform (einschließlich Firmware, residente Software, Mikrocode, oder dergleichen) oder einer Software- und Hardwareaspekte kombinierenden Ausführungsform annehmen, die alle allgemein hierin als „Schaltkreis“, „Modul“, „Vorrichtung“ oder „System“ bezeichnet werden können. Weiterhin können Aspekte der vorliegenden Offenlegung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das in einem oder mehreren nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedien verkörpert ist, die computerlesbaren und/oder ausführbaren Programmcode speichern.
  • Viele der in dieser Patentschrift beschriebenen Funktionseinheiten wurden als Module bezeichnet, um ihre Implementierungsunabhängigkeit zusätzlich hervorzuheben. Zum Beispiel kann ein Modul als eine Hardwareschaltung implementiert sein, die kundenspezifische VLSI-Schaltungen oder Gate-Arrays, handelsübliche Halbleiter wie etwa Logikchips, Transistoren oder anderen diskrete Komponenten aufweist. Ein Modul kann auch in programmierbaren Hardwarevorrichtungen wie etwa feldprogrammierbaren Gate-Arrays, einer programmierbaren Array-Logik, programmierbaren Logikvorrichtungen oder dergleichen implementiert sein.
  • Module können auch zumindest teilweise in Software zur Ausführung durch verschiedene Arten von Prozessoren implementiert sein. Ein identifiziertes Modul ausführbaren Codes kann beispielsweise einen oder mehrere physische oder logische Blöcke von Computeranweisungen aufweisen, die beispielsweise als ein Objekt, eine Prozedur oder eine Funktion organisiert sein können. Nichtsdestotrotz müssen die ausführbaren Programme eines identifizierten Moduls nicht physisch zusammen angeordnet sein, sondern können unterschiedliche Anweisungen aufweisen, die an verschiedenen Orten gespeichert sind, die, wenn sie logisch miteinander verbunden sind, das Modul aufweisen und den angegebenen Zweck für das Modul erfüllen.
  • Infolgedessen kann ein Modul ausführbaren Codes eine einzelne Anweisung oder viele Anweisungen beinhalten und kann sogar über mehrere unterschiedliche Codesegmente, in verschiedenen Programmen, über mehrere Speichervorrichtungen oder dergleichen verteilt sein. Wo ein Modul oder Teile eines Moduls in Software implementiert sind, können die Softwareteile auf einem oder mehreren computerlesbaren und/oder ausführbaren Speichermedien gespeichert sein. Jede Kombination von einem oder mehreren computerlesbaren Speichermedien kann verwendet werden. Ein computerlesbares Speichermedium kann beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleitersystem, eine Vorrichtung oder ein Gerät oder irgendeine geeignete Kombination der vorstehenden sein, würde aber keine sich ausbreitenden Signale beinhalten. Im Kontext dieses Dokuments kann ein computerlesbares und/oder ausführbares Speichermedium jedes konkrete und/oder nichtflüchtige Medium sein, das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Befehlsausführungssystem, einer Vorrichtung, einem Prozessor oder einem Gerät enthalten oder speichern kann.
  • Computerprogrammcode zur Durchführung von Operationen für Aspekte der vorliegenden Offenlegung kann in einer beliebigen Kombination von einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache wie Python, Java, Smalltalk, C++, C#, Objektiv C oder dergleichen, herkömmlicher prozeduraler Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C“, Skript-Programmiersprachen und/oder anderer ähnlicher Programmiersprachen. Der Programmcode kann teilweise oder vollständig auf einem oder mehreren Computern eines Benutzers und/oder auf einem entfernten Computer oder Server über ein Datennetz oder dergleichen ausgeführt werden.
  • Eine Komponente, wie sie hierin verwendet wird, weist eine konkrete, physische, nichtflüchtige Vorrichtung auf. Zum Beispiel kann eine Komponente als eine Hardware-Logikschaltung implementiert sein, die kundenspezifische VLSI-Schaltungen, Gate-Arrays oder andere integrierte Schaltungen aufweist; handelsübliche Halbleiter, wie beispielsweise Logikchips, Transistoren oder andere diskrete Vorrichtungen; und/oder andere mechanische oder elektrische Vorrichtungen. Eine Komponente kann auch in programmierbaren Hardwarevorrichtungen wie etwa feldprogrammierbaren Gate-Arrays, einer programmierbaren Array-Logik, programmierbaren Logikvorrichtungen oder dergleichen implementiert sein. Eine Komponente kann eine oder mehrere siliziumbasierte integrierte Schaltungsvorrichtungen (z. B. Chips, Dies, Die-Ebenen, Pakete) oder andere diskrete elektrische Vorrichtungen in elektrischer Verbindung mit einer oder mehreren anderen Komponenten über elektrische Leitungen einer Schaltungsplatine (PCB) oder dergleichen aufweisen. Jedes der hierin beschriebenen Module kann in bestimmten Ausführungsformen alternativ durch eine Komponente verkörpert oder implementiert sein.
  • Die Bezugnahme auf „eine Ausführungsform“, „Ausführungsform“ oder ein ähnlicher Sprachgebrauch in dieser Patentschrift bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine spezielle Struktur oder Charakteristik, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung beinhaltet ist. Daher können die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „in der Ausführungsform“ und ähnlich gelagerter Sprachgebrauch in dieser Beschreibung, wo sie vorkommen, sich nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen, sondern „eine oder mehrere, aber nicht alle Ausführungsformen“ bedeuten, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Die Begriffe „einschließlich“, „aufweisend“, „besitzend“ und Variationen dessen bedeuten „einschließlich aber nicht darauf beschränkt“, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Eine aufzählende Auflistung von Elementen impliziert nicht, dass sich irgendeines oder alle der Elemente gegenseitig ausschließen und/oder gegenseitig einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Die Begriffe „ein/e/s“, und „der/die/das“ beziehen sich auch auf „eines oder mehrere“, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
  • Aspekte der vorliegenden Offenlegung werden unten unter Bezugnahme auf schematische Flussdiagramme und/oder schematische Blockdiagramme von Verfahren, Vorrichtungen, Systemen und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Offenlegung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der schematischen Flussdiagramme und/oder schematischen Blockdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den schematischen Flussdiagrammen und/oder schematischen Blockdiagrammen durch Computerprogrammanweisungen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die über den Prozessor oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, Mittel zum Implementieren der Funktionen und/oder Schritte erzeugen, die in den schematischen Flussdiagrammen und/oder schematischen Blockdiagrammen Block oder Blöcken spezifiziert sind.
  • Es sollte auch beachtet werden, dass in einigen alternativen Implementierungen die in dem Block angegebenen Funktionen außerhalb der in den Figuren angegebenen Reihenfolge auftreten können. Zum Beispiel können zwei nacheinander gezeigte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von der involvierten Funktionalität. Andere Schritte und Verfahren, die in Funktion, Logik oder Wirkung äquivalent zu einem oder mehreren Blöcken oder Teilen davon der dargestellten Figuren sind, können konzipiert werden. Obwohl verschiedene Pfeil- und Linienarten in dem Flussdiagramm und/oder den Blockdiagrammen verwendet werden können, sind sie so zu verstehen, dass sie den Umfang der entsprechenden Ausführungsformen nicht einschränken. Zum Beispiel kann ein Pfeil eine Wartungs- oder Überwachungsperiode einer nicht spezifizierten Dauer zwischen aufgezählten Schritten der dargestellten Ausführungsform angeben.
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden. Die vorhergehende Zusammenfassung ist nur veranschaulichend und soll in keiner Weise einschränkend sein. Zusätzlich zu den oben beschriebenen veranschaulichenden Aspekten, Ausführungsformen und Merkmalen werden weitere Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende ausführliche Beschreibung deutlich. Die Beschreibung von Elementen in jeder Figur kann sich auf Elemente von vorangegangenen Figuren beziehen. Gleiche Bezugszeichen können sich auf gleiche Elemente in den Figuren beziehen, einschließlich alternativer Ausführungsformen gleicher Elemente.
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems 100, das eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150 für eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 120 aufweist. Die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 kann Teil einer oder mehrerer Steuerungen 126 eines nichtflüchtigen Speichermediums, nichtflüchtiger Speicherelemente 123, Vorrichtungstreibers oder dergleichen sein und/oder damit verbunden sein. Die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 kann in einem nichtflüchtigen Speichersystem 102 einer Rechenvorrichtung 110 arbeiten, die einen Prozessor 111, einen flüchtigen Speicher 112 und eine Kommunikationsschnittstelle 113 aufweisen kann. Der Prozessor 111 kann eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten, einen oder mehrere Universalprozessoren, einen oder mehrere anwendungsspezifische Prozessoren, einen oder mehrere virtuelle Prozessoren (z. B. kann die Rechenvorrichtung 110 eine virtuelle Maschine sein, die in einem Host arbeitet), einen oder mehrere Prozessorkerne oder dergleichen aufweisen. Die Kommunikationsschnittstelle 113 kann eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen aufweisen, die eingerichtet sind, um die Rechenvorrichtung 110 und/oder die Steuerung 124 des nichtflüchtigen Speichers kommunikativ mit einem Kommunikationsnetzwerk 115, wie etwa einem Internetprotokoll-Netzwerk, einem Speicherbereichsnetzwerk, einem drahtlosen Netzwerk oder dergleichen zu koppeln.
  • Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 120 kann in verschiedenen Ausführungsformen an einem oder mehreren unterschiedlichen Orten bezogen auf die Rechenvorrichtung 110 angeordnet sein. In einer Ausführungsform weist die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 120 ein oder mehrere nicht-flüchtige Speicherelemente 123 auf, wie Halbleiterchips oder Gehäuse oder andere Vorrichtungen mit integrierter Schaltung, die auf einer oder mehreren gedruckten Leiterplatten, Lagergehäusen und/oder anderen mechanischen und/oder elektrischen Trägerstrukturen angeordnet sind. Beispielsweise kann die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 120 eine oder mehrere Karten für ein direktes Inline-Speichermodul (Direct Inline Memory Module, DIMM), eine oder mehrere Erweiterungskarten und/oder Tochterkarten, ein Festkörperlaufwerk (Solid-State-Drive, SSD) oder eine andere Festplattenvorrichtung aufweisen und/oder kann einen anderen Speicher - und/oder Speicherungsformfaktor haben. Die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 120 kann in einer Hauptplatine der Rechenvorrichtung 110 integriert und/oder darauf montiert sein, in einem Port und/oder Steckplatz der Rechenvorrichtung 110 installiert sein, auf einer anderen Rechenvorrichtung 110 und/oder einem dedizierten Speichergerät auf dem Netzwerk 115 installiert sein, mit der Rechenvorrichtung 110 über einen externen Bus (z. B. eine externe Festplatte) in Kommunikation sein oder dergleichen.
  • Die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 120 kann in einer Ausführungsform auf einem Speicherbus eines Prozessors 111 (z. B. auf demselben Speicherbus wie der flüchtige Speicher 112, auf einem anderen Speicherbus als der flüchtige Speicher 112, anstelle des flüchtigen Speichers 112 oder dergleichen) angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 120 auf einem peripheren Bus der Rechenvorrichtung 110, wie einem Peripheral Component Interconnect Express(PCI Express oder PCIe)-Bus, einem Serial Advanced Technology Attachment(SATA)-Bus, einem Parallel Advanced Technology Attachment (PATA)-Bus, einem Small Computer System Interface(SCSI)-Bus, einem FireWire-Bus, einer Fibre Channel-Verbindung, einem Universal Serial Bus (USB), einem PCle Advanced Switching(PCIe-AS)-Bus oder dergleichen, angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform kann die nichtflüchtige Speichervorrichtung 120 auf einem Datennetzwerk 115, wie einem Ethernet-Netzwerk, einem Infiniband-Netzwerk, SCSI-RDMA über ein Netzwerk 115, einem Speicherbereichsnetzwerk (Storage Area Network, SAN), einem lokalen Netzwerk (Local Area Network, LAN) einem Weitverkehrsnetzwerk (Wide Area Network, WAN), wie dem Internet, einem anderen drahtgebundenen und/oder drahtlosen Netzwerk 115 oder dergleichen, angeordnet sein.
  • Die Rechenvorrichtung 110 kann weiterhin ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium 114 aufweisen. Das computerlesbare Speichermedium 114 kann ausführbare Anweisungen aufweisen, die eingerichtet sind, um zu bewirken, dass die Rechenvorrichtung 110 (z. B. Prozessor 111) Schritte eines oder mehrerer der hierin offenbarten Verfahren ausführt. Alternativ oder zusätzlich dazu können ein oder mehrere Teile der Abtast-/Vorspannungskomponente 150 als ein oder mehrere computerlesbare Befehle ausgeführt sein, die auf dem nichtflüchtigen Speichermedium 114 gespeichert sind.
