KR20110075333A - Flash memory apparatus and solid state storage system using the same - Google Patents

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KR20110075333A
KR20110075333A KR1020090131757A KR20090131757A KR20110075333A KR 20110075333 A KR20110075333 A KR 20110075333A KR 1020090131757 A KR1020090131757 A KR 1020090131757A KR 20090131757 A KR20090131757 A KR 20090131757A KR 20110075333 A KR20110075333 A KR 20110075333A
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신영균
이대희
김종가
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Abstract

PURPOSE: A flash memory apparatus and a solid state storage system using the same are provided to control the threshold voltage of a flash memory cell by a desired level to enable a cell to be normally operated when trap charge increases due to the increase of a cycling time. CONSTITUTION: In a flash memory apparatus and a solid state storage system using the same, a flash memory(130) comprises a plurality of memory blocks A temperature compensation stage(140) heats and cools down the flash memory. The temperature compensation stage comprises a temperature controller(142) and a temperature control device(144) A temperature controller drives the temperature control device which heats or cools down the flash memory.

Description

플래시 메모리 장치 및 이를 이용한 반도체 스토리지 시스템{Flash Memory Apparatus and Solid State Storage System Using the Same}Flash memory device and semiconductor storage system using the same {Flash Memory Apparatus and Solid State Storage System Using the Same}

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플래시 메모리 장치 및 이를 이용한 반도체 스토리지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a flash memory device and a semiconductor storage system using the same.

플래시 메모리(flash memory)는 비휘발성 메모리의 일종이다. 이는 데이터의 기록/삭제가 용이한 램(RAM)의 장점과 전원 공급이 차단된 후에도 데이터를 보존하는 롬(ROM)의 장점을 동시에 지니며, 소형, 경량, 고속성, 저소비 전력의 특성을 갖는다.Flash memory is a type of nonvolatile memory. This has the advantages of RAM, which is easy to write / delete data, and ROM, which preserves data even after the power supply is cut off. It has the characteristics of small size, light weight, high speed and low power consumption. .

플래시 메모리는 일반적으로 저장된 데이터를 1에서 0으로 변경하는 것은 가능하나 0에서 1로 변경하는 것은 불가능하기 때문에, 새로운 데이터를 프로그램하기 전 해당 저장 영역의 데이터를 소거하는 과정 즉, 해당 저장 영역의 데이터를 1로 변경하는 과정이 선행된다(erase-before-write).Flash memory is generally capable of changing the stored data from 1 to 0, but not from 0 to 1. Therefore, the data in the storage area is erased before programming new data. Is changed to 1 (erase-before-write).

플래시 메모리에서 소거 과정은 블럭 단위로 이루어지며, 각 블록은 지정된 횟수, 예를 들어 10만번 정도 소거가 이루어진 후에는 더 이상 소거할 수 없는 상태가 된다. 이와 같이, 플래시 메모리의 각 블럭에 대한 소거 횟수는 플래시 메모 리의 수명을 결정하는 요인으로 작용한다. 따라서, 각 블럭마다 소거 동작이 균등하게 이루어져야 플래쉬 메모리의 수명을 최대한 연장할 수 있으며, 데이터 프로그램시 비어 있는 영역 또는 소거 횟수가 적은 블럭을 할당하여 특정 블럭에 프로그램 동적이 집중되지 않도록 하는 FTL(Flash Translation Layer) 알고리즘을 이용하고 있다.In the flash memory, an erase process is performed in units of blocks, and each block is no longer erased after a predetermined number of times, for example, 100,000 times. As such, the erase count for each block of the flash memory serves as a factor for determining the life of the flash memory. Therefore, the erase operation should be performed equally for each block to extend the life of the flash memory as much as possible.FTL (Flash) is used to prevent program dynamic concentration on a specific block by allocating an empty area or a small number of erased blocks during data programming. Translation Layer) algorithm is used.

그러나, 소거-프로그램 사이클링 횟수가 증가할수록 전자들이 터널 절연막에 트랩되어 문턱전압이 변동되고, 이는 플래시 메모리 장치의 오동작을 유발한다. 아울러, FTL 알고리즘을 적용하더라도, 소거 및 프로그램 동작이 반복됨에 따라 플래시 메모리의 수명은 결국 한계에 다다를 수 밖에 없다.However, as the number of erase-program cycling increases, electrons are trapped in the tunnel insulating layer, and the threshold voltage is changed, which causes a malfunction of the flash memory device. In addition, even if the FTL algorithm is applied, as the erase and program operations are repeated, the lifetime of the flash memory is bound to reach its limit.

