KR20150057270A - 메모리의 리프레시 방법 - Google Patents

메모리의 리프레시 방법 Download PDF

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공영호
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Abstract

본 발명은 각 뱅크의 온도를 고려한 메모리의 리프레시 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의한 메모리의 리프레시 방법은 복수의 뱅크를 구비한 디램의 리프레시 방법에 있어서, 소정 시간 간격으로 각 뱅크의 온도를 측정하는 단계; 및 상기 획득된 뱅크의 측정 온도 근거하여 뱅크마다 리프레시(refresh) 시간 간격을 다르게 적용하여 리프레시를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

메모리의 리프레시 방법{METHOD FOR REFRESHING MEMORY}
본 발명은 디램의 리프레시(refresh) 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 각 뱅크의 온도를 고려한 메모리의 리프레시 방법에 관한 것이다.
공정기술이 발달하면서 반도체의 누수전력이 전력소모에서 큰 비중을 차지하게 되었다. 또한 반도체의 집적도가 늘어남에 따라 반도체의 발열문제가 심각해지게 되었다. 발열이 심해질수록 누수전력은 증가하게 된다.
특히, 디램에서 높은 온도에 의한 누수전력의 증가는 데이터를 더 빨리 파괴시키는 원인이 된다. 기존의 디램 리프레시 기법은 일정한 시간간격을 가지고 리프레시를 수행하는데, 모든 데이터가 파괴되지 않을 것을 보장하기 위해서 매우 짧은 시간간격을 가지고 리프레시를 수행하게 된다. 이 경우 잦은 리프레시로 인해서 디램의 에너지 소모가 증가할 뿐만 아니라, 리프레시를 하는 동안 해당 부분의 데이터를 참조할 수 없기 때문에 성능저하의 문제를 일으키게 된다.
대한민국 등록특허 제10-0464947호에는 리프레시 모드에 의한 전력 소모를 저감할 수 있는 DRAM의 리프레시 방법이 개시된다.
하지만, 상기 대한민국 등록특허 제10-0464947호에는 반도체의 발열 온도를 고려하여 리프레시 시간 간격을 조정하는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않다.
따라서 반도체의 발열 온도를 고려하여 리프레시 시간 간격을 조정하는 기술에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 뱅크(bank)의 온도를 고려하여 뱅크마다 다르게 리프레시(refresh) 시간 간격을 적용하여 리프레시 에너지 소모를 줄일 수 있는 메모리의 리프레시 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 복수의 뱅크를 구비한 디램의 리프레시 방법에 있어서, 소정 시간 간격으로 각 뱅크의 온도를 측정하는 단계; 및 상기 획득된 뱅크의 측정 온도 근거하여 뱅크마다 리프레시(refresh) 시간 간격을 다르게 적용하여 리프레시를 수행하는 단계를 포함하는 메모리의 리프레시 방법이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 의한 메모리의 리프레시 방법은 뱅크(bank)의 온도를 고려하여 뱅크마다 다르게 리프레시(refresh) 시간 간격을 적용함으로써, 리프레시 에너지 소모를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 각 뱅크들이 활성화 될 수 있는 시간을 늘릴 수 있기 때문에, 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시 방법에서 리프레시 시간 간격을 갱신하는 예를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시 방법에서 리프레시를 수행하는 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시 방법과 다른 방법의 성능을 비교하기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시(refresh) 방법에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일실시예와 관련된 리프레시 방법은 디램(DRAM) 메모리뿐만 아니라, 임베디드 디램이나 리프레시가 필요한 휘발성 메모리들에 활용될 수 있다. 이하 실시예에서는 디램을 예로 설명하도록 하겠다.
본 발명의 일실시예에 의한 디램은 복수 개의 뱅크를 가지고 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 의한 리프레시 방법은 뱅크의 온도를 고려하여 각 뱅크마다 다른 리프레시 시간 간격을 적용한다. 이하에서 복수의 뱅크 중 어느 하나의 뱅크에서 수행되는 리프레시 방법에 대해 설명하도록 하겠다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시 방법에서 리프레시 시간 간격을 갱신하는 예를 나타내는 흐름도이다. 본 실시예에서는 디램 뱅크에 온도 센서, 리프레시 타임 테이블, 리프레시 시간 계수기를 활용하여 온도에 따라 리프레시 시간을 달리 하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디램의 뱅크(100)에는 온도 센서(110)가 부착되어 있다. 상기 온도 센서(110)는 뱅크마다 각각 부착될 수 있다.
뱅크에 부착된 온도 센서(110)를 통해 소정 시간간격으로 각 뱅크의 온도가 측정될 수 있다(S210).
상기 측정된 뱅크의 온도값에 근거해서 리프레시 타임 테이블(120)에서 리프레시 시간 계수기의 초기값이 선택될 수 있다(S220). 예를 들어, 측정 온도가 300K인 경우 리프레시 시간 계수기의 초기값이 100101로 선택되고, 측정 온도가 357K이면 리프레시 시간 계수기의 초기값이 001101로 선택될 수 있다.