  • Das nichtflüchtige Speichersystem 102 schließt in der dargestellten Ausführungsform eine oder mehrere Abtast-/Vorspannungskomponenten 150 ein. Eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150 schließt in einer Ausführungsform einen oder mehrere Abtastschaltungen ein, die eine oder mehrere elektrische Eigenschaften von Bitleitungen zum Lesen von Daten aus einer oder mehreren der nichtflüchtigen Speicherelemente 123 abtasten, und eine oder mehrere Vorspannungsschaltungen, die Vorspannungen an die Bitleitungen zum Schreiben von Daten in eines oder mehrere der nichtflüchtigen Speicherelementen 123 anlegen. Ein Abtastverstärker kann eine Vorspannungsschaltung und eine Abtastschaltung einschließen, und die Kapazität der Vorspannungsschaltung kann größer als die Kapazität der Abtastschaltung sein. In einer Ausführungsform kann eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150 einen einzelnen Abtastverstärker einschließlich einer Vorspannungsschaltung und einer Abtastschaltung beinhalten, und ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 kann mehrere Abtast-/Vorspannungskomponenten beinhalten. In einer anderen Ausführungsform kann eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150 mehrere Abtastverstärker für ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 einschließen, so dass ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150 mit mehreren Abtastverstärkern einschließt.
  • In einer bestimmten Ausführungsform sind Kapazitäten der Vorspannungsschaltungen größer als Kapazitäten der Abtastschaltungen. In einer Ausführungsform kann ein Lesen von Daten aus einer Speicherzelle eines nichtflüchtigen Speicherelements 123 ein Vorspannen einer Bitleitung, die mit der Speicherzelle gekoppelt ist, und ein Abtasten, ob die Bitleitung über die Speicherzelle entlädt (z. B. durch ein Abtasten einer Bitleitungsspannung, einer Änderungsrate einer Bitleitungsspannung, eines Bitleitungsstroms oder dergleichen), einschließen. Eine Abtastschaltung, die mit der Bitleitung gekoppelt ist, um abzutasten, ob die Bitleitungsentladungen die Zeitspanne beeinflussen können, die zum Vorladen und/oder Entladen der Bitleitung erforderlich ist; somit kann eine Abtastschaltung mit höherer Kapazität zu längeren Lesezeiten führen als eine Abtastschaltung mit niedrigerer Kapazität. Umgekehrt kann in einer weiteren Ausführungsform ein Schreiben von Daten in eine Speicherzelle ein Anlegen einer Vorspannung an eine Bitleitung, die mit der Speicherzelle gekoppelt ist, und ein Anlegen eines oder mehrerer Programmierspannungsimpulse an ein Steuergate einschließen. Eine Vorspannungsschaltung mit einer höheren Kapazität, die mit der Bitleitung gekoppelt ist, um die Vorspannung anzulegen, kann die Vorspannung über den Verlauf von mehreren Programmierspannungsimpulsen hinweg stabilisieren. Somit kann in bestimmten Ausführungsformen eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150, die eine Abtastschaltung und eine Vorspannungsschaltung beinhaltet, wobei die Kapazität der Vorspannungsschaltung größer als die Kapazität der Abtastschaltung ist, schnelle Leseoperationen und stabile Programmieroperationen bereitstellen.
  • In einer Ausführungsform kann die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 Logikhardware einer oder mehrerer nichtflüchtiger Speichervorrichtungen 120 aufweisen, wie etwa eine Steuerung 126 eines nichtflüchtigen Speichermediums, ein nichtflüchtiges Speicherelement 123, eine Vorrichtungssteuerung, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder andere programmierbare Logik, Firmware für ein FPGA oder eine andere programmierbare Logik, Mikrocode zur Ausführung auf einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder dergleichen. In einer anderen Ausführungsform kann die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 ausführbaren Softwarecode aufweisen, wie etwa einen Vorrichtungstreiber oder dergleichen, der auf dem computerlesbaren Speichermedium 114 zur Ausführung auf dem Prozessor 111 gespeichert ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 eine Kombination von sowohl ausführbarem Softwarecode als auch Logikhardware einschließen.
  • In einer Ausführungsform ist die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 eingerichtet, um Anforderungen von einem Vorrichtungstreiber oder einer anderen ausführbaren Anwendung über einen Bus 125 oder dergleichen zu empfangen. Die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 kann weiterhin eingerichtet sein, um mit einem Vorrichtungstreiber oder einer anderen Anwendung über den Bus 125 zu kommunizieren. Dementsprechend kann die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere Direktzugriffsspeichermodule (DMA-Module), entfernte DMA-Module, Bussteuerungen, Brücken, Puffer usw. aufweisen und/oder mit ihnen verbunden sein, um die Kommunikation von Daten zu ermöglichen. In einer anderen Ausführungsform kann die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 Anforderungen als einen API-Aufruf von einem Speicher-Client 116, als einen IO-CTL-Befehl oder dergleichen empfangen. Die Abtast-/Vorspannungskomponente 150 wird weiter unten in Bezug auf die 3, 4A und 4B ausführlicher beschrieben.
  • Gemäß verschiedener Ausführungsformen kann eine Steuerung 126 des nichtflüchtigen Speichers eine oder mehrere nichtflüchtige Speichervorrichtungen 120 und/oder nichtflüchtige Speicherelemente 123 verwalten. Die nichtflüchtigen Speichervorrichtung(en) 120 können Aufzeichnungs-, Speicher- und/oder Speicherungsvorrichtungen aufweisen, wie Festkörperspeichervorrichtung(en) und/oder Halbleiterspeichervorrichtung(en), die als eine Vielzahl von adressierbaren Medienspeicherorten angeordnet und/oder darin partitioniert sind. Wie hierin verwendet, bezieht sich ein Medienspeicherort auf jede physische Einheit eines Speichers (z. B. jede Menge an physischen Speichermedien auf einer nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 120). Speichereinheiten können unter anderem Folgendes aufweisen: Seiten, Speicherbereiche, Blöcke, Sektoren, Sammlungen oder Sätze von physischen Speicherorten (z. B. logische Seiten, logische Blöcke) oder dergleichen.
  • Ein Vorrichtungstreiber und/oder die Steuerung 126 des nichtflüchtigen Speichermediums können in bestimmten Ausführungsformen einen logischen Adressraum 134 für die Speicherclients 116 darstellen. Wie hierin verwendet, bezieht sich ein logischer Adressraum 134 auf eine logische Repräsentation von Speicherressourcen. Der logische Adressraum 134 kann eine Vielzahl (z. B. einen Bereich) von logischen Adressen aufweisen. Wie hier verwendet, bezieht sich eine logische Adresse auf jeden Identifikator zum Referenzieren einer Speicherressource (z. B. Daten), einschließlich unter anderem Folgendes: einer logische Blockadresse (LBA), einer Zylinder/Kopf/Sektor(Cylinder/Head/Sector, CHS)-Adresse, einem Dateinamen, einem Objektidentifikator, einem global eindeutigen Identifikator (Globally Unique Identifier, GUID), einem Hash-Code, einer Signatur, einem Indexeintrag, einem Bereich, einem Umfang oder dergleichen.
  • Ein Vorrichtungstreiber für die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 120 kann Metadaten 135, wie eine Logisch-zu-Physisch-Adressabbildungsstruktur, unterhalten, um logische Adressen des logischen Adressraums 134 in Medienspeicherorten auf den nichtflüchtigen Speichervorrichtung(en) 120 abzubilden. Ein Vorrichtungstreiber kann dazu eingerichtet sein, Speicherdienste für einen oder mehrere Speicher-Clients 116 bereitzustellen. Die Speicher-Clients 116 können lokale Speicher-Clients 116, die auf der Rechenvorrichtung 110 arbeiten, und/oder entfernte Speicher-Clients 116, auf die über das Netzwerk 115 und/oder die Netzwerkschnittstelle 113 zugegriffen werden kann, aufweisen. Die Speicher-Clients 116 können unter anderem Folgendes einschließen: Betriebssysteme, Dateisysteme, Datenbankanwendungen, Serveranwendungen, Prozesse auf Kernel-Ebene, Benutzerebenenprozesse, Anwendungen und dergleichen.
  • Ein Vorrichtungstreiber kann kommunikativ mit einer oder mehreren nicht-flüchtigen Speichervorrichtungen 120 gekoppelt sein. Die eine oder mehreren nicht-flüchtigen Speichervorrichtungen 120 können unterschiedliche Typen von nicht-flüchtigen Speichervorrichtungen einschließen, einschließlich unter anderem Folgendem: Festkörperspeichervorrichtungen, Halbleiterspeichervorrichtungen, SAN-Speicherressourcen oder dergleichen. Die eine oder die mehreren nichtflüchtigen Speichervorrichtungen 120 können eine oder mehrere jeweilige Steuerungen 126 nichtflüchtiger Speichermedien und nichtflüchtige Speichermedien 122 aufweisen. Ein Vorrichtungstreiber kann Zugriff auf die eine oder die mehreren nichtflüchtigen Speichervorrichtungen 120 über eine herkömmliche Block-E/A-Schnittstelle 131 bereitstellen. Zusätzlich kann ein Vorrichtungstreiber Zugriff auf eine verbesserte Funktionalität über die SCM-Schnittstelle 132 bereitstellen. Die Metadaten 135 können verwendet werden, um Datenoperationen zu verwalten und/oder zu verfolgen, die durch eine der Block-E/A-Schnittstellen 131, SCM-Schnittstellen 132, Cache-Schnittstellen 133 oder anderen verwandten Schnittstellen durchgeführt werden.
  • Die Cache-Schnittstelle 133 kann Cache-spezifische Merkmale freilegen, auf die über einen Vorrichtungstreiber für die nichtflüchtige Speichervorrichtung 120 zugegriffen werden kann. Auch stellt in einigen Ausführungsformen die SCM-Schnittstelle 132, die den Speicherclients 116 präsentiert wird, Zugriff auf Datentransformationen bereit, die durch die eine oder die mehreren nichtflüchtigen Speichervorrichtungen 120 und/oder die einen oder die mehreren Steuerungen 126 nichtflüchtiger Speichermedien implementiert werden.
  • Ein Vorrichtungstreiber kann den Speicherclients 116 einen logischen Adressraum 134 über eine oder mehrere Schnittstellen präsentieren. Wie oben erörtert, kann der logische Adressraum 134 eine Vielzahl von logischen Adressen aufweisen, von denen jede jeweiligen Medienorten der einen oder mehreren nichtflüchtigen Speichervorrichtungen 120 entspricht. Ein Vorrichtungstreiber kann Metadaten 135 verwalten, die Beliebig-zu-Beliebig-Zuordnungen zwischen logischen Adressen und Medienorten oder dergleichen aufweisen.
  • Ein Vorrichtungstreiber kann weiterhin eine Schnittstelle einer nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 139, die zum Übertragen von Daten, Befehlen und/oder Anforderungen zu den einen oder mehreren nicht-flüchtigen Speichervorrichtungen 120 über einen Bus 125 eingerichtet ist, aufweisen, was unter anderem Folgendes einschließen kann: einen Speicherbus eines Prozessors 111, einen Peripheral Component Interconnect Express(PCI Express oder PCIe)-Bus, einen seriellen Advanced Technology Attachment(ATA)-Bus, einen parallelen ATA-Bus, eine Small Computer System Interface (SCSI), Fire Wire, Fibre Channel, einen Universal Serial Bus (USB), einen PCIe Advanced Switching(PCIe-AS)-Bus, ein Netzwerk 115, Infiniband, SCSI-RDMA oder dergleichen. Die Schnittstelle einer nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 139 kann mit der einen oder den mehreren nicht-flüchtigen Speichervorrichtungen 120 unter Verwendung von Eingabe-Ausgabe-Steuerungs(Input-Output Control, IO-CTL)-Befehl(en), IO-CTL-Befehlserweiterung(en), entferntem direkten Speicherzugriff oder dergleichen kommunizieren.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 113 kann eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen aufweisen, die eingerichtet sind, um die Computervorrichtung 110 und/oder die Steuerung 126 des nichtflüchtigen Speichers kommunikativ mit einem Netzwerk 115 und/oder mit einem oder mehreren entfernten, netzzugänglichen Speicherclients 116 zu koppeln. Die Speicherclients 116 können lokale Speicherclients 116, die auf der Rechenvorrichtung 110 arbeiten, und/oder entfernte Speicherclients 116 einschließen, auf die über das Netzwerk 115 und/oder die Netzwerkschnittstelle 113 zugegriffen werden kann. Die Steuerung 126 des nichtflüchtigen Speichers ist Teil einer oder mehrerer nichtflüchtiger Speichervorrichtungen 120 und/oder in Kommunikation damit. Obwohl 1 eine einzelne nichtflüchtige Speichervorrichtung 120 zeigt, ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt und kann angepasst werden, um eine beliebige Anzahl von nichtflüchtigen Speichervorrichtungen 120 zu beinhalten.
  • Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 120 kann ein oder mehrere Elemente 123 von nicht flüchtigen Speichermedien 122 aufweisen, die Folgendes einschließen können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: ReRAM, Memristorspeicher, programmierbarer Metallisierungszellenspeicher, Phasenänderungsspeicher (PCM, PCME, PRAM, PCRAM, Ovonic Unified Memory, Chalcogenid-RAM oder C-RAM), NAND-Flashspeicher (z. B. 2D-NAND-Flashspeicher, 3D-NAND-Flashspeicher), NOR-Flash-Speicher, Nano-Direktzugriffsspeicher (Nano-RAM oder NRAM), drahtbasierte Nanokristallspeicher, Siliziumoxid-basierter Sub-10-Nanometer-Prozessspeicher, Graphenspeicher, Silizium-Oxid-Nitrid-Oxid-Silizium (SONOS), programmierbare Metallisierungszellen (PMC), leitungsüberbrückendes RAM (CBRAM), magnetoresistives RAM (MRAM), magnetische Speichermedien (z. B. Festplatte, Band), optische Speichermedien oder dergleichen. Das eine oder die mehreren Elemente 123 des nichtflüchtigen Speichermediums 122 weisen in bestimmten Ausführungsformen Speicherklassenspeicher (SCM) auf.
  • Während Legacy-Technologien, wie zum Beispiel NAND-Flash, block- und / oder seitenadressierbar sein können, ist Speicherklassenspeicher in einer Ausführungsform byteadressierbar. In weiteren Ausführungsformen kann Speicherklassenspeicher schneller sein und/oder eine längere Lebensdauer (z. B. Standzeit) als NAND-Flash haben; kann geringere Kosten verursachen, weniger Leistung verwenden und/oder eine höhere Speicherdichte als DRAM aufweisen; oder einen oder mehrere andere Vorteile oder Verbesserungen im Vergleich zu anderen Technologien bieten. Zum Beispiel kann der Speicherklassenspeicher ein oder mehrere nichtflüchtige Speicherelemente 123 aus ReRAM, Memristorspeicher, programmierbarem Metallisierungszellenspeicher, Phasenänderungsspeicher, Nano-RAM, drahtbasiertem Nanokristallspeicher, Siliziumoxid-basiertem Sub-10-Nanometer-Prozessspeicher, Graphenspeicher, SONOS-Speicher, PMC-Speicher, CBRAM, MRAM und/oder Variationen davon aufweisen.
  • Obwohl das nichtflüchtige Speichermedium 122 hierin als „Speichermedium“ bezeichnet wird, kann das nichtflüchtige Speichermedium 122 in verschiedenen Ausführungsformen allgemeiner ein oder mehrere nichtflüchtige Aufzeichnungsmedien aufweisen, die in der Lage sind Daten aufzuzeichnen, und die als nichtflüchtiges Speichermedium, nichtflüchtiges Speicherungsmedium oder dergleichen bezeichnet werden können. Weiterhin kann die nichtflüchtige Speichervorrichtung 120 in verschiedenen Ausführungsformen eine nichtflüchtige Aufzeichnungsvorrichtung, eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, eine nichtflüchtige Speicherungsvorrichtung oder dergleichen aufweisen.
  • Das nichtflüchtige Speichermedium 122 kann ein oder mehrere nichtflüchtige Speicherelemente 123 aufweisen, die unter anderem Folgendes einschließen können: Chips, Gehäuse, Ebenen, Dies, Erweiterungskarten oder dergleichen. Eine Steuerung 126 eines nichtflüchtigen Speichermediums kann eingerichtet sein, um Datenoperationen auf dem nichtflüchtigen Speichermedium 122 zu verwalten, und kann einen oder mehrere Prozessoren, programmierbare Prozessoren (z. B. FPGAs), ASICs, Mikrocontroller oder dergleichen aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 126 des nichtflüchtigen Speichermediums dazu eingerichtet, Daten zu speichern und/oder Daten aus dem nichtflüchtigen Speichermedium 122 zu lesen, Daten zu/von der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 120 zu übertragen und so weiter.
  • Die Steuerung 126 des nichtflüchtigen Speichermediums kann kommunikativ mit dem nichtflüchtigen Speichermedium 122 über einen Bus 127 gekoppelt sein. Der Bus 127 kann einen E/A-Bus zum Kommunizieren von Daten zu/von den nichtflüchtigen Speicherelementen 123 aufweisen. Der Bus 127 kann weiterhin einen Steuerbus zum Kommunizieren von Adressier- und anderen Befehls- und Steuerinformationen zu den nichtflüchtigen Speicherelementen 123 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Bus 127 die nichtflüchtigen Speicherelemente 123 kommunikativ parallel mit der Steuerung 126 eines nichtflüchtigen Speichermediums koppeln. Dieser parallele Zugriff kann ermöglichen, dass die nichtflüchtigen Speicherelemente 123 als eine Gruppe verwaltet werden, wodurch ein logisches Speicherelement 129 gebildet wird. Das logische Speicherelement kann in entsprechende logische Speichereinheiten (z. B. logische Seiten) und/oder logische Speicherbereiche (z. B. logische Blöcke) unterteilt sein. Die logischen Speichereinheiten können gebildet werden, indem physische Speichereinheiten von jedem der nichtflüchtigen Speicherelemente logisch kombiniert werden.
  • Die Steuerung 126 des nichtflüchtigen Speichers kann einen Vorrichtungstreiber aufweisen und/oder mit diesem in Verbindung stehen, der auf der Computervorrichtung 110 ausgeführt wird. Ein Vorrichtungstreiber kann über eine oder mehrere Schnittstellen 131, 132 und/oder 133 Speicherdienste für die Speicherclients 116 bereitstellen. In einigen Ausführungsformen stellt ein Vorrichtungstreiber eine Blockvorrichtungs-E/A-Schnittstelle 131 bereit, durch die Speicherclients 116 E/A-Operationen auf Blockebene durchführen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Vorrichtungstreiber eine Speicherklassenspeicher-(SCM) Schnittstelle 132 bereitstellen, die andere Speicherdienste für die Speicherclients 116 bereitstellen kann. In einigen Ausführungsformen kann die SCM-Schnittstelle 132 Erweiterungen zu der Blockvorrichtungsschnittstelle 131 aufweisen (z. B. können die Speicherclients 116 auf die SCM-Schnittstelle 132 über Erweiterungen oder Ergänzungen zu der Blockvorrichtungsschnittstelle 131 zugreifen). Alternativ oder zusätzlich kann die SCM-Schnittstelle 132 als separate API, Dienst und/oder Bibliothek bereitgestellt werden. Ein Vorrichtungstreiber kann weiterhin so eingerichtet sein, dass er eine Cache-Schnittstelle 133 zum Zwischenspeichern von Daten unter Verwendung des nichtflüchtigen Speichersystems 102 bereitstellt.
  • Ein Vorrichtungstreiber kann weiterhin eine Schnittstelle 139 für nichtflüchtige Speichervorrichtungen aufweisen, die eingerichtet ist, um Daten, Befehle und/oder Abfragen zu der Steuerung 126 eines nichtflüchtigen Speichermediums über einen Bus 125 zu übertragen, wie oben beschrieben.
  • 2 veranschaulicht eine Ausführungsform einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung 210, die einen oder mehrere Speicher-Dies oder Chips 212 einschließen kann. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 210 kann im Wesentlichen ähnlich der oben in Bezug auf 1 beschriebenen nichtflüchtigen Speichervorrichtung 120 sein. Das Speicher-Die 212 beinhaltet in einigen Ausführungsformen ein Array (zweidimensional oder dreidimensional) von Speicherzellen 200, eine Die-Steuerung 220 und Lese-/Schreibschaltungen 230A/230B. In einer Ausführungsform ist der Zugriff auf das Speicherarray 200 durch die verschiedenen peripheren Schaltungen auf eine symmetrische Weise auf gegenüberliegenden Seiten des Arrays implementiert, so dass die Dichten von Zugriffsleitungen und Schaltungen auf jeder Seite um die Hälfte reduziert sind. Die Lese-/Schreibschaltungen 230A/230B beinhalten in einer weiteren Ausführungsform mehrere Leseblöcke 250, die ermöglichen, dass eine Seite von Speicherzellen parallel gelesen oder programmiert wird.
  • Das Speicherarray 200 ist in verschiedenen Ausführungsformen durch Wortleitungen über Zeilendecodierer 240A/240B und durch Bitleitungen über Spaltendecodierer 242A/242B adressierbar. In einigen Ausführungsformen ist ein Steuerung 244 in der gleichen Speichervorrichtung 210 (z. B. einer entfernbaren Speicherkarte oder einem Paket) wie das eine oder die mehreren Speicher-Dies 212 beinhaltet. Befehle und Daten werden zwischen dem Host und der Steuerung 244 über Leitungen 232 und zwischen der Steuerung und dem einen oder den mehreren Speicher-Dies 212 über Leitungen 234 übertragen. Eine Implementierung kann mehrere Chips 212 beinhalten.
  • Die Die-Steuerung 220 arbeitet in einer Ausführungsform mit den Lese/Schreib-Schaltungen 230A/230B zusammen, um Speicheroperationen auf dem Speicherarray 200 durchzuführen. Die Die-Steuerung 220 schließt in bestimmten Ausführungsformen eine Zustandsmaschine 222, einen On-Chip-Adressdecodierer 224 und eine Leistungssteuerungsschaltung 226 ein.
  • Die Zustandsmaschine 222 stellt in einer Ausführungsform eine Steuerung von Speicheroperationen auf Chip-Ebene bereit. Der On-Chip-Adressdecodierer 224 stellt eine Adressschnittstelle bereit, um die Adresse, die von dem Host oder einer Speichersteuerung verwendet wird, in die Hardwareadresse umzuwandeln, die von den Decodern 240A, 240B, 242A, 242B verwendet wird. Die Leistungssteuerungsschaltung 226 steuert die Leistung und Spannungen, die den Wortleitungen und Bitleitungen während Speicheroperationen zugeführt werden. In einer Ausführungsform schließt die Leistungssteuerungsschaltung 226 eine oder mehrere Ladungspumpen ein, die Spannungen erzeugen können, die größer als die Versorgungsspannung sind.
  • In einer Ausführungsform, können die Abtastblöcke 250 Abtast-/Vorspannungsblöcke 150 einschließen, die im Wesentlichen ähnlich den oben in Bezug auf 1 beschriebenen Abtast-/Vorspannungskomponenten 150 sind.
  • Ein einzelner Abtastblock 250 kann in einen oder mehrere Kernabschnitte, die als Abtastmodule oder Abtastverstärker bezeichnet werden, und in einen gemeinsamen Abschnitt, der als Verwaltungsschaltung bezeichnet wird, unterteilt sein. In einer Ausführungsform gibt es einen separaten Abtastverstärker, der mit jeder Bitleitung gekoppelt ist, und eine gemeinsame Verwaltungsschaltung für einen Satz von mehreren (z. B. vier oder acht) Abtastverstärkern. Jeder der Abtastverstärker in einer Gruppe kann über einen Datenbus mit der zugehörigen Verwaltungsschaltung kommunizieren.
  • Ein Abtastverstärker einer Abtast-/Vorspannungskomponente 150 kann eine Abtastschaltung einschließen, die eine elektrische Eigenschaft (z. B. Spannung, Strom) einer Bitleitung zum Lesen von Daten bestimmt oder abtastet. Ein Abtastblock 250 kann auch ein oder mehrere Bitleitungs-Latches einschließen, um Daten zu speichern, die über eine Bitleitung gelesen wurden, oder Daten, die in eine Bitleitung zu schreiben sind. Ein Abtastverstärker einer Abtast-/Vorspannungskomponente 150 kann weiterhin eine Vorspannungsschaltung einschließen, die eine Vorspannung an die Bitleitung zum Schreiben von Daten anlegt. In einer Ausführungsform kann die Vorspannung auf Daten basieren, die über die Bitleitung zu schreiben sind, auf den Inhalten der Bitleitungs-Latches oder dergleichen. Eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150 kann in bestimmten Ausführungsformen einen oder mehrere Abtastverstärker (einschließlich der damit verbundenen Abtast- und Vorspannungsschaltungen), Verwaltungsschaltungen der Abtastblöcke 250 und/oder weitere Verwaltungssoftware und/oder -hardware einer Gerätesteuerung 244, eine Die-Steuerung 220 und/oder eine Zustandsmaschine 222 einschließen.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung 300 zum Zugreifen auf nichtflüchtigen Speicher. In der dargestellten Ausführungsform schließt die Vorrichtung 300 eine Bitleitung 302, eine oder mehrere NAND-Reihen 304, einen Abtastverstärker 306, Wortleitungen 312 und eine Source-Leitung 316 ein. In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150, wie oben in Bezug auf die 1 und 2 beschrieben, eine Bitleitung 302 und einen Abtastverstärker 306 einer Vorrichtung 300, mehrere Abtastverstärker 306, die mehreren Bitleitungen 302 zugehörig sind, oder dergleichen einschließen.
