TW202046329A - Memory apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種記憶體裝置,且特別是有關於一種具有錯誤檢查和糾正錯誤功能的記憶體裝置。The present invention relates to a memory device, and more particularly to a memory device with error checking and error correction functions.
隨著科技的進步,消費者對儲存媒體的需求也急速增加,其中動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory,DRAM)具有結構簡單、高密度、低成本的優點,因此被廣泛地應用於各種電子裝置。為了提升DRAM的資料可靠度,某些DRAM會具備修正錯誤記憶體(Error-correcting code memory,ECC memory)來偵測儲存資料中的錯誤位元並且修正此錯誤位元。目前DRAM主要採用單錯誤校正(Single Error Correcting)技術,但單錯誤校正技術一次只能糾正一位元的錯誤。如果儲存資料同時具有2位元以上的錯誤,ECC電路的錯誤校正功能就會失效。然而DRAM操作時可能會因高溫、刷新等因素發生軟錯誤(Soft error)而產生錯誤位元。如果不能及時校正錯誤位元,可能會讓儲存資料累積兩個錯誤位元而降低記憶體的資料可靠度。因此,如何對儲存資料進行及時的校正以避免累積到2個以上的錯誤位元而維持DRAM的資料正確性成為一個待克服的問題。With the advancement of technology, consumer demand for storage media has also increased rapidly. Among them, Dynamic Random Access Memory (DRAM) has the advantages of simple structure, high density, and low cost, so it is widely used Various electronic devices. In order to improve the data reliability of DRAM, some DRAMs are equipped with error-correcting code memory (ECC memory) to detect the error bit in the stored data and correct the error bit. At present, DRAM mainly uses single error correction (Single Error Correcting) technology, but the single error correction technology can only correct one-bit errors at a time. If the stored data has an error of more than 2 bits at the same time, the error correction function of the ECC circuit will fail. However, during DRAM operation, soft errors may occur due to factors such as high temperature, refresh, etc., resulting in error bits. If the error bit cannot be corrected in time, the stored data may accumulate two error bits and reduce the data reliability of the memory. Therefore, how to correct the stored data in time to avoid the accumulation of more than 2 error bits and maintain the accuracy of the DRAM data becomes a problem to be overcome.
本發明提供一種記憶體裝置,可在資料的讀取週期中,即時校正錯誤位元並且更新儲存的資料與錯誤檢查校正用的校正資料。The present invention provides a memory device that can correct error bits in real time and update stored data and correction data for error checking and correction during data reading cycles.
本發明的一種記憶體裝置,包括:資料讀寫電路、校正資料讀寫電路與校驗子運算電路。資料讀寫電路耦接記憶胞陣列,用以存取記憶胞陣列的資料。校正資料讀寫電路耦接校正資料記憶胞陣列,用以存取校正資料記憶胞陣列的校正資料。校驗子運算電路根據從資料讀寫電路接收的資料以及從校正資料讀寫電路接收的校正資料產生錯誤解碼信號,其中,在讀取資料的同一個讀取週期中,資料讀寫電路根據錯誤解碼信號校正資料中的錯誤位元且輸出正確的資料與校正位元信號,其中資料讀寫電路將校正後的資料寫回記憶胞陣列,其中校驗子運算電路還根據校正位元信號輸出校正資料寫入信號至校正資料讀寫電路以更新校正資料記憶胞陣列中的校正資料。A memory device of the present invention includes: a data reading and writing circuit, a correction data reading and writing circuit, and a syndrome operation circuit. The data read-write circuit is coupled to the memory cell array for accessing data in the memory cell array. The calibration data read-write circuit is coupled to the calibration data memory cell array for accessing calibration data of the calibration data memory cell array. The syndrome calculation circuit generates an error decoding signal based on the data received from the data read and write circuit and the correction data received from the correction data read and write circuit. In the same read cycle when the data is read, the data read and write circuit The decoded signal corrects the error bits in the data and outputs the correct data and correction bit signals. The data read and write circuit writes the corrected data back to the memory cell array, and the syndrome calculation circuit also outputs corrections based on the correction bit signal The data write signal is sent to the calibration data read-write circuit to update the calibration data in the calibration data memory cell array.
基於上述,本發明的記憶體裝置可以在一個讀取週期中從記憶胞陣列讀取資料並完成檢查與校正。當發現資料中有一個錯誤位元時,本發明的記憶體裝置能夠在同一個讀取週期中即時校正錯誤以輸出正確的資料,並且對應地在一個連續的期間中將校正後的資料寫回記憶胞陣列以及將更新的校正資料寫回校正資料記憶胞陣列。藉此,本發明的記憶體裝置可以提高資料的可靠度。Based on the above, the memory device of the present invention can read data from the memory cell array and complete inspection and calibration in one read cycle. When an error bit is found in the data, the memory device of the present invention can instantly correct the error in the same read cycle to output the correct data, and correspondingly write back the corrected data in a continuous period The memory cell array and the updated calibration data are written back to the calibration data memory cell array. Therefore, the memory device of the present invention can improve the reliability of data.
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。In order to make the above-mentioned features and advantages of the present invention more comprehensible, the following specific embodiments are described in detail in conjunction with the accompanying drawings.