한편, 플래시 메모리는 특정 섹터의 모든 메모리 셀들을 동시에 소거할 때, 일부 플래시 메모리 셀의 문턱전압이 지정된 레벨보다 낮아지는 과소거 현상이 발생할 수 있다. 이와 같이 문턱전압이 쉬프트됨에 따라 해당 셀 및 이와 배선을 공유하고 있는 다른 셀들이 오동작할 수 있으며, 결국 플래시 메모리 장치의 신뢰성을 담보할 수 없게 된다.On the other hand, when the flash memory erases all the memory cells of a particular sector at the same time, an over erase phenomenon may occur in which a threshold voltage of some flash memory cells is lower than a specified level. As the threshold voltage is shifted as described above, the corresponding cell and other cells sharing the wiring may malfunction, and thus, the reliability of the flash memory device may not be guaranteed.

한편, 최근에는 PC(Personal Computer)에서 HDD(Hard Disk Drive)를 대신하여 낸드(NAND) 플래시 메모리를 사용한 SSD(Solid State Drive)가 출시되고 있어 급속도로 HDD 시장을 잠식할 것으로 전망되고 있다.On the other hand, recently, SSD (Solid State Drive) using NAND flash memory has been released in place of HDD (Hard Disk Drive) in PC (Personal Computer), and it is expected to rapidly invade HDD market.

따라서, 이러한 스토리지 시스템으로서의 기능을 충분히 발휘하기 위해서는 플래시 메모리의 수명이나 동작 신뢰성을 최대한 확보하여야 한다.Therefore, in order to fully function as such a storage system, it is necessary to secure the life of the flash memory and the operation reliability to the maximum.

본 발명은 재기록 횟수를 증가시킬 수 있는 플래시 메모리 장치 및 이를 이용한 반도체 스토리지 시스템을 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.The present invention provides a flash memory device capable of increasing the number of rewrites and a semiconductor storage system using the same.

본 발명의 다른 기술적 과제는 온도 제어를 통해 의해 플래시 메모리의 문턱전압을 조절할 수 있는 플래시 메모리 장치 및 이를 이용한 반도체 스토리지 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a flash memory device capable of adjusting a threshold voltage of a flash memory through temperature control and a semiconductor storage system using the same.

본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치는 복수의 메모리 셀로 이루어진 복수의 메모리 블럭을 포함하는 플래시 메모리; 및 기 설정된 조건에 따라 구동되어, 상기 플래시 메모리를 가열 또는 냉각하는 온도 보상부;를 포함한다.A flash memory device according to an embodiment of the present invention for achieving the technical problem of the present invention comprises a flash memory including a plurality of memory blocks consisting of a plurality of memory cells; And a temperature compensator which is driven according to preset conditions to heat or cool the flash memory.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 스토리지 시스템은 복수의 메모리 셀로 이루어진 복수의 메모리 블럭을 포함하는 플래시 메모리 영역; 상기 메모리 영역에 대한 프로그램, 소거 또는 리드 명령을 제공하는 한편, 상기 메모리 영역에 대한 파일 및 디렉토리 관리, 주소 매핑, 웨어-레벨링을 수행하는 메모리 콘트롤러; 및 상기 메모리 영역에 대한 상기 메모리 콘트롤러의 관리 정보를 참조하여, 기 설정된 조건이 만족되는 경우 상기 메모리 셀을 가열 또는 냉각하는 온도 보상부;를 포함한다.On the other hand, a semiconductor storage system according to an embodiment of the present invention includes a flash memory area including a plurality of memory blocks consisting of a plurality of memory cells; A memory controller for providing a program, erase, or read command to the memory area, and performing file and directory management, address mapping, and wear-leveling for the memory area; And a temperature compensator for heating or cooling the memory cell when a preset condition is satisfied by referring to management information of the memory controller for the memory area.

본 발명의 실시예에 의하면, 플래시 메모리 셀을 가열 또는 냉각시켜 문턱전압을 원하는 레벨로 제어할 수 있다. 따라서, 사이클링 횟수가 증가하여 트랩 전자량이 증가한 경우 또는 과소거된 셀의 경우에도 문턱전압 레벨을 재조정하여 정상 셀로 동작시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the threshold voltage can be controlled to a desired level by heating or cooling the flash memory cell. Therefore, even when the number of cycling increases and the trap electron amount increases or in the case of an over-erased cell, the threshold voltage level may be readjusted to operate as a normal cell.