  • In der dargestellten Ausführungsform schließt eine NAND-Reihe 304 eine Vielzahl von Floating-Gate-Transistoren 310 ein. In einem Floating-Gate-Transistor 310 ist ein leitfähiges „Floating“-Gate über einem Kanalabschnitt eines Halbleitersubstrats zwischen Source- und Drain-Regionen positioniert. Ein Steuergate ist über dem Floating Gate positioniert. Das Floating Gate ist (z. B. durch Oxidschichten) von dem Steuergate und dem Substrat elektrisch isoliert und kann eine Ladung speichern. Die Ladung auf einem Floating Gate kann durch Fowler-Nordheim-Tunneln, Hot-Carrier-Injektion oder dergleichen erhöht werden (z. B. während der Programmierung) oder verringert werden (z. B. während einer Löschung). Da sich das Floating Gate zwischen dem Steuergate und dem Substrat befindet, kann die Ladungsmenge auf dem Floating Gate die „Schwellspannung“ Vt beeinflussen, die ausreicht, um den Floating-Gate-Transistor 310 „einzuschalten“ (z. B. um einen leitenden Kanal zwischen Source- und Drain-Gebieten zu erzeugen), wenn sie an das Steuergate angelegt wird. Somit kann die Ladungsmenge auf dem Floating Gate oder entsprechend die Schwellspannung Vt für den Floating-Gate-Transistor 310 manipuliert werden, um Daten zu speichern.
  • In einer Ausführungsform kann in einem „Single Level Cell“ (SLC)-NAND-Flash-Speicher ein einzelner Lesespannungsschwellenwert für einen Floating-Gate-Transistor 310 hergestellt werden, so dass sich der Floating-Gate-Transistor 310 in einem gelöschten Zustand (z. B. Speichern einer binären „1“) befindet, wenn die Schwellspannung Vt für die Zelle unter dem Lesespannungsschwellenwert liegt, und in einem programmierten Zustand (z. B. Speichern einer binären „0“), wenn die Schwellspannung Vt für die Zelle über dem Lesespannungsschwellenwert liegt. In einer anderen Ausführungsform kann in einem „Multi Level Cell“(MLC)-, einem „Triple Level Cell“(TLC)-NAND-Flash-Speicher oder dergleichen ein Bereich von möglichen Schwellspannungen Vt für einen Floating-Gate-Transistor 310 in mehrere Zustände unterteilt werden, so dass der Floating-Gate-Transistor 310 mehr als ein Datenbit speichert. Im Allgemeinen kann das Lesen von Daten aus einem Floating-Gate-Transistor 310 in verschiedenen Ausführungsformen das Ermitteln einschließen, in welchem Zustand sich die Schwellspannung Vt des Floating-Gate-Transistors 310 befindet, indem eine Lesespannung an das Steuergate angelegt und ermittelt wird, ob der Floating-Gate-Transistor 310 zwischen Source- und Drain-Anschlüssen leitet. In ähnlicher Weise kann das Schreiben von Daten in einen Floating-Gate-Transistor 310 das Anlegen von Programmierspannungsimpulsen an das Steuergate oder das Anlegen von Löschspannungsimpulsen an das Substrat einschließen, um die Schwellspannung Vt des Floating-Gate-Transistors 310 zu ändern.
  • Obwohl Daten in der dargestellten Ausführungsform in Floating-Gate-Transistoren 310 gespeichert werden, können in einer anderen Ausführungsform Daten gespeichert werden, indem bestimmte physikalische Eigenschaften von anderen Arten von elektrischen Komponenten variiert werden. Zum Beispiel können Daten gespeichert werden, indem der Widerstand einer Komponente in dem ReRAM, die Phase einer Komponente in dem PCM oder dergleichen variiert werden. Eine Komponente wie z. B. ein Floating-Gate-Transistor 310 mit einer physikalischen Eigenschaft, die geändert werden kann, um Daten zu speichern, kann hierin als eine „Speicherzelle“, eine „Speicherungszelle“ oder dergleichen bezeichnet werden. Somit kann in der dargestellten Ausführungsform das Speicherarray 200 aus 2 mehrere Speicherzellen einschließen, die Floating-Gate-Transistoren 310 in NAND-Reihen 304 aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann das Speicherarray 200 aus 2 jedoch mehrere Speicherzellen eines anderen Typs einschließen.
  • In der dargestellten Ausführungsform schließt eine NAND-Reihe 304 eine Reihe von Floating-Gate-Transistoren 310 ein, die in Source-Drain-Richtung verkettet sind. Ein Source-Auswahltransistor 314 koppelt das Source-Ende der NAND-Reihe 304 mit einer Source-Leitung 316, und ein Drain-Auswahltransistor 308 koppelt das Drain-Ende der NAND-Reihe 304 mit einer Bitleitung 302. In einer bestimmten Ausführungsform kann die Source-Leitung 316 bei einer Source-Spannung VSS (z. B. 0 V oder Masse) gehalten werden, und die Spannung der Bitleitung 302 kann durch den Abtastverstärker 306 manipuliert werden, um Daten zu lesen oder zu schreiben. Die Wortleitungen 312 können die Steuergates der entsprechenden Floating-Gate-Transistoren 310 über mehrere NAND-Reihen 304 koppeln. Somit kann eine vollständige Zeile von Floating-Gate-Transistoren 310 (z. B. eine Seite von Daten für einen SLC-NAND oder mehrere Seiten von Daten für einen MLC- oder TLC-NAND) über eine einzige Wortleitung 312 adressiert werden, wobei einzelne Bits über Spalten oder Bitleitungen 302 gelesen oder programmiert werden. In der dargestellten Ausführungsform wird eine dreidimensionale NAND-Anordnung gezeigt, bei der mehrere NAND-Reihen 304 mit einer Bitleitung 302 gekoppelt sind, und ein durch einen Floating-Gate-Transistor 310 gespeichertes Bit wird physikalisch nach Zeile (z. B. Wortleitung 312), Spalte (z. B. Bitleitung 302) und Reihe 304 (z. B. ausgewählt über Auswahltransistoren 308, 314) adressiert. In einer anderen Ausführungsform ist in einer zweidimensionalen NAND-Anordnung jede NAND-Reihe 304 mit einer einzelnen Bitleitung 302 gekoppelt, und ein durch einen Floating-Gate-Transistor 310 gespeichertes Bit wird physikalisch nach Zeile (z. B. Wortleitung 312) und Spalte (z. B. Bitleitung 302) adressiert, ohne dass eine Reihe 304 separat adressiert wird.
  • In der dargestellten Ausführungsform kann das Lesen von Daten aus einem Floating-Gate-Transistor 310 das Anlegen einer Lesespannung an das Steuergate des Floating-Gate-Transistors 310 und das Ermitteln, ob der Floating-Gate-Transistor 310 zwischen Source- und Drain-Anschlüssen leitet, einschließen. Beim Lesen oder Schreiben von Daten für einen Floating-Gate-Transistor 310 kann der Begriff „ausgewählt“ hierin verwendet werden, um den betreffenden Floating-Gate-Transistor 310, die den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 einschließende NAND-Reihe 304, die mit dem ausgewählten Floating-Gate-Transistor 312 gekoppelte Wortleitung 310 und dergleichen zu bezeichnen. Umgekehrt kann der Begriff „nicht ausgewählt“ hierin verwendet werden, um andere Floating-Gate-Transistoren 310 als den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310, andere NAND-Reihen 304 als die ausgewählte NAND-Reihe 304, andere Wortleitungen 312 als die ausgewählte Wortleitung 312 und dergleichen zu bezeichnen.
  • In einer Ausführungsform lädt der Abtastverstärker 306 die ausgewählte Bitleitung 302 vor, um Daten aus einem ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 zu lesen. Der Source-Auswahltransistor 314 und der Drain-Auswahltransistor 308 für eine ausgewählte Reihe 304 können eingeschaltet werden (z. B. kann eine Spannung an Steuergates angelegt werden, so dass sich die Auswahltransistoren 308, 314 in einem leitenden Zustand befinden). Die Auswahltransistoren 308, 314 für nicht ausgewählte Reihen 304 können ausgeschaltet werden (indem die Spannung an den Steuergates z. B. 0 V beträgt). Eine Spannung, die ausreicht, um die nicht ausgewählten Floating-Gate-Transistoren 310 vollständig einzuschalten, wird über die nicht ausgewählten Wortleitungen 312 angelegt. Eine Lesespannung wird an den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 angelegt. Wenn die Schwellspannung Vt für den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 unter der angelegten Lesespannung liegt (z. B. befindet sich die Speicherzelle für einen SLC-NAND in einem gelöschten Zustand), leitet der ausgewählte Floating-Gate-Transistor 310, und die Bitleitung 302 wird über die ausgewählte NAND-Reihe 304 entladen, welche die Bitleitung 302 mit der Source-Leitung 316 koppelt. Wenn dagegen der Spannungsschwellenwert Vt für den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 über der angelegten Lesespannung liegt (z. B. befindet sich die Speicherzelle für einen SLC-NAND in einem programmierten Zustand), leitet der ausgewählte Floating-Gate-Transistor 310 nicht, und die ausgewählte NAND-Reihe 304 entlädt die Bitleitung 302 nicht. Das Anlegen einer einzigen Lesespannung kann ausreichend sein, um zwischen programmierten und gelöschten Zuständen für einen SLC-NAND zu unterscheiden; aufeinanderfolgende Lesespannungen können angelegt werden, um zwischen mehreren Zuständen für einen MLC-NAND, einen TLC-NAND oder dergleichen zu unterscheiden. Der Abtastverstärker 306 kann eine elektrische Eigenschaft der Bitleitung 302 abtasten, wie z. B. eine Bitleitungsspannung, eine Änderungsrate einer Bitleitungsspannung, einen Bitleitungsstrom oder dergleichen, um zu bestimmen, ob die Bitleitung 302 über den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 entlädt.
  • In einer bestimmten Ausführungsform kann sowohl zum Schreiben als auch zum Lesen eine Reihe 304 durch Anlegen geeigneter Spannungen an Auswahltransistoren 308, 314 ausgewählt werden, und nicht ausgewählte Floating-Gate-Transistoren 310 können durch Anlegen einer ausreichenden Spannung an nicht ausgewählte Wortleitungen 312 vollständig eingeschaltet werden. Ein oder mehrere Programmierspannungsimpulse können über die ausgewählte Wortleitung 312 an das Steuergate für den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 angelegt werden, um die Schwellspannung Vt für den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 zu ändern. Änderungen des Spannungsschwellenwerts Vt für den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 können in einem dem Lesen ähnlichen Prozess geprüft werden, indem eine oder mehrere Programmierprüfspannungen an den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 angelegt werden und abgetastet wird, ob der ausgewählte Floating-Gate-Transistor 310 leitet.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist das Ausmaß, in dem sich eine Schwellspannung Vt für einen ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 als Reaktion auf einen Programmierimpuls ändert, von der Größe der Spannung zwischen dem Steuergate und dem Drain abhängig. Um die Programmierung einer Zelle zu verhindern, kann ein Abtastverstärker 306 in einer Ausführungsform über die Bitleitung 302 eine hohe Sperrspannung an den Drain des ausgewählten Floating-Gate-Transistors 310 anlegen. Zum schnellen Programmieren oder zum Programmieren auf einen hohen Spannungsschwellenwert Vt kann in einer anderen Ausführungsform ein Abtastverstärker 306 über die Bitleitung 302 eine niedrige Spannung oder Nullspannung an den Drain des ausgewählten Floating-Gate-Transistors 310 anlegen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Abtastverstärker 306 über die Bitleitung 302 eine Vorspannung an den Drain des ausgewählten Floating-Gate-Transistors 310 anlegen. In einigen Ausführungsformen kann eine kleine, aber nicht null betragende Vorspannung programmierungsstörende Phänomene reduzieren, die Floating-Gate-Transistoren 310 in angrenzenden oder nahegelegenen NAND-Reihen 304 beeinflussen. In weiteren Ausführungsformen kann eine Vorspannung mit einem bestimmten Pegel zwischen null Volt und der Sperrspannung die Größe der Programmierspannungsimpulse effektiv reduzieren, indem die Spannungsdifferenz zwischen dem Steuergate und dem Drain des ausgewählten Floating-Gate-Transistors 310 reduziert wird, um die Programmierung zu verzögern oder den ausgewählten Floating-Gate-Transistor 310 in einen Zustand mit einer mittleren Schwellspannung Vt zu programmieren.
