KR20080095589A - 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명의 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법은 복수의 칩 중 특정 칩을 가리키는 칩 선택 명령어를 입력받는 단계와, 특정 동작을 설정시키는 셋업 명령어를 입력받는 단계와, 상기 특정 동작이 프로그램 동작인 경우 특정 칩의 주소가 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩의 주소와 일치하는지를 판단하는 단계와, 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩에 대해서만 상기 셋업 명령어를 디코딩하는 단계와, 데이터를 입력시키고자하는 특정 메모리 셀의 어드레스를 입력받는 단계와, 상기 어드레스에 입력시키고자하는 데이터를 입력받는 단계와, 확인 명령어를 입력받고 상기 특정 동작을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

칩 선택 명령어, 셋업 명령어

Description

불휘발성 메모리 장치의 구동 방법{Driving method of non volatile memory device}

도 1은 본원 발명이 적용되는 불휘발성 메모리 장치의 구성을 도시한 레이아웃도이다.

도 2a는 불휘발성 메모리 장치의 세부 구성을 도시한 도면이다.

도 2b는 불휘발성 메모리 장치의 통상적인 프로그램 동작과 관련된 신호들의 파형도이다.

도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.

도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따라 칩 별로 각종 동작을 수행하는 것을 도시한 도면이다.

본원 발명은 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

최근 들어 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하고, 일정 주기로 데이터를 재작성해야하는 리프레시(refresh) 기능이 필요 없는 불휘발성 메 모리 소자에 대한 수요가 증가하고 있다.

상기 불휘발성 메모리 장치는 통상적으로 데이터가 저장되는 셀들이 매트릭스 형태로 구성된 메모리 셀 어레이, 상기 메모리 셀 어레이의 특정 셀들에 대하여 메모리를 기입하거나 특정 셀에 저장되었던 메모리를 독출하는 페이지 버퍼를 포함한다. 상기 페이지 버퍼는 특정 메모리 셀과 접속된 비트라인 쌍, 메모리 셀 어레이에 기록할 데이터를 임시저장하거나, 메모리 셀 어레이로부터 특정 셀의 데이터를 독출하여 임시 저장하는 레지스터, 특정 비트라인 또는 특정 레지스터의 전압 레벨을 감지하는 감지노드, 상기 특정 비트라인과 감지노드의 접속여부를 제어하는 비트라인 선택부를 포함한다.

이와 같은 불휘발성 메모리 장치는 통상적으로 복수 개의 단위 메모리 칩(다이)을 적층시켜 제조된다. 이러한 여러 개의 칩이 하나로 패키징되어 불휘발성 메모리 장치가 구성되는 것이다. 다만, 특정 칩에서 특정 동작이 실시되고 있는 경우 다른 칩에 대해서는 독립적으로 다른 동작을 실시하지 못하게 되는 문제점이 있다. 예를 들어, 특정 칩에 대해서 독출 동작을 실시하고 있다면, 다른 칩에 대해서는 프로그램 동작을 실시할 수 없는 경우 등이다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 각 칩에 대해 프로그램, 독출, 소거 동작 등을 독립적으로 실시할 수 있는 불휘발성 메모리 장치의 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법은 복수의 칩 중 특정 칩을 가리키는 칩 선택 명령어를 입력받는 단계와, 특정 동작을 설정시키는 셋업 명령어를 입력받는 단계와, 상기 특정 동작이 프로그램 동작인 경우 특정 칩의 주소가 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩의 주소와 일치하는지를 판단하는 단계와, 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩에 대해서만 상기 셋업 명령어를 디코딩하는 단계와, 데이터를 입력시키고자하는 특정 메모리 셀의 어드레스를 입력받는 단계와, 상기 어드레스에 입력시키고자하는 데이터를 입력받는 단계와, 확인 명령어를 입력받고 상기 특정 동작을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본원 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본원 발명이 적용되는 불휘발성 메모리 장치의 구성을 도시한 레이아웃도이다.

상기 불휘발성 메모리 장치의 각 칩은 복수 개의 메모리 셀 어레이 블럭들(블럭0, 블럭1,..., 블럭n)과 각 메모리 셀 어레이 블럭과 접속되는 페이지 버퍼 그룹을 포함하는 복수의 플레인(플레인 0, 플레인1, ..., 플레인n)을 포함한다.

