KR20180054552A - 플래시 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템 - Google Patents

Abstract

온도 레벨 별로 동작 파라미터들을 설정하는 메모리 장치 및 메모리 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치는, 소정의 온도 구간 별로 설정되는 온도 레벨에서 플래시 메모리 장치의 동작 파라미터 값들을 포함하는 복수의 설정 데이터를 E-fuse(electrical fuse) 형태로 설정 데이터 영역에 저장하되, 상기 온도 레벨 별로 정해진 적어도 하나의 메모리 페이지에 저장하고, 사용자 데이터를 사용자 데이터 영역에 저장하는 메모리 셀 어레이와, 상기 플래시 메모리 장치의 온도를 측정하여, 온도 레벨 정보를 생성하는 온도 감지부와, 상기 온도 감지부로부터 상기 온도 레벨 정보를 수신하고, 온도 감지부로부터 수신한 온도 레벨 정보에 따라 설정 데이터 독출 신호를 메모리 셀 어레이에 송신하여 온도 레벨 정보에 대응하는 어드레스의 메모리 셀 어레이에 접근하고, 어드레스의 메모리 셀 어레이에 저장된 복수의 설정 데이터 중에서 온도 레벨 정보에 대응하는 설정 데이터를 독출하고, 상기 독출된 설정 데이터를 이용하여 동작 파라미터 값들을 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

플래시 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템{Flash memory device and memory system including the same}

본 발명은 플래시 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 온도별로 동작 환경이 최적화되는 플래시 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템에 관한 것이다.

플래시 메모리 장치의 고성능화로 인한 메모리 셀의 집적도 증가 및 메모리 셀에 저장되는 비트수의 증가로 메모리 셀간 마진이 줄어들고 있다. 메모리 셀간 마진이 줄어드는 경우에는, 데이터의 독출 페일(read fail) 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위한 시도가 다양하게 이루어지고 있다. 예를 들어, 독출 동작시 패스 전압 레벨 또는 독출 전압 레벨을 조절하여 독출 페일 문제를 방지할 수 있다. 한편, 플래시 메모리 장치는 온도 변화로 인하여 메모리 셀의 문턱 전압이 달라지는 특성이 있다. 문턱 전압이 달라지면서 메모리 셀간의 마진이 줄어들 수 있고, 프로그램 페일 또는 독출 페일 문제가 발생되지 않도록 하는 조건들 또한 달라질 수 있다. 이와 같은 메모리 셀의 온도 의존성으로 인하여, 플래시 메모리 장치의 동작 신뢰성 확보는 온도 변화로 인하여 더욱 어려워 진다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 온도변화에 효과적으로 대응하여 변화되는 온도마다 동작 환경을 최적화함으로써, 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플래시 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리 장치는, 소정의 온도 구간 별로 설정되는 온도 레벨에서 플래시 메모리 장치의 동작 파라미터 값들을 포함하는 복수의 설정 데이터를 E-fuse(electrical fuse) 형태로 설정 데이터 영역에 저장하되, 상기 온도 레벨 별로 정해진 적어도 하나의 메모리 페이지에 저장하고, 사용자 데이터를 사용자 데이터 영역에 저장하는 메모리 셀 어레이와, 상기 플래시 메모리 장치의 온도를 측정하여, 온도 레벨 정보를 생성하는 온도 감지부와, 상기 온도 감지부로부터 상기 온도 레벨 정보를 수신하고, 온도 감지부로부터 수신한 온도 레벨 정보에 따라 설정 데이터 독출 신호를 메모리 셀 어레이에 송신하여 온도 레벨 정보에 대응하는 어드레스의 메모리 셀 어레이에 접근하고, 어드레스의 메모리 셀 어레이에 저장된 복수의 설정 데이터 중에서 온도 레벨 정보에 대응하는 설정 데이터를 독출하고, 상기 독출된 설정 데이터를 이용하여 동작 파라미터 값들을 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수의 설정 데이터 각각에 대응되는 상기 온도 레벨은 디스크리트(discrete)한 온도 별로 설정될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수의 설정 데이터는 제1 온도 레벨에 대응하는 제1 설정 데이터와 제2 온도 레벨에 대응하는 제2 설정 데이터를 포함하고, 상기 제1 설정 데이터 및 상기 제2 설정 데이터는, 각각 대응되는 온도 레벨에 대응되는 DC 레벨 값 또는 부스팅 스킴 옵션(boosting scheme option)을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 설정 데이터 및 상기 제2 설정 데이터는 상기 메모리 셀 어레이의 동일한 블록에 저장되거나, 각각 상이한 블록에 저장될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수의 설정 데이터는 유저(user) 또는 외부 호스트에 의해 가변될 수 있다.

바람직하게는, 상기 온도 감지부는 상기 플래시 메모리 장치의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하고, 상기 측정된 온도를 이용하여 상기 플래시 메모리 장치의 온도 레벨을 결정하고, 상기 온도 레벨 정보를 생성하는 온도 레벨 생성부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 온도 레벨 정보를 수신하여 상기 온도 레벨 정보에 대응되는 상기 설정 데이터의 어드레스로 맵핑(mapping)하는 맵핑 테이블과, 상기 맵핑 테이블에 의하여 맵핑된 어드레스를 디코드(decode)하여 상기 메모리 셀 어레이로부터 상기 설정 데이터를 독출하는 디코더를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 독출된 설정 데이터를 저장하는 버퍼를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 유저나 외부 호스트로부터 업데이트된 복수의 설정 데이터를 수신하여, 상기 메모리 셀 어레이에 기입하는 업데이터를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 플래시 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템에 의하면, 플래시 메모리 장치의 온도 레벨의 변동(fluctuation) 등이 원인이 되어 발생하는 에러를 방지하고, 온도 레벨에 따라 최적화된 동작 환경을 설정하여 동작 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 온도 레벨 별로 기설정된 동작 파라미터 값에 대한 데이터를 다양하게 저장하여, 인접한 메모리 셀들 간의 독출 디스터브(read disturb) 현상을 방지할 수 있다. 이로 인해 변화된 온도 레벨에 대응하는 동작 환경을 보다 정확하게 설정할 수 있어서, 플래시 메모리 장치의 신뢰성을 더 향상 시킬 수 있다. 또한, 플래시 메모리 장치의 온도 변화에 대한 민감성을 줄여, 다양한 환경하에서 동작 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플래시 메모리 장치(FMEM)를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 일반적인 낸드(NAND)형 플래시 메모리에 구비되는 메모리 셀 구조를 나타내는 회로도이다.
도 2b는 일반적인 노어(NOR)형 플래시 메모리에 구비되는 메모리 셀 구조를 나타내는 회로도이다.
도 2c는 도 1의 플래시 메모리 장치(FMEM)의 저장 영역인 메모리 셀 어레이(MCA)의 구조를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 메모리 셀의 온도 변화에 따른 문턱 전압의 변화를 보여주는 다이어그램이다.
도 4a 내지 도 4c는 동작 파라미터 값의 일 예로 프로그램 동작시의 온도 변화에 따른 패스 전압 변화를 보여주는 다이어그램이다.
도 5a 및 도 5b는 설정 데이터의 저장 방식에 대한 제1 및 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 설정 데이터의 저장 방식에 대한 제3 및 제4 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 플래시 메모리 장치(FMEM)를 더 상세하게 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 시스템(MSYS)을 나타내는 블록도이다.
도 9는 메모리 시스템(MSYS)의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 8의 메모리 시스템(MSYS)의 제2 및 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 도 8의 메모리 시스템(MSYS)을 구비하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드를 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)를 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 SSD를 포함하는 서버 시스템과, 서버 시스템을 포함하는 네트워크 시스템을 나타내는 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플래시 메모리 장치(FMEM)를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 메모리 셀 어레이(MCA)는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 각 온도 레벨에서 동작 파라미터 값들(Operation Parameter Value, OPV-1…OPV-m)을 포함하는 복수의 설정 데이터(Configuration Data, CDAT-1…CDAT-n)와 플래시 메모리 장치(FMEM)의 초기 동작 파라미터 값들(Default Operation Parameter Value, DOPV-1…DOPV-m)을 포함하는 디폴트 설정 데이터(Default configuration Data, DDAT)를 저장한다. 플래시 메모리 장치(FMEM)로 전원이 인가되거나 플래시 메모리 장치(FMEM)가 동작하는 동안에 온도가 변화되면, 온도 감지부(Temperature Sensing Unit, TSU)가 온도를 측정하여 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도 레벨을 결정하고, 그에 대한 온도 레벨 정보(Temperature level Data, TMDAT)를 생성한다. 제어부(Control Unit, CU)는 온도 감지부(TSU)로부터 입력받은 온도 레벨 정보(TMDAT)에 따라 메모리 셀 어레이(MCA)로 독출 신호(R_CDAT)를 전송하여 온도 레벨 정보(TMDAT)에 대응되는 설정 데이터(CDAT)를 독출한다. 그리고, 제어부(CU)는 독출된 설정 데이터(CDAT)에 따라 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 파라미터 값들을 설정한다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 플래시 메모리 장치(FMEM)는 온도 변화에 효과적으로 대응할 수 있다.