결국, 플래시 메모리 장치, 또는 이를 사용하는 반도체 스토리지 시스템의 수명을 연장할 수 있음은 물론, 사용 중의 동작 신뢰성을 개선할 수 있는 이점이 있다.As a result, it is possible to extend the life of the flash memory device or the semiconductor storage system using the same, as well as to improve operational reliability during use.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 플래시 메모리 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 플래시 메모리 장치(10)는 복수의 메모리 블럭을 포함하는 플래시 메모리(130), 사용자 프로그램으로서의 어플리케이션에서 전달되는 요청에 따라 플래시 메모리(130)에서 데이터 연산이 수행되도록 하는 제어부(110), 플래시 메모리(130)에 대한 물리적 접근을 수행하는 드라이버(120) 및 플래시 메모리(130)를 구성하는 메모리 셀의 문턱전압을 조정하기 위한 온도 보상부(140)를 포함한다.As shown, the flash memory device 10 according to an embodiment of the present invention is a flash memory 130 including a plurality of memory blocks, data in the flash memory 130 in response to a request transmitted from an application as a user program The temperature compensation unit 140 for adjusting the threshold voltages of the controller 110, the driver 120 performing physical access to the flash memory 130, and the memory cells constituting the flash memory 130 to perform the operation. It includes.

여기에서, 제어부(110)는 파일 시스템(112) 및 소프트웨어 추상화 레이어(Flash Translation Layer; FTL, 114)를 포함한다.Here, the control unit 110 includes a file system 112 and a software translation layer (FTL) 114.

파일 시스템(112)은 사용자에게 보다 효율적인 저장 장치 환경을 제공하기 위하여 파일 및 디렉토리 관리 등의 기능을 수행한다.The file system 112 performs functions such as file and directory management in order to provide a user with a more efficient storage environment.

FTL(114)은 플래쉬 메모리(130)를 가상의 블럭 디바이스처럼 사용할 수 있도록 하며, 이를 위하여 주소 매핑 기능을 수행한다. 즉, 어플리케이션에서 전달하는 논리 주소를 플래쉬 메모리(130)에서 사용하는 물리 주소로 변경하는 것이다.The FTL 114 allows the flash memory 130 to be used as a virtual block device, and performs the address mapping function. That is, the logical address delivered from the application is changed to the physical address used by the flash memory 130.

이에 더하여, FTL(114)은 웨어-레벨링(Wear-leveling) 기능을 수행한다. 플래쉬 메모리(130)는 데이터를 오버-라이트(over-write)할 수 없으므로, 라이트 동작을 수행하기 전 이전 데이터를 소거해야 하는데, 지정된 횟수 이상 소거 동작이 이루어지면, 해당 블럭은 더 이상 사용할 수 없게 되는 문제가 있다. 따라서, 각 블럭마다 소거 동작이 균등하게 이루어져야 플래쉬 메모리의 수명을 최대한 연장할 수 있으며, 이를 가능하게 하는 것이 웨어-레벨링이다. FTL(114)은 각 블럭에 대한 소거 횟수를 관리하여, 소거 동작이 많이 일어난 블럭에 저장된 데이터를 그렇지 않은 동작으로 대체(replacement)하여 플래쉬 메모리가 디스크로서의 역할을 충분히 수행할 수 있도록 한다.In addition, the FTL 114 performs a wear-leveling function. Since the flash memory 130 cannot over-write the data, it is necessary to erase the previous data before performing the write operation. If the erase operation is performed more than the designated number of times, the block is no longer available. There is a problem. Therefore, the erase operation must be uniformly performed for each block to extend the life of the flash memory as much as possible, and wear-leveling is possible. The FTL 114 manages the erase count for each block, so that the data stored in the block having a large erase operation is replaced with the non-operating operation so that the flash memory can fully function as a disk.