최근의 경우 DDP(Double Die Package), QDP(Quadruple Dir Package)등의 기술을 이용하여 상기 칩을 복수 개 패키징함으로써 하나의 불휘발성 메모리 장치가 구성된다.

한편, 이러한 상기 불휘발성 메모리 장치는 외부에서 입력되는 각종 신호(/CE, /WE, /RE, ALE, CLE, /WP, PRE 등)에 응답하여 그 기능이 제어된다. 또한, I/O를 통하여 각종 명령어, 어드레스, 데이터등을 입력받아 동작하게 된다.

각 칩에는 이와 같은 각종 제어신호, 명령어, 어드레스 및 데이터등을 처리하는 로직회로가 포함되어 있으며, 로직회로의 동작에 따라 프로그램 동작, 독출 동작, 소거 동작등이 수행된다. 먼저 상기 로직회로에 대해 살펴보고, 프로그램 동작을 예로 들어 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법을 살펴보기로 한다.

도 2a는 불휘발성 메모리 장치의 세부 구성을 도시한 도면이다.

상기 불휘발성 메모리 장치(200)는 메모리 셀 어레이(202), 페이지 버퍼(208), X/Y-디코더(204, 206), 고전압 발생기(210), 명령어 인터페이스 로직부(212), 명령어 레지스터(214), 어드레스 레지스터/카운터(216), I/O 버퍼부(220)를 포함한다.

상기 불휘발성 메모리 장치의 동작을 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 명령어 인터페이스 로직부(212)에 대하여 칩 인에이블 신호(/CE)가 디스에이블되고, 라이트 인에이블 신호(/WE)가 토글되면, 이에 응답하여, 상기 명령어 인터페이스 로직부(212)가 상기 I/O 버퍼부(210)와 명령어 레지스터(214)를 통하여 수신되는 명령어 신호를 수신하고, 그 명령어에 따라 프로그램 명령, 소거 명령 또는 독출 명령등을 발생시킨다. 이때, 상기 명령어 신호는 상기 불휘발성 메모리 장치의 동작 모드를 결정하는 페이지 프로그램 셋업 코드(page program setup code)를 포함한다. 한편, 상기 명령어 인터페이스 로직부(212)에서 출력되는 레디/비지바(read/busy bar) 신호(/R/B)는 일정 시간 동안 디스에이블되는데, 외부의 메모리 컨트롤러(미도시)는 상기 레디/비지바 신호(/R/B)를 수신하고 상기 불휘발성 메모리 장치가 프로그램/소거/독출 등의 동작 상태임을 인식한다. 즉, 상기 레디/비지바 신호(/R/B)가 디스에이블되는 시간 동안, 상기 메모리 셀 어레이 중 하나의 페이지에 대한 프로그램/소거/독출 등이 실행된다.

또한, 어드레스 레지스터/카운터(216)는 상기 I/O 버퍼부(220)를 통하여 수신되는 어드레스 신호를 수신하고, 로우 어드레스 신호 및 칼럼 어드레스 신호를 발생시킨다. 상기 어드레스 신호는 상기 메모리 셀 중 하나에 포함되는 페이지들 중 하나에 대응한다.

상기 고전압 발생기(210)는 상기 프로그램 명령, 소거 명령 또는 독출 명령에 응답하여 바이어스 전압들을 발생하고 이를 페이지 버퍼(208), X-디코더(204)등에 공급한다.

상기 X-디코더(204)는 상기 로우 어드레스 신호에 응답하여, 상기 메모리 셀 어레이의 블록들 중 하나에 상기 고전압 발생기(210)로 부터 공급받은 바이어스 전압들을 메모리 셀 어레이(202)에 공급한다.

상기 Y-디코더(206)는 상기 컬럼 어드레스 신호에 응답하여, 상기 페이지 버퍼를 통하여 상기 메모리 셀 어레이의 블록들에 의해 공유되는 비트 라인들(미도시)에 데이터 신호를 공급한다.

상기 페이지 버퍼(208)는 상기 I/O 버퍼부(210) 및 상기 Y-디코더(206)를 통 하여 수신되는 데이터 신호를 래치하여 상기 메모리 셀 어레이의 블록들에 의해 공유되는 비트 라인들(미도시)에 출력한다.

도 2b는 불휘발성 메모리 장치의 통상적인 프로그램 동작과 관련된 신호들의 파형도이다.