메모리 셀 어레이(MCA)는 도 2a에 도시되는 구조의 메모리 셀들이 복수개 연결되어 구성될 수 있다. 도 2a는 일반적인 낸드(NAND)형 플래시 메모리에 구비되는 메모리 셀 구조이다. 도 2a에는 다수의 워드라인(WL11~WL14) 및 다수의 메모리 셀들(M11~M14)이 도시되며, 상기 다수의 메모리 셀들(M11~M14)은 선택용 트랜지스터(ST1, ST2)와 함께 스트링(string) 구조를 이루고, 비트라인(BL)과 접지전압(VSS)사이에 직렬로 연결된다. 적은 셀 전류를 사용하므로, 낸드(NAND)형의 플래시 메모리 장치는, 1개의 워드라인에 연결된 모든 메모리 셀에 대한 프로그램(program)을 1번의 프로그램 동작에서 수행한다.

또한, 메모리 셀 어레이(MCA)는 도 2b에 도시되는 구조의 메모리 셀들이 복수개 연결되어 구성될 수 있다. 도 2b는 일반적인 노어(NOR)형 플래시 메모리에 구비되는 메모리 셀 구조를 나타내는 회로도이다. 도시된 바와 같이, 노어(NOR)형의 플래시 메모리의 경우에는, 각각의 메모리 셀들(M21 내지 M26)이 비트라인(BL1, BL2)과 소스 라인(CSL)사이에 연결된다. 노어(NOR)형 플래시 메모리의 경우 프로그램 동작 수행시 전류 소모가 크게 발생하므로, 1번의 프로그램 동작에서 낸드(NAND)형 플래시 메모리 보다 적은 개수의 메모리 셀에 대하여 프로그램 동작이 수행된다.

본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리 장치(FMEM)의 저장 영역인 메모리 셀 어레이(MCA)는 도 2c에 도시되는 구조로 구성될 수 있다. 메모리 셀 어레이(MCA)는 사용자 데이터(user data)를 저장하는 사용자 데이터 영역(UDA)과 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n) 및 디폴트 설정데이터(DDAT)를 저장하는 설정 데이터 영역(CDA)을 포함할 수 있다. 사용자 데이터는 사용자에 의하여 사용자 데이터 영역(UDA)의 메모리 셀에 프로그램하고자 하는 데이터를 의미하고, 설정 데이터는 전술한 바와 같다.

설정 데이터 영역(CDA)을 예로 들면, 메모리 셀 어레이(MCA)의 설정 데이터 영역(CDA)은 a(a는 2 이상의 정수)개의 블록들(CBLK0~CBLKa-1)을 포함하고, 각 블록들(CBLK0~CBLKa-1)은 b(b는 2 이상의 정수)개의 페이지들(CPAG0~CPAGb-1)을 포함하며, 각 페이지들(CPAG0~CPAGb-1)은 c(c는 2 이상의 정수)개의 섹터들(CSEC0~CSECc-1)을 포함할 수 있다. 도 2c에서는 도시의 편의를 위해, 블록 CBLK0에 대하여만 페이지들(CPAG0~CPAGb-1) 및 섹터들(CSEC0~CSECc-1)을 도시하였으나, 다른 블록들(CBLK1~CBLKa-1)도 블록 CBLK0와 동일한 구조로 구성될 수 있다. 또한, 사용자 데이터 영역(UDA)도 설정 데이터 영역(CDA)와 동일한 구조로 구성될 수 있다.

도 1은 플래시 메모리 장치(FMEM)가 하나의 메모리 셀 어레이(MCA)만을 구비하는 것으로 도시하고 있으나, 이상에서 설명된 메모리 셀 어레이(MCA)와 동일한 구조로 동일한 동작 및 기능을 수행하는 복수개의 메모리 셀 어레이들을 구비할 수도 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 플래시 메모리 장치(FMEM)가 하나의 메모리 셀 어레이(MCA)를 구비하는 예에 한하여 설명함을 알려둔다.

다시 도 1을 참조하면, 설정 데이터 영역(CDA)에는 디폴트 설정 데이터(DDAT)와 복수의 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)이 저장된다. 디폴트 설정 데이터(DDAT)는 복수의 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n) 중 하나의 설정 데이터에 해당하며, 기준 온도, 예를 들어 상온(room temperature) 또는 사용자 지정 온도에서의 초기 동작 파라미터 값들(DOPV-1…DOPV-m)을 포함한다. 디폴트 설정 데이터(DDAT)의 초기 동작 파라미터 값들을 통해 플래시 메모리 장치(FMEM)의 초기 동작 환경이 설정된다.

설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)은 E-Fuse 형태로 설정 데이터 영역(CDA)에 저장될 수 있다. E-Fuse(Electrical Fuse)란 기존에 사용하던 레이저 퓨즈(laser fuse) 대신에 메모리 셀에 각종 정보를 저장해 놓고, 이 정보를 메모리 칩이 동작할 때에 읽어들여 해당하는 스위치를 온/오프 시켜서 정보를 전달하는 방식을 일컫는다. 일반적으로 칩 동작을 위한 DC 트림(DC trim) 정보, 옵션(option) 정보, 리페어(repair) 및 배드 블록(bad block) 정보 등이 E-Fuse 형태로 저장된다. 본 발명의 일실시예에 따른 플래시 메모리 장치(FMEM)는, 동작 파라미터 값들(OPV-1…OPV-m)로 구성되는 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 E-Fuse 형태로 저장할 수 있다. 동작 파라미터 값들(OPV-1…OPV-m)은 플래시 메모리 장치(FMEM)의 데이터 독출 동작시에 있어서 독출 전압(Vread) 레벨 값 또는 패스 전압(Vpass) 레벨 값일 수 있다. 또한, 동작 파라미터 값들(OPV-1…OPV-m)은 플래시 메모리 장치(FMEM)의 내부에서 사용되는 전압들을 순차적으로 또는 병렬로 발생시키는 부스팅 스킴 옵션(boosting scheme option)에 따른 파라미터 값들일 수 있다. 이러한 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작을 위해 필요한 설정 값에 대한 정보, 즉 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)은 사전에 메모리 셀의 특정 영역에 대한 테스트 단계에서 저장된다.