  • Lese- und Programmieroperationen werden oben in Zusammenhang mit dem Lesen oder Schreiben von Daten in einen einzelnen Floating-Gate-Transistor 310 beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Wortleitung 312 jedoch Steuergates für eine Zeile von Floating-Gate-Transistoren 310 koppeln, die mehrere NAND-Reihen 304 und Bitleitungen 302 überspannt. Somit kann eine Lesespannung oder ein Programmierspannungsimpuls an eine Wortleitung 312 angelegt werden, und mehrere Datenbits können über mehrere Bitleitungen 302 übertragen werden, um Daten aus Floating-Gate-Transistoren 310, die mit der ausgewählten Wortleitung 312 gekoppelt sind, zu lesen oder Daten in sie zu schreiben. In einigen Ausführungsformen kann eine Teilmenge von Floating-Gate-Transistoren 310, die mit der ausgewählten Wortleitung 312 gekoppelt sind, nicht ausgewählt werden. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform Reihen 304 auch dann wie oben beschrieben einzeln ausgewählt werden, wenn mehrere Reihen 304 mit einer einzigen Bitleitung 302 gekoppelt sind. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Teilreihe programmiert werden, indem nur gerade Bitleitungen 302, nur ungerade Bitleitungen 302 oder dergleichen ausgewählt werden. Jedoch werden im Allgemeinen in verschiedenen Ausführungsformen Daten in mehrere Floating-Gate-Transistoren 310 in einer Zeile programmiert und aus diesen gelesen, indem eine einzige Wortleitung 312 und mehrere Bitleitungen 302 verwendet werden.
  • Um eine Seite von Daten zu lesen, kann eine Lesespannung an eine Wortleitung 312 angelegt werden, und Abtastverstärker 306 können ermitteln, welche Bitleitungen 302 durch Floating-Gate-Transistoren 310 entladen werden, die mit der Wortleitung 312 gekoppelt sind. In bestimmten Ausführungsform, wo der Bereich möglicher Schwellspannungen Vt für einen Floating-Gate-Transistor 310 in mehr als zwei Zustände unterteilt ist, können mehrere Seiten von Daten aus der gleichen Reihe von Floating-Gate-Transistoren 310 gelesen werden, indem aufeinanderfolgende Lesespannungen an die Wortleitung 312 angelegt werden.
  • Ähnlich können zum Programmieren einer Seite von Daten ein oder mehrere Programmierimpulse an eine Wortleitung 312 angelegt werden, und Abtastverstärker 306 können verschiedene Spannungen an verschiedene Bitleitungen 302 anlegen, um Floating-Gate-Transistoren 310, die mit der Wortleitung 312 gekoppelt sind, zu programmieren oder zu sperren. In einer Ausführungsform können mehrere Seiten von Daten in dieselbe Reihe von Floating-Gate-Transistoren 310 programmiert werden, indem Sperrspannungen zu verschiedenen Zeiten an verschiedene Bitleitungen 302 angelegt werden, oder indem verschiedene Vorspannungen an verschiedene Bitleitungen 302 angelegt werden, um Programmiergeschwindigkeiten zu beeinflussen, so dass verschiedene Floating-Gate-Transistoren 310 in verschiedene Zustände programmiert werden.
  • In der dargestellten Ausführungsform sind die Floating-Gate-Transistoren 310 NAND-Flash-Speicherzellen. In verschiedenen Ausführungsformen können Wortleitungen 312 und Bitleitungen 302 für andere Arten von Speicherzellen, einschließlich resistiver Speicherzellen, magnetischer Speicherzellen, Phasenwechselpeicherzellen oder dergleichen, jedoch ähnlich angeordnet sein, so dass ein Abtastverstärker 306 eine elektrische Eigenschaft einer Bitleitung 302 zum Lesen von Daten abtastet und eine Vorspannung an eine Bitleitung 302 zum Schreiben von Daten anlegt. Abtastverstärker 306 werden weiter unten mit Bezug auf die 4A und 4B ausführlicher beschrieben.
  • 4A stellt eine Ausführungsform eines Abtastverstärkers 306 dar, der mit einer Bitleitung 302 gekoppelt ist. Der Abtastverstärker 306 und die Bitleitung 302 können im Wesentlichen ähnlich dem Abtastverstärker 306 und der Bitleitung 302 sein, die oben in Bezug auf 3 beschrieben werden. Im Allgemeinen können, wie oben beschrieben, der Abtastverstärker 306 und die Bitleitung 302 in einer Abtast-/Vorspannungskomponente 150 enthalten sein, die Bitleitungsspannungen (oder andere elektrische Eigenschaften) zum Lesen von Daten abtastet und Bitleitungsvorspannungen zum Schreiben von Daten anlegt, wobei Abtastschaltung(en) mit niedrigerer Kapazität und Vorspannungsschaltung(en) mit höherer Kapazität verwendet werden. In der dargestellten Ausführungsform schließt der Abtastverstärker 306 eine Abtastschaltung 402, eine Vorspannungsschaltung 404 und eine Sperrschaltung 406 ein.
  • Die Bitleitung 302 ist in einer Ausführungsform mit Speicherzellen für ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 gekoppelt. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform, wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, die Bitleitung 302 über Drain-Auswahltransistoren mit einer oder mehreren NAND-Reihen gekoppelt sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Bitleitung 302 mit anderen Speicherzellen als NAND-Flash-Speicherzellen gekoppelt sein. In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Bitleitung 302 mit mehreren Speicherzellen gekoppelt sein, die anhand verschiedener Wortleitungen adressierbar sind. In einer weiteren Ausführungsform ist der Abtastverstärker 306 mit der Bitleitung 302 gekoppelt. Im Allgemeinen überträgt die Bitleitung 302 in verschiedenen Ausführungsformen Daten zwischen dem Abtastverstärker 306 und Speicherzellen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Abtastverstärker 306 direkt mit der Bitleitung 302 gekoppelt. In einer anderen Ausführungsform kann eine Zwischenstufe zwischen dem Abtastverstärker 306 und der Bitleitung 302 angeordnet sein, so dass der Abtastverstärker 306 und die Bitleitung 302 indirekt gekoppelt sind. Ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 kann in bestimmten Ausführungsformen eine Vielzahl von Speicherzellen, eine Vielzahl von Bitleitungen 302, die mit den Speicherzellen gekoppelt sind, und eine Vielzahl von Abtastverstärkern 306, die mit den Bitleitungen 302 gekoppelt sind, einschließen.
  • In einer Ausführungsform tastet die Abtastschaltung 402 eine elektrische Eigenschaft der Bitleitung 302 zum Lesen von Daten aus einer oder mehreren der Speicherzellen ab, die mit der Bitleitung 302 gekoppelt sind. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform das Lesen eines Datensatzes aus einem nichtflüchtigen Speicherelement 123 das Verwenden von Abtastschaltungen 402 in mehreren Abtastverstärkern 306 einschließen, um Spannungen auf einer oder mehreren Bitleitungen 302 für das nichtflüchtige Speicherelement 123 abzutasten.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Mittel zum Abtasten einer Spannung auf einer Bitleitung 302 zum Lesen von Daten aus einer oder mehreren Speicherzellen eines nichtflüchtigen Speicherelements 123 eine Abtastschaltung 402, einen Abtastverstärker 306, eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150, Abtastblöcke 250, eine Zustandsmaschine 222, eine Die-Steuerung 220, eine Vorrichtungssteuerung 244, periphere oder Verwaltungsschaltungen für ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 oder andere Logikhardware und/oder anderen ausführbaren Code einschließen, der auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist. Andere Ausführungsformen können ähnliche oder äquivalente Mittel zum Abtasten einer Bitleitungsspannung einschließen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann das Lesen von Daten aus einer Speicherzelle, die mit einer Bitleitung 302 gekoppelt ist, das Vorbereiten der Bitleitung 302, das Ermöglichen, dass die Bitleitung 302 durch die Speicherzelle beeinflusst wird, und das Abtasten oder Feststellen einer elektrischen Eigenschaft der Bitleitung 302, um einen Zustand für Speicherzelle zu ermitteln, einschließen. Zum Beispiel kann die Abtastschaltung 402 in einer Ausführungsform die Bitleitung 302 durch Vorladen der Bitleitung 302 vorbereiten. Eine Abtastschaltung 402 kann einen Vorladestrom oder eine Vorladespannung an die Bitleitung 302 anlegen. Wie oben in Bezug auf 3 beschrieben, kann der vorgeladenen Bitleitung 302 ermöglicht werden, durch die Speicherzelle beeinflusst zu werden, indem Auswahltransistoren und nicht ausgewählte Floating-Gate-Transistoren für eine NAND-Reihe eingeschaltet werden, so dass die vorgeladene Bitleitung 302 durch die NAND-Reihe an eine Source-Leitung entladen wird, wenn die Speicherzelle als Reaktion auf eine Lesespannung leitet, und nicht entladen wird (oder über einen Leckstrom langsamer entlädt), wenn die Speicherzelle als Reaktion auf eine Lesespannung nicht leitet. Die Abtastschaltung 402 kann On-Chip-Adressdecodierer, Zeilendecodierer, Wortleitungstreiber, Source-Auswahltreiber, Drain-Auswahltreiber oder dergleichen einschließen bzw. damit verbunden sein, um eine NAND-Reihe auszuwählen, Auswahltransistoren einzuschalten, nicht ausgewählte Speicherzellen einzuschalten und eine Lesespannung an eine ausgewählte Speicherzelle anzulegen, die mit einer Bitleitung 302 gekoppelt ist. Die Abtastschaltung 402 kann dann eine elektrische Eigenschaft der Bitleitung 302 abtasten, wie z. B. eine Bitleitungsspannung, einen Bitleitungsstrom, eine Änderungsrate der Bitleitungsspannung oder dergleichen, um einen Zustand für die Speicherzelle zu ermitteln.
  • Somit weist in einem bestimmten Ausführungsbeispiel das Lesen von Daten aus einer Speicherzelle das Vorladen der Bitleitung 302, das Anlegen einer Lesespannung an ein Steuergate für die Speicherzelle und das Abtasten einer elektrischen Eigenschaft der Bitleitung 302 auf, um zu ermitteln, ob die Bitleitung 302 durch die Speicherzelle entlädt. Bei verschiedenen anderen Ausführungsformen kann eine Bitleitung 302 jedoch auf verschiedene andere Arten vorbereitet, beeinflusst und abgetastet werden. Wenn zum Beispiel der Widerstand einer Speicherzelle variiert wird, um Daten zu speichern, kann eine Bitleitung 302 durch Anlegen einer Spannung an die Bitleitung 302 vorbereitet werden, durch Verbinden der Bitleitung 302 über eine Speicherzelle mit Masse beeinflusst werden und durch Verwenden einer Abtastschaltung 402 abgetastet werden, um einen Strom durch die Bitleitung 302 festzustellen, der vom Widerstand der Speicherzelle abhängig ist. Aus dieser Offenbarung werden verschiedene Arten des Vorbereitens, Beeinflussens und Abtastens von Bitleitungen 302 unter Verwendung einer Abtastschaltung 402 für verschiedene Arten von nichtflüchtigen Speicherzellen offensichtlich.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene Arten von elektrischen Eigenschaften einer Bitleitung 302 durch eine Abtastschaltung 402 abgetastet werden, um Daten aus einer oder mehreren Speicherzellen zu lesen. Eine „elektrische Eigenschaft“ kann sich auf jede(s) elektrische Größe, Merkmal, Eigenschaft oder dergleichen beziehen, die der Bitleitung 302 zugeordnet ist, wie z. B. eine Ladung, eine Spannung, ein Strom, ein Widerstand, eine Kapazität, eine Induktivität, eine Änderungsrate jeder anderen elektrischen Eigenschaft oder dergleichen. Verschiedene Arten von Speicherzellen können verschiedene elektrische Eigenschaften einer Bitleitung 302 auf unterschiedliche Weise beeinflussen, so dass die von der Abtastschaltung 402 abgetastete elektrische Eigenschaft von der Art des verwendeten nichtflüchtigen Mediums abhängen kann. Zum Beispiel können Flash-Speicherzellen, die eine Bitleitung 302 entladen, eine Bitleitungsspannung, einen Bitleitungsstrom, eine Änderungsrate der Bitleitungsspannung oder dergleichen beeinflussen. Aus dieser Offenbarung werden verschiedene elektrische Eigenschaften offensichtlich, die von einer Abtastschaltung 402 abgetastet werden können.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann eine Abtastschaltung 402 eine elektrische Eigenschaft einer Bitleitung „abtasten“, indem sie einen Wert der elektrischen Eigenschaft, eine Änderung der elektrischen Eigenschaft oder dergleichen überwacht oder feststellt. In einer bestimmten Ausführungsform kann die Abtastschaltung 402 ein elektrisches Signal mit einem niedrigen Pegel verstärken oder die festgestellte elektrische Eigenschaft anderweitig in einen erkennbaren Logikpegel umwandeln, und kann mit einem oder mehreren Daten-Latches kommunizieren, um die aus einer Speicherzelle gelesenen Daten für eine eventuelle Übertragung an einen Host, einen Client oder dergleichen zu speichern. Aus dieser Offenbarung werden verschiedene Arten des Abtastens von elektrischen Eigenschaften offensichtlich, um erkennbare Logikpegel zu erzeugen und zu latchen.