한편, 온도 보상부(140)는 온도 제어부(142) 및 온도 제어 소자(144)를 포함한다. 온도 제어부(142)는 기 설정된 주기마다, 또는 플래시 메모리(130)의 특정 블럭에 대한 소거-프로그램 사이클이 지정된 횟수를 만족하는 경우, 또는 플래시 메모리 셀이 과소거된 경우, 지정된 횟수 이상 동작 오류가 발생하는 경우 등을 포함하여, 지정된 개수 이상의 플래시 메모리 셀의 문턱전압이 지정된 레벨 이상 변동되어 이를 재조정할 필요가 있는 경우 온도 제어 소자(144)를 구동한다. 이에 따라, 온도 제어 소자(144)는 플래시 메모리 셀들을 가열 또는 냉각시킨다.The temperature compensator 140 includes a temperature controller 142 and a temperature control element 144. The temperature controller 142 may generate an operation error for a predetermined number of times or when the erase-program cycle for a specific block of the flash memory 130 satisfies the specified number of times, or when the flash memory cell is over-erased. The temperature control element 144 is driven when the threshold voltages of the flash memory cells of a specified number or more are changed by a specified level or higher and need to be readjusted. Accordingly, the temperature control element 144 heats or cools the flash memory cells.

플래시 메모리 셀들을 가열 또는 냉각하는 온도는 가열 또는 냉각 목적 및 변경된 문턱전압 레벨에 따라 가변될 수 있다. 온도 제어 소자(144)에 의해 각 셀을 가열 또는 냉각함에 의해 문턱전압의 레벨을 원하는 레벨로 맞출 수 있고, 따라서 플래시 메모리 장치(10)의 수명을 증가시킴은 물론 동작 신뢰성을 확보할 수 있다.The temperature for heating or cooling the flash memory cells can vary depending on the heating or cooling purpose and the changed threshold voltage level. By heating or cooling each cell by the temperature control element 144, the threshold voltage level can be adjusted to a desired level, thereby increasing the lifespan of the flash memory device 10 as well as ensuring operational reliability.

도 1에 도시한 온도 보상부(140)의 구성을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The configuration of the temperature compensator 140 illustrated in FIG. 1 will be described below with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1에 도시한 온도 보상부의 구성도이다.FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the temperature compensator shown in FIG. 1.

먼저, 온도 제어부(142)는 비교회로(1421), 구동회로(1423) 및 온도 검출 회로(1425)를 포함한다. 한편, 온도 제어 소자(144)는 센서(1441)를 포함하도록 구성되며, 발열소자(1443) 또는 냉각소자(1445)를 적어도 하나 구비할 수 있다.First, the temperature controller 142 includes a comparison circuit 1421, a driving circuit 1423, and a temperature detection circuit 1425. On the other hand, the temperature control element 144 is configured to include a sensor (1441), and may include at least one of the heating element (1443) or the cooling element (1445).

온도 제어부(142)의 비교회로(1421)는 제어부(110)와 연계하여 플래시 메모리(130)의 문턱전압을 조정할 필요가 있는지 판단한다. 문턱전압의 조정이 필요한 경우는 상술하였듯이 기 설정된 주기가 도래한 경우, 또는 플래시 메모리(130)의 특정 블럭에 대한 소거-프로그램 사이클이 지정된 횟수를 만족하는 경우, 또는 플래시 메모리 셀이 과소거된 경우, 지정된 횟수 이상 오류가 발생하는 경우 등을 포함하며, 그 외 다양한 원인이 존재할 수 있다.The comparison circuit 1421 of the temperature controller 142 determines whether it is necessary to adjust the threshold voltage of the flash memory 130 in association with the controller 110. When the threshold voltage needs to be adjusted, as described above, when the preset period arrives, or when the erase-program cycle for a specific block of the flash memory 130 satisfies a specified number of times, or when the flash memory cell is over-erased. , Error occurs more than a specified number of times, and various other causes may exist.

구동회로(1423)는 비교회로(1421)의 판단 결과 플래시 메모리(130)에 대한 가열 또는 냉각이 필요한 경우 해당 소자를 구동하고, 지정된 온도까지 가열 또는 냉각이 이루어지면 해당 소자의 구동을 정지시킨다. 즉, 가열이 필요한 경우에는 발열소자(1443)를 구동하고, 냉각이 필요한 경우에는 냉각소자(1445)를 구동한다.The driving circuit 1423 drives the corresponding device when heating or cooling of the flash memory 130 is required as a result of the determination of the comparison circuit 1421, and stops driving of the corresponding device when heating or cooling is performed to a predetermined temperature. That is, when heating is required, the heat generating element 1443 is driven, and when cooling is required, the cooling element 1445 is driven.