한편, 플래시 메모리 장치(FMEM)의 메모리 셀은 외부 또는 내부 온도에 따라 문턱 전압이 달라지는 특성이 있다. 이와 같은 문턱 전압 값의 온도 의존성으로 인해, 설정 데이터(CDAT)에 포함된 동작 파라미터 값들(OPV-1…OPV-m), 예컨대 다양한 레벨의 전압 값들은 플래시 메모리 장치(FMEM)의 내부 온도에 따라 최적 값이 달라질 수 있다. 이하에서는 독출 동작 및 프로그램 동작에서 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 파라미터 값들에 미치는 온도의 영향에 대해 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 도 2a 또는 도 2b에 도시된 하나의 메모리 셀의 문턱 전압 분포를 보여주는 다이어그램으로, 특히 두개의 비트를 저장하는 멀티 레벨 셀을 도시하고 있다. 도 3a의 셀 산포는 기준 온도, 예를 들어 상온(room temperature)에서의 셀 산포이고, 실선으로 도시된다. 도 3a를 참조 하면, 메모리 셀은 네 개의 상태(E, P1, P2, P3) 중에서 어느 하나를 갖는다. 독출 동작 시에 선택 워드 라인(도 2a 참조, 예를 들어, WL11)으로 선택 독출 전압들(Vr1, Vr2, Vr3) 중 하나의 전압이 제공되고, 비선택 워드 라인(도 2a 참조, WL12 등)으로 비선택 독출 전압(Vread)이 제공된다. 제1 선택 독출 전압(Vr1)은 소거 상태(E)와 제1 프로그램 상태(P1) 사이의 전압 레벨을 갖고, 제2 선택 독출 전압(Vr2)은 제1 프로그램 상태(P1) 및 제2 프로그램 상태(P2) 사이의 전압 레벨을 갖고, 제3 선택 독출 전압(Vr3)은 제2 프로그램 상태(P2) 및 제3 프로그램 상태(P3) 사이의 전압 레벨을 갖는다.

도 3b에 도시된 셀 산포에서 실선은 도 3a와 같이 상온(room temperature)에서의 셀 산포를 나타낸다. 그러나 상온보다 낮은 저온(cold temperature)에서 프로그램 하면, 메모리 셀의 문턱 전압은 낮아지는 방향(①)으로 이동한 것처럼 보인다. 예를 들면, 낸드(NAND) 플래시 메모리 장치의 경우, 저온에서 프로그램할 때 메모리 셀의 FN 터널링이 발생할 수 있는 전위 장벽은 낮아진다. 그리고 채널 전자가 메모리 셀의 플로팅 게이트로 더 많이 이동하게 된다. 이러한 경우 독출 동작시에 메모리 셀의 게이트 전압이 낮더라도 채널은 쉽게 형성될 수 있다. 이로 인해 메모리 셀의 문턱 전압은 낮아지는 것처럼 보인다. 마찬가지로, 상온보다 높은 고온(hot temperature)에서 프로그램하면, 메모리 셀의 문턱 전압은 높아지는 방향(②)으로 이동한 것처럼 보인다.

만약, 저온(cold temperature)에서 프로그램하고 상온에서 독출 동작을 수행하면, 플래시 메모리 장치의 독출 마진(read margin)은 줄어들게 된다. 도 3b에서, 선택 독출 전압(Vr1, Vr2, Vr3)이 일정하다고 가정할 때, 메모리 셀의 문턱 전압이 왼쪽으로 이동하면, 독출 마진은 그만큼 줄어들게 된다. 마찬가지로, 고온(hot temperature)에서 프로그램하고 기준 온도에서 독출 동작을 수행하는 경우에도, 플래시 메모리 장치의 독출 마진은 줄어들게 된다.

도 3c는 독출 페일이 일어 나는 메모리 셀의 산포를 나타내는 도면이다. 도 3c는 제1 프로그램 상태(P1), 제1 선택 전압(Vr1) 및 제2 선택 전압(Vr2)을 도시한다. 제1 선택 전압(Vr1) 및 제2 선택 전압(Vr2)이 일정하고 상온에서 독출 동작을 수행한다고 가정할 때, 저온(cold temperature)에서 프로그램하여 메모리 셀의 문턱 전압이 낮아지는 방향(③)으로 이동하는 경우 페일이 일어날 수 있다. 또한 고온(hot temperature)에서 프로그램하여 메모리 셀의 문턱 전압이 높아지는 방향(④)으로 이동하는 경우에도 독출 페일이 일어날 수 있다.

이와 같이 온도의 변화로 문턱 전압이 달라져 독출 마진이 줄어들고, 독출 페일이 발생할 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해서는 사용자 데이터가 프로그램되는 온도를 고려하여 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 파라미터 값들 중 하나인 독출 전압(Vread) 레벨을 조절할 필요가 있다.

한편, 문턱 전압 값의 온도 의존성으로 인항 동작 파라미터 값들은 독출 마진의 감소 및 독출 페일에 한정되는 것은 아니다. 사용자 데이터를 메모리 셀에 프로그램하는 경우에도 온도에 영향을 받는다. 사용자 데이터를 메모리 셀 어레이에 프로그램하는 경우, 프로그램 되지 않는 메모리 셀들은 패스 전압(Vpass)에 의해 미리 설정된 레벨까지 부스팅 되어야 한다. 이와 같이 부스팅되지 않으면, 프로그램 전압(Vpgm)에 의해 프로그램되어 프로그램 교란이 발생될 수 있고, 이로 인해 프로그램 페일 비트가 발생하게 된다. 그러나, 플래시 메모리 장치(FMEM)의 프로그램 동작시에 패스 전압(Vpass)의 레벨이 소정의 전압 구간에 해당하면, 프로그램 전압(Vpgm) 및 패스 전압(Vpass)에 의한 프로그램 교란이 발생되지 않아 페일 비트가 발생하지 않는다. 이에 대해 도4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한다.

도 4a 내지 도 4c는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 프로그램 동작 시의 패스 전압 윈도우를 도시한다. 패스 전압 윈도우는 프로그램 동작시에 프로그램 교란에 의해 페일 비트가 발생되지 않는 패스 전압(Vpass)의 범위를 의미한다. 도 4a의 패스 전압 윈도우(Vp1~Vp2)는 기준 온도, 예를 들면 상온에서 페일 비트가 발생되지 않는 패스 전압(Vpass)의 범위를 나타내는 것으로 가정한다. 도 4b는 도 4a의 패스 전압 윈도우보다 고온(hot temperature)에서의 패스 전압 윈도우를 나타낸다. 도 4b를 참조하면, 프로그램 교란이 발생되지 않기 위한 패스 전압(Vpass)의 최저 레벨은 전압 Vp3이고, 최고 레벨은 전압 Vp4이다. 즉, 온도가 높아지면, 패스 전압 윈도우의 범위가 범위(Vp1~Vp2)에서 범위(Vp3~Vp4)로 낮아진다. 도 4c는 도 4a의 패스 전압 윈도우보다 저온(cold temperature)에서의 패스 전압 윈도우를 나타낸다. 도 4c를 참조하면, 프로그램 교란이 발생되지 않기 위한 패스 전압(Vpass)의 최저 레벨은 전압 Vp5이고, 최고 레벨은 전압 Vp6이다. 즉, 온도가 낮아지면, 패스 전압 윈도우의 범위가 범위(Vp1~Vp2)로부터 범위(Vp5~Vp6)로 높아진다.

이와 같이, 주변 온도의 변화에 따라 패스 전압 윈도우는 변화한다. 따라서 온도에 따라 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 파라미터 값들 중 하나인 패스 전압(Vpass) 레벨을 조절하여 프로그램 페일 비트들의 발생을 방지할 필요가 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 플래시 메모리 장치(FMEM)가 온도에 영향을 받기 때문에, 온도에 따라 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 파라미터 값들(OPV-1…OPV-m)을 조절하지 않는다면 독출 동작 시 독출 페일 문제가 발생될 수 있다. 또한 프로그램 동작 시 프로그램 페일 비트수가 증가하는 문제가 발생될 수 있다. 본원 발명은 온도 변화에 대응하여 동작 파라미터 값들을 설정하기 위해, 변화되는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도 각각에 대응하여 최적화된 동작 파라미터 값들(OPV-1…OPV-m)을 포함하는 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 E-Fuse 형태로 메모리 셀 어레이(MCA)의 설정 데이터 영역(CDA)에 저장한다. 그리고 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 이용하여 효과적으로 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도별 동작 옵션을 구현할 수 있도록 한다.