  • In bestimmten Ausführungsformen können die Speicherzellen, die von einer Abtastschaltung 402 abgetastet werden, nach Zeile (unter Verwendung von Wortleitungstreibern), nach NAND-Reihe (unter Verwendung von Auswahltransistoren) oder dergleichen ausgewählt werden. In einer Ausführungsform kann ein Datensatz durch mehrere Speicherzellen gespeichert werden, die mit mehreren Bitleitungen 302 gekoppelt sind, und das Lesen des Datensatzes kann das Verwenden mehrerer Abtastschaltungen 402 einschließen, um Spannungen (oder andere elektrische Eigenschaften) der Bitleitungen 302 abzutasten.
  • In einer Ausführungsform legt die Vorspannungsschaltung 404 eine Vorspannung an die Bitleitung 302 an, um Daten in eine oder mehrere der mit der Bitleitung 302 gekoppelten Speicherzellen zu schreiben. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform das Schreiben eines Datensatzes in ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 das Verwenden von Vorspannungsschaltungen 404 in mehreren Abtastverstärkern 306 einschließen, um Vorspannungen an eine oder mehrere Bitleitungen 302 für das nichtflüchtige Speicherelement 123 anzulegen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Mittel zum Vorspannen einer Bitleitung 302 mit einer Vorspannung zum Programmieren von Daten in eine oder mehrere Speicherzellen eines nichtflüchtigen Speicherelements 123 eine Vorspannungsschaltung 404, einen Abtastverstärker 306, eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150, Abtastblöcke 250, eine Zustandsmaschine 222, eine Die-Steuerung 220, eine Vorrichtungssteuerung 244, periphere oder Verwaltungsschaltungen für ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 oder andere Logikhardware und/oder anderen ausführbaren Code einschließen, der auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist. Andere Ausführungsformen können ähnliche oder äquivalente Mittel zum Vorspannen einer Bitleitung 302 einschließen.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann das Schreiben von Daten in eine mit einer Bitleitung 302 gekoppelte Speicherzelle das Anlegen einer Vorspannung an eine Bitleitung 302 und das Anlegen eines oder mehrerer Programmierspannungsimpulse an ein Steuergate für die Speicherzelle einschließen. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform eine Speicherzelle zum Programmieren ausgewählt werden (z. B. nach NAND-Reihe und Wortleitung), und ein oder mehrere Programmierspannungsimpulse können über die Wortleitung an das Steuergate angelegt werden. Die Vorspannungsschaltung 404 kann Wortleitungstreiber zum Anlegen von Programmierimpulsen einschließen oder damit in Verbindung stehen. Allerdings kann für verschiedene Bitleitungen 302 die gleiche Wortleitung mit mehreren Speicherzellen gekoppelt sein, so dass ein über eine Wortleitung angelegter Programmierspannungsimpuls dazu verwendet werden kann, mehrere Speicherzellen in einer einzigen Programmieroperation zu programmieren. Die über eine Vorspannungsschaltung 404 an eine Bitleitung 302 angelegte Vorspannung (oder eine Sperrspannung) bestimmt in effektiver Weise die Stärke des Programmierspannungsimpulses, indem sie die Gate-Drain-Spannung für die Speicherzelle beeinflusst. Somit können die Vorspannungsschaltungen 404 in einer Ausführungsform für eine schnellere Programmierung (mit einer größeren Differenz zwischen einer hohen Programmierimpulsspannung und einer Drain-Spannung) oder für eine Programmierung auf eine höhere Schwellspannung niedrigere Vorspannungen anlegen. Umgekehrt können die Vorspannungsschaltungen 404 in einer anderen Ausführungsform für eine langsamere, genauere Programmierung (mit einer kleineren Differenz zwischen einer hohen Programmierimpulsspannung und einer Drain-Spannung) oder für eine Programmierung auf eine mittlere Schwellspannung höhere Vorspannungen anlegen. Dementsprechend kann in einer bestimmten Ausführungsform eine Gruppe von Programmierspannungsimpulsen, die über eine Wortleitung an mehrere Speicherzellen angelegt werden, zum Programmieren der Speicherzellen auf unterschiedliche Zustände verwendet werden, um unterschiedliche Datenwerte zu speichern (oder einige Zellen unprogrammiert zu lassen), indem an unterschiedliche Bitleitungen 302 unterschiedliche Vorspannungen und/oder Sperrspannungen angelegt werden.
  • In einer Ausführungsform kann eine Vorspannungsschaltung 404 eine Vorspannung an eine Bitleitung 302 anlegen, indem eine Spannungsreferenz oder eine Spannungsquelle mit der Bitleitung 302 gekoppelt wird. In einer anderen Ausführungsform kann eine Vorspannungsschaltung 404 eine Stromquelle mit der Bitleitung 302 koppeln, um die Vorspannung zu beeinflussen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Vorspannungsschaltung 404 eine andere elektrische Eigenschaft verwenden, die für die Art des Speichermediums geeignet ist (wie oben in Bezug auf das Lesen von Daten beschrieben), um eine Bitleitung 302 zum Programmieren von Daten in eine Speicherzelle vorzuspannen. In einer Ausführungsform kann eine Vorspannung in einem Bereich von einer negativen Spannungsversorgung (z. B. zum Löschen) bis zu einer hohen positiven Spannungsversorgung (z. B. für Programmimpulse) liegen. In einer anderen Ausführungsform kann eine Vorspannung in einem Bereich von 0 Volt bis zu einer Sperrspannung liegen. In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Vorspannung im Bereich von null bis drei Volt liegen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorspannungsschaltung 404 Vorspannungen innerhalb eines Bereichs gemäß einer vordefinierten Schrittgröße anlegen. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die Vorspannungsschaltung 404 eine Vorspannung im Bereich von null bis drei Volt mit einer Schrittgröße von 100 mV anlegen, so dass es etwa 30 unterschiedliche Vorspannungen gibt, welche die Vorspannungsschaltung 404 an eine Bitleitung 302 anlegen kann.
  • In einer Ausführungsform kann die Vorspannungsschaltung 404 eine Vorspannung auf der Grundlage eines gelatchten Datenwerts anlegen. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform ein Latch ein Datenbit speichern, um über eine Bitleitung 302 zu schreiben, und die Vorspannungsschaltung 404 kann auf der Grundlage der gelatchten Daten eine Vorspannung anlegen. In anderen Ausführungsformen kann ein Satz von Latches mehrere Datenwerte speichern, um über eine Bitleitung 302 zu schreiben (z. B. Datenwerte für obere, untere und mittlere Seiten), und die Vorspannungsschaltung 404 kann auf der Grundlage der gelatchten Daten eine Vorspannung anlegen, um eine Speicherzelle in einen Zustand zu programmieren, der die mehreren Datenwerte repräsentiert (z. B. einen von acht möglichen Zuständen zum Speichern von drei Datenbits).
  • In bestimmten Ausführungsformen können die Speicherzellen, die von einer Vorspannungsschaltung 404 beeinflusst werden, nach Zeile (unter Verwendung von Wortleitungstreibern), nach NAND-Reihe (unter Verwendung von Auswahltransistoren) oder dergleichen ausgewählt werden. In einer Ausführungsform kann ein Datensatz von mehreren Speicherzellen gespeichert werden, die mit mehreren Bitleitungen 302 gekoppelt sind, und das Schreiben des Datensatzes kann das Verwenden mehrerer Vorspannungsschaltungen 404 einschließen, um verschiedene Vorspannungen an verschiedene Bitleitungen 302 anzulegen (oder auf andere Weise einen Satz von Bitleitungen 302 auf der Grundlage einer elektrischen Eigenschaft vorzuspannen).
  • In einer Ausführungsform kann in einem Abtastverstärker 306 eine Kapazität einer Vorspannungsschaltung 404 größer sein als eine Kapazität einer Abtastschaltung 402. Entsprechend können in einer weiteren Ausführungsform, bei der mehrere Abtastverstärker 306 mehrere Abtastschaltungen 402 und mehrere Vorspannungsschaltungen 404 einschließen, Kapazitäten von Vorspannungsschaltungen 404 größer sein als Kapazitäten von Abtastschaltungen 402.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Kapazität einer Abtastschaltung 402 die Zeit zum Vorladen und Entladen einer Bitleitung 302 beeinflussen, - indem eine mit der Bitleitung 302 gekoppelte höhere Kapazität sowohl die Vorlade als auch die Entladezeit erhöhen kann. Somit können niedrige Kapazitäten einer Abtastschaltung 402 eine schnelle Abtastung für Lese- oder Programmierprüfoperationen erleichtern.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann eine Kapazität einer Vorspannungsschaltung 404 die Programmiergeschwindigkeit und/oder -stabilität beeinflussen. Verglichen mit einer Vorspannungsschaltung 404 mit hoher Kapazität kann eine Vorspannungsschaltung 404 mit niedriger Kapazität ein schnelles Ändern einer Vorspannung auf einer Bitleitung 302 ermöglichen. In einigen Ausführungsformen können Programmieroperationen jedoch aufgrund des Anlegens mehrerer Programmierimpulse, Programmprüfimpulse und dergleichen wesentlich länger dauern als Leseoperationen. In weiteren Ausführungsformen kann bei langen Programmieroperationen die Programmiergeschwindigkeit weniger bedeutend sein als die Programmierstabilität. Im Laufe einer langen Programmieroperation kann eine Bitleitungsvorspannung durch Leckströme beeinflusst werden. Indem beim Anlegen einer Vorspannung zum Schreiben von Daten eine hohe Kapazität mit der Bitleitung 302 gekoppelt wird, kann jedoch die Vorspannung stabilisiert werden, wodurch sie weniger anfällig für die Auswirkung von Leckströmen ist.
  • Dementsprechend kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Abtastschaltung 402 mit niedriger Kapazität eine schnelle Abtastung erleichtern, und eine Vorspannungsschaltung 404 mit hoher Kapazität kann eine stabile Programmierung erleichtern. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Kapazität einer Abtastschaltung 402 kleiner als eine Kapazität einer Vorspannungsschaltung 404 sein. In einer Ausführungsform kann eine Kapazität einer Abtastschaltung 402 zum Beispiel weniger als die Hälfte einer Kapazität einer Vorspannungsschaltung 404 betragen. In einem weiteren Beispiel kann in einer bestimmten Ausführungsform eine Kapazität einer Abtastschaltung 402 kleiner als 5 Femtofarad sein, und eine Kapazität einer Vorspannungsschaltung 404 kann größer als 10 Femtofarad sein.
  • In einer Ausführungsform kann daher eine Abtastschaltung 402 so ausgelegt sein, dass sie eine niedrige Kapazität aufweist. Neben Elementen, die aufgrund ihrer kapazitiven Eigenschaften absichtlich eingeschlossen sind (z. B. Kondensatoren), kann in einer bestimmten Ausführungsform eine „parasitäre“ Kapazität interne Kapazitäten von Schaltungskomponenten, eine Kapazität zwischen Schaltungselementen oder dergleichen bezeichnen. In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Kapazität der Abtastschaltung 402 eine parasitäre Kapazität aufweisen oder in erster Linie aufweisen. Anders ausgedrückt wird in einer solchen Ausführungsform kein Schaltungselement hinzugefügt, um die Kapazität der Abtastschaltung 402 zu erhöhen.
  • In einer Ausführungsform kann eine Kapazität einer Vorspannungsschaltung 404 auf der Grundlage einer Programmiergeschwindigkeit für ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 ausgewählt werden. Zum Beispiel kann in einer bestimmten Ausführungsform eine Programmiergeschwindigkeit eine Zeitdauer zum Anlegen einer Vorspannung an eine Bitleitung 302 während der Programmierung beeinflussen, und die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 kann so ausgewählt werden, dass eine stabile Bitleitungsspannung für diese Zeitdauer bereitgestellt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Hersteller eine Vorspannungsschaltung 404 auf der Grundlage einer Programmiergeschwindigkeit auswählen, indem er die Vorspannungsschaltung 404 anpasst oder auswählt, um Stabilität und Geschwindigkeit einer Programmieroperation auszubalancieren.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann eine Kapazität einer Vorspannungsschaltung 404 ausgewählt werden, indem absichtlich ein kapazitives Element zu der Vorspannungsschaltung 404 hinzugefügt wird, so dass die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 eine natürliche oder parasitäre Kapazität und die absichtlich hinzugefügte Kapazität aufweist. Zum Beispiel kann ein Hersteller für ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 einen Metalloxid-Halbleiter-Kondensator (MOS-Kondensator), einen MOS-Transistor mit einer Kapazität zwischen Gate- und Substratschichten oder dergleichen zu einer Vorspannungsschaltung 404 hinzufügen, um die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 zu erhöhen.
