TW201131573A - Nonvolatile memory devices having improved read reliability - Google Patents
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Description
201131573 37275pif 六、發明說明: 【優先權申請案之參考】 曰申請之韓國專利申請 ’該申請案之全文特此 本申請案主張2010年2月8 案第10-2010-0011553號的優先榷 以引用方式併入本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於半導體記憶體裝置,且特別是有關於 儲存多位元資料的非揮發性記憶體裝置。 【先前技術】 -般而言’半導體記憶體㈣是諸如麵及基於微處 理器之顧等數位邏輯設計之最為重要的微電子元件 述應用涉及自衛星至消費型電子技術的範圍。因而,半導 體記憶體製造技術的進步,包含為達成更高整合度及速度 而藉由尺寸縮放(scaling)獲得的製程改良及技術發展, 促成了其它數位邏輯之效能標準的建立。: 半導體記憶體裝置通常分為揮發性記憶體裝置及非 揮發性記憶體裝置。在揮發性記憶體裝置中,在靜態隨機 存取記憶體之狀況下藉由確立正反器(flip祖〇p )之邏輯狀 態而儲存邏輯資訊,在動態隨機存取記憶體之狀況下籍由 為電容器充電而儲存邏輯資訊。在揮發性記憶體裝置中, 在供應電力時儲存及讀取資料,而當電力切斷時,資料便 會丟失。 在非揮發性記憶體裝置中,諸如MROM、+PR〇M、 EPROM、EBPROM及PRAM,當電力切斷時亦可保留資 201131573 37275pif 料。根據所應用之製造技術,非揮發性記憶體裝置之資斜 儲存狀態是永久的,或者可再程式化。非揮發性記憶體裝 置用於在各種應用中儲存程式及微碼(microcode),所述 應用諸如為電腦、航空電子設備(avionics )、通信及消費 型電子技術。在需要快速且可程式化的非揮發性記憶髏的 系統中,在單一晶片中組合揮發性記憶體儲存模式與#揮 發性記憶體儲存模式亦可用於諸如非揮發性RAM (nvRAM)等裝置中。此外,已開發出包令一些額外邏輯 電路的特定記憶體結構以針對應用導向的任務而使效能最 佳化。 在非揮發性半導體記憶體裝置中,一般使用者難以更 新所儲存之内容’原因在於MR〇M、PROM及EPR01V[無 法自由抹除及寫入。然而,由於諸如Eepr〇m及pram 之非揮發性半導體記健裝置可電性抹除及寫人,所以其 應用範_展至需要連續更新的獅域體單元或程 式化。 【發明内容】 根據本發明之實施例的記憶體 多列非揮發性多位元(例如,N^,.3至〈具有 電路1憶體陣列。亦提供控制電路。所述控制 用第之揮發性記憶體陣列,且經組態以使 2體P車列中之第_列:非揮發性多位 :’乂 驗證館存於第1中*、、體早70中,來 』甲之貝枓的準確度。所述控制電路亦經 201131573 37275pif 組態以使用不同於第-序狀讀取電壓之第二序列之讀取 電壓而自第-列中讀取至少兩頁資料。根據本發明之此等 實施例中的-些實施例,第一序列之讀取電壓中之每一讀 取電壓的大小等於第二序列之讀取電料對應的讀取電 壓。 、 根據本發明之另外實施例,所述控制電路經組態以藉 由以下方式f至少兩頁資料程式化至第-列中:⑴將至 少兩頁寫入資料轉換成相對於所述至少兩頁寫入資料具有 不同二進位值的至少兩頁經轉換之資料;及⑻調整所 述第-列中之非揮發性多位元記憶體單元的臨限電壓,使 對應於所述至少兩頁經轉換之資料。此控制電路亦麵態 以自所述第-列中讀取至少兩頁經轉換之資料,作為所述 至少兩頁寫入資料。 根據本發明之另外實施例,提供一種記憶體系統,包 括:控制器,其經組態以基於第一位元型樣排序(paton ordering)來轉換資料;及非揮發歧憶體裝置,其經飯態 以根據對應於所述第-位元型樣排序之程.式化方法而程式 化經轉換之資料,並根據對應於不同於第一位元型樣排序 之第二位元型樣排序的讀取方法而讀取資料。 、包含附圖是為了便於加深對本發明之概念的理解,附 圖併入本說明書中,構成本說明書的一部分。圖式圖解說 明了本發明之概念的例不性實施例,且配上說明用以解釋 .本發明之概念的原理。 【實施方式】 201131573 37275pif 下文中將參照附圖更詳細地說明本發明之概念的例 示性實施例。然而,本發明之概念可以不同形式體現,且 不應被理解為限於此處闡述之實施例。