복수의 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)에 대응되는 온도 레벨, 즉 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도는 다음과 같이 설정될 수 있다.

표 1은 플래시 메모리 장치(FMEM)의 디스크리트(discrete)한 온도 별로 설정되는 온도 레벨을 예시적으로 보여준다.

Temperature level	1	2	3	4	5	6	7	8
Temperature(℃)	-25	-10	0	10	25	40	55	70

표 1에서, 온도 레벨은 -25℃, 0℃, 40℃ 등과 같이 디스크리트한 온도별로 설정되어 있다. 각 동작 파라미터 값이 큰폭으로 변화되는 온도들이 테스트 단계에서 실험적으로 결정되어 온도 레벨로 설정될 수 있고, 플래시 메모리 장치(FMEM)가 주로 사용되는 온도들로 온도 레벨이 설정될 수도 있다. 또한, 플래시 메모리 장치(FMEM)가 동작되는 환경의 온도 변화가 작은 경우에는 디스크리트한 온도들의 차이가 더 작게 설정될 수 있다. 예를 들어, 표 1에서 각 온도 레벨간의 차이가 10℃ 또는 15℃이지만, 그보다 작은 차이로 설정될 수 있다. 반면, 플래시 메모리 장치(FMEM)가 동작하는 환경의 온도 변화가 큰 경우에는 온도들의 차이가 더 크게 설정될 수도 있다. 표 1은 8개의 온도 레벨을 예시하나, 더 많은 수의 온도 레벨이 설정될 수 있고, 소수점 이하의 측정 온도 단위 별로 온도 레벨이 설정될 수도 있다. 이와 같이 디스크리트한 온도 별로 온도 레벨을 설정하여, 각 온도 레벨 별로 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 설정 데이터 영역(CDA)에 저장할 수 있다.표 2는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 소정의 온도 구간별로 설정되는 온도 레벨을 예시적으로 보여준다.

Temperature level	1	2	3	4	5	6	7
Temperature(℃)	-40~-20	-20~0	0~20	20~40	40~60	60~80	80~100

표 2에서, 온도 레벨은 20℃단위 구간으로 설정되어 있다. 구간은 20℃단위로 한정되는 것은 아니며, 플래시 메모리 장치가 동작되는 환경의 온도 변화가 작은 경우에 온도 구간은 20℃ 구간보다 더 작은 간격으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 10℃ 구간 간격으로 각 온도 레벨 구간이 설정될 수 있다. 반면, 플래시 메모리 장치가 동작하는 환경의 온도 변화가 큰 경우에 온도 구간은 20℃ 구간보다 더 큰 간격으로 설정될 수도 있다. 구간의 간격은 온도 변화에 따른 동작 파라미터 값들의 변화가 크지 않은 간격으로 테스트 단계에서 실험에 의해 결정될 수 있다. 또한, 더 많은 수의 온도 레벨이 설정될 수 있고, 소수점 이하의 측정 온도 단위 별로 온도 구간이 설정될 수도 있다. 이와 같이 온도 구간별로 온도 레벨을 설정하여, 각 온도 레벨에 대응하는 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 설정 데이터 영역에 저장할 수 있다.온도 레벨은 표 1 및 표 2에서 예시한 방법들을 혼합하여 설정될 수 도 있다. 예를 들어, 제1 온도 레벨(-15℃), 제2 온도 레벨(0~20℃), 제3 온도 레벨(30℃) 등과 같이 디스크리트한 온도별 및 20℃ 단위의 구간별로 온도 레벨이 설정될 수 있다. 또한, 온도 레벨은 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도에 대한 민감도에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 온도 변화에 민감하지 않은 경우는 적은 수의 온도 레벨만이 설정될 수 있고, 온도 변화에 민감한 경우는 많은 수의 온도 레벨이 설정될 수 있다. 이 경우, 온도 레벨은 표 1 또는 표 2에 예시된 바와 같이 디스크리트한 온도별 또는 소정의 온도 구간별로 설정될 수 있다.

복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)는 다양한 방식으로 설정 데이터 영역(CDA)에 저장될 수 있다. 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)가 설정 데이터 영역(CDA)에 저장되는 방식에 대하여 도 5a는 제1 실시예를 나타내는 도면이고, 도 5b는 제2 실시예를 나타내는 도면이다. 각 실시예를 설명함에 있어, 공통되는 부분을 언급한다. 이하에서 설명되는 도면들은 워드 라인 [WL]과 스트링 [ST]의 교차점에 위치하는 메모리 셀들을 네모로 표시한다. 특히, 설정 데이터(CDAT)가 저장되는 메모리 셀들은 빗금으로 표시된다. 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)는 제1 온도 레벨에 대응하는 제1 설정 데이터(CDAT-1) 및 제2 온도 레벨에 대응하는 제2 설정 데이터(CDAT-2)를 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 메모리 셀 어레이(MCA)의 동일한 블록(CBLK-0)에 제1 설정 데이터(CDAT-1)와 제2 설정 데이터(CDAT-2)가 같이 저장되는 것을 도시한다.

도 5a를 참조하면, 제1 설정 데이터(CDAT-1)의 각 비트 값은 복수의 워드 라인(WL[0]~WL[31]) 중 하나의 워드 라인에 연결되는 메모리 셀들에 각각 저장될 수 있다. 마찬가지로, 제2 설정 데이터(CDAT-2)의 각 비트 값은 복수의 워드 라인(WL[0]~WL[31]) 중 하나의 워드 라인에 연결되는 메모리 셀들에 각각 저장될 수 있다. 예를 들어, 제1 설정 데이터(CDAT-1)는 워드 라인 WL[n]과 각 스트링들(ST[0], ST[1], ST[2], ST[3])에 연결되는 메모리 셀들에 한 비트씩 저장될 수 있다. 제2 설정 데이터(CDAT-2)는 워드 라인 WL[n+2]과 각 스트링들(ST[0], ST[1], ST[2], ST[3])에 연결되는 메모리 셀들에 한 비트씩 저장될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 제1 설정 데이터(CDAT-1) 각 비트 값은 복수의 워드 라인(WL[0]~WL[31]) 중 두개의 워드 라인에 연결되는 메모리 셀들에 각각 저장될 수 있다. 예를 들어, 제1 설정 데이터(CDAT-1)는 워드 라인(WL[n-1])과 워드라인(WL[n]) 각각에 연결되는 스트링들(ST[0], ST[1], ST[2], ST[3])에 연결된 메모리 셀들에 중복적으로 저장될 수 있다. 워드 라인들(WL[n-1]~WL[n])은 연속하여 위치할 수 있고, 이격적으로 위치할 수 있다. 마찬가지로, 제2 설정 데이터(CDAT-2)의 각 비트 값은 복수의 워드 라인(WL[0]~WL[31]) 중 두개의 워드 라인에 연결되는 메모리 셀들에 각각 저장될 수 있다. 예를 들어, 제2 설정 데이터(CDAT-2)는 워드 라인 WL[n+2]의 스트링 ST[0], ST[2] 및 워드 라인 WL[n+1]의 스트링 ST[1], ST[3]에 연결되는 메모리 셀들에 저장될 수 있다.