圖1是依照本發明一實施例的一種記憶體裝置的方塊圖。請參照圖1,記憶體裝置100包括記憶胞陣列110、校正資料記憶胞陣列120、資料讀寫電路130、校正資料讀寫電路140與校驗子運算電路170,其中校驗子運算電路170包括校驗子產生電路150以及校驗子解碼電路160。資料讀寫電路130耦接記憶胞陣列110以存取記憶胞陣列110的資料MD。校正資料讀寫電路140耦接校正資料記憶胞陣列120以存取校正資料記憶胞陣列120的校正資料PM。校正資料PM是用以對資料MD進行檢查與校正的錯誤檢查和校正碼,例如對資料MD進行漢明碼(Hamming code)等ECC編碼程序而產生。校正資料PM的位元數取決於資料MD的位元數。在本實施例中,資料MD的大小以64位元為例,校正資料PM的大小則對應設定為7位元,但本發明並不限制資料MD與校正資料PM的大小。FIG. 1 is a block diagram of a memory device according to an embodiment of the invention. 1, the
校驗子運算電路170根據從資料讀寫電路130接收的資料MD(資料讀寫電路130讀取資料MD後輸出讀取位元信號RD)以及從校正資料讀寫電路140接收的校正資料PM(校正資料讀寫電路140讀取校正資料PM後輸出校正讀取信號PS)產生錯誤解碼信號SD,其中,在讀取資料MD的同一個讀取週期中,資料讀寫電路130根據錯誤解碼信號SD校正資料MD中的錯誤位元且輸出正確的資料(即資料輸出信號RWB)與校正位元信號CS。資料讀寫電路130會將校正後的資料寫回記憶胞陣列110,並且校驗子運算電路170還根據校正位元信號CS輸出校正資料寫入信號NS至校正資料讀寫電路140以更新校正資料記憶胞陣列120中的校正資料PM。The
換句話說,在本實施例中,在讀取資料MD與校正資料PM後,可以通過校驗子運算電路170的校驗子編碼(Syndrome encoding)與校驗子解碼(Syndrome decoding)來檢查資料MD中是否有錯誤位元。如果存在錯誤位元,資料讀寫電路130可以在同一個讀取周期中即時地根據錯誤解碼信號SD修正錯誤位元以輸出正確的資料輸出信號RWB,還可以一併輸出校正位元信號CS到校驗子運算電路170來使校正資料讀寫電路140更新校正資料PM。特別一提的是,在讀取資料MD到輸出正確的資料輸出信號RWB之間,記憶體裝置100不需要再次選擇記憶胞陣列110的記憶胞,可以在同一個讀取周期中完成上述動作,並且還可以更新校正資料PM。In other words, in this embodiment, after reading the data MD and the correction data PM, the data can be checked through the syndrome encoding and syndrome decoding of the
以下進一步說明本實施例的電路結構與實施方式。圖2是依照本發明的一實施例的資料讀寫電路的電路方塊示意圖。請參照圖2,資料讀寫電路130包括資料讀取電路210、資料校正電路220與資料寫入電路230。資料讀取電路210耦接記憶胞陣列110,用以從記憶胞陣列110讀取資料MD以產生讀取資料AD與對應的讀取位元信號RD。資料校正電路220耦接資料讀取電路210與校驗子運算電路170的校驗子解碼電路160,用以在讀取週期中鎖存讀取資料AD,以及根據錯誤解碼信號SD校正讀取資料AD的錯誤位元以產生正確的資料輸出信號RWB與校正位元信號CS,其中資料輸出信號RWB是資料讀寫電路130讀取與校正資料MD後的輸出結果。資料寫入電路230耦接資料校正電路220與記憶胞陣列110,用以使用校正位元信號CS取代對應錯誤位元的資料輸出信號RWB以將正確的資料MD寫回記憶胞陣列110。The circuit structure and implementation of this embodiment are further described below. FIG. 2 is a circuit block diagram of a data reading and writing circuit according to an embodiment of the invention. Please refer to FIG. 2, the data reading and
請再參照圖1,校驗子運算電路170包括校驗子產生電路150與校驗子解碼電路160。校驗子產生電路150耦接資料讀寫電路130與校正資料讀寫電路140,並根據讀取操作或寫入操作選擇接收資料讀取電路210或資料校正電路220的輸出信號產生校正資料寫入信號NS。更具體來說,資料讀寫電路130進行讀取操作時,校驗子產生電路150根據讀取位元信號RD產生校正資料寫入信號NS,且在資料讀寫電路130進行寫入操作時,校驗子產生電路150根據校正位元信號CS或資料輸出信號RWB產生校正資料寫入信號NS。1 again, the
校驗子產生電路150比較校正資料寫入信號NS與對應的校正資料PM(校正資料讀寫電路140讀取校正資料PM以提供校正讀取信號PS給校驗子產生電路150)來產生校驗子信號SY。校驗子解碼電路160耦接校驗子產生電路150以對校驗子信號SY進行解碼而產生錯誤解碼信號SD。資料讀寫電路130根據錯誤解碼信號SD校正資料MD中的錯誤位元。The
接著說明資料讀寫電路130的具體實施方式。圖3A是依照本發明的一實施例的資料讀取電路的電路示意圖,圖3B是依照本發明一實施例的記憶體裝置的讀取操作的波形示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的資料校正電路的電路示意圖,圖5A是依照本發明的一實施例的資料寫入電路的電路示意圖,圖5B是依照本發明的一實施例的資料寫入電路的控制信號產生電路的電路示意圖。請搭配圖1與圖2參照圖3A至圖5B以具體說明資料讀寫電路130的實施細節。Next, a specific implementation of the data reading and
在圖3A中,資料讀取電路210包括讀取開關310、預充電路320與放大電路330。讀取開關310的輸入端從記憶胞陣列110接收資料MD,並受控於讀取致能信號DE而導通或斷開。預充電路320耦接讀取開關310的輸入端,受控於預充信號PB以對讀取開關310的輸入端執行預充電動作。放大電路330的輸入端耦接讀取開關310的輸出端,受控於讀取致能信號DE以產生讀取資料AD,並產生對應的讀取位元信號RD。In FIG. 3A, the