온도 검출 회로(1425)는 발열소자(1443) 또는 냉각소자(1445)의 온도를 발열 또는 냉각 온도가 지정된 온도에 수렴한 경우 이를 구동회로(1423)로 알려 발열소자(1443) 또는 냉각소자(1445)의 동작이 정지되도록 한다.When the temperature of the heat generating element 1443 or the cooling element 1445 converges the temperature of the heat generating element 1443 or the cooling element to a predetermined temperature, the temperature detection circuit 1425 may notify the driving circuit 1423 of the heat generating element 1443 or the cooling element 1445. ) Is stopped.

본 발명의 일 실시예에서, 발열소자(1443)는 박막 히터로 구성할 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.In an embodiment of the present invention, the heating element 1443 may be configured as a thin film heater, but is not limited thereto.

한편, 온도 제어 소자(144)는 발열소자(1443) 또는 냉각소자(1445) 중 적어도 하나를 포함한다. 아울러, 온도 제어 소자(144)의 센서(1441)는 구동회로(1423)에 의해 구동된 발열소자(1443) 또는 냉각소자(1445)의 온도를 감지하여 온도 검출 회로(1425)로 전달한다. 이에 따라, 온도 검출 회로(1425)는 발열소자(1443) 또는 냉각소자(1445)의 구동 정지 여부를 판단하게 된다.On the other hand, the temperature control element 144 includes at least one of the heat generating element (1443) or the cooling element (1445). In addition, the sensor 1442 of the temperature control element 144 senses the temperature of the heat generating element 1443 or the cooling element 1445 driven by the driving circuit 1423 and transmits the temperature to the temperature detection circuit 1425. Accordingly, the temperature detection circuit 1425 determines whether the driving of the heat generating element 1443 or the cooling element 1445 is stopped.

이와 같이, 본 발명에서는 플래시 메모리(130)를 구성하는 각 셀을 가열 또는 냉각시켜 문턱전압을 보상한다. 따라서, 소거-프로그램 사이클링 횟수가 정점에 다다른 경우에도 문턱전압을 원래의 레벨로 조정할 수 있어 플래시 메모리의 수명을 증가시킬 수 있다.As described above, in the present invention, the threshold voltage is compensated by heating or cooling each cell constituting the flash memory 130. Therefore, even when the erase-program cycling count reaches its peak, the threshold voltage can be adjusted to the original level, thereby increasing the life of the flash memory.

아울러, 과소거된 셀에 대한 문턱전압을 보상하는 것도 가능하여 과소거된 셀 및 이와 인접한 셀들이 오동작하는 것을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to compensate the threshold voltage for the over-erased cell, thereby preventing the over-erased cell and its neighboring cells from malfunctioning.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 스토리지 시스템의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a semiconductor storage system according to an embodiment of the present invention.

도시한 것과 같이, 반도체 스토리지 시스템(20)은 호스트 인터페이스(210), 버퍼부(220), MCU((Micro Control Unit; 230), 메모리 컨트롤러(240), 메모리 영 역(250) 및 온도 보상부(260)를 포함한다.As illustrated, the semiconductor storage system 20 may include a host interface 210, a buffer unit 220, a micro control unit 230, a memory controller 240, a memory region 250, and a temperature compensation unit. 260.

호스트 인터페이스(210)는 버퍼부(220)와 접속되어, 외부 호스트(미도시)와 버퍼부(220)간의 제어 명령, 어드레스 신호 및 데이터 신호를 중계한다. 호스트 인터페이스(210)와 외부 호스트(미도시)간의 인터페이스 방식은 직렬 ATA(Serial Advanced Technology Attachment; SATA), 병렬 ATA(Parallel Advanced Technology attachment; PATA) 및 SCSI, Express Card, PCI-Express 방식 중 어느 하나일 수 있으며, 그 외 다른 인터페이스 방식을 적용하는 것도 가능함은 물론이다.The host interface 210 is connected to the buffer unit 220 to relay control commands, address signals, and data signals between an external host (not shown) and the buffer unit 220. The interface method between the host interface 210 and an external host (not shown) may be any one of serial serial technology attachment (SATA), parallel parallel advanced technology attachment (ATA), and SCSI, Express Card, and PCI-Express methods. Of course, it is also possible to apply other interface methods.