實情為,提供此等 實施例’是為了使得本揭露將透徹且完整,並且將本發明 之概念的範疇完整地傳達給熟習此項技術者。 圖中為了清晰地圖解說明而誇示了本發明之概念的 例示性貫施例,本發明之概念的例示性實施例不限於所圖 =說明的具體形狀^在整個說明書及圖中,相同元件符號 代表相同元株。 項中ίίΓΓ使用時’術語“及/或,,包含相關聯之所列出 u元件、所有組合。此外,當一個部分 或藉由為前奸“直接輕”至後者, 至後者。除非另有裳置等)而“間接連接” 形式。此外,“包含”否‘則單數形式之物件可包含複數 區域、固定數目、步驟、包括之意思是指定一屬性、 除其它屬性、區域(缸程、元件及/或組件,但並不排 件。 疋數目、步驟、製程、元件及/或組 多也準資料館存技 格方面的競爭力。舉例令展日鼓加速,從而改良了價 位元的數目不斷増加。产二,儲存於記憶體單元中之資料 疋的數目增加,必然备=著储存於記憶體單元中之資料位 率及讀取頻率等各接、輯率、程式化頻 素。判定可最小化上述限制因 201131573 37275pif 素之位元型樣(bitpattern)之排序變得非常重要。位元型 樣排序亦可稱為位元分配方式(bit all〇cati〇n manner )。此 處,位元型樣可代表一記憶體單元中儲存之一行位元。.舉 例而言,當在一記憶體單元中儲存4位元資料時,位元型 樣可具有「0000」與「1111」之間存在的一值,且位元型 樣排序(亦即位元分配方式)可根據儲存於記憶體單元中 之資料位元數目而用不同方式來組態。圖1A及圖1B中繪 示根據例示性實施例之位元型樣排序(亦即,位元分配方 式)。 圖1A及圖1B所示之位元型樣可對應於記憶體單元中 儲存有4位元資料的狀況。在此狀況下,分別在選定字線 之s己憶體單元中儲存4頁資料。相應的記憶體單元可經程 式化而具有抹除狀態E及程式化狀態pi至p15中之一狀 態。舉例而言,參照圖1.A,當記憶體單元具有抹除狀態E 時,可將資料「1111」儲存於記憶體單元中。當記憶體單 元具有程式化狀態P1時,可將資料「0111」:儲存於ς憶體 單元中。亦即,可分配資料狀態Ε及Ρ1至Ρ15使具有^ 應的位元型樣。可如圖1Β所示分配對應於.資料狀態Ε及 至Ρ15的相應位元型樣。舉例而言,當記憶體單元具有 =除狀態Ε時,可將資料rml」儲存於記憶體單元〃中。 當記憶體單元具有程式化狀態P1時,可將資料「U讥 儲存於s己憶體單元中。在例示性實施例中.,位元型樣排 不限於圖1A及圖1.B所示之排序。 7 對ό己憶體早元中儲存之資料的讀取操作可為如下、巧 201131573 37275pif 程:判定記憶鮮元之臨限電壓是輯應刻 根據判定結果以獲得對應的4位元資料。可藉 二_及 執行讀取操作,且可執行讀取操作以便藉由二=來 定相應頁巾_應記憶體單元的:諸為^來確 查記憶體單元之臨限輕是高於還是低於用简資料畫, 為「〇」或「1」的狀態邊界(state b〇undary)。 刀 舉例而言,當記憶體單元經程式化而具有圖ia 的位元型樣排序時,可藉由使甩對應於狀態:p 7鱼p S之= 的狀態邊界的讀取電Μ 執行—次讀取操作來讀取』 二頁資料。可藉由使用分別對應於狀態ρ3與ρ4之間的狀 態邊界及狀態Ρ11與Η2之間的狀態邊界的讀取電壓VR4 及VR12執行兩次讀取操作而讀取第二頁資料。可藉由使 用分別對應於狀態P1與p2之間的狀態邊界、狀態p5與 之間的狀態邊界、狀態P9與P10之間的狀態邊界及狀 悲P13與P14之間的狀態邊界的讀取電壓VR2、VR6、Vfa〇 及VR14執行四次讀取操作而讀取第三頁資料。可藉由使 用分別對應於狀態E1與pi之間的狀態邊界、狀態P2與 P3之間的狀態邊界、狀態P4與P5之間的狀態邊界、狀態 P6與P7之間的狀態邊界、狀態P8與P9之間的狀態邊界、 狀=Pio與P11之間的狀態邊界、狀態pi2與pl3之間的 狀恶邊界以及P14與P15之間的狀態邊界的讀取電壓 VR1、VR3、VR5、VR7、VR9、VR11、VR13 及 執 行八次項取操作而讀取第四頁資料。 虽3己憶體單元經程式化而具有圖所乔的位元型樣 201131573 37275pif 序寺了用與上文所述相同的方式來 來執行讀取操作=可: 而讀取第^ R2 VR7及VR13來執行三次讀取操作 及j 使用讀取電壓VR1、VR6、谓 你田&妹彳了四次讀取操作而讀取第二頁資料。可藉由 使用碩取電麈VR3、VR5、VR_9及1 s μ ^ 操作而讀取第:頁資料日3田及™來執行四次讀取 v⑽及^4—=讀’=使,取· VR4、卿、 來執仃四-人頭取操作而讀取第四頁資料。 