具體來說,記憶胞陣列110中的感測放大器以差分信號(Differential signal)的方式來輸出儲存於記憶胞中的資料MD,因此資料MD會包括資料信號MDiT與反相資料信號MDiN的差分信號,其中資料MD以64位元為例,在本說明書中以MDi表示資料MD的其中一個位元,i是0到63的整數(i=0, 1, 2…, 63),例如MD0、MD1、…MD63。同理,讀取資料AD也是包括讀取資料信號ADiT與反相讀取資料信號ADiN的差分信號。本說明書中的i是指對應的位元,例如,讀取位元信號RDi、資料輸出信號RWBi與校正位元信號CSi是表示讀取位元信號RD、資料輸出信號RWB跟校正位元信號CS中對應的位元,請以此類推。Specifically, the sense amplifier in the
在讀取開關310中,傳輸閘TG1耦接位元線BL以接收資料信號MDiT,傳輸閘TG2耦接互補位元線BLN以接收反相資料信號MDiN,並且傳輸閘TG1與傳輸閘TG2都受控於讀取致能信號DE。圖3A中的反相器INV1的輸入端接收讀取致能信號DE,其輸出端共同耦接傳輸閘TG1與傳輸閘TG2的其中一控制端(例如傳輸閘TG1與傳輸閘TG2中的N型電晶體的控制端)。反相器INV2的輸入端耦接反相器INV1的輸出端,其輸出端共同耦接傳輸閘TG1與傳輸閘TG2的另一控制端(例如傳輸閘TG1與傳輸閘TG2中的P型電晶體的控制端)。In the
在預充電路320中,反相器INV3接收預充信號PB。P型電晶體TP1的第一端耦接電源電壓VDD,其控制端耦接反相器INV3的輸出端,其第二端耦接位元線BL。P型電晶體TP2其第一端耦接電源電壓VDD,其控制端耦接反相器INV3的輸出端,其第二端耦接互補位元線BLN。P型電晶體TP3耦接於P型電晶體TP1的第二端與P型電晶體TP2的第二端之間,其控制端耦接反相器INV3的輸出端。In the
在放大電路330中,放大器332耦接讀取開關310以接收資料信號MDiT與反相資料信號MDiN,且對應地輸出讀取資料信號ADiT與反相讀取資料信號ADiN。反相器INV4接收反相讀取資料信號ADiN以輸出讀取位元信號RDi。In the amplifying
在本實施例中,放大器332包括P型電晶體T31~T32以及N型電晶體T33~T35。P型電晶體T31與N型電晶體T33串接於電壓電源VDD與N型電晶體T35的第一端之間,P型電晶體T32與N型電晶體T34同樣串接於電壓電源VDD與N型電晶體T35的第一端之間,其中P型電晶體T31與N型電晶體T33的控制端共同耦接N型電晶體T34的第一端,P型電晶體T32與N型電晶體T34的控制端共同耦接N型電晶體T33的第一端。N型電晶體T35的第二端耦接接地電壓GND,其控制端耦接讀取致能信號DE。In this embodiment, the
在圖3B中,在讀取操作前,預充信號PB導通讀取開關310以對位元線BL跟互補位元線BLN進行預充電動作。當要開始讀取操作時,預充信號PB會關閉讀取開關310以結束預充電動作。同時,用以選擇記憶胞陣列110的記憶胞的選擇信號CSL會由低邏輯位準(Low)變為高邏輯位準(High),以讀取所選擇的記憶胞的資料MD。接著,讀取致能信號DE切換到高邏輯位準(High)以導通讀取開關310與啟動放大器332來放大資料信號MDiT與反相資料信號MDiN以輸出讀取資料信號ADiT、反相讀取資料信號ADiN與讀取位元信號RDi。圖3B中的低電壓VSS在此以接地電壓GND為例。In FIG. 3B, before the read operation, the precharge signal PB turns on the
請參照圖4,資料校正電路220包括校正開關410、讀取位元鎖存器420、校正電路430與輸出電路440。校正開關410的輸入端從資料讀取電路210接收讀取資料ADi,並受控於讀取鎖存信號LAR而導通或斷開。讀取位元鎖存器420耦接校正開關410,用以鎖存讀取資料ADi。校正電路430耦接讀取位元鎖存器420且接收對應的錯誤解碼信號SDi,用以根據錯誤解碼信號SDi校正讀取位元鎖存器420所儲存的位元。輸出電路440耦接校正電路430與讀取位元鎖存器420,受控於輸出致能信號OE將讀取位元鎖存器420所儲存的位元輸出為資料輸出信號RWBi。4, the
在圖4的校正開關410中,傳輸閘TG3從資料讀取電路210接收讀取資料信號ADiT,傳輸閘TG4從資料讀取電路210接收反相讀取資料信號ADiN,且傳輸閘TG3與傳輸閘TG4都受控於讀取鎖存信號LAR。反相器INV5輸入端接收讀取鎖存信號LAR,其輸出端共同耦接傳輸閘TG3與傳輸閘TG4的其中一控制端以提供讀取鎖存信號LAR的反相信號。In the
讀取位元鎖存器420包括反相器INV6與反相器INV7。反相器INV6的輸入端耦接反相器INV7的輸出端且通過傳輸閘TG3接收讀取資料信號ADiT。反相器INV7的輸入端耦接反相器INV6的輸出端且通過傳輸閘TG4接收反相讀取資料信號ADiN。The read
在校正電路430中,反相器INV8接收錯誤解碼信號SDi,反相器INV9耦接反相器INV6的輸出端以輸出校正位元信號CSi。P型電晶體TP4的第一端耦接電源電壓VDD,其第二端耦接P型電晶體TP5的第一端,其控制端耦接反相器INV8的輸出端。P型電晶體TP5的第二端耦接反相器INV6的輸入端,其控制端接收讀取資料信號ADiT。P型電晶體TP6的第一端同樣耦接電源電壓VDD,其第二端耦接P型電晶體TP7的第一端,其控制端耦接反相器INV8的輸出端。P型電晶體TP7的第二端耦接反相器INV6的輸出端,其控制端接收反相讀取資料信號ADiN。In the
在輸出電路440中,反相器INV10的輸入端耦接輸出致能信號OE。反及閘NAND1的第一輸入端耦接P型電晶體TP5的第二端,其第二輸入端接收輸出致能信號OE。反或閘NOR1的第一輸入端耦接P型電晶體TP5的第二端,其第二輸入端耦接反相器INV10的輸出端。P型電晶體TP8的第一端耦接電源電壓VDD,其控制端耦接反及閘NAND1的輸出端,並且N型電晶體TN1的第一端耦接P型電晶體TP8的第二端並提供校正後的資料輸出信號RWBi,其控制端耦接反或閘NOR1的輸出端,其第二端耦接接地電壓GND。輸出電路440還可以包括耦接於N型電晶體TN1的第一端的鎖存器442。鎖存器442的電路架構與讀取位元鎖存器420相同,由兩個反相器INV互接所形成。In the
請再次參照圖3B,當讀取鎖存信號LAR切換至高邏輯位準,讀取位元鎖存器420接收讀取資料ADi以鎖存其位元值,並產生對應的正鎖存位元信號EiT以及反鎖存位元信號EiN。在圖3B中,在讀取鎖存信號LAR的高邏輯位準期間中,正鎖存位元信號EiT改變至低邏輯位準,反鎖存位元信號EiN改變至高邏輯位準。在讀取鎖存信號LAR切換至低邏輯位準後,如果資料MD的第i個位元是錯誤位元,來自校驗子解碼電路160的錯誤解碼信號SDi會切換至高邏輯位準。在同一個讀取週期內,校正電路430會根據錯誤解碼信號SDi反轉讀取位元鎖存器420所鎖存的錯誤的位元值,因此正鎖存位元信號EiT以及反鎖存位元信號EiN發生反轉以糾正錯誤。最後,輸出電路440根據輸出致能信號OE輸出正確的資料輸出信號RWBi。Please refer to FIG. 3B again, when the read latch signal LAR switches to a high logic level, the read