상기 리프레시 타임 테이블(120)은 온도에 따라 리프레시 시간 계수기의 초기값이 매핑된 테이블로서, 온도가 높을수록 리프레시 시간 계수기의 초기값이 작다. 또한, 상기 리프레시 시간 계수기의 초기값은 리프레시 시간 간격을 숫자로 표현한 값으로, 상기 초기값이 클수록 리프레시 시간 간격일 길다는 것을 의미할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의하면, 온도 센서(110)가 부정확할 수도 있기에, 상기 리프레시 시간 계수기의 초기값은 측정 온도보다 소정 온도 높은 온도(예를 들어, 측정 온도보다 3도 높은 온도)에 매핑된 값이 리프레시 시간 계수기의 초기값으로 선택될 수도 있다.
그리고 선택된 리프레시 시간 계수기의 초기값(이하, "선택된 초기값"이라 함)과 기존 리프레시 시간 계수기의 초기값(이하, "기존 초기값"이라 함)이 같은지를 비교할 수 있다(S230). 기존 리프레시 시간 계수기의 초기값은 바로 이전에 선택된 리프레시 시간 계수기의 초기값으로, 초기값 버퍼에 저장되어 있다.
만약, 리프레시 타임테이블에서 선택된 초기값과 초기값 버퍼에 저장된 기존 초기값이 같으면 그대로 두고 아무런 동작을 수행하지 않는다.
그러나, 리프레시 타임테이블에서 선택된 초기값과 초기값 버퍼에 저장된 기존의 초기값이 다르면, 초기값 버퍼의 값을 선택된 초기값으로 갱신하고 리프레시 시간 계수기의 값을 새로운 초기값으로 초기화할 수 있다(S240). 그리고 초기값 갱신과 동시에 디램 뱅크의 리프레시를 수행할 수 있다.
리프레시 시간 계수기는 1씩 감소하는 구조이고, 리프레시 시간 계수기가 0이 될 때 마다 해당 디램 뱅크는 리프레시 명령을 수행하게 된다. 각 디램 뱅크마다 위와 같은 구조를 사용하여, 온도에 따른 리프레시 시간이 적용될 수 있다. 리프레시 시간 계수기의 초기값을 갱신하는 명령의 주기는 리프레시 시간 간격보다 크고, 온도변화를 반영할 수 있는 시간 범위 내에서 설정되어야 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시 방법에서 리프레시를 수행하는 일례를 나타내는 흐름도이다.
먼저, 디램 뱅크의 리프레시를 수행하기 위해 리프레시 시간 계수기를 리셋(reset)할 수 있다(S310).
그리고 시간 t1(예: 10㎲)만큼 기다린 후 리프레시 계수기는 1이 감소된다(S320, S330). 즉, t1이 10㎲인 경우, 상기 리프레시 시간 계수기는 10㎲ 마다 1씩 감소된다.
리프레시 시간 계수기가 0이되면, 즉시 리프레시를 수행한다(S340, S350). 그리고 현재 온도를 읽어서, 해당 온도 +3도 에 해당하는 리프레시 시간 계수기 초기값을 적용하여 업데이트 한다. 이는 온도 센서의 부정확성을 고려하여, 항상 3도 높은 온도를 선택함으로써, 디램의 데이터 유지를 항상 보장할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 리프레시 시간 계수기를 이용한 리프레시 수행과 동시에 각 뱅크의 온도를 측정하여 리프레시 계수기를 리셋할 있다. Tsensor는 온도 센서에서 측정된 온도를 의미하고, Tbuf는 버퍼에 저장되는 온도를 의미한다.
해당 뱅크에서 측정된 온도(Tsensor)를 버퍼에 저장시킨다(S360). 그리고 시간 t2(예: 30㎲)만큼 기다린 후(S370), t2(예: 30㎲)가 경과한 후의 해당 뱅크의 측정 온도(Tsensor)가 1도 이상 상승된 경우, 즉시 리프레시를 수행하고 리프레시 시간 계수기 초기값을 업데이트 한다(S380, S350).
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시예와 관련된 메모리의 리프레시 방법과 다른 방법의 성능을 비교하기 위한 그래프이다.
Conventional Refresh Method는 정해진 시간 간격으로 리프레시를 수행하는 방법에 대한 것을 나타내고, PT_Refresh는 뱅크 중 가장 온도가 높은 뱅크의 온도를 고려하여 리프레시를 수행하는 방법에 대한 것을 나타내고, TV_Refresh는 본 발명의 일실시예에 의한 리프레시 방법에 대한 것을 나타낸다.
도 4는 리프레시 오퍼레이션(refresh operation)의 수의 정규화 값에 대한 그래프이다. 도 4를 통해 본 발명의 일실시예에 의한 리프레시 방법이 다른 방법에 비해 리프레시 오퍼레이션(refresh operation)의 수가 평균 85.1%(32MB) 감소됨을 확인할 수 있다.
도 5는 에너지 소모값에 대한 정규화 값에 대한 그래프이다. Dynamic+Leakage는 리프레시와 관계없이 발생하는 에너지 소모를 나타내고, Refresh는 리프레시 의한 에너지 소모를 나타낸다. 도 5를 통해 본 발명의 일실시예에 의한 리프레시 방법이 다른 방법에 비해 리프레시 에너지 소모 값이 평균47.5% 정도 감소됨을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 일실시예에 의한 메모리의 리프레시 방법은 뱅크(bank)의 온도를 고려하여 뱅크마다 다르게 리프레시(refresh) 시간 간격을 적용함으로써, 리프레시 에너지 소모를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 각 뱅크들이 활성화 될 수 있는 시간을 늘릴 수 있기 때문에, 성능을 향상시킬 수 있다.
상술한 메모리의 리프레시 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.
또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기와 같이 설명된 메모리의 리프레시 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 디램의 뱅크
110: 온도 센서