버퍼부(220)는 호스트 인터페이스(210)로부터의 출력 신호들을 버퍼링하거나, 논리적 어드레스 및 물리적 어드레스간의 맵핑 정보 및 메모리 영역의 블록 할당 정보, 외부로부터 수신된 데이터를 임시 저장한다. 본 발명의 일 실시예에서, 버퍼부(220)는 SRAM(Static Random Access Memory)을 이용하여 구성할 수 있다.The buffer unit 220 buffers output signals from the host interface 210 or temporarily stores mapping information between logical addresses and physical addresses, block allocation information of a memory area, and data received from the outside. In one embodiment of the present invention, the buffer unit 220 may be configured using a static random access memory (SRAM).

한편, MCU(230)는 버퍼부(220)에 접속되는 한편, 호스트 인터페이스(210)와 메모리 컨트롤러(240) 간에 접속된다. 그리고, 호스트 인터페이스(210)와 제어 명령, 어드레스 신호 및 데이터 신호 등을 송수신하거나, 이러한 신호들에 의해 메모리 컨트롤러(240)를 제어하기도 한다.Meanwhile, the MCU 230 is connected to the buffer unit 220, and is connected between the host interface 210 and the memory controller 240. In addition, the host controller 210 may transmit and receive a control command, an address signal, a data signal, and the like, or control the memory controller 240 based on the signals.

메모리 컨트롤러(240)는 메모리 영역(250)의 복수개의 낸드 플래시 메모리 소자 중 소정 낸드 플래시 메모리 소자를 선택하고, 프로그램, 소거 또는 리드 명령을 제공한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 컨트롤러(240)는 도 1에 도시한 제어부(110)가 될 수 있다. 따라서, 파일 및 디렉토리 관리 기능, 주소 매핑 기능, 웨어-레벨링 기능 등을 수행하게 된다.The memory controller 240 selects a predetermined NAND flash memory device among the plurality of NAND flash memory devices of the memory area 250 and provides a program, erase, or read command. In particular, the memory controller 240 according to an embodiment of the present invention may be the controller 110 shown in FIG. 1. Therefore, file and directory management functions, address mapping functions, wear-leveling functions, and the like are performed.

메모리 영역(250)은 메모리 컨트롤러(240)에 의해 제어되어 데이터의 프로그램, 소거 및 리드 동작이 수행된다. 여기에서, 메모리 영역(250)은 플래시 메모리, 특히 낸드(NAND) 플래시 메모리로 구성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 낸드 플래시 메모리의 각 셀은 SLC(Single Level Cell) 또는 MLC(Multi Level Cell) 일 수 있다. 이러한 메모리 영역(150)은 다수의 페이지를 포함하는 다수의 블록으로 구성된 칩이 복수개 구비될 수 있다.The memory area 250 is controlled by the memory controller 240 to perform program, erase, and read operations of data. In this case, the memory area 250 may be configured as a flash memory, in particular, a NAND flash memory. In one embodiment of the present invention, each cell of the NAND flash memory may be a single level cell (SLC) or a multi level cell (MLC). The memory area 150 may be provided with a plurality of chips including a plurality of blocks including a plurality of pages.

한편, 온도 보상부(260)는 온도 제어부(262) 및 온도 제어 소자(264)를 포함한다. 온도 제어부(262)는 메모리 컨트롤러(240)를 참조하여 플래시 메모리 셀에 대한 가열 또는 냉각을 위한 기 설정된 조건이 만족하는 경우 온도 제어 소자(264)를 동작시켜, 메모리 영역(250)을 구성하는 플래시 메모리를 가열 또는 냉각한다.The temperature compensator 260 includes a temperature controller 262 and a temperature control element 264. The temperature controller 262 refers to the memory controller 240 to operate the temperature control element 264 when a preset condition for heating or cooling of the flash memory cell is satisfied, thereby configuring the flash area 250. Heat or cool the memory.

여기에서, 지정된 조건이란 지정된 개수 이상의 플래시 메모리 셀의 문턱전압이 지정된 레벨 이상 변동되어 이를 재조정할 필요가 있는 경우가 될 수 있으며, 보다 구체적으로는 기 설정된 주기, 또는 메모리 영역(250)를 구성하는 메모리 블럭에 대한 소거-프로그램 사이클이 지정된 횟수를 만족하는 경우, 또는 플래시 메모리 셀이 과소거된 경우, 지정된 횟수 이상 동작 오류가 발생하는 경우 등을 포함할 수 있다.Here, the specified condition may be a case where the threshold voltages of the flash memory cells of the specified number or more are changed by a specified level or more and need to be readjusted. More specifically, the predetermined condition or the memory area 250 may be configured. And when the erase-program cycle for the memory block satisfies the specified number of times, or when the flash memory cell is over-erased, an operation error occurs more than the designated number of times.