請參照圖5A,資料寫入電路230包括反相器INV11、寫入開關510、寫入開關520、寫入位元鎖存器530與輸出電路540。反相器INV11的輸入端接收對應的資料輸出信號RWBi。寫入開關510的輸入端耦接反相器INV11的輸出端並受控於第一寫入鎖存信號LAWm而進行導通或斷開。寫入開關520的輸入端接收對應的校正位元信號CSi並受控於第二寫入鎖存信號LDWm而進行導通或斷開。在此m是0~7的整數,表示對應的遮罩(Mask)位元。寫入位元鎖存器530耦接寫入開關510的輸出端以及寫入開關520的輸出端,輸出電路540耦接寫入開關520的輸出端以及寫入位元鎖存器530。輸出電路540受控於寫入致能信號WE且將資料輸出信號RWBi或校正位元信號CSi寫入記憶胞陣列110。5A, the
在此,輸出電路540所輸出的資料信號MDiT與反相資料信號MDiN可以分別被傳送回記憶胞陣列110的位元線與互補位元線以重新寫入資料MDi。Here, the data signal MDiT and the inverted data signal MDiN output by the
在圖5A中,寫入開關510是以傳輸閘TG5的方式實施,寫入開關520是以傳輸閘TG6的方式實施。傳輸閘TG5的兩個控制端分別接收對應的第一寫入鎖存信號LAWm與第一寫入鎖存信號LAWm的反相信號(簡稱反相第一寫入鎖存信號)LAWmB,傳輸閘TG6的兩個控制端分別接收第二寫入鎖存信號LDWm與第二寫入鎖存信號LDWm的反相信號(簡稱反相第二寫入鎖存信號)LDWmB。In FIG. 5A, the
寫入位元鎖存器530包括反相器INV12與反相器INV13。反相器INV12的輸入端耦接反相器INV13的輸出端,反相器INV13的輸入端耦接反相器INV12的輸出端,其中反相器INV12的輸入端共同耦接傳輸閘TG5與傳輸閘TG6的輸出端。The
在輸出電路540中,反相器INV14串接反相器INV15,且反相器INV14接收寫入致能信號WE。反及閘NAND2的第一輸入端耦接反相器INV12的輸出端,其第二輸入端耦接反相器INV15的輸出端,反或閘NOR2的第一輸入端耦接反相器INV12的輸出端,其第二輸入端耦接反相器INV14的輸出端。P型電晶體TP9的第一端耦接電源電壓VDD,其控制端耦接反及閘NAND2的輸出端,並且N型電晶體TN2的第一端耦接P型電晶體TP9的第二端並提供對應的資料信號MDiT,其控制端耦接反或閘NOR2的輸出端,其第二端耦接接地電壓GND。反及閘NAND3的第一輸入端耦接反相器INV13的輸出端,其第二輸入端耦接反相器INV15的輸出端。反或閘NOR3的第一輸入端耦接反相器INV13的輸出端,其第二輸入端耦接反相器INV14的輸出端。P型電晶體TP10的第一端耦接電源電壓VDD,其控制端耦接反及閘NAND3的輸出端,且N型電晶體TN3的第一端耦接P型電晶體TP10的第二端並提供對應的反相資料信號MDiN,其控制端耦接反或閘NOR3的輸出端,其第二端耦接接地電壓GND。In the
請參照圖5B,資料寫入電路230還包括控制信號產生電路550,控制信號產生電路550根據初始寫入鎖存信號LAW與寫入遮罩信號DM產生第一寫入鎖存信號LAWm與第二寫入鎖存信號LDWm。在本實施例中,寫入遮罩信號DM是8位元的信號,因此寫入遮罩信號DMm是表示對應第m個位元的信號,m是0到7的整數。Referring to FIG. 5B, the
控制信號產生電路550提供校驗寫入鎖存信號LAWPT與反相校驗寫入鎖存信號LAWPB至校正資料讀寫電路140,並且提供對應的第一寫入鎖存信號LAWm與第二寫入鎖存信號LDWm,以及其反相信號至資料寫入電路230。The control
控制信號產生電路550包括反相器INV16、反相器INV17、反相器INV18與信號產生電路610。反相器INV16與反相器INV17串接且反相器INV16的輸入端接收初始寫入鎖存信號LAW,反相器INV17輸出校驗寫入鎖存信號LAWPT至校正資料讀寫電路140,其中反相器INV18接收初始寫入鎖存信號LAW以輸出反相校驗寫入鎖存信號LAWPB。The control
補充說明的是,在進行讀取操作時,寫入致能信號WE、初始寫入鎖存信號LAW會保持在低邏輯位準。It is supplemented that during the read operation, the write enable signal WE and the initial write latch signal LAW will remain at a low logic level.
在圖5B的信號產生電路610中,反相器INV19的輸出端接收對應的寫入遮罩信號DMm。反及閘NAND4的第一輸入端接收初始寫入鎖存信號LAW,其第二輸入端耦接反相器INV19的輸出端,其輸出端輸出對應的反相第一寫入鎖存信號LAWmB。反相器INV20的輸入端耦接反及閘NAND4的輸出端以輸出對應的第一寫入鎖存信號LAWm。反及閘NAND5的第一輸入端接收初始寫入鎖存信號LAW,其第二輸入端接收對應的寫入遮罩信號DMm,其輸出端輸出對應的反相第二寫入鎖存信號LDWmB。反相器INV21的輸入端耦接反及閘NAND5的輸出端以輸出對應的第二寫入鎖存信號LDWm。In the
圖6A是依照本發明一實施例的記憶體裝置在未發現錯誤位元情況下的寫入操作的波形示意圖,圖6B是依照本發明一實施例的記憶體裝置在校正錯誤位元情況下的寫入操作的波形示意圖。請同時搭配上述實施例參照圖6A與圖6B。6A is a waveform diagram of a write operation of a memory device according to an embodiment of the present invention when no error bit is found, and FIG. 6B is a waveform diagram of a memory device according to an embodiment of the present invention when an error bit is corrected The waveform diagram of the write operation. Please refer to FIGS. 6A and 6B in conjunction with the above embodiments.
在圖6A中,當記憶體裝置100要寫入資料MD且要寫入的位元不需要校正時,用以選擇記憶胞的選擇信號CSL的致能時間(例如保持在高邏輯位準的時間)稱為正常寫入時間。在正常寫入時間中校正位元信號CS與寫入遮罩信號DM會一直保持低邏輯位準,寫入開關510被導通而寫入開關520被關閉,資料寫入電路230選擇將資料輸出信號RWBi寫入記憶胞陣列110。In FIG. 6A, when the