도 6a는 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)의 저장 방식에 대한 제3 실시예를 나타내는 도면이고, 도 6b는 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)의 저장 방식에 대한 제4 실시예를 나타내는 도면이다. 도 6a 및 도 6b는 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)가 각각 상이한 블록들(CBLK-1, CBLK-2, CBLLK-3)에 저장되는 것을 도시하고 있다. 도 6a를 참조하면, 제1 설정 데이터(CDAT-1)는 블록 CBLK-1에, 제2 설정 데이터(CDAT-2)는 블록 CBLK-2에, 제3 설정 데이터(CDAT-3)는 블록 CBLK-3에 각각 저장될 수 있다. 각 설정 데이터의 비트 값들은 대응하는 블록의 워드 라인 WL[n]과 각 스트링들(ST[0], ST[1], ST[2], ST[3])에 연결되는 메모리 셀들에 저장될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고, 블록 내의 다른 워드 라인에 연결되는 메모리 셀들에 저장될 수 있다. 또한, 제1 설정 데이터(CDAT-1)와 제2 설정 데이터(CDAT-2)가 블록들(CBLK-1, CBLK-2, CBLK-3)중 어느 하나의 블록에 저장될 수 있고(도 5a 및 도 5b 참조), 제3 설정 데이터(CDAT-3)가 다른 하나의 블록에 저장될 수도 있다.

도 6b를 참조하면, 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)는 제1 내지 제6 온도 레벨에 각각 대응하는 제1 내지 제6 설정 데이터(CDAT-1~CDAT-6)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 설정 데이터(CDAT-1, CDAT-2)는 블록 CBLK-1에, 제3 및 제4 설정 데이터(CDAT-3, CDAT-4)는 블록 CBLK-2에, 제5 및 제6 설정 데이터(CDAT-5, CDAT-6)는 블록 CBLK-3에 각각 저장될 수 있다. 블록들(CBLK-1~CBLK-3)에 저장되는 설정 데이터들(CDAT-1~CDAT-6)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 방식으로 저장될 수도 있다.

이상에서 설명한 제1 내지 제4 실시예에 따른 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)의 저장 방식에 의하면, 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)의 독출 동작시, 백 패턴(back pattern)의 영향(하나의 스트링 내의 특정 셀을 독출하는 경우 다른 셀의 패턴에 의한 영향)을 방지할 수 있기 때문에 독출 마진의 확보가 유리해진다. 특히, 설정 데이터를 복수개의 메모리 셀들에 저장하는 경우에는 일부의 메모리 셀들에 차지 로스(charge loss)에 의한 설정 데이터의 독출 페일이 방지될 수 있다. 따라서, 온도의 변화로 인하여 온도 레벨이 달라지지더라도, 변화되는 온도 레벨에 대응하는 설정 데이터를 정확하게 독출하여 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 환경이 잘못 설정되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 각 온도 레벨에서 최적화된 동작 파라미터 값들을 재설정할 수 있어 플래시 메모리 장치(FMEM)의 신뢰성이 향상될 수 있다.

계속하여, 도 1의 플래시 메모리 장치(FMEM)를 더 상세하게 나타낸 도 7을 참조하면, 온도 감지부(TSU)는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도를 측정하여, 온도 레벨 정보(TMDAT)를 생성할 수 있다. 온도 감지부(TSU)는 플래시 메모리 장치(FMEM)로의 전원 인가 시 또는 동작 시에 계속적으로 플래시 메모리 장치(FMEM)의 외부 또는 내부 온도의 온도 변화를 감지하고, 각각의 변화되는 온도를 측정하는 온도 센서(TS)를 포함할 수 있다. 온도 센서(TS)는 외부 온도, 예를 들어 플래시 메모리 장치(FMEM)가 위치하는 주변 환경의 온도 변화를 감지하고, 변화되는 온도를 측정할 수 있다. 또한 온도 센서(TS)는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 내부 온도, 즉 프로그램 또는 독출, 이레이즈 동작으로 인한 온도 변화를 감지하고 그에 따라 변화된 온도를 측정할 수 있다.

온도 센서(TS)는 측정된 온도(Temp)에 대한 정보들을 온도 레벨 생성부(TLG)로 전송한다. 온도 레벨 생성부(TLG)는 입력 받은 온도 정보를 이용하여, 온도 레벨 정보(TMDAT-1~TMDAT-i)를 생성할 수 있다. 즉, 측정된 온도(Temp)를 통해, 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)에 대응되는 온도 레벨의 설정 방식과 동일한 방식으로 온도 레벨을 결정하고 이에 대한 온도 레벨 정보(TMDAT)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 측정된 온도(Temp)가 25℃라고 가정하고 표 1에 예시된 온도 레벨 설정 방식을 참조하면, 제어부(CU)는 제5 온도 레벨로 결정하여 제5 온도 레벨 정보(TMDAT-5)를 생성할 수 있다. 그러나 표 2에 예시된 온도 레벨 설정 방식을 참조하면 제어부(CU)는 제4 온도 레벨로 결정하여 제4 온도 레벨 정보(TMDAT-4)를 생성할 수 있다.

제어부(CU)는 온도 감지부(TSU)로부터 입력 받은 온도 레벨 정보(TMDAT)에 대응되는 설정 데이터(CDAT)를 독출하여, 동작 파라미터 값들을 설정할 수 있다. 제어부(CU)는 온도 레벨 정보(TMDAT)를 수신하여 대응되는 설정 데이터의 어드레스로 맵핑(mapping)하는 맵핑 테이블(MAPP)을 포함할 수 있다. 맵핑 테이블(MAPP)은 온도 레벨 정보(TMDAT)로부터 설정 데이터(CDAT)의 어드레스 정보(ADDR)를 생성할 수 있다. 또한 제어부(CU)는 설정 데이터의 어드레스 정보(ADDR)를 디코드(decode)하는 디코더(DEC)를 포함할 수 있다. 디코더(DEC)는 대응되는 설정 데이터(CDAT)의 독출 신호(R_CDAT)를 생성하여 메모리 셀 어레이(MCA)로 전송할 수 있고, 메모리 셀 어레이(MCA)로부터 설정 데이터(CDAT)를 독출할 수 있다.

또한, 제어부(CU)는 독출된 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 저장하는 버퍼(BUFF)를 포함할 수 있다. 버퍼(BUFF)는 독출된 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 저장하여, 온도 레벨의 변화가 반복되는 경우에 추가적인 설정 데이터(CDAT)의 독출 없이도 변화되는 온도 레벨에 대응하도록 동작환경을 설정할 수 있다. 또한, 버퍼(BUFF)는 독출된 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 일시적으로 저장하여, 동작 파라미터 값들을 설정하는 설정부(미도시)로 전송할 수도 있다.

또한, 제어부(CU)는 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)을 업데이트하는 업데이터(UPD)를 포함할 수 있다. 업데이터(UPD)는 플래시 메모리 장치(FMEM)가 특정 동작 환경에서 장시간 노출되어 각 온도 레벨에서의 동작 파라미터 값들(OPV-1…OPV-m)의 재설정이 필요한 경우, 유저(user)나 외부 호스트로부터 업데이트된 설정 데이터들(NCDAT-1…NCDAT-n)을 입력받는다. 그리고, 업데이터(UPD)는 업데이트된 설정 데이터들(NCDAT-1…NCDAT-n)을 메모리 셀 어레이(MCA)의 설정 데이터 영역(CDA)에 기입하기 위하여, 기입 신호(W_NCDAT)를 메모리 셀 어레이(MCA)로 전송한다. 그리고, 업데이터(UPD)는 업데이트된 설정 데이터들(NCDAT-1…NCDAT-n)을 메모리 셀 어레이(MCA)에 기입한다. 또한, 업데이터(UPD)는 기설정된 온도 레벨의 재설정이 필요한 경우에도, 변경된 온도 레벨에 대응하는 설정 데이터들로 메모리 셀 어레이(MCA)의 설정 데이터들을 업데이트 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 플래시 메모리 장치(FMEM)는 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)의 업데이트를 통해 더 정확한 동작 환경을 설정할 수 있어서 동작 신뢰성이 향상된다.