먼저, 상기 CLE(Command Latch Enable) 신호가 하이 레벨인 구간 동안, 상기 I/O 버퍼부(220)를 통하여 외부 장치로부터 프로그램 셋업 코드(예를 들면, 80h)를 포함하는 셋업 명령어 신호를 수신하여, 명령어 인터페이스 로직부(212)에 출력한다.

다음으로, 상기 ALE(Address Latch Enable) 신호가 하이 레벨인 구간 동안, 상기 I/O 버퍼부(220)는 상기 외부 장치로부터 특정 메모리 셀을 가리키는 외부 어드레스 신호들을 수신하여, 어드레스 레지스터/카운터(216)에 출력한다. 상기 어드레스 레지스터/카운터(216)는 어드레스 신호들 중 일부에 기초하여 플레인 어드레스 신호, 블록 어드레스 신호 및 칼럼 어드레스 신호등을 출력한다.

다음으로, 상기 I/O 버퍼부(220)는 상기 특정 메모리 셀에 저장하고자 하는 데이터들을 입력받아 상기 페이지 버퍼(208)에 입력시킨다.

다음으로, 상기 CLE 신호가 하이 레벨인 구간 동안 확인 코드(confirm code)(예를 들어, 10h)가 포함된 확인 명령어 신호가 입력되면, 상기 명령어 인터페이스 로직부(212)는 상기 레디/비지바 신호(/R/B)를 설정 시간동안 디스에이블시킨다. 그리고, 이 시간 동안 프로그램 동작이 진행된다.

이러한 통상의 구성에 있어서의 문제점을 살펴보면 다음과 같다.

여러 개의 칩이 하나의 패키지로 포함된 불휘발성 메모리 장치는 I/O를 공유한다. 이 I/O를 통해서 특정 명령어, 어드레스, 데이터가 각 칩에 전달된다. 이때 상기 명령어를 셋업 명령어(또는 셋업 명령어)와 확인 명령어로 분류를 한다면, 셋업 명령어의 경우 모든 칩의 명령어 인터페이스 로직부(212)에서 디코딩되어 처리된다. 그러나, 확인 명령어의 경우 어드레스를 입력받은 후이므로, 상기 어드레스에 의해 선택된 칩의 명령어 인터페이스 로직부에서만 디코딩된다.

이때, 상기 셋업 명령어는 어드레스 입력전에 입력되어 모든 칩에서 처리되므로, 프로그램 셋업 코드(예를 들면, 80h)를 포함하는 셋업 명령어가 입력되는 경우 이에 의해서 각 페이지 버퍼(208)가 모두 초기화된다. 즉, 모든 칩의 ㅍ페페이지 버퍼에 포함된 레지스터는 프로그램 금지를 시키기 위한 데이터 '1'을 초기값으로 갖게 된다.

그러므로, 상기 페이지 버퍼의 레지스터를 이용하는 독출동작이나 프로그램 동작이 다른 칩에서 수행되고 있는 경우에, 그 밖의 다른 칩에 대하여 프로그램 동작을 수행하면 다른 칩의 페이지 버퍼의 레지스터도 초기화되는 문제점이 발생한다. 즉, 다른 동작을 하고 있는 칩이 있는 경우, 그 밖의 칩에 대해 프로그램 동작을 수행할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.

이에 본원 발명에서는 셋업 명령어의 입력전에 칩 선택 명령어를 입력하여 특정 칩을 선택한 후 셋업 명령어를 입력하는 방법을 사용하도록 한다.

도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.

먼저, 복수의 칩 중 특정 칩을 가리키는 칩 선택 명령어를 입력받는다(단계 310).

상기 셋업 명령어를 입력받기 전에 칩 선택 명령어(C0, C1,...,Cn)를 입력받는다. 상기 칩 선택 명령어에는 복수의 칩 중 특정 칩을 지정하는 어드레스가 포함된다. 한편, 상기 칩 선택 명령어는 도 2a의 명령어 레지스터(214)에 저장된다.

다음으로, 특정 동작을 설정시키는 셋업 명령어를 입력받는다(단계 320).

앞서 설명한 프로그램, 독출, 소거 동작등을 셋업 시키는 셋업 명령어를 입력받는다.

다음으로, 상기 셋업 명령어가 프로그램 명령어인가를 판단한다(단계 330).