在圖6B中,記憶體裝置100在資料MD中發現錯誤位元後,且資料寫入電路230要寫回正確的資料時,選擇信號CSL的致能時間稱為校正寫入時間。在校正寫入時間中,讀取鎖存信號LAR被切換到低邏輯位準後,對應錯誤位元位置的錯誤解碼信號SDi的邏輯位準轉變成高位準,對應地,資料校正電路220輸出的校正位元信號CSi也會切換至高邏輯位準。補充說明的是,校驗子產生電路150也會對應地輸出校正資料寫入信號NS至校正資料讀寫電路140以更新校正資料PM。In FIG. 6B, after the
接著資料寫入電路230進行寫入操作,對應的第一寫入鎖存信號LAWm會關閉寫入開關510並且對應的第二寫入鎖存信號LDWm會導通寫入開關520,讓校正位元信號CSi取代資料輸出信號RWBi輸入至輸出電路540以在寫入致能信號WE的致能時間中寫入正確的位元值。Then the data write
簡言之,當要寫入的位元原本就是正確時,資料寫入電路230將資料輸出信號RWBi寫入記憶胞陣列110,當要寫入的位元是錯誤位元的位置時,資料寫入電路230將校正位元信號CSi寫入記憶胞陣列110。In short, when the bit to be written is originally correct, the
特別說明的是,在本實施例中,選擇信號CSL的致能時間可以改變,校正寫入時間會大於正常寫入時間。當記憶體裝置100發現有錯誤位元時,可以通過延長選擇信號CSL的致能時間,資料讀寫電路130與校正資料讀寫電路140就可以在進行校正的同一期間內將正確的資料寫回記憶胞陣列110以及更新校正資料PM。也就是說,選擇信號CSL只需要致能一次就可以完成檢查校正與更新的動作。In particular, in this embodiment, the enabling time of the selection signal CSL can be changed, and the correction writing time will be longer than the normal writing time. When the
接著說明校驗子產生電路150的電路架構細節。圖7A是依照本發明的一實施例的校驗子產生電路的電路示意圖,圖7B是依照本發明的一實施例的校驗子產生電路的內部運算電路的電路示意圖,圖7C是依照本發明的一實施例的校驗子產生電路的校驗子控制信號產生電路的電路示意圖。Next, the circuit structure details of the
請先參照圖7A,校驗子產生電路150包括內部運算電路710與多個互斥或閘XOR2,其中內部運算電路710包括多個傳輸閘TG(如圖7B中的傳輸閘TG7~TG9)與多個互斥或閘XOR1。7A, the
在圖7B中,內部運算電路710通過控制多個傳輸閘TG以選擇提供資料輸出信號RWB、校正位元信號CS或讀取位元信號RD至多個互斥或閘XOR1以輸出校正資料寫入信號NS。具體來說,內部運算電路710具有多個輸入電路720。每個輸入電路720除了接收對應的資料輸出信號RWBi,還可以從資料讀取電路210接收對應的讀取位元信號RDi,從資料校正電路220接收對應的校正位元信號CSi。內部運算電路710通過控制輸入電路720中的多個傳輸閘TG7~TG9以選擇輸入讀取位元信號RD、資料輸出信號RWB與校正位元信號CS的其中一個信號至對應的互斥或閘XOR1。In FIG. 7B, the internal
詳言之,傳輸閘TG7接收對應的讀取位元信號RDi且受控於寫入資料控制信號WED以及寫入資料控制信號WED的反相信號WEDB,傳輸閘TG8接收資料輸出信號RWBi且受控於寫入資料選擇信號WEm以及寫入資料選擇信號WEm的反相信號WEmB,傳輸閘TG9接收校正位元信號CSi且受控於寫入遮罩選擇信號DWm以及寫入遮罩選擇信號DWm的反相信號DWmB。In detail, the transmission gate TG7 receives the corresponding read bit signal RDi and is controlled by the write data control signal WED and the inverted signal WEDB of the write data control signal WED, and the transmission gate TG8 receives the data output signal RWBi and is controlled In the write data selection signal WEm and the inverted signal WEmB of the write data selection signal WEm, the transmission gate TG9 receives the correction bit signal CSi and is controlled by the write mask selection signal DWm and the inverse of the write mask selection signal DWm Phase signal DWmB.
在記憶體裝置100進行讀取操作時,輸入電路720選擇接收讀取位元信號RDi,導通傳輸閘TG7並關閉傳輸閘TG8與傳輸閘TG9;在記憶體裝置100進行寫入操作時,輸入電路720關閉傳輸閘TG7,並根據寫入遮罩信號DM導通傳輸閘TG8或傳輸閘TG9以選擇接收資料輸出信號RWBi或校正位元信號CSi。When the
經過多級的互斥或閘XOR1運算,內部運算電路710最終輸出校正資料寫入信號NSj,其中,因為本實施例的校驗位元是7位元,因此j是0到6的整數,校正資料寫入信號NSj表示校正資料寫入信號NS中對應第j個位元的信號。After multiple levels of mutual exclusion or gate XOR1 operations, the internal
在圖7A中,多個互斥或閘XOR2從內部運算電路710接收對應的校正資料寫入信號NSj以及從校正資料讀寫電路140接收對應的校正讀取信號PSj。校驗子產生電路150對校正讀取信號PS與校正資料寫入信號NS進行比較以輸出校驗子信號SY。校驗子解碼電路160接收校驗子信號SY與解碼控制信號SDE並對校驗子信號SY進行解碼運算以輸出錯誤解碼信號SD給資料讀寫電路130的資料校正電路220。In FIG. 7A, a plurality of mutually exclusive OR gates XOR2 receive the corresponding correction data write signal NSj from the internal