  • Bestimmte Abtastverstärker für nichtflüchtige Medien schließen Abtastschaltungen und Vorspannungsschaltungen ein, wobei die Vorspannungsschaltungen nicht von den Abtastschaltungen isoliert sind. Somit ist die Kapazität des Abtastverstärkers beim Abtasten oder Vorspannen im Wesentlichen gleich. In einem solchen Abtastverstärker kann ein Verringern der Abtastverstärkerkapazität eine schnellere Abtastung auf Kosten der Programmstabilität bereitstellen, und ein Erhöhen der Abtastverstärkerkapazitätskarte kann eine größere Programmierstabilität auf Kosten der Abtastgeschwindigkeit bereitstellen. Die vorliegende Offenbarung stellt in der dargestellten Ausführungsform hingegen einen Abtastverstärker 306 mit einer Abtastschaltung 402 bereit, die getrennt oder separat von der Vorspannungsschaltung 404 ist, so dass die Kapazität der Abtastschaltung 402 und die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 innerhalb desselben Abtastverstärker 306 im Wesentlichen unabhängig sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann das elektrische Trennen einer Abtastschaltung 402 und einer Vorspannungsschaltung 404 innerhalb desselben Abtastverstärkers 306 sowohl eine stabile Programmierung als auch eine schnelle Abtastung bereitstellen.
  • In der dargestellten Ausführungsform sind die Abtastschaltung 402 und die Vorspannungsschaltung 404 separat und/oder parallel mit der Bitleitung 302 elektrisch gekoppelt. Wie hierin verwendet, können Schaltungen oder Komponenten als elektrisch „separat“ und/oder „parallel“ mit einer Bitleitung 302 bezeichnet werden, wenn der Ausgang einer jeden Schaltung unabhängig von den anderen Schaltungen mit der Bitleitung 302 gekoppelt ist (z. B. ohne durch eine der anderen Schaltungen zu führen, um separate und/oder aufgeteilte elektrische Pfade innerhalb des Abtastverstärkers 306 zu bilden). In bestimmten Ausführungsformen können unterschiedliche Schaltungen mit unterschiedlichen Spannungs- oder Stromquellen gekoppelt sein, dabei jedoch auf der Grundlage paralleler oder unabhängiger Ausgänge auch bei unterschiedlichen Eingängen oder dergleichen dennoch als „separat“ und/oder „parallel“ bezeichnet werden. Eine Reihenschaltung, bei welcher der Ausgang der Vorspannungsschaltung 404 durch die Abtastschaltung 402 oder umgekehrt führt, kann der Bitleitung 302 eine effektive Kapazität bereitstellen, die geringer ist als die einzelne Kapazität der Abtastschaltung 402 oder der Vorspannungsschaltung 404. Eine verringerte effektive Kapazität kann in bestimmten Ausführungsformen eine schnelle Abtastung erleichtern, ohne eine stabile Spannungsvorspannung zu erleichtern.
  • In der dargestellten Ausführungsform, bei der die Abtastschaltung 402 und die Vorspannungsschaltung 404 separat und parallel mit der Bitleitung 302 gekoppelt sind (so dass z. B. separate und/oder geteilte elektrische Pfade bereitgestellt werden), kann der Abtastverstärker 306 der Bitleitung 302 eine effektive Kapazität bereitstellen, welche die Summe der einzelnen Kapazitäten der Abtastschaltung 402 und der Vorspannungsschaltung 404 umfasst. Wenn die Bitleitung 302 beim Abtasten eine hohe effektive Kapazität „sieht“ (z. B. mit dieser gekoppelt ist), kann die Geschwindigkeit der Vorlade- und Entladevorgänge negativ beeinflusst werden. Somit kann in bestimmten Ausführungsformen die Vorspannungsschaltung 404 elektronisch von der Bitleitung 302 isoliert werden, wenn die Abtastschaltung 402 in Verwendung ist. Zum Beispiel kann ein Transistor die Vorspannungsschaltung 404 von der Bitleitung 302 trennen, wenn die Abtastschaltung 402 in Verwendung ist, und die Vorspannungsschaltung 404 wieder mit der Bitleitung 302 verbinden, um eine Vorspannung anzulegen. Eine Vorspannungsschaltung 404 mit einem Trenntransistor wird weiter unten in Bezug auf 4B ausführlicher beschrieben.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die Abtastschaltung 402 in ähnlicher Weise von der Bitleitung 302 getrennt werden, wenn die Vorspannungsschaltung 404 in Verwendung ist. Da jedoch die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 bereits größer als die Kapazität der Abtastschaltung 402 ist, kann es für die Stabilität der Vorspannung nur wenige oder keine negativen Auswirkungen haben, wenn die Bitleitung 302 zusätzlich zu der Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 während der Vorspannung auch die Kapazität der Abtastschaltung 402 „sieht“. Umgekehrt vermeidet das Trennen der Vorspannungsschaltung 404 mit größerer Kapazität, wenn die Abtastschaltung 402 mit kleinerer Kapazität in Verwendung ist, das Koppeln einer großen Kapazität mit der Bitleitung 302, so dass die Vorspannungsschaltung 404 die Abtastvorgänge nicht wesentlich verlangsamt. In einer anderen Ausführungsform können jedoch die Abtastschaltung 402, die Vorspannungsschaltung 404 und/oder die Sperrschaltung 406 jeweils von der Bitleitung 302 elektrisch isoliert oder getrennt sein, wenn sie nicht in Verwendung sind.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können die Abtastschaltung 402, die Vorspannungsschaltung 404 und/oder die Sperrschaltung 406 als „elektronisch isoliert“ von der Bitleitung 302 bezeichnet werden, wenn die Kapazität der Schaltung 402, 404, 406 im Wesentlichen von der Bitleitung 302 entkoppelt ist. In bestimmten Ausführungsformen kann ein gewisser Leckstrom oder eine gewisse parasitäre Kapazität selbst dann noch von der Bitleitung 302 „gesehen“ werden, wenn eine Schaltung 402, 404, 406 von der Bitleitung 302 elektronisch isoliert ist, wobei die Schaltung 402, 404, 406 aber als elektronisch isoliert von der Bitleitung 302 bezeichnet werden kann, wenn sie in irgendeiner Weise von der Bitleitung 302 entkoppelt ist, z. B. durch einen Transistor oder ein anderes aktives Schaltelement.
  • In einer Ausführungsform legt die Sperrschaltung 406 eine Sperrspannung an die Bitleitung 302 an, um die Programmierung einer oder mehrerer Speicherzellen zu verhindern. In der dargestellten Ausführungsform schließt der Abtastverstärker 306 eine von der Abtastschaltung 402 und der Vorspannungsschaltung 404 separate Sperrschaltung 406 ein. In einer anderen Ausführungsform kann die Vorspannungsschaltung 404 jedoch eine Sperrspannung an eine Bitleitung 302 anlegen, und in dem Abtastverstärker 306 kann auf eine separate Sperrschaltung 406 verzichtet werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Mittel zum Anlegen einer Sperrspannung an eine Bitleitung 302, um die Programmierung einer oder mehrerer Speicherzellen eines nichtflüchtigen Speicherelements 123 zu verhindern, eine Sperrschaltung 406, eine Vorspannungsschaltung 404, einen Abtastverstärker 306, eine Abtast-/Vorspannungskomponente 150, Abtastblöcke 250, eine Zustandsmaschine 222, eine Die-Steuerung 220, eine Vorrichtungssteuerung 244, periphere oder Verwaltungsschaltungen für ein nichtflüchtiges Speicherelement 123 oder andere Logikhardware und/oder anderen ausführbaren Code einschließen, der auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist. Andere Ausführungsformen können ähnliche oder äquivalente Mittel zum Anlegen einer Bitleitungssperrspannung einschließen.
  • Wie oben beschrieben, kann das Anlegen einer Sperrspannung an eine Bitleitung 302 verhindern, dass eine Speicherzelle, die mit der Bitleitung 302 gekoppelt ist, programmiert wird, wenn Programmierspannungsimpulse an die Wortleitung angelegt werden. In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Sperrspannung, welche die Programmierung verhindert, höher sein als eine Vorspannung, die lediglich die Programmiergeschwindigkeit oder einen Zustand beeinflusst, in den eine Zelle programmiert wird. In einer Ausführungsform kann eine Sperrschaltung 406 eine Sperrspannung anlegen, indem sie die Bitleitung 302 mit einer Hochspannungsquelle für den Abtastverstärker 306 koppelt. Aus dieser Offenbarung werden auch andere Arten des Anlegens von Bitleitungssperrspannungen offensichtlich.
  • 4B stellt eine Ausführungsform einer Vorspannungsschaltung 404 für einen Abtastverstärker dar, die mit einer Bitleitung 302 gekoppelt ist. Die Vorspannungsschaltung 404 und die Bitleitung 302 in der dargestellten Ausführungsform können im Wesentlichen ähnlich der Vorspannungsschaltung 404 und der Bitleitung 302 sein, die oben in Bezug auf 3 und 4A beschrieben werden. In der dargestellten Ausführungsform weist die Vorspannungsschaltung 404 mehrere Leitungen oder Anschlüsse 452, 460, 468, die mit Spannungen oder Komponenten außerhalb der Vorspannungsschaltung 404 gekoppelt sind, sowie mehrere Transistoren 454, 456, 458, 462, 464, 466 auf.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die VHSA-Leitung 452 mit VHSA gekoppelt, einer Hochspannungsquelle für den Abtastverstärker. Wenn die Transistoren 454 und 456 eingeschaltet werden, wird die VHSA zum Vorspannen mit der Bitleitung 302 gekoppelt. Somit stellt die VHSA-Leitung 452 die Vorspannung zum Vorspannen der Bitleitung 302 bereit. Wie oben beschrieben, kann die Spannung an der VHSA-Leitung 452 in einer bestimmten Ausführungsform mit einer Schrittgröße von 100 mV zwischen 0 und 3 Volt gesteuert werden. In einer anderen Ausführungsform kann die VHSA-Leitung 452 so eingerichtet sein, dass sie einen anderen Bereich von Vorspannungen und/oder andere Schrittgrößen innerhalb des Bereichs bereitstellt.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die VBLG-Leitung 468 mit VBLG gekoppelt, einer Spannungsquelle zum Aktivieren der Vorspannungsschaltung 404. Wenn die Spannung an der VBLG-Leitung 468 mit dem Transistor 456 gekoppelt ist, wird die Vorspannungsschaltung 404 aktiviert oder mit der Bitleitung 302 gekoppelt. Andernfalls wird der Transistor 456 ausgeschaltet, und die Vorspannungsschaltung 404 wird deaktiviert oder von der Bitleitung 302 isoliert.
  • Wie oben in Bezug auf 4A beschrieben, kann die Vorspannungsschaltung 404 elektronisch von der Bitleitung 302 isoliert werden, wenn die Abtastschaltung in Verwendung ist, so dass die Bitleitung 302 die niedrigere Kapazität der Abtastschaltung und nicht die höhere Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 „sieht“ oder mit dieser verbunden ist, wenn die Abtastschaltung in Verwendung ist. In der dargestellten Ausführungsform isoliert der Transistor 456 die Vorspannungsschaltung 404 von der Bitleitung 302, wenn die Abtastschaltung in Verwendung ist, wenn die Vorspannungsschaltung 404 nicht in Verwendung ist, oder dergleichen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Transistor, der die Vorspannungsschaltung 404 von der Bitleitung 302 isoliert, Teil der Vorspannungsschaltung 404. In einer anderen Ausführungsform kann durch den Abtastverstärker zwischen der Vorspannungsschaltung 404 und der Bitleitung 302 ein Trenntransistor oder ein anderes aktives Schaltelement bereitgestellt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann Leckstrom über den Transistor 454 auch dann zu einer gewissen Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 auf der Bitleitung 302 führen, wenn der Transistor 454 ausgeschaltet ist. Jedoch kann auch dann noch gesagt werden, dass der Transistor 454 die Vorspannungsschaltung 404 von der Bitleitung 302 elektrisch „isoliert“, wenn der Transistor 454 ausgeschaltet ist.