於取所判定之位元型樣排序的讀取方法而 1疋之位"°雜排序而程式化的多位元資料。 ▲於,猶t^型樣娜來程式化多位元*料的方法可對 取方法。舉例而言,可用如圖1A中所述之讀 取=來頃取根據圖1A所示之位元型樣排序儲存的多位 =資,。若藉由圖1B中所述之讀取方法來讀取根據圖Μ 不立元型樣排序儲存的多位元資料,則可能合讀取不 同於所儲存之資料的資料。因此,當判定出位元^= 日,’可判㈣應於關定之位元型樣排序的程式化方法及 1取方法。此意謂當根據對應於所判.定之位元型樣排序的 程式化方法而齡彡位元資料時,可根據對應於程式化方 法(或對應於所欺之位元碰财)的讀取方 多位元資料。 : t根據圖1A及圖1B所示之位元型樣排序來程式化資 料時,在分別讀取第一至第四..頁資料時產生之錯誤機率可 對應於讀取頻率,分別如右侧方框(box)AO及A1所示。舉 201131573 37275pif 例而言,圖1A所示之位元型樣排序(亦即,位元分配方 式的錯誤機率分佈)可為1:2:4:8,且圖1Β所示之位元分 配方式的錯块機率分佈可為3.:4:4:4。由於記憶體系統之錯 誤校正能力必須經設計以校正具有最大錯誤機率之頁的錯 誤,所以採用圖1Α所示之位元分配方式的記憶體系統可 能需要較採用圖1Β所示之位元分配方式的記憶體系統具 有相對更大錯誤校正能力的錯誤枝正電路。圖1Β所示之 位元分配方式可有利於實施均一的錯誤機率分佈(或均一 的讀取潛時(latency) ^ 圖2A為圖解說明根據例示性實施例之根據圖1A所 示之位元分配方式的程式化方式的圖。圖2Β為圖解說明 根據例示性實施例之藉由圖1Β所示之位元分配方式的程 式化方式的圖。圖2Α所示之程式化方式可適合於應用各 巧演算法來補償歸因於單元間耦接(inter_ceU c〇upling )的 單元分佈劣化,原因在於每個狀態下臨限電壓分佈的遞增 是均一的。,反,目2B所示之程式化方式可能不適合於 應用各種演算法來改良單元誠限電壓分佈,原因在於每 個狀滤下臨限電壓分佈的遞增不是均—的。 自上文的說明可看出,難以判定適合於應用各種演算 法來改^限電壓分佈以及實騎—錯誤解分佈的位元 ί 1根據本發明之概念之例示性實_ _憶« :二:H 7的錯誤機率分佈,且可使用適合於應用各種 濟^來改良臨限電齡佈的程式化方歧 文中將加以詳細說明。 ,:、 201131573 37275pif 圖3為圖解說明根據本發明之概念之例示性實施例的 記憶體系統的方塊圖。參照圖3,記憶體系統可使用非揮 發性記憶體裝.置作為儲存媒體。所述記憶鐵系統可包含主 機100、控制器200及非揮發性i己憶體裝置3〇〇。控制器 200可回應於主機100而控制非揮發性記憶體裝置控 制器200可對主機100提供之資料進行轉瘓,使得資料具 有適合於應用各種演算法來改良臨限電壓分佈的位元型樣 排序。經轉換之資料可儲存於非揮發性記憶體裝置3〇〇 内。舉例而言,控制器200可包含資料轉換器2的。資料 轉換器201可經組態以轉換待儲存於非揮發性記憶 3〇〇内的資料。在例示性實施例中,資料轉換器加;不 轉換自非揮發性記憶體裝置300讀取的資料。亦即,自非 ,發性記憶體裝置3〇〇讀取的資料可不經資.料轉換即被發 ^至主機1GG。可財種方絲實施資料賴。可在將所 於選定予線之記憶體單㈣的f資料臨時儲存於 控制器(例如,缓衝記憶體)2〇〇内之後執抒資料轉換。 ^列而S,將假定如圖1B戶斤示分配對應於狀態e及 =的相應位元型樣,且如圖2a所示執行程式化操 I二ΐ:位元錄之分配可與諸轉換之前自主機100 :貧料有關。根據以上㈣,可將第—至第四 使得之資料轉換器2G1可轉換臨時儲存之資料, 斤不之私式化方式而儲存於非揮發性記憶體裂置 12 201131573 37275pif 300内。舉例而言,可將對應於pi狀態之輸入資料自「11〇1」 轉換成「0111」,且可將對應於P2狀態之輸入資料自「11〇〇」 轉換成「0011」。可將對應於P3狀態之輸入資料自「1〇〇〇」 轉換成「1011」。亦即,請求由主機1〇〇寫入之資料「11〇1」 (對應於狀態P1)可由控制器200之資料轉換器2〇1轉換 成「0111」’且可將經轉換之資料「0111」儲存於非揮發性 記憶體裝置300内。此處應瞭解,資料轉換不限於本文中 揭不的内容。 非揮發性§己憶體裝置3〇〇可經組態以回應於控制器 200的#求而執行程式化/讀取操作。