프로그램 동작이외에 독출, 소거 동작 등에서는 프로그램 금지를 위한 데이터 레지스터 초기화 동작이 불필요하다. 따라서, 프로그램 동작에 대해서만 칩선택 명령에 따라 특정 칩의 주소를 비교하는 동작을 하게 되므로, 그 밖의 셋업 명령어에 대해서는 바로 셋업 명령어를 디코딩하는 단계로 넘어간다.

다음으로, 상기 셋업 명령어가 설정시키는 특정 동작이 프로그램 동작인 경우, 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 주소와 특정 칩의 주소를 비교한다(단계 316).

상기 특정 칩의 물리적인 위치정보는 퓨즈회로 등을 통하여 저장된다. 예를 들어 4개의 칩이 포함된 불휘발성 메모리 장치의 경우, 2비트의 데이터를 저장하는 퓨즈회로를 각 칩에 포함시켜 해당 칩의 주소를 물리적으로(퓨즈 컷팅 여부에 따라) 저장한다.

이와 같이 퓨즈회로 등을 통하여 특정 칩에 저장된 주소를 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 주소와 비교하여 동일 여부를 판단한다.

상기 칩 선택 명령어가 가리키는 주소와 특정 칩의 주소가 일치하지 않는 경우에는 해당 칩의 명령어 인터페이스 로직부는 상기 단계(312)에서 입력된 셋업 명령어를 무시한다(단계 320).

그러나, 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 주소와 특정 칩의 주소가 일치하는 경우에는 해당 칩의 명령어 인터페이스 로직부는 상기 단계(312)에서 입력된 셋업 명령어를 디코딩 처리한다(단계 322).

따라서, 칩 선택 명령어가 가리키는 주소에 해당하는 칩에서만 셋업 명령어가 디코딩 처리된다.

한편, 칩 선택 명령어가 가리키는 주소와 특정 칩의 주소가 일치하는 경우에는 상기 디코딩 처리 이외에도, 칩의 페이지 버퍼에 포함된 레지스터들과 I/O 버퍼부 사이에 외부 데이터 입력 경로 또는 데이터 출력 경로가 형성된다. 즉, I/O 버 퍼부에서 입력되는 외부 데이터가 각 레지스터로 전달되는 외부 데이터 입력경로, 또는 레지스터에 저장된 데이터가 I/O 버퍼부로 전달되는 데이터 출력경로가 형성된다.

한편, 상기 단계(314)에서 셋업 명령어가 프로그램 명령이 아닌 경우에는 상기 단계(318)를 수행하지 않고 곧바로 셋업 명령어를 디코딩 처리한다.

다음으로, 프로그램하고자 하는 특정 셀을 가리키는 어드레스를 입력받는다(단계 324).

ALE 신호가 하이 레벨인 구간 동안 I/O 버퍼부를 통하여 어드레스를 입력받는다. 한편, 상기 입력되는 어드레스에는 특정 칩을 가리키는 어드레스도 포함되어 있다. 따라서, 상기 디코딩 처리된 명령이 프로그램 명령인지를 판단하고(단계 326), 프로그램 명령인 경우에는 상기 단계(316, 318)들을 통해 이미 특정 칩에 대한 어드레싱이 완료된 상태이므로 어드레스 구간동안에 입력된 칩 어드레스는 무시한다(단계 328).

다음으로, 상기 어드레싱 완료후 데이터를 입력받는다(단계 330).

상기 칩 선택 명령어가 가리키는 주소와 특정 칩의 주소가 일치하는 경우에 한하여, 특정 칩에 포함된 페이지 버퍼의 각 레지스터와 상기 I/O 버퍼부 사이에 데이터 입력 경로가 형성된다. 따라서, 외부에서 입력되는 데이터는 다른 칩의 동작에 관계없이 상기 특정 칩으로만 전달된다.

다음으로, 상기 데이터 입력후 확인 명령어가 입력된다(단계 332).

한편, 상기 단계(326)의 판단 결과 상기 디코딩 처리된 명령이 프로그램 명령이 아닌 경우(예를 들면, 독출, 소거 명령등)에는 상기 어드레스를 통하여 칩에 대한 어드레싱을 한다(단계 334).

다음으로, 상기 어드레싱 구간 동안 입력받은 칩 어드레스와 특정 칩의 주소를 비교한다(단계 336).

이는, 상기 칩 어드레스가 일치하는 칩에 대해서만 독출 또는 소거 동작등을 실시하기 위함이다.

상기 비교결과 일치하는 경우에 한하여 확인 명령어가 입력된다(단계 332).