구체적으로 제어부(CU)의 동작을 살펴본다. 제어부(CU)는 플래시 메모리 장치(FMEM)로 전원이 인가되면(전원부(미도시)로부터 전원 인가), 각종 동작 파라미터들의 디폴트 값 설정에 관한 디폴트 설정 데이터(DDAT)를 독출한다. 그리고 디폴트 설정 데이터(DDAT)에 따라 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 파라미터 값들을 설정한다. 그리고 제어부(CU)는 플래시 메모리 장치(FMEM)가 동작하는 동안에 온도 감지부(TSU)로부터 온도 레벨 정보(TMDAT)를 입력 받는다. 제어부(CU)는 온도 레벨 정보(TMDAT)에 대응되는 설정 데이터(CDAT)를 독출하여 온도 레벨에 최적화된 동작 파라미터 값들을 설정할 수 있다. 또한, 제어부(CU)는 온도 레벨이 변화되면, 변화된 온도 레벨 정보(TMDAT)를 수신하여 그에 대응되는 설정 데이터(CDAT)를 독출할 수 있고, 동작 파라미터 값들을 변화된 온도 레벨에 대응하도록 재설정할 수 있다. 예를 들어, 온도 레벨이 제1 온도 레벨로부터 제2 온도 레벨로 변화한다면, 제어부(CU)는 입력 받은 온도 레벨 정보(TMDAT)에 따라 제2 온도 레벨에 대응하는 제2 설정 데이터(CDAT-2)를 독출할 수 있다. 온도 레벨이 제2 온도 레벨로부터 제1 온도 레벨로 변화하는 경우에도 마찬가지이다.

이와 같이 본원 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리 장치(FMEM)는, 각각의 온도 레벨에 대응되는 설정 데이터(CDAT)를 독출하여 온도 레벨 변화에 따라 동작 파라미터 값들을 갱신할 수 있어, 플래시 메모리 장치(FEM)가 최적화된 동작 환경에서 동작할 수 있도록 한다. 즉, 메모리 셀의 문턱 전압이 온도 변화에 영향받지 않도록 하여, 고집적화 되는 플래시 메모리 장치(FMEM)에서 메모리 셀간 마진을 효과적으로 확보 가능하도록 한다. 따라서, 본원 발명의 일실시예에 따른 플래시 메모리 장치(FMEM)는 다양한 동작 환경하에서도 최적의 조건하에서 동작할 수 있고, 오동작이 방지되어 신뢰성이 향상된다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 시스템(MSYS)을 나타내는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 메모리 시스템(MSYS)은 메모리 셀 어레이(MCA)를 구비하는 플래시 메모리 장치(FMEM), 온도 감지부(TSU), 설정 데이터의 독출을 제어하는 메모리 컨트롤러(MCtrl)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 메모리 시스템(MSYS)은 온도 레벨별로 동작 환경을 설정할 수 있어, 온도 변화에 효과적으로 대응할 수 있다.

구체적으로, 플래시 메모리 장치(FMEM)는 메모리 셀 어레이(MCA)를 구비할 수 있다. 메모리 셀 어레이(MCA)는 소정의 온도 레벨에서 동작 파라미터 설정 값들을 포함하는 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)를 저장할 수 있다. 또한 메모리 셀 어레이(MCA)는 초기 동작 환경, 즉, 초기 동작 파라미터 값들의 설정에 관한 디폴트 설정 데이터(DDAT)를 저장할 수 있다.

전술한 바와 같이, 메모리 셀 어레이(MCA)는 사용자 데이터가 저장되는 사용자 데이터 영역(UDA)과 설정 데이터를 저장하는 설정 데이터 영역(CDA)을 포함할 수 있다. 설정 데이터 영역(CDA)에는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 초기 동작 파라미터 값을 결정하는 디폴트 설정 데이터(DDAT)가 저장될 수 있다. 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)는 다양한 방식으로 메모리 셀 어레이(MCA)의 설정 데이터 영역(CDA)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 제1 온도 레벨에 대응하는 제1 설정 데이터(CDAT-1), 제2 온도 레벨에 대응하는 제2 설정 데이터(CDAT-2)는 메모리 셀 어레이(MCA)의 동일한 블록에 같이 저장될 수 있다. 또한, 제1 설정 데이터(CDAT-1)와 제2 설정 데이터(CDAT-2)는 각각 상이한 블록에 저장될 수 있다. 제1 설정 데이터(CDAT-1)와 제2 설정 데이터(CDAT-2) 각각의 비트값은 블록 내의 워드 라인별로 저장될 수 있다. 그리고 두개의 워드라인에 중복적으로 저장될 수도 있다. 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)는 소정의 온도 레벨에 대한 동작 환경을 설정하는 정보로서, 각 온도 레벨에서 최적화된 동작 파라미터 값들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 온도 레벨은 디스크리트한 온도별 또는 온도 구간별로 설정될 수 있다. 상기와 같은 저장 방식과 온도 레벨 설정 방식은 전술된 예들로부터 이해할 수 있으므로, 더 자세한 설명은 생략한다.

메모리 시스템(MSYS)의 온도 감지부(TSU)는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도를 측정하고, 측정된 온도(Temp)를 이용하여 온도 레벨 정보(TMDAT)를 생성할 수 있다. 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 온도 레벨 정보(TMDAT)로부터 설정 데이터의 어드레스 정보를 생성하고, 설정 데이터의 어드레스 정보(ADDR)를 디코드하여 독출 신호(R_CDAT)를 생성할 수 있다. 따라서 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 대응되는 설정 데이터(CDAT)의 독출 신호(R_CDAT)를 메모리 셀 어레이(MCA)로 전송하여, 메모리 셀 어레이(MCA)로부터 설정 데이터(CDAT)를 독출한다.

구체적으로, 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 전원 인가시(전원부(미도시)로부터 전원 인가) 디폴트 설정 데이터(DDAT)를 독출하여, 디폴트 설정 데이터(DDAT)를 이용하여 각 동작 파라미터 값들을 디폴트 값으로 설정한다. 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 플래시 메모리 장치(FMEM)가 동작하는 동안에는, 온도 감지부(TSU)로부터 온도 레벨 정보(TMDAT)를 입력 받아, 플래시 메모리 장치(FMEM)로부터 온도 레벨 정보(TMDAT)의 온도 레벨에 대응하는 설정 데이터(CDAT)를 독출할 수 있다. 그리고 독출된 설정 데이터(CDAT)를 이용하여 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 파라미터 값들을 설정할 수 있다. 온도 감지부(TSU)와 메모리 컨트롤러(MCtrl)의 동작 및 기능은 전술된 예들로부터 이해할 수 있으므로, 더 자세한 설명은 생략한다.

도 9는 메모리 시스템(MSYS)의 제1 실시예를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 메모리 시스템(MSYS)은 복수의 메모리 셀 어레이(MCA-1, MCA-2, MCA-3)를 포함할 수 있다. 복수의 설정 데이터(CDAT-1…CDAT-n)는 제1 온도 레벨에 대응하는 제1 설정 데이터(CDAT-1), 제2 온도 레벨에 대응하는 제2 설정 데이터(CDAT-2), 제3 온도 레벨에 대응하는 제3 설정 데이터(CDAT-3)를 포함할 수 있다. 제1 설정 데이터(CDAT-1)는 메모리 셀 어레이 MCA-1에, 제2 설정 데이터(CDAT-2)는 메모리 셀 어레이 MCA-2에, 제3 설정 데이터(CDAT-3)는 메모리 셀 어레이 MCA-3에 각각 저장될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 내지 제3 설정 데이터(CDAT-1~CDAT-3)는 메모리 셀 어레이(MCA-1, MCA-2, MCA-3)들 중 어느 하나의 메모리 셀 어레이에만 저장될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 설정 데이터(CDAT-1~CDAT-3)는 복수의 메모리 셀 어레이(MCA-1, MCA-2, MCA-3)에 모두 저장될 수 있다. 이와 같이 다양하게 설정 데이터들(CDAT-1…CDAT-n)이 저장될 수 있다.