非揮發性記憶體裝置 300可經組態以根據圖2Α所示之程式化方式(亦‘即,對應 於經轉換之資料之位元型樣排序的程式化方式)來程式化 所傳輸的資料。非揮發性記憶體裝置3〇〇可執行讀取操 巧,以便讀取由主機100進行寫入請求的資料(亦即,在 資料轉換之前自主機丨〇〇傳輸的資料)。當讀取由主機100 進行寫入請求的資料(亦即,在資料轉換之前自主機 ,輸的資料)時,可不經控制器之轉換操作而將讀取 資料直接發送至主機1〇〇。亦即,非揮發性記憶體裴置3⑻ 可經組態以根據圖1Α所示之位元分配方式來執行程式化 操作,且根據圖1Β所示之位元分配方式來執行讀取 下文中將加以詳細說明。 乐 圖4為圖解說明根據本發明之概念之例示性實施例的 圖3所示的非揮發性記憶體裝置的方塊圖。參照圖非 揮發性記憶體裝置可為NAND快閃記憶體裝置,但本發明 13 201131573 37275pif 之概念的實施例不限於此。舉例而言,將療解,本發明之 概念的實施例可應用於MROM、PROM、FRAM、NOR型 快閃記憶體裝.置及類似裝置。非揮發性記憶體裝置300可 包含記憶體單元陣列310,其中的.記憶體單元排列成列(字 線:WL)及行(位元線:BL)。相應記億體單元可儲存1 位元資料或Μ位元(多位元)資料(M為大於1的整數)。 相應記憶體單元可用具有諸如電荷收集層(charge trap layer )或浮閘(floating gate )等電荷儲存層的記憶體單元、 具有可變電阻器(variable resistor)的記憶體單元或類似 的記憶體單元來實施。記憶體單元陣列310可經實施而具 有熟知的單層陣列結構(稱為二維陣列結構)或多層陣列 結構(稱為三維陣列結構)。例示性三維陣列結構揭露於名 為「SEMICONDUCTOR NJEMORY DEVICE WITH MEMORY CELLS ON MULTIPLE LAYERS」的美國專利公 開案 2008/0023747 及名為「SEMICONDUCTOR DEVICE WITH THREE-DIMENSIONAL ARRAY STRUCTURE」的 美國專利公開案2008/0084729中’其整個内容以引用的方 式併入本文中。 列解碼器320可絰組態以執行對記憶體單元陣列31〇 之列的選擇及驅動。電壓產生器330可受控制邏輯34〇控 制,且可經組U以產生程式化、抹除及郝操作所必需的 電壓(例如,程式化電壓、通過賴、抹除電壓及讀取電 壓)。讀取/寫入電路350可由控制邏輯34〇來控制,且可 根據褲作模式而作為侧放大料寫人购器來操作。舉 14 201131573 37275pif 例而言.,在讀取操作期間,讀取 自選定列之記憶體單元(或作為用於 感測放大器來操作。可藉由預定二:凡)伯測資料的 /輸出電路3_術f贿健;卜入界過$入 間,讀取/寫入電路350可作為用於驅動根期 二350可包含各自對應於相應位元線或位2 H電 器。當相應古己恃f罝;产本+夕 、、$的頁緩衝 部裝置⑽娜控 主;== 紙態而與外 =邏輯細可包含經域以姉讀取操作的讀 ’及_態以控制程式化操作的程式 342。讀取排程器341可根據對應 二 =自主機100傳輸之資料相關的位元分配方式之讀;; 如’圖1B所示之讀取方式)來控制讀取操作。亦 、取排程器糾可經組態以執行對應於具有均—錯 機率分佈之位元分配方式的讀取操作。= 可根據對應於與經轉換之資料相關之位元分配方式的程式 ::式(例如’圖2A戶斤示之程式化方式)來控制程二 &作。亦^,程式化排程器342可經組態以執行適合於應 用各種濟异法來補償單元分佈劣化之程式化操作。 在例示性實施例中,讀取排程器341可經組態而可由 外部農置(例如,控制器)來程式化。舉例而言,讀取排 15 201131573 37275pif 二t 可藉由控制器200在通電(P—rup) =疋之暫存器的蚊而程式化。程式化排程器342可經 而可用類似於讀取排程器341的方式程式化。相反, 丨及程式化排程器342之讀取演算法及程式 化凟异法在硬體方面可為固定的。 太為圖解說明經組態而具有用於全位元線記憶體架 3 "偶讀、體雜之記倾區塊的减體單元陣列31〇 的圖。下文中.,將詳細說明記憶體單元陣列31〇的例示性 舉例而言’將說明具有包含1024個記憶體區塊之記 憶體早7G陣列310的NAND快閃記憶體裝置。儲存於相應 記憶體區塊巾之資料可㈣抹除。在例示性實施例中,記 ,體區塊可為可同時抹除的儲存裝置之最小單位。舉例而 言,記憶體區塊可包含職於位元線(例如,㈣的位元 線)的多個行。