  • In der dargestellten Ausführungsform weisen die Transistoren 464 und 466 einen PMOS-Transistor 464 und einen NMOS-Transistor 466 auf. Steuergates für die Transistoren 464 und 466 können mit komplementären Ausgängen eines Daten-Latches gekoppelt sein, so dass beide Transistoren 464, 466 auf der Grundlage des Daten-Latch-Werts gemeinsam ein- und ausgeschaltet werden. Somit kann die Vorspannungsschaltung 404 mit einem Daten-Latch kommunizieren, so dass die an die Bitleitung 302 angelegte Vorspannung von einem Wert in einem Daten-Latch abhängig ist, der über die Bitleitung 302 in eine Speicherzelle zu schreiben ist.
  • In der dargestellten Ausführungsform begrenzt der Transistor 462 den Leckstrom von der VBLG-Leitung 468. Der oben beschriebene Leckstrom durch die parallelen PMOS- und NMOS-Transistoren 464, 466 kann auch dann erheblich sein, wenn die Transistoren ausgeschaltet sind. In Abwesenheit des Transistors 462 kann ein solcher Leckstrom die Spannung auf der VBLG-Leitung 468 mit dem Transistor 456 koppeln, wodurch die Vorspannungsschaltung 404 aktiviert oder zumindest die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 mit der Bitleitung 302 gekoppelt werden kann. Dementsprechend schließt die Vorspannungsschaltung 404 in bestimmten Ausführungsformen einen Transistor 462 ein, der den Leckstrom von einer Spannungsquelle (wie der Spannung auf der VBLG-Leitung 468) begrenzt, welche die Vorspannungsschaltung 404 aktiviert.
  • Wie oben in Bezug auf 4A beschrieben, kann in einer Ausführungsform die Vorspannungsschaltung 404 eine Komponente oder ein Element einschließen, das die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 über die parasitäre Kapazität hinaus erhöht. Zum Beispiel kann ein Hersteller einen MOS-Kondensator oder einen anderen Kondensator zu der Vorspannungsschaltung 404 hinzufügen, um eine geeignet hohe Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 bereitzustellen. In der dargestellten Ausführungsform weist die Vorspannungsschaltung 404 einen Feldeffekttransistor 458 auf, der so eingerichtet ist, dass die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 eine Kapazität zwischen einem Gate und einem Substrat für den Feldeffekttransistor 458 aufweist. In einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat des Feldeffekttransistors 458 mit dem BODY-Anschluss 460 verbunden, der geerdet sein kann. In einer Ausführungsform kann der BODY-Anschluss ein Substrat für eine integrierte Schaltung sein, welche die Vorspannungsschaltung 404, den Abtastverstärker und/oder das Speicher-Array aufweist. In bestimmten Ausführungsformen dient die Oxidschicht (oder anderweitige dielektrische Schicht) zwischen dem Gate und dem Substrat des Transistors 458 als Dielektrikum eines Kondensators, so dass eine Kapazität zwischen dem Gate und dem Substrat gegeben ist. In bestimmten Ausführungsformen kann der Transistor 458 ausgewählt oder hergestellt werden, um eine ausgewählte Kapazität bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann der Transistor 458 ein Feldeffekttransistor des Verarmungstyps sein (wie durch die Linie durch den Transistor 458 in 4B dargestellt). In einer anderen Ausführungsform kann der Transistor 458 ein Kondensator des Anreicherungstyps sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Verwendung eines Transistor 458 des Verarmungstyps jedoch die Flexibilität bereitstellen, um den Transistor als ein kapazitives Element zu nutzen, ohne dass die Spannung zwischen Gate und Source hierfür positiv sein muss. In weiteren Ausführungsformen kann das absichtliche Bereitstellen eines bestimmten kapazitiven Elements, wie z. B. des Transistors 458 für die Vorspannungsschaltung 404, mehr Konsistenz über mehrere Vorspannungsschaltungen 404 hinweg bereitstellen, als die Verwendung einer parasitären Kapazität, einer Metakapazität oder anderer Faktoren, die bei Prozessschwankungen erheblichen variieren können, um die Kapazität der Vorspannungsschaltung 404 bereitzustellen.
  • 5 ist ein schematisches Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens 500 zum Zugreifen auf einen nichtflüchtigen Speicher veranschaulicht. Das Verfahren 500 beginnt, und der Abtastverstärker 306 liest 502 einen ersten Datensatz aus einem nichtflüchtigen Speicherelement 123. Das Lesen 502 des ersten Datensatzes kann das Verwenden der Abtastschaltungen 402 einschließen, um Spannungen auf einer oder mehreren Bitleitungen 302 abzutasten. Die Abtastverstärker 306 schreiben 504 einen zweiten Datensatz in das nichtflüchtige Speicherelement 123, und das Verfahren 500 endet. Das Schreiben 504 des zweiten Datensatzes kann das Verwenden der Vorspannungsschaltungen 404 einschließen, um Bitleitungsvorspannungen anzulegen. Die Kapazitäten der Vorspannungsschaltungen 404 können größer sein als die Kapazitäten der Abtastschaltungen 402.
  • 6 ist ein schematisches Flussdiagramm, das eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Zugreifen auf nichtflüchtigen Speicher veranschaulicht. Das Verfahren 600 beginnt, und die Abtastverstärker 306 isolieren 602 die Vorspannungsschaltungen 404 von den Bitleitungen 302 eines nichtflüchtigen Speicherelements 123. Die Abtastverstärker 306 lesen 604 einen ersten Datensatz aus dem nichtflüchtigen Speicherelement 123. Das Lesen 604 des ersten Datensatzes kann das Verwenden der Abtastschaltungen 402 einschließen, um Spannungen auf einer oder mehreren Bitleitungen 302 abzutasten. Die Abtastverstärker 306 koppeln 606 die Vorspannungsschaltungen erneut mit den Bitleitungen 302 und sperren 608 die Programmierung einer oder mehrerer Speicherzellen. Das Sperren 608 kann das Verwenden der Vorspannungsschaltungen 404 oder Sperrschaltungen 406 einschließen, um an bestimmte Bitleitungen 302 Sperrspannungen anzulegen. Die Abtastverstärker 306 schreiben 610 einen zweiten Datensatz in den nichtflüchtigen Speicher 123, und das Verfahren 600 endet. Das Schreiben 600 des zweiten Datensatzes kann das Verwenden der Vorspannungsschaltungen 404 einschließen, um Bitleitungsvorspannungen anzulegen. Die Kapazitäten der Vorspannungsschaltungen 404 können größer sein als die Kapazitäten der Abtastschaltungen 402.
  • Die vorliegende Offenbarung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von ihrem Geist oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten. Der Umfang der Offenlegung ist daher eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorangehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen in ihren Schutzumfang fallen.

Claims (20)

  1. Vorrichtung, aufweisend: eine Bitleitung, die mit Speicherzellen für ein nichtflüchtiges Speicherelement gekoppelt ist; und einen Abtastverstärker, der mit der Bitleitung gekoppelt ist, wobei der Abtastverstärker aufweist eine Abtastschaltung, die eine elektrische Eigenschaft der Bitleitung zum Lesen von Daten aus einer oder mehreren der Speicherzellen abtastet; und eine Vorspannungsschaltung, die eine Vorspannung an die Bitleitung zum Schreiben von Daten in eine oder mehrere der Speicherzellen anlegt, wobei die Vorspannungsschaltung und die Abtastschaltung separate, parallele elektrische Pfade innerhalb des Abtastverstärkers aufweisen.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei zum Lesen von Daten aus einer der Speicherzellen die Bitleitung vorgeladen wird, eine Lesespannung an ein Steuergate für die Speicherzelle angelegt wird und die Abtastschaltung die elektrische Eigenschaft der Bitleitung abtastet, um zu ermitteln, ob die Bitleitung durch die Speicherzelle entlädt.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei zum Schreiben von Daten in eine der Speicherzellen die Vorspannungsschaltung die Vorspannung an die Bitleitung anlegt und ein oder mehrere Programmierspannungsimpulse an ein Steuergate für die Speicherzelle angelegt werden.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Abtastschaltung und die Vorspannungsschaltung mit der Bitleitung parallel gekoppelt sind, wobei der Abtastverstärker weiterhin einen Transistor aufweist, der die Vorspannungsschaltung elektronisch von der Bitleitung isoliert, wenn die Abtastschaltung in Verwendung ist.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspannungsschaltung einen oder mehrere Transistoren aufweist, die Leckstrom von einer Spannungsquelle begrenzen, welche die Vorspannungsschaltung aktiviert.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Kapazität der Vorspannungsschaltung größer als eine Kapazität der Abtastschaltung ist und die Kapazität der Abtastschaltung in erster Linie eine parasitäre Kapazität aufweist.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Kapazität der Vorspannungsschaltung größer als eine Kapazität der Abtastschaltung ist und die Kapazität der Vorspannungsschaltung auf der Grundlage einer Programmiergeschwindigkeit für das nichtflüchtige Speicherelement ausgewählt wird.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Kapazität der Vorspannungsschaltung größer als eine Kapazität der Abtastschaltung ist und die Vorspannungsschaltung einen Feldeffekttransistor aufweist, der so eingerichtet ist, dass die Kapazität der Vorspannungsschaltung eine Kapazität zwischen einem Gate und einem Substrat für den Feldeffekttransistor aufweist.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Transistor einen Feldeffekttransistor des Verarmungstyps aufweist.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Abtastverstärker weiterhin eine Sperrschaltung aufweist, die eine Sperrspannung an die Bitleitung anlegt, um die Programmierung einer oder mehrerer der Speicherzellen zu verhindern.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspannungsschaltung eine Sperrspannung an die Bitleitung anlegt, um die Programmierung einer oder mehrerer der Speicherzellen zu verhindern.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspannung innerhalb eines Bereichs von null bis drei Volt liegt.
  13. Verfahren, aufweisend: Lesen eines ersten Datensatzes aus einem nichtflüchtigen Speicherelement, wobei das nichtflüchtige Speicherelement eine Vielzahl von Speicherzellen, eine Vielzahl von mit den Speicherzellen gekoppelten Bitleitungen und eine Vielzahl von mit den Bitleitungen gekoppelten Abtastverstärkern aufweist, wobei das Lesen des ersten Datensatzes Abtastspannungen auf einer oder mehrerer der Bitleitungen aufweist; und Schreiben eines zweiten Datensatzes in das nichtflüchtige Speicherelement, wobei das Schreiben des zweiten Datensatzes ein Anlegen von Vorspannungen an eine oder mehrere der Bitleitungen aufweist, wobei die Abtastverstärker Abtastschaltungen zum Abtasten von Bitleitungsspannungen und Vorspannungsschaltungen zum Anlegen von Bitleitungsvorspannungen aufweisen, wobei die Vorspannungsschaltungen und die Abtastschaltungen separat mit den Bitleitungen parallel gekoppelt sind und Kapazitäten der Vorspannungsschaltungen größer als Kapazitäten der Abtastschaltungen sind.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, weiterhin aufweisend ein elektronisches Isolieren der Vorspannungsschaltungen von den Bitleitungen, wenn die Abtastschaltungen in Verwendung sind.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 13, weiterhin aufweisend eine Sperrprogrammierung einer oder mehrerer der Speicherzellen, wobei die Abtastverstärker weiterhin Sperrschaltungen zum Anlegen von Bitleitungssperrspannungen aufweisen.
  16. Vorrichtung, aufweisend: Mittel zum Abtasten einer Spannung auf einer Bitleitung, zum Lesen von Daten aus einer oder mehreren Speicherzellen eines nichtflüchtigen Speicherelements, das eine Mehrzahl von Speicherzellen aufweist; und Mittel zum Vorspannen der Bitleitung auf eine Vorspannung zum Programmieren von Daten in eine oder mehrere der Speicherzellen, wobei ein Abtastverstärker das Mittel zum Abtasten und das Mittel zum Vorspannen aufweist, und wobei eine Kapazität des Mittels zum Abtasten kleiner ist als eine Kapazität des Mittels zum Vorspannen.
  17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, weiterhin aufweisend Mittel zum Anlegen einer Sperrspannung an die Bitleitung, um die Programmierung einer oder mehrerer der Speicherzellen zu verhindern.
  18. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei das Mittel zum Abtasten und das Mittel zum Vorspannen separate, parallele elektrische Pfade innerhalb des Abtastverstärkers aufweisen.
  19. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei das Mittel zum Vorspannen einen oder mehrere Transistoren aufweist, die Leckstrom von einer Spannungsquelle begrenzen, die das Mittel zum Vorspannen aktiviert.
  20. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Kapazität des Mittels zum Abtasten in erster Linie eine parasitäre Kapazität aufweist und das Mittel zum Vorspannen einen Feldeffekttransistor aufweist, der so eingerichtet ist, dass die Kapazität des Mittels zum Vorspannen eine Kapazität zwischen einem Gate und einem Substrat für den Feldeffekttransistor aufweist.
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