온도 감지부(TSU)는 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도를 측정하여, 온도 레벨 정보(TMDAT)를 생성할 수 있다. 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 온도 레벨 정보(TMDAT)에 따라 독출 신호(R_CDAT)를 생성할 수 있고, 설정 데이터(CDAT)를 독출할 수 있다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 제1 내지 제3 온도 레벨에 대응되는 온도 레벨 정보(TMDAT-1, TMDAT-2, TMDAT-3)를 통해, 제1 내지 제3 설정 데이터(CDAT-1, CDAT-2, CDAT-3)의 독출 신호들(R_CDAT-1, R_CDAT-2, R_CDAT-3)을 생성할 수 있다. 또한, 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 독출 신호들(R_CDAT-1, R_CDAT-2, R_CDAT-3) 중 하나를 플래시 메모리 장치(FMEM)로 전송하여, 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도 레벨에 대응되는 설정 데이터(CDAT)를 독출할 수 있다. 그리고 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 독출된 설정 데이터(CDAT)를 이용하여 플래시 메모리 장치(FMEM)의 파라미터 값들을 설정할 수 있다. 예를 들면, 온도 감지부에 의하여 측정된 온도(Temp)가 제1 온도 레벨로 결정되면, 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 메모리 셀 어레이 MCA-1로 제1 설정 데이터(CDAT-1)의 독출 신호(R-CDAT-1)를 전송하고, 메모리 셀 어레이 MCA-1로부터 제1 설정 데이터(CDAT-1)를 독출하여 플래시 메모리 장치(FMEM)의 동작 파라미터 값을 설정할 수 있다.

도 10a는 메모리 시스템(MSYS)의 제2 실시예를 나타내며, 도 10a를 참조하면 메모리 시스템(MSYS)의 메모리 컨트롤러(MCtrl)가 플래시 메모리 장치(FMEM)에 배치될 수 있다. 도 10b는 메모리 시스템(MSYS)의 제3 실시예를 나타내며, 도 10b를 참조하면 메모리 시스템(MSYS)의 온도 감지부(TSU)가 플래시 메모리 장치(FMEM)에 배치될 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 도 8의 메모리 시스템(MSYS)을 구비하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 11a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템 장치(CSYS)는 버스(BUS)에 전기적으로 연결된 프로세서(CPU), 사용자 인터페이스(UI) 및 메모리 시스템(MSYS)을 구비한다. 메모리 시스템(MSYS)은 메모리 컨트롤러(MCtrl), 온도 감지부(TSU) 및 플래시 메모리 장치(FMEM)를 포함한다. 플래시 메모리 장치(FMEM)에는 프로세서(CPU)에 의해서 처리된 또는 처리될 N-비트 데이터(N은 1 또는 그 보다 큰 정수)가 메모리 컨트롤러(MCtrl)를 통해 저장될 것이다. 따라서 컴퓨팅 시스템 장치(CSYS)는 메모리 시스템(MSYS)의 온도 레벨 변화에 따른 에러 발생이 방지되므로, 신뢰성이 향상될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템 장치(CSYS)는 파워 공급 장치(PS)를 더 구비할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템 장치(CSYS)는 휘발성 메모리 장치(예를 들어, RAM)을 더 구비할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템 장치(CSYS)가 모바일 장치인 경우, 컴퓨팅 시스템의 동작 전압을 공급하기 위한 배터리 및 베이스밴드 칩셋(baseband chipset)과 같은 모뎀이 추가적으로 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템 장치(CSYS)에는 응용 칩셋(application chipset), 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor: CIS), 모바일 디램, 등이 더 제공될 수 있다.

도 11b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템 장치(CSYS)는 휘발성 메모리로서 DRAM을 포함하는 것을 나타낸다. 특히, DRAM은 온도의 변화에 따라 리프레시 주기가 가변되어 오동작할 수 있어, 온도 변화를 보상하기 위한 온도 센서가 이용될 수 있다. 이와 같은 경우, 메모리 시스템(MSYS)의 온도 감지부(TSU)와 DRAM의 온도 센서를 공유할 수 있다. 이로 인해, 하나의 온도 센서로 컴퓨팅 시스템(CSYS)의 플래시 메모리 장치(FMEM)의 온도 레벨 변화에 따른 에러 발생이 방지와 DRAM의 온도 레벨 변화에 따른 리프레시 주기의 안정화를 가능하도록 한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드를 나타내는 블록도이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드(MCRD)는, 도 10a 또는 도 10b의 메모리 컨트롤러(MCtrl) 및 플래시 메모리 장치(FMEM)를 구비한다. 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 입출력 수단(I/O)를 통해 수신되는 외부의 호스트(미도시)의 요청에 응답하여 플래시 메모리 장치(FMEM)로의 데이터 기입 또는 플래시 메모리 장치(FMEM)로부터의 데이터 독출을 제어한다. 또한, 메모리 컨트롤러(MCtrl) 플래시 메모리 장치(FMEM)에 대한 소거 동작을 제어한다. 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드(MCRD)의 메모리 컨트롤러(MCtrl)는 상기와 같은 제어 동작을 수행하기 위해, 각각 호스트 및 메모리 장치와의 인터페이스를 수행하는 인터페이스부들(미도시), 및 램(RAM) 등을 구비할 수 있다. 메모리 카드(MCRD)에 구비되는 램(RAM)이 DRAM이라면, 도 11b와 같이 온도 센서를 공유하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이, 메모리 카드(MCRD)는 온도 레벨이 변화되더라도 데이터의 기입 및 독출 동작시 오동작이 방지될 수 있어 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 12의 메모리 카드(MCRD)는 컴팩트 플래시 카드(CFC: Compact Flash Card), 마이크로 드라이브(Microdrive), 스마트 미디어 카드(SMC: Smart Media Card) 멀티미디어 카드(MMC: Multimedia Card), 보안 디지털 카드(SDC: Security Digital Card), 메모리 스틱(Memory Stick), 및 USB 플래시 메모리 드라이버 등으로 구현될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(SSD: Solid State Drive)를 나타내는 블록도이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SSD는 SSD 컨트롤러(SCTL) 및 메모리 장치(MEM)를 포함한다. SSD 컨트롤러(SCTL)는 버스(BUS)로 연결되는 프로세서(PROS), 램(RAM), 캐쉬 버퍼(CBUF) 및 메모리 컨트롤러(Ctrl)를 구비할 수 있다. 프로세서(PROS)는 호스트(미도시)의 요청(명령, 어드레스, 데이터)에 응답하여 메모리 컨트롤러(Ctrl)가 메모리 장치(MEM)와 데이터를 송수신하도록 제어한다. 본 발명의 실시예에 따른 SSD의 프로세서(PROS) 및 메모리 컨트롤러(Ctrl)는 하나의 ARM 프로세서로 구현될 수도 있다. 프로세서(PROS)의 동작에 필요한 데이터는 램(RAM)에 로딩될 수 있다. 호스트 인터페이스(HOST I/F)는 호스트의 요청을 수신하여 프로세서(PROS)로 전송하거나, 메모리 장치(MEM)로부터 전송된 데이터를 호스트로 전송한다. 호스트 인터페이스(HOST I/F)는 USB(Universal Serial Bus), MMC(Man Machine Communication), PCI-E(Peripheral Component Interconnect-Express), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), ESDI(Enhanced Small Device Interface), 그리고 IDE(Intelligent Drive Electronics) 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜로, 호스트와 인터페이스 할 수 있다. 메모리 장치(MEM)로 전송하고자 하거나, 메모리 장치(MEM)로부터 전송된 데이터는 캐쉬 버퍼(CBUF)에 임시로 저장될 수 있다. 캐쉬 버퍼(CBUF)는 SRAM 등일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 SSD에 구비되는 메모리 컨트롤러(Ctrl) 및 메모리 장치(MEM)는 각각, 도 10a 또는 도 10b의 메모리 컨트롤러(MCtrl) 및 플래시 메모리 장치(FMEM)일 수 있다. 또한, SSD에 구비되는 램(RAM)이 DRAM이라면, 도 11b와 같이 온도 센서를 공유하도록 구성될 수도 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 SSD는 온도 레벨 변화에 따른 에러 발생이 방지되므로, 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 14는 도 13의 SSD를 포함하는 서버 시스템과, 서버 시스템을 포함하는 네트워크 시스템을 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템(NSYS)은 네트워크를 통해 연결되는 서버 시스템(SSYS) 및 다수의 단말들(TEM1~TEMn)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 서버 시스템(SSYS)은 네트워크에 연결되는 다수의 단말들(TEM1~TEMn)로부터 수신되는 요청을 처리하는 서버(SERVER) 및 단말들(TEM1~TEMn)로부터 수신되는 요청에 대응되는 데이터를 저장하는 SSD를 포함하는 구비할 수 있다. 이때, 도 14의 SSD는 도 13의 SSD일 수 있다. 즉, 도 14의 SSD는 본원 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러(MCtrl) 및 플래시 메모리 장치(FMEM)를 포함할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 SSD를 포함하는 서버 시스템과, 서버 시스템을 포함하는 네트워크 시스템은 온도 레벨 변화에 따른 에러 발생이 방지되므로, 신뢰성이 향상될 수 있다.