在全位元線(allbitline,胤)架構的例 不性實施例中,記憶體區塊的所有位元線在讀取操作及程 式化操作期間可同時被選中。與共同字線相:關且連接至所 有位元線的儲存裝置可同時程式化。 在例示性實施例中,同一行中之多個儲存裝置可彼此 串列連接,從而形成NAND串。NAND串的一個端子可由 串選擇線(string select line ) SSL藉由一選擇電晶體控制 器而連接至對應的位元線,且NAND串的另一端子可:接 地選擇線(ground select ) GSL藉由選擇電晶體而連接 至共同源極線CSL。在奇偶位元線架構的另一例示性實施 例中,位元線可分為偶數位元線BLe及奇數位元線BL〇。 201131573 37275pif 射,在朗樣巾錢接至奇數位元線 連接至偶私可在一第一時間程式化,而與共同字線相關且 =式切其它區财,且可自紅記 二 此刼作可同時執行。 几貝取 記本發明之概念之例示性實施例的 據ϋ之操作的圖。下文中,將參照附圖詳細說明根 之概念之例示性實施例的記憶體系統操作。出於 =二假定4位元資料(或16位準資料)儲存於非 軍赉〖生。己L體裝置300的記憶體單元中。 主機⑽請求讀取/程式化操作時,控制器200可臨 =存自主機⑽提供的程式化資料。自主機刚提供之 不由控制器直接發送至非揮發性記憶體 裝置300。為了進行資料轉換,控制器細可—直 至收集到待儲存於選定字線之記紐單元中的$頁資料為 t = i收集到4頁資料,控制器之資料轉換器201 便可轉換臨時儲存於緩衝記憶體(未圖示)中的4頁資料, 使^料適合於應用各種演算法來補償單元分佈劣化。貝舉例 而言,當第四至第一頁·資料位元的型樣為對應於P1狀能 「的「應」時,可將位元型樣「贿」轉換成位元㈣ ill」。當第四至第一頁資料位元的型樣為對應於p2狀能 「的「mo」時,可將位元麵「簡」轉換成位元型樣 _」。對應於其它狀態之位元型樣亦可用與上述相同的 方式轉換。雖然轉換了程式化資料,但待程式化之狀能可 17 201131573 37275pif 不改變。亦即,當輸入對應於pi狀態的資 之位元型樣亦可對應MP1狀態。 、、,i轉換 可將經轉換之資料發送至.鱗雜 非揮發性記嶋置細之峨排㈣定字 線之减體早7G中使_換的_程式化。可根據 圖6所示之經轉換之資料的位元型樣排序的圖2A所示的 程式化方式來程式化敎字線之記倾單元。此程式化方 式可適合於_各_算法綠B限電壓分佈。: Ϊ定ίί之記憶體單元中程式化了 4頁資料,程式化程序 便可結束。 ^ 此後’主機100請求儲存於選定字線之記憶體單元中 的資料,非揮發性記憶體裝置3〇〇可讀取請求自字線之呓 憶體單元_取的㈣,且可_取之f料發送至控制器 200°控㈣2GG可不轉換過飾將讀取f料直接發送至 主機100 ’下文將加以詳細說明。 ,主機100請求儲存於選定字線之記憶體單元中的第 一頁資料時,非揮發性記憶體裝置300可藉由使用讀取電 壓VR2、VR7及VR13而非讀取電壓VR8以執行三次讀取 操作來讀取第一頁資料。讀取頁資料可為在資料轉換^前 自主機100傳輸的資料(對應於圖6之方框B〇的第一頁 資料)。當主機100请求儲存於選定字線之記憶體單元中的 第二頁資料時,非揮發性記憶體裝置300可藉由使用讀取 電壓VR1、VR6、VR8及VR11而非讀取電壓VR4及VR12 以執行四次讀取操作來讀取第二頁資料。讀取頁資料可為 18 201131573 37275pif 在資料轉換之前自主機傳輸的資料(對應於圖 框B0的第二頁資料)。當主機!⑻請求儲存於選定 記憶體單it中的第三頁資料時,非揮發性記憶體裝置細 可藉由使用讀取電塵VR3、VR5、VR9及聰5而非读 電壓W2、W6、V請及VR14以執行四次讀取操作二矣 取第三頁資料。讀取頁資料可為在資料轉換之前自主;: 100傳輸的資料(對應於圖6之方框B〇的第三頁資h 當主機100請求儲存於選定字線之記憶體單元中的第'四 資料時’非揮發性記憶體裝置可藉由使用讀取電壓 VR4、VR10、VR12及VR14而非讀取電壓VR卜VR3...... VRI3及衝5以執行四㈣取猶來讀料四頁二 取頁資料可為在資料轉換之前自主機刚傳輪的資料^ 應於圖6之方框B0的第四頁資料)。 自以上說明可看出’控網可轉崎料,使得資 料具有適合於細各種演算法來改良臨限電壓分佈的位元 型樣排序。經轉換之資料可财於_發性記憶體 300中。非揮發性記憶體裝置可根據適合於實施^一 錯誤機率分佈之位元麵排序來讀取資料。可不經資料 換過程而藉由控制器2〇〇將讀取資料發送至主機1〇〇。對 應於讀取猶域元龍祕可不舰對胁程式化操作 之=70型樣排序。