Claims (5)

  1. 복수의 뱅크를 구비한 디램의 리프레시 방법에 있어서,
    소정 시간 간격으로 각 뱅크의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 획득된 뱅크의 측정 온도 근거하여 뱅크마다 리프레시(refresh) 시간 간격을 다르게 적용하여 리프레시를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리의 리프레시 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 리프레시 수행 단계는
    상기 획득된 온도에 근거하여 리프레시 타임 테이블로부터 리프레시 시간 계수기의 초기값을 선택하는 단계-상기 리프레시 타임 테이블은 온도에 따라 리프레시 시간 계수기의 초기값이 매핑된 테이블로서, 온도가 높을수록 리프레시 시간 계수기의 초기값이 작음-;
    상기 선택된 리프레시 시간 계수기의 초기값과 해당 뱅크의 이전 리프레시 시간 계수기의 초기값을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과, 선택된 리프레시 시간 계수기의 초기값과 이전 리프레시 시간 계수기의 초기값이 다르면, 상기 선택된 리프레시 시간 계수기의 초기값으로 리프레시 시간 계수기의 초기값을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리의 리프레시 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 리프레시 수행 단계는
    상기 선택된 리프레시 시간 계수기의 초기값이 이전 리프레시 시간 계수기의 초기값보다 작은 경우, 상기 리프레시 시간 계수기의 초기값 갱신과 동시에 리프레시를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리의 리프레시 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 선택된 리프레시 시간 계수기의 초기값은
    상기 획득된 뱅크의 측정 온도보다 높은 온도에 매핑된 리프레시 시간 계수기의 초기값인 것을 특징으로 하는 메모리의 리프레시 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 리프레시 시간 계수기의 초기값 갱신 단계는
    리프레시 시간 간격보다 크고 상기 뱅크의 온도 변화를 반영할 수 있는 시간 범위 내에서 설정된 명령 주기로 수행되는 것을 특징으로 하는 메모리의 리프레시 방법.
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