그러나 불일치 하는 경우에는 확인 명령어가 발생되지 않는다(단계 344).

다음으로, 상기 발생한 확인 명령어에 따라 확인 신호가 생성된다(단계 340).

상기 확인 신호가 생성됨에 따라 특정 동작이 시작된다(단계 342).

도 4는 본원 발명의 일실시예에 따라 칩 별로 각종 동작을 수행하는 것을 도시한 도면이다.

칩 X의 경우 칩 선택 명령어(Cx)를 입력받아, 그 이후에 입력되는 프로그램 셋업 명령어를 디코딩 처리한다. 칩 Y와 칩 Z의 경우 칩 선택 명령어가 다르므로 상기 셋업 명령어를 디코딩할 수 없다. 프로그램 셋업 명령어가 디코딩되면서 페이 지 버퍼의 레지스터가 초기화되나, 해당 칩만 선택된 상황이므로 다른 칩의 동작(칩 Y의 독출 동작)에는 영향을 미치지 않는다.

이후 데이터 로딩 구간에서도 해당 칩의 레지스터와 I/O사이에만 데이터 입력 경로가 형성되므로 다른 칩의 동작(칩 Y의 독출 동작)에는 영향을 미치지 않는다.

칩 Z의 경우도 마찬가지로 칩 선택 명령어(Cz)를 입력받아, 그 이후에 입력되는 프로그램 셋업 명령어를 디코딩 처리한다. 칩 X와 칩 Y의 경우 칩 선택 명령어가 다르므로 상기 셋업 명령어를 디코딩할 수 없다. 프로그램 셋업 명령어가 디코딩되면서 페이지 버퍼의 레지스터가 초기화되나, 해당 칩만 선택된 상황이므로 다른 칩의 동작(칩 Y의 독출 동작)에는 영향을 미치지 않는다.

이후 데이터 로딩 구간에서도 해당 칩의 레지스터와 I/O사이에만 데이터 입력 경로가 형성되므로 다른 칩의 동작(칩 X의 프로그램 동작)에는 영향을 미치지 않는다.

전술한 본원 발명의 구성에 따라, 특정 칩에 대하여 프로그램 동작을 실시하고자 하는 경우, 다른 칩의 동작에 영향을 주지않고 특정 칩에 대해서만 프로그램 동작을 실시할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 복수의 칩 중 특정 칩을 가리키는 칩 선택 명령어를 입력받는 단계와,

   특정 동작을 설정시키는 셋업 명령어를 입력받는 단계와,

   상기 특정 동작이 프로그램 동작인 경우 특정 칩의 주소가 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩의 주소와 일치하는지를 판단하는 단계와,

   상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩에 대해서만 상기 셋업 명령어를 디코딩하는 단계와,

   데이터를 입력시키고자하는 특정 메모리 셀의 어드레스를 입력받는 단계와,

   상기 어드레스에 입력시키고자하는 데이터를 입력받는 단계와,

   확인 명령어를 입력받고 상기 특정 동작을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 셋업 명령어를 입력받는 단계는 상기 특정 동작이 독출 동작 또는 소거 동작인 경우에는 상기 셋업 명령어를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 칩의 주소의 일치 여부를 판단하는 단계는 특정 칩의 퓨즈회로에 저장된 칩의 주소와 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩의 주소가 일치 하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 칩의 주소의 일치 여부를 판단하는 단계는 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩의 페이지 버퍼에 포함된 레지스터들과 I/O 버퍼부 사이에 외부 데이터 입력 경로를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 칩의 주소의 일치 여부를 판단하는 단계는 상기 칩 선택 명령어가 가리키는 칩의 페이지 버퍼에 포함된 레지스터들과 I/O 버퍼부 사이에 데이터 출력 경로를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 어드레스를 입력받는 단계는 상기 특정 동작이 프로그램 동작인 경우 상기 입력된 어드레스 중 칩 어드레스를 무시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 어드레스를 입력받는 단계는 상기 특정 동작이 독출 동작 또는 소거 동작인 경우 상기 입력된 어드레스 중 칩 어드레스를 저장하는 단계와,

   상기 칩 어드레스와 특정 칩의 주소가 일치하는지 여부를 판단하는 단계와,

   상기 칩 어드레스가 가리키는 칩에 대해서만 상기 확인 명령어를 입력시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 구동 방법.

Images