校驗子產生電路150還包括校驗子控制信號產生電路730,用以產生上述傳輸閘TG的控制信號。圖7C中校驗子控制信號產生電路730的電路架構與圖5B的控制信號產生電路550相似,因此校驗子控制信號產生電路730的運作細節在此不再贅述。The
接著說明校正資料讀寫電路140的具體電路架構。圖8是依照本發明的一實施例的校正資料讀寫電路的電路示意圖,圖9是依照本發明的一實施例的校正資料寫入電路的電路示意圖。Next, the specific circuit structure of the correction data reading and writing
請參照圖8,校正資料讀寫電路140包括校正資料讀取電路810與校正資料寫入電路820。校正資料讀取電路810耦接校正資料記憶胞陣列120與校驗子運算電路170,用以從校正資料記憶胞陣列120讀取校正資料PM以輸出校正讀取信號PS至校驗子運算電路170的校驗子產生電路150。校正資料寫入電路820耦接校正資料記憶胞陣列120與校驗子運算電路170的校驗子產生電路150,用以將校正後的校正資料PM寫入校正資料記憶胞陣列120。Referring to FIG. 8, the correction data reading and writing
當記憶體裝置100進行讀取操作時,校正資料讀取電路810可以從校正資料記憶胞陣列120讀取校正資料PM以輸出校正讀取信號PS至校驗子產生電路150。校驗子產生電路150根據校正讀取信號PS檢查讀取位元信號RD是否有錯誤位元。如果存在錯誤位元,對應的錯誤解碼信號SDi就會改變邏輯位準。在本實施例中,如果資料MD的第i個位元錯誤,錯誤解碼信號SDi會改變至高邏輯位準,如圖3B所顯示。When the
校正資料讀取電路810的電路細節可以參考圖3A,本領域具有通常知識者可從的資料讀取電路210獲致足夠的建議、教示與實施方式,在此不再加以贅述。For the circuit details of the calibration
圖9顯示校正資料寫入電路820的電路細節,其電路架構與圖5A的資料寫入電路230相似,本領域具有通常知識者可從的資料寫入電路230獲致足夠的建議、教示與實施方式,在此不再加以贅述。9 shows the circuit details of the correction
請再參考圖6B,當校驗子產生電路150檢查出讀取位元信號RD有錯誤位元時,資料寫入電路230對讀取位元信號RD進行糾錯,校驗子產生電路150會根據記錄錯誤位元位置的校正位元信號CS輸出新的校正資料寫入信號NS。校正資料寫入電路820將新的校正資料寫入信號NS寫入至校正資料記憶胞陣列120以更新校正資料PM。圖9中的校正資料PM是包括由校正資料信號PMjT與反相校正資料信號PMjN組成的差分信號,j是0到6的整數,代表對應的校驗位元。Please refer to FIG. 6B again. When the
綜上所述,本發明的記憶體裝置可以在一個讀取週期中從記憶胞陣列讀取資料並進行檢查,其中當發現資料中有一個錯誤位元時,本發明的記憶體裝置能夠在同一個讀取週期中即時校正錯誤並且輸出正確的資料。此外,本發明的記憶體裝置還可以同時輸出校正位元信號至資料寫入電路與校驗子產生電路。藉由延長選擇信號的使能期間,資料寫入電路可以把校正後的資料寫回記憶胞陣列並且校驗子產生電路能夠提供新的校正資料寫入信號至校正資料寫入電路以更新校正資料。如此一來,選擇信號只需要對要寫入的記憶胞提供一次使能期間就可以完成資料的校正與更新,達到即時檢查與糾正錯誤的功效。In summary, the memory device of the present invention can read data from the memory cell array and check it in one read cycle. When an error bit in the data is found, the memory device of the present invention can be Correct the error instantly and output the correct data in one reading cycle. In addition, the memory device of the present invention can also simultaneously output correction bit signals to the data writing circuit and the syndrome generating circuit. By extending the enable period of the selection signal, the data writing circuit can write the corrected data back to the memory cell array and the syndrome generating circuit can provide a new correction data writing signal to the correction data writing circuit to update the correction data . In this way, the selection signal only needs to provide an enabling period for the memory cell to be written once to complete the data correction and update, achieving the effect of real-time checking and correcting errors.
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。Although the present invention has been disclosed in the above embodiments, it is not intended to limit the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the technical field can make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. The scope of protection of the present invention shall be determined by the scope of the attached patent application.