아울러, 온도 제어 소자(264)의 가열 또는 냉각하는 온도는 가열 또는 냉각 목적 및 변경된 문턱전압 레벨에 따라 가변될 수 있다.In addition, the temperature of heating or cooling the temperature control element 264 may vary according to the heating or cooling purpose and the changed threshold voltage level.

도 3에 도시한 온도 보상부(260)의 온도 제어부(262) 및 온도 제어 소자(264) 각각은 예를 들어 도 2와 같이 구성할 수 있다.Each of the temperature controller 262 and the temperature control element 264 of the temperature compensator 260 illustrated in FIG. 3 may be configured as shown in FIG. 2, for example.

이와 같이, 본 실시예에서는 메모리 영역(250)을 구성하는 플래시 메모리 셀을 온도 보상부(262)에 의해 가열 또는 냉각함에 의해 문턱전압의 레벨을 원하는 레벨로 맞출 수 있고, 따라서 반도체 스토리지 시스템(20)의 수명을 증가시킬 수 있고, 동작 신뢰성을 개선할 수 있다.As described above, in the present exemplary embodiment, the level of the threshold voltage can be adjusted to a desired level by heating or cooling the flash memory cell constituting the memory area 250 by the temperature compensator 262. Thus, the semiconductor storage system 20 ) Can increase the service life and improve the operation reliability.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 플래시 메모리 장치의 구성도,1 is a block diagram of a flash memory device according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1에 도시한 온도 보상부의 구성도,2 is a configuration diagram of a temperature compensator shown in FIG. 1;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 스토리지 시스템의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a semiconductor storage system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 플래시 메모리 장치 110 : 제어부10: flash memory device 110: control unit

120 : 드라이버 130 : 플래시 메모리120: driver 130: flash memory

140, 260 : 온도 보상부 20 : 반도체 스토리지 시스템140, 260: temperature compensation unit 20: semiconductor storage system

Claims (13)