亦即,發送至非揮發性記憶體裝置_ ^程^化資料可不同於自非揮發性記憶體裂置發送 讀取資料。舉例而言,本發明之實施例包含至少一具有多 列非揮發性多位70 (例如,則立元,其中Ν>2)記憶體單 201131573 37275pif 元的非揮發性記憶體陣列310。(見例如圖4至圖5)。亦提 供控制電路。根據本發明之一些實施例的控制電路可包含 控制邏輯電路34〇及其它組件,如電壓產生器33〇、列解 碼器320、讀取/寫入電路350及輸入,輸出電路36〇,如圖 4所圖解說明。控制電路電性耦接至非揮發性記憶體陣列 310,且經組態以使用第一序列的讀取電壓例如,VR8、 VR4、VR12、VR2、VR6、VR1G、VR14、VIU、VR3、 VR5、VR7、VR9、VR11、VR13 及 VRI5 )將四頁資料程 式化至非揮發性s己憶體陣列31〇中的一列非揮發性多位元 5己憶體單元中,以驗證儲存於正被程式化之列内的資料的 準確度。(見例如圖2、圖6A)。所述控制電路亦經組態以 使用不同於第-序狀讀取賴之第二序狀讀取電壓而 自所述列中讀取所述四頁資料。如圖6B所圖解說明,第 二序列之讀取電壓可為以下序列:VR2、VR7、VR13、VRb VR6、VR8、VR11、VR3、VR5、VR9、VR15、VR4、VR1〇、 VW2及VR14。如圖6A所圖解說明,所述控制電路可經 組態以藉由以下方式將四㈣料程式化至正被程式化之列 中.(1)將至少兩頁寫入資料轉換成相對於所述至少兩頁 寫入-貝料具有不同二進位值的至少兩頁經轉換之資料;及 (二0 5周整所述列中之非揮發性多位元記憶體單元的臨限電 壓,使對應於所述至少兩頁經轉換之資料。知圖1B及圖 6B所圖解說明’控制電路更經組態以自所述列中讀取四頁 經轉換之資料,以作為原始的四頁寫入資料。 當在使用如ROM的非揮發性記憶體裝置之應用中在 20 201131573 37275pif 工薇執行程式化操作時,可藉由福义 性記憶體裝置中程式化經3:轉換貧料以在非揮發 f二ίΐ ’可根據上述對應於圖1A之位元型樣 圖執行賴娜,且可_上述對應於 圖1B之位凡型樣的讀取方式來執行資料程式化。 ,7為圖解·包含根據本發明之概念之例示性實施 ^的非揮發性記Mm積體電路 昭 L積例如智慧卡)可包含__憶體裝'= 及控制S 2000。非揮發性記憶體裝f 1〇〇〇可與圖4 —質上相同’本文中將不再贅述^控制器2_可盘圖3 =上相同,本文中將不再贅述。控制器测可控制 發性記鍾裝置_,且可包含咖删,Μ 22〇〇軍 RAM 2300及輸入/輪出介面纖。cpu 2綱可基於儲 於ROM編中的各種程式來控制積體電路卡的整體押 作。輸入/輸出介面2400可提供與外部裝置之間的介面"。本 快閃記憶體裝置是即使斷電亦可保持所儲存之 的非揮發性AH體裝置。隨著諸如蜂嵩式電話、個人數位 助理(Personal DigitalAssistant,PDA)、氧位相機、可押 式遊戲機及MP3的行動裝置之使用的增加,快閃記憶體^ 置愈加廣泛地用作程式碼儲存裝置以及資料儲存裝置。^ 閃記憶體裝置可用於家用應用,如HDTV、DVD、路由哭 及王球疋位糸統(Gl〇bai.p〇siti〇Iiing SySfein,Gpgj)。曰 8 中示意圖解說明包含根據本發明之概念之例示性實施例的 非揮發性記憶體裝置的計算系統。 21 201131573 37275pif 計算系統可包含微處理器310〇(其電裡連接至匯流排 3001)、使用者介面32〇〇、數據機33〇〇 (如基頻晶片組)、 S己憶體控制器3400及用作儲存媒體的快.閃記憶體裝置 3500b快閃記憶體裝置35〇〇可用與圖4中實質上相同的方 式來組態。s己憶體控制器.Moo可將已由微處理器⑽處 理或待由#處理器3100處理的n位元資料(n為大於〇 的整數)儲存於快閃記憶體裝置35〇〇.中。當 動裝置時,可另外提供電池鳩來供應計算系統的操作電. 屢:雖然圖中未繪示,但熟習此項技術者將不難明白,計 算系統可更包含應用晶H、相機影像處理^ ( Ca黯a ί啡Processor,CIS)、行動DRAN及類似裝置。舉例而 吕’記憶體控制器3400及快閃記憶體裝置35〇〇可形成使 用非揮發性記憶體來儲存資料的固態驅動器/碟(§遍