100:記憶體裝置 110:記憶胞陣列 120:校正資料記憶胞陣列 130:資料讀寫電路 140:校正資料讀寫電路 150:校驗子產生電路 160:校驗子解碼電路 170:校驗子運算電路 210:資料讀取電路 220:資料校正電路 230:資料寫入電路 310:讀取開關 320:預充電路 330:放大電路 332:放大器 410:校正開關 420:讀取位元鎖存器 430:校正電路 440、540:輸出電路 442:鎖存器 510、520:寫入開關 530:寫入位元鎖存器 550:控制信號產生電路 610:信號產生電路 710:校驗子運算電路 720:輸入電路 730:校驗子控制信號產生電路 810:校正資料讀取電路 820:校正資料寫入電路 AD、ADi:讀取資料 ADiT:讀取資料信號 ADiN:反相讀取資料信號 BL:位元線 BLN:互補位元線 CS:校正位元信號 DE:讀取致能信號 DM:寫入遮罩信號 DWm:寫入遮罩選擇信號 DWmB:反相寫入遮罩選擇信號 EiT:正鎖存位元信號 EiN:反鎖存位元信號 GND:接地電壓 LAR:讀取鎖存信號 LAWIN:初始寫入鎖存信號 LAWm:第一寫入鎖存信號 LAWmB:反相第一寫入鎖存信號 LDWm:第二寫入鎖存信號 LDWmB:反相第二寫入鎖存信號 LAWPT:校驗寫入鎖存信號 LAWPB:反相校驗寫入鎖存信號 MD:資料 MDiT:資料信號 MDiN:反相資料信號 NAND1~NAND5:反及閘 NOR1~NOR3:反或閘 NS:校正資料寫入信號 INV、INV1~INV21:反相器 OE:輸出致能信號 PB:預充信號 PM:校正資料 PS:校正讀取信號 RWB、RWBi:資料輸出信號 RD、RDi:讀取位元信號 SY:校驗子信號 SD、SDi:錯誤解碼信號 SDE解碼控制信號 TG、TG1~TG9:傳輸閘 T31、T32、TP1~TP10:P型電晶體 T33、T34、T35、TN1~TN3:N型電晶體 VDD:電壓電源 VSS:低電壓 WE:寫入致能信號 WED:寫入資料控制信號 WEDB:反相寫入資料控制信號 WEm:寫入資料選擇信號 WEmB:反相寫入資料選擇信號100: Memory device 110: Memory cell array 120: Calibration data memory cell array 130: data read and write circuit 140: Calibration data read and write circuit 150: Syndrome generation circuit 160: Syndrome Decoding Circuit 170: syndrome calculation circuit 210: Data reading circuit 220: data correction circuit 230: Data writing circuit 310: Read switch 320: pre-charging circuit 330: amplifier circuit 332: Amplifier 410: Calibration switch 420: read bit latch 430: correction circuit 440, 540: output circuit 442: Latch 510, 520: write switch 530: Write bit latch 550: Control signal generating circuit 610: signal generating circuit 710: Syndrome Operation Circuit 720: input circuit 730: Syndrome control signal generating circuit 810: Calibration data reading circuit 820: Calibration data writing circuit AD, ADi: read data ADiT: read data signal ADiN: Inverted read data signal BL: bit line BLN: complementary bit line CS: Correction bit signal DE: Read enable signal DM: write mask signal DWm: Write mask selection signal DWmB: Inverted write mask selection signal EiT: Positive latch bit signal EiN: Anti-latching bit signal GND: Ground voltage LAR: read latch signal LAWIN: Initial write latch signal LAWm: first write latch signal LAWmB: inverted first write latch signal LDWm: The second write latch signal LDWmB: Inverted second write latch signal LAWPT: Verify write latch signal LAWPB: Inverted verification write latch signal MD: Information MDiT: data signal MDiN: Inverted data signal NAND1~NAND5: reverse and gate NOR1~NOR3: reverse or gate NS: Correction data write signal INV, INV1~INV21: inverter OE: output enable signal PB: Precharge signal PM: Calibration data PS: Correct reading signal RWB, RWBi: data output signal RD, RDi: read bit signal SY: syndrome signal SD, SDi: Error decoded signal SDE decode control signal TG, TG1~TG9: Transmission gate T31, T32, TP1~TP10: P-type transistor T33, T34, T35, TN1~TN3: N-type transistor VDD: voltage supply VSS: Low voltage WE: Write enable signal WED: write data control signal WEDB: Inverted write data control signal WEm: write data selection signal WEmB: Inverted write data selection signal