상기에서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 플래지 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템은 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있다. 예를 들면, PoP(Package on Package), BGAs(Ball grid arrays), CSPs(Chip scale packages), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier), PDIP(Plastic Dual In-Line Package), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, COB(Chip On Board), CERDIP(Ceramic Dual In-Line Package), MQFP(Plastic Metric Quad Flat Pack), TQFP(Thin Quad Flatpack), SOIC(Small Outline Integrated Circuit), SSOP(Shrink Small Outline Package), TSOP(Thin Small Outline Package), TQFP(Thin Quad Flatpack), SIP(System In Package), MCP(Multi Chip Package), WFP(Wafer-level Fabricated Package), WSP(Wafer-Level Processed Stack Package) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

FMEM: 플래시 메모리 장치, MSYS: 메모리 시스템
MCA: 메모리 셀 어레이, TSU: 온도 감지부, CU: 제어부
Temp: 측정된 온도, TMDAT: 온도 레벨 정보
R_CDAT: 설정 데이터 독출 신호, CDAT: 설정 데이터
NCDAT: 업데이트된 설정 데이터, W_NCDAT: 업데이트된 설정 데이터의 기입 신호
OPV: 동작 파라미터 값, ADDR: 설정 데이터의 어드레스 정보
UDA: 사용자 데이터 영역, CDA: 설정 데이터 영역
TS: 온도 센서, TLG: 온도 레벨 생성부, MAPP: 맵핑 테이블
DEC: 디코더, BUFF: 버퍼, UPD: 업데이터, MCtrl: 메모리 컨트롤러

Claims (10)

1. 소정의 온도 구간 별로 설정되는 온도 레벨에서 플래시 메모리 장치의 동작 파라미터 값들을 포함하는 복수의 설정 데이터를 E-fuse(electrical fuse) 형태로 설정 데이터 영역에 저장하되, 상기 온도 레벨 별로 정해진 적어도 하나의 메모리 페이지에 저장하고, 사용자 데이터를 사용자 데이터 영역에 저장하는 메모리 셀 어레이;
   상기 플래시 메모리 장치의 온도를 측정하여, 온도 레벨 정보를 생성하는 온도 감지부; 및
   상기 온도 감지부로부터 상기 온도 레벨 정보를 수신하고, 상기 온도 감지부로부터 수신한 상기 온도 레벨 정보에 따라 설정 데이터 독출 신호를 상기 메모리 셀 어레이에 송신하여 상기 온도 레벨 정보에 대응하는 어드레스의 상기 메모리 셀 어레이에 접근하고, 상기 어드레스의 상기 메모리 셀 어레이에 저장된 상기 복수의 설정 데이터 중에서 상기 온도 레벨 정보에 대응하는 설정 데이터를 독출하고, 상기 독출된 설정 데이터를 이용하여 동작 파라미터 값들을 설정하는 제어부를 포함하는 플래시 메모리 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 설정 데이터 각각에 대응되는 상기 온도 레벨은 디스크리트(discrete)한 온도 별로 설정되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 설정 데이터는 제1 온도 레벨에 대응하는 제1 설정 데이터와 제2 온도 레벨에 대응하는 제2 설정 데이터를 포함하고,
   상기 제1 설정 데이터 및 상기 제2 설정 데이터는, 각각 대응되는 온도 레벨에 대응되는 DC 레벨 값 또는 부스팅 스킴 옵션(boosting scheme option)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 설정 데이터 및 상기 제2 설정 데이터는 상기 메모리 셀 어레이의 동일한 블록에 저장되거나, 각각 상이한 블록에 저장되며, 상기 사용자 데이터는 상이한 블록에 저장되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 설정 데이터는 유저(user) 또는 외부 호스트에 의해 가변되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.
6. 제1 항에 있어서, 상기 온도 감지부는,
   상기 플래시 메모리 장치의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하고,
   상기 측정된 온도를 이용하여 상기 플래시 메모리 장치의 온도 레벨을 결정하고, 상기 온도 레벨 정보를 생성하는 온도 레벨 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.
7. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 온도 레벨 정보를 수신하여 상기 온도 레벨 정보에 대응되는 상기 설정 데이터의 어드레스로 맵핑(mapping)하는 맵핑 테이블; 및
   상기 맵핑 테이블에 의하여 맵핑된 어드레스를 디코드(decode)하여 상기 메모리 셀 어레이로부터 상기 설정 데이터를 독출하는 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.
8. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 독출된 설정 데이터를 저장하는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.
9. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
   유저나 외부 호스트로부터 업데이트된 복수의 설정 데이터를 수신하여, 상기 메모리 셀 어레이에 기입하는 업데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.
10. 소정의 온도 구간 별로 설정되는 온도 레벨에서 동작 파라미터 값들을 포함하는 복수의 설정 데이터를 E-fuse(electrical fuse) 형태로 설정 데이터 영역에 저장하되, 상기 온도 레벨 별로 정해진 적어도 하나의 메모리 페이지에 저장하고, 사용자 데이터를 사용자 데이터 영역에 저장하는 플래시 메모리 장치;
    상기 플래시 메모리 장치의 온도를 측정하여, 온도 레벨 정보를 생성하는 온도 감지부; 및
    상기 온도 감지부로부터 상기 온도 레벨 정보를 수신하고, 상기 온도 감지부로부터 수신한 상기 온도 레벨 정보에 따라 설정 데이터 독출 신호를 상기 플래시 메모리 장치에 송신하여 상기 플래시 메모리 장치 내 상기 온도 레벨 정보에 대응하는 어드레스에 접근하고, 상기 어드레스에 저장된 상기 복수의 설정 데이터 중에서 상기 온도 레벨 정보에 대응하는 설정 데이터를 독출하고, 상기 독출된 설정 데이터를 이용하여 동작 파라미터 값들을 설정하는 메모리 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템.
    
    

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