State Drive/Disk,SSD) 〇 圖9為圖解說明根據本發明之概念之例示性實施例的 圖8所示的記憶體控彻的方塊圖。參照圖9,控制哭可 體中儲存資料,並自儲存媒體讀;資 t = 介面侧、記憶體介面棚、處理 =兀棚、猶記憶體侧及錯誤控鮮元侧。主機 ^面棚可經組態以與外㈣置⑽ 、 記憶體介面機可經組態以與儲存 :==制該控制器的整體操作。緩衝 存媒體讀取的資料。此外,緩衝記憶體44。可 22 201131573 37275pif 二侧的工作記憶l錯誤控制單元彻可經組態 測及校正自儲存雜讀取之資料的錯誤。如圖9所示,將 =鮮,可另外提供ROM 4_以儲存控制器中的程式碼資
I 在本發明之概念的例示性實施例中,記憶體單元可用 可變電阻記憶料元來鴻。例祕可㈣阻記憶體單元 及包含其的記憶體裝置揭露於美國專利第7529124號中, 所述專利的全文以引用的方式併入本文中。 儿 在本發明之概念的另一例示性實施例中,記憶體單元 可,用具有電荷儲存層之各種單元結構之一來實施。具有 電何儲存層之單元結構可包含制電荷收制的電荷收集 快閃結構、具有多層陣列的堆#快閃結構、無源極—沒極 的快閃結構及插腳型快閃結構。 八有龟荷收集快閃結構作為電荷儲存層的記憶體裝 置揭露於美國專利第印58906號、美國專利公開案第 2004-0169238號及美國專利公開案第2〇〇6_〇18〇851號 中,所述專利的全文以引用的方式併入本文中。無源極°/ 汲極的快閃結構揭露於韓國專利第673020號中,所述專利 的全文以引用的方式併入本文中。 根據本發明之概念之例示性實施例的快閃記憶體裝 置及/或記憶體控制器可使用各種類型的封裝來安裝7舉例 而5,根據本發明之概念之實施例的快閃記憶體裝置及記 憶體控制器可使用諸如以下封裝來安裝::封裝上封裝 (Package on Package ’ p〇p)、球狀柵格陣列(Bau Gri(1 23 201131573 37275pif
Array,BGA)、晶片級封裝(Chip Scale Package,CSP)、 塑膠引線晶片載體(Plastic Leaded Chip Carrier,PLCC)、 塑膠雙排封裝(Plastic Dual In-line Package,PDIP)、窩伏 爾組件内晶粒(Die in Waffle Pack )、晶圓形式的晶粒(Die in Wafer Form )、板上晶片(Chip On Board,COB )、陶究 雙排封裝(Ceramic Dualln-line Package,CfeRDIP)、塑谬 1度四平組件(Plastic Metric Quad Flat Pack,MQFP )、薄 型四平組件(Thin Quad Flat Pack,TQFP )、小型封裝積體 電路(Small Outline Integrated Circuit,SOIC)、窄間距小 型封裝(Shrink Small Outline Package,SSOP )、薄型小型 封裝(Thin Small Outline Package,TSOP)、封褒内系統 (System h Package,SiP )、多晶片封裝( Multi Chip
Package ’ MCP)、晶圓級製造封裝(Wafer-level Fabricated
Package ’ WFP )及晶圓級處理堆疊封裝(Wafer_levd
Processed Stack Package,WSP )。 根據本發明之概念的例示性實施例,寸採用適合於應 用各種演算法來改良臨限電壓分佈的位元型樣排序,及適 合於實施均一的錯誤機率分佈及讀取潛時的位元型樣排 序。 7 上文揭露之主題應被視為說明性而非限制性的,且隨 ,申請專補圍意.欲涵蓋所有此縣於本_之概念的真 貫精神及In»壽的所有此等修改、增強及其它實施例。因此, ,法律允騎最大程度上’應由以下申請糊歸及其均 等物之所料的最廣泛轉來狀本發明域念的範:壽, 24 201131573 3/275pif 且本發明之概念的範疇不應受以上詳細說明的侷限或限 制。 【圖式簡單說明】 圖1A及圖1B為圖解說明根據例示性實施例之仅元型 樣排序的圖。 圖2A為圖解說明根據例示性實施例之根據圖丨八所 示之位元分配方式之程式化方式的圖。 圖2B為圖解說明根據例示性實施例之根據圖1B所示 之位元分配方式之程式化方式的圖。 圖3為圖解說明根據本發明之概念之例示性實施 記憶體系統的方塊圖。 ' 圖4為圖解說明根據本發明之概念之例示性實施例的 圖3所示的非揮發性記憶體裝置的方塊圖。 、 圖5為圖解說明經組態而具有用於全位元線雜加 圖:、奇偶記憶體架構之記憶體區塊的記憶體單元^歹= 記怜二^ 根縣發日狀概念之彻性實施如