圖1是依照本發明一實施例的一種記憶體裝置的方塊圖。 圖2是依照本發明的一實施例的資料讀寫電路的電路方塊示意圖。 圖3A是依照本發明的一實施例的資料讀取電路的電路示意圖。 圖3B是依照本發明一實施例的記憶體裝置的讀取操作的波形示意圖。 圖4是依照本發明的一實施例的資料校正電路的電路示意圖。 圖5A是依照本發明的一實施例的資料寫入電路的電路示意圖。 圖5B是依照本發明的一實施例的資料寫入電路的控制信號產生電路的電路示意圖。 圖6A是依照本發明一實施例的記憶體裝置在未發現錯誤位元情況下的寫入操作的波形示意圖。 圖6B是依照本發明一實施例的記憶體裝置在校正錯誤位元情況下的寫入操作的波形示意圖。 圖7A是依照本發明的一實施例的校驗子產生電路的電路示意圖。 圖7B是依照本發明的一實施例的校驗子產生電路的內部運算電路的電路示意圖。 圖7C是依照本發明的一實施例的校驗子產生電路的校驗子控制信號產生電路的電路示意圖。 圖8是依照本發明的一實施例的校正資料讀寫電路的電路示意圖。 圖9是依照本發明的一實施例的校正資料寫入電路的電路示意圖。FIG. 1 is a block diagram of a memory device according to an embodiment of the invention. FIG. 2 is a circuit block diagram of a data reading and writing circuit according to an embodiment of the invention. 3A is a schematic circuit diagram of a data reading circuit according to an embodiment of the invention. 3B is a schematic diagram of waveforms of a read operation of the memory device according to an embodiment of the invention. FIG. 4 is a circuit diagram of a data correction circuit according to an embodiment of the invention. 5A is a circuit diagram of a data writing circuit according to an embodiment of the invention. 5B is a schematic circuit diagram of a control signal generating circuit of a data writing circuit according to an embodiment of the invention. 6A is a schematic diagram of a write operation of a memory device according to an embodiment of the present invention when no error bit is found. 6B is a schematic diagram of waveforms of a write operation in the case of correcting error bits in the memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 7A is a schematic circuit diagram of a syndrome generating circuit according to an embodiment of the invention. FIG. 7B is a circuit diagram of the internal arithmetic circuit of the syndrome generating circuit according to an embodiment of the present invention. 7C is a schematic circuit diagram of the syndrome control signal generating circuit of the syndrome generating circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a circuit diagram of a correction data reading and writing circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a circuit diagram of a correction data writing circuit according to an embodiment of the invention.
100:記憶體裝置 100: Memory device
110:記憶胞陣列 110: Memory cell array
120:校正資料記憶胞陣列 120: Calibration data memory cell array
130:資料讀寫電路 130: data read and write circuit
140:校正資料讀寫電路 140: Calibration data read and write circuit
150:校驗子產生電路 150: Syndrome generation circuit
160:校驗子解碼電路 160: Syndrome Decoding Circuit
170:校驗子運算電路 170: syndrome calculation circuit
CS:校正位元信號 CS: Correction bit signal
MD:資料 MD: Information
NS:校正資料寫入信號 NS: Correction data write signal
PM:校正資料 PM: Calibration data
PS:校正讀取信號 PS: Correct reading signal
RD:讀取位元信號 RD: read bit signal
RWB:資料輸出信號 RWB: Data output signal
SY:校驗子信號 SY: syndrome signal
SD:錯誤解碼信號 SD: Error decoded signal
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