복수의 메모리 셀로 이루어진 복수의 메모리 블럭을 포함하는 플래시 메모리; 및A flash memory including a plurality of memory blocks consisting of a plurality of memory cells; And 기 설정된 조건에 따라 구동되어, 상기 플래시 메모리를 가열 또는 냉각하는 온도 보상부;A temperature compensator which is driven according to a preset condition to heat or cool the flash memory; 를 포함하는 플래시 메모리 장치.Flash memory device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 온도 보상부는, 온도 제어부 및 온도 제어 소자를 포함하고,The temperature compensator includes a temperature controller and a temperature control element, 상기 온도 제어부는 상기 기 설정된 조건이 만족하는 경우 상기 온도 제어 소자를 구동하고, 상기 온도 제어 소자는 상기 온도 제어부에 따라 구동되어 상기 플래시 메모리를 가열 또는 냉각하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.And the temperature control unit drives the temperature control element when the preset condition is satisfied, and the temperature control element is driven by the temperature control unit to heat or cool the flash memory. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 온도 제어부는, 상기 기 설정된 조건이 만족되는지 판단하는 비교회로;The temperature control unit may include a comparison circuit that determines whether the preset condition is satisfied; 상기 비교회로의 판단 결과에 따라 상기 온도 제어 소자를 동작시키는 구동회로; 및A driving circuit for operating the temperature control element in accordance with a determination result of the comparison circuit; And 상기 구동회로에 의해 구동된 상기 온도 제어 소자의 온도가 지정된 온도에 수렴함에 따라 상기 구동회로로 상기 온도 제어 소자의 동작을 중지시키도록 하는 온도 검출 회로;A temperature detection circuit for causing the driving circuit to stop the operation of the temperature control element as the temperature of the temperature control element driven by the drive circuit converges to a specified temperature; 를 포함하는 플래시 메모리 장치.Flash memory device comprising a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 온도 제어 소자는, 발열소자 또는 냉각소자 중 적어도 하나; 및The temperature control element, at least one of a heating element or a cooling element; And 상기 발열소자 또는 냉각소자의 온도를 감지하여 상기 감지 결과를 상기 온도 제어부로 전송하는 센서;A sensor for sensing a temperature of the heating element or the cooling element and transmitting the detection result to the temperature controller; 를 포함하는 플래시 메모리 장치.Flash memory device comprising a. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기 설정된 조건은, 지정된 개수 이상의 상기 플래시 메모리 셀의 문턱전압이 지정된 레벨 이상 변동된 경우인 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.The preset condition is a case where a threshold voltage of the flash memory cells of a specified number or more is changed by a predetermined level or more. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기 설정된 조건은, 지정된 주기, 또는 상기 메모리 블럭에 대한 소거-프로그램 사이클링 횟수, 상기 플래시 메모리 셀의 과소거 여부, 상기 플래시 메모리의 동작 오류 횟수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.The preset condition may include at least one of a specified period, or a number of erase-program cycles for the memory block, whether the flash memory cell is over-erased, and a number of operating errors of the flash memory. . 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 온도 보상부의 가열 또는 냉각 온도는, 상기 플래시 메모리 셀에 대한 가열 또는 냉각 목적에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.The heating or cooling temperature of the temperature compensator is variable according to the heating or cooling purpose for the flash memory cell. 복수의 메모리 셀로 이루어진 복수의 메모리 블럭을 포함하는 플래시 메모리 영역;A flash memory area including a plurality of memory blocks consisting of a plurality of memory cells; 상기 메모리 영역에 대한 프로그램, 소거 또는 리드 명령을 제공하는 한편, 상기 메모리 영역에 대한 파일 및 디렉토리 관리, 주소 매핑, 웨어-레벨링을 수행하는 메모리 콘트롤러; 및A memory controller for providing a program, erase, or read command to the memory area, and performing file and directory management, address mapping, and wear-leveling for the memory area; And 상기 메모리 영역에 대한 상기 메모리 콘트롤러의 관리 정보를 참조하여, 기 설정된 조건이 만족되는 경우 상기 메모리 셀을 가열 또는 냉각하는 온도 보상부;A temperature compensator configured to heat or cool the memory cell by referring to management information of the memory controller for the memory area when a preset condition is satisfied; 를 포함하는 반도체 스토리지 시스템.Semiconductor storage system comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 온도 보상부는, 온도 제어부 및 온도 제어 소자를 포함하고,The temperature compensator includes a temperature controller and a temperature control element, 상기 온도 제어부는, 상기 기 설정된 조건이 만족되는지 판단하는 비교회로;The temperature control unit may include a comparison circuit that determines whether the preset condition is satisfied; 상기 비교회로의 판단 결과에 따라 상기 온도 제어 소자를 동작시키는 구동회로; 및A driving circuit for operating the temperature control element in accordance with a determination result of the comparison circuit; And 상기 구동회로에 의해 구동된 상기 온도 제어 소자의 온도가 지정된 온도에 수렴함에 따라 상기 구동회로로 상기 온도 제어 소자의 동작을 중지시키도록 하는 온도 검출 회로;A temperature detection circuit for causing the driving circuit to stop the operation of the temperature control element as the temperature of the temperature control element driven by the drive circuit converges to a specified temperature; 를 포함하는 반도체 스토리지 시스템.Semiconductor storage system comprising a. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 온도 제어 소자는, 발열소자 또는 냉각소자 중 적어도 하나; 및The temperature control element, at least one of a heating element or a cooling element; And 상기 발열소자 또는 냉각소자의 온도를 감지하여 상기 감지 결과를 상기 온도 제어부로 전송하는 센서;A sensor for sensing a temperature of the heating element or the cooling element and transmitting the detection result to the temperature controller; 를 포함하는 반도체 스토리지 시스템.Semiconductor storage system comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 기 설정된 조건은, 지정된 개수 이상의 상기 메모리 셀의 문턱전압이 지정된 레벨 이상 변동된 경우인 것을 특징으로 하는 반도체 스토리지 시스템.The predetermined condition is a case where the threshold voltage of the memory cell of the specified number or more is changed by a predetermined level or more. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 기 설정된 조건은, 지정된 주기, 또는 특정 메모리 블럭에 대한 소거-프로그램 사이클링 횟수, 상기 메모리 셀의 과소거 여부, 상기 플래시 메모리 영역의 동작 오류 횟수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 스토리지 시스템.The predetermined condition may include at least one of a predetermined cycle or a number of erase-program cycles for a specific memory block, whether the memory cell is over-erased, or the number of operating errors in the flash memory area. . 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 온도 보상부의 가열 또는 냉각 온도는, 상기 메모리 셀에 대한 가열 또 는 냉각 목적에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 스토리지 시스템. The heating or cooling temperature of the temperature compensation unit is variable according to the heating or cooling purpose for the memory cell.
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