。己L體系統之操作的圖。 也例I 圖7為圖解說明包含根據本發 例的非揮發性記师 ^之概&之例贿實) 以置之積體電路卡的方坡圖。只’ 圖8為圖解說明包含根據本 冬 例=發性輯體裝置之計算系=忒例示咏 圖9為圖解說明根據本發明人点 圖8所示的記憶體控制器的方塊圖。&⑥生實施你“ 25 201131573 37275pif 【主要元件符號說明】 100 :主機 200:控制器 201 :資料轉揍器 300 :非揮發性記憶體裝置 310 :記憶體單元陣列 320 :列解碼器 330 :電壓產生器 340 :控制邏輯 341:讀取排程器 342 :程式化排程器 350 :讀取/寫入電路 360:輸入/輸出電路 1000 :非揮發性記憶體裝置 2000:控制器
2100 : CPU
2200 : ROM
2300 : RAM 2400 :輸入/輸出介面 3100:微處理器 3001 :匯流排 3200 :使用者介面 3300 :數據機 3400 :記憶體控制器 26 201131573 37275pif 3500 :快閃記憶體裝置 3600 :電池 4100 :主機介面 4200 :記憶體介面 4300 :處理單元 4400 :緩衝記憶體 4500 ··錯誤控制單元 4600 : ROM AO、A1 ··方框 BLe ··偶數位元線 BLo :奇數位元線 CSL :共同源極線 E :抹除狀態 GSL :接地選擇線 P1-P15 :程式化狀態 SSL :串選擇線 VR1-VR15 :讀取電壓
Claims (1)
- 201131573 37275pif 七、申請專利範園: 1. 一種記憶體系統,包括: 非揮發性記憶體陣列,其中具有多列非揮發位 記憶體單元;以及 控制電路’其電性麵接至所述非揮發性記憶體 所述控制電路經組態以使用第-序列之㈣電壓將 頁資料程式化至所述非揮發性記憶體陣列中一 發性多位元記憶體單元中以驗證儲存於所述第2列中 述資料的準4度,且更經組態以使用不同於所述第 之讀取電壓之第二序列之讀取電壓而自 所述至少兩頁資料。 $ /如申請專利範圍第」項所述之記憶體系統,其 述第-序狀讀取電壓中之每-所述讀取電壓的大小等於 所述第二序列之讀取電壓中對應的讀取電壓。 、 3.如申請專利範圍第!項所述之記 ,制電路經組態以藉由町方式將所述心^資= 式化至所述第—列中: 十牙 入兩頁寫入資料轉換成相對於所述至少兩頁寫 貝二、、有不同二進位值的至少兩頁經轉換之資料;以及 元的—财之麟轉練乡Μ記憶體單 、°。^堅,使對應於所述至少兩頁經轉換之資料。. 靜申請專利範圍第3項所述之記憶體系統,其中所 “之;述第^ ^作马所述至少兩頁寫入資料。 28 201131573 37275pif 5.如申請專利範圍第1項所述之記憶體系統,其中所 几夕立心己憶體單元為N位元記憶體單元,其中N為大於 二的整數。 ’ 。·一種具有N位元記憶體單元之非揮發性記憶體裝 ,的操作方法’其巾N為大於二的整數,所述操作方法包 括: 、、使用第一序列之讀取電壓用至少三頁資料來程式化 戶斤述非揮發性5己憶體裝置中的一列N位元訖憶體單元,以 驗證所述至少三頁資料的準確度;以及 使用不同於所述第一序列之讀取電壓之第二序列之 讀取電壓來讀取含有所述至少1頁資料的所述抑位元記 憶體單元。 7.如申請專利範圍第6項所述之操作方法,更包括將 四頁寫入資料轉換成相對於所述四頁寫入資料具有不同二 進位值的四頁經轉換之資料,其令所述程式化包括使用所 述第一序列之讀取電壓且用所述四頁經轉換之資料來程式 化所述非揮發性記憶體裝置中的所述列]^位元記憶體單元 以驗證所述四頁經轉換之資料的準確度,且其中所述讀取 包括讀取含有所述四頁經轉換之資料的所述列N位元記憶 體單元,以作為所述四頁寫入資料。 “ 8. —種記憶體系統,包括: 控制益,其經組態以基於第一位元型樣排序來轉換 料;以及 、' 非揮發性記憶體裝置’其經組態以根據對應於所述第 29 201131573 37275pif 一位元型樣排序的程式化方法來程式化經轉換的所述資 料’且根據對應於不同於所述第—位元型樣排序之第二位 元型樣排序的讀取方法來讀取資料。 9·如申請專利範圍第8項所述之記憶體系統,其中所 述讀取資料被所述控制器不加轉換地發送至外部裝置。 10.如申請專利範圍第8項所述之記憶體系統,其= 所述第一位元型樣排序適合於應用演算法來改良臨限電麈 分佈,且所述第二位元型樣排序適合於實施均一的錯誤襪 率分佈及讀取潛時。 30
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