TWI232460B

TWI232460B - Method for operating a memory arrangement

Info

Publication number: TWI232460B
Application number: TW092128768A
Authority: TW
Inventors: Gerd Dirscherl; Christian Peters; Holger Sedlak
Original assignee: Infineon Technologies Ag
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-05-11
Also published as: EP1559111B1; US20050251643A1; KR100708580B1; EP1559111A1; DE10252059B3; TW200414210A; DE50307905D1; JP2006504202A; KR20050084966A; WO2004042740A1

Description

1232460

j號 92128768 五、發明說明（1) 所屬技術領域本案係關於一種操作記憶體裝置之方法。先前技術在貝料的編製程序期間，多數的應用，例如可攜式資料載體移，數據處理、無限資料與功率傳輸以及有關安全 $ 3 ί等：都需要使記憶胞元的原始内容在發生電源供 "、，，或是被切斷情況的編製期間仍得以被保留。電子抹除式可編程唯讀記憶體"（Electrically ρρρρπ!1^ and Pr〇grammable Read Only Memories, 目^ f 1或是快閃記憶體與快閃心1^0^係分別是現今常 =开Π抹除的與可程式化非揮發性的半導體記憶體：有高記憶胞元密度且可以在任何通常是被細製，在此種狀況下，記憶震置的頁（page)。二-°奴’廷些區段接著在被細分成多重在EEPROMs中，杳袓π、上一頁的被儲存，為賣了科叮可士以在這些頁各別的區段中一頁接的方式而被標t il抹除，該資料係以區段接著區段化，反之，在考1 =閃記憶體僅可一頁接一頁地程式 (granulari ty 其/;構時一EEPR〇M則具有相當低的粒度被標記，但是其倡叮快閃記憶體中，可被抹除的資料乃為了將一&其僅可—頁接一頁的被抹除。是更多記怜體Ξ記憶體的資料予以程式化，一記憶體頁或了健存該=頁的；：：副本乃被載入另-個記憶體。為

第7頁 ^己憶體頁之前複製的資料係被抹除，而 1232460 __案號 92128768 五、發明說明（2) 被程式化的資料則被儲存於該頁之中。在程式化過程中的電壓驟降（voltage dip )與功率供應不足或是不連續都可能造成程式化與抹除操作被停止。因此，一旦抹除操作已被執行，因為電源不足已經發生的緣故，原有資料便可能被抹除或是該資料的副本不再可於主要記憶體中使用。本案申請人至少已知道為了避免功率不足所造成的資料流失以及未定義的資料狀態（抗撕裂程式設計 (tearing-pr00f programming))，包含有複數次的抹除與程式化的循環之複雜運算法乃在程式化資料之過程中被應用’而其所需的時間係為程式化時間的2〜4倍。本發明的一個目的即在於具體指明一種簡單而快速之記憶，體产置操作方法，該方法係使得一記憶體設備的資料成為抗撕裂程式叹计（tearing —pr〇〇f pr〇gramming)"，以，於在功率不足的情形下，—旦程式化作用已被執行，那麼原有的資料便仍可被存取。杏此目的係根據本案之申請專利範圍第丨項之特徵而得以貝現而有利地精粹係被具體指明於附屬項内容之中。發明内容個位址轉換單元（address translation unit)，例如一 =主要圮憶體，而該非揮發性記憶體乃具有複數個記憶體以及至少一個可透過實體位址（Physical addresses) 而宗从沾ir/A , . .. — — -------- 丄 ια 丄 auuiCbb C S 夕加記憶體頁。在該位址轉換單元之中，該快閃

第8頁 2本發明的記憶體裝置之操作方法中，該記憶體裝置乃匕3個非揮發性記憶體，例如一個快閃記憶體，以及一曰修正案號一7化五、發明說明（3) ---- =憶體之記憶體頁的實體位址係被指派至可輯定址的位址上。該邏輯位址係在該位址-盗來邏換成實體位址，因此便可快速地存怜頁早I中被轉體之記憶體頁上的一個無法定址區域一快閃記憶派至一記憶體頁之實體位址的邏輯位址，而在^ 了已被指 !，該資料的-副本以及無法定址區域的；C 為了處理而被複製到另一個記憶帛，而盥 :本乃，聯的該計數器乃增量了卜在程式化已、經成4之副本有處理的該資料之副本以及該無法定址區域成之後s ’被被儲存於該附加的記憶體頁之中。s/刻本乃，為被程式化的資料是儲存在該附加的記此在被程式化的資料已被儲存；：亡’因只有在被程式的資料被儲 =憶體頁的功用。在位址轉換單元之匕加頁的邏輯位L隐體頁係取代了被指派至被定址記憶體 1:::?地是’—旦程式化作用已被執行，該資料乃在其等卻仍可因所且加的記憶體頁上，那麼別。本發明方法而在無法定址區域中區者仍可=應：：斷：二=資料並無影響，因此後料已被儲存在附加的 "率供應中斷的事件中，資 mmmmrnrm^隐體頁上，一記憶體頁與該附加記第9頁 1232460 j號 92128768 五、發明說明（4) 憶體頁上的關一區段接一區體頁的無法定 )。先被評估單元的邏輯位及一相稱邏輯較高計換單元本發一快閃料乃儲被改變此仍可本發更詳盡乃以相數讀值中所對明方法記憶體存於非的資料存取記明係以地被解似的參聯實體位址的邏輯段地被評估（該邏址區域與該附加記的記憶體頁之實體址。如果發現兩個位址記憶體頁，只的一記憶體頁的實應的邏輯位址。的另一個特有優點乃具有一EEPR0M的揮發性記憶體的附會在一功率供應中憶體頁的所有資料一示範性實施例為釋於後。在不同圖考符號表示。修JE— 位址便在功率供應恢復時輯位址係被儲存於該記憶憶體頁的無法定址區域中位址乃被指派至位址轉換擁有一個不同實體位址以有在無法定址區域中擁有體位址會被指派至位址轉係起因於在程式化過程中粒度。因此，被改變的資加記憶體頁之中，而只有斷的事件中受到影響，因 Ο 基礎並藉參考所附圖式而式中相似或是對應的元件實施方式第1圖呈現了一個用來執行本發明之方法的記憶體裝置 1。記憶體裝置1乃包含一個非揮發性快閃記憶體2、一其 2乃被區分成多個區段3，而就其的部分而言，係有實體弋憶體頁31、32、33與3η。在位址轉換單元5之中，記憶體頁31、32、33與3η的一邏輯位址係被指派至非揮發性記憶體2的記憶體頁31、32、33與3η的各個實體位址。由一處

第10頁案號 92128768 曰 1232460 修正五、發明說明（5) 理器（未顯示）所定址的邏輯位址乃經該位址轉換單元而轉換至該實體位址’以致於非揮發性記憶體2上對應& 記憶體頁31、3 2、3 3與3 η可被快速地存取。在位址轉換、w 元5内的一記憶體頁之邏輯位址可能具有一個多變的位、元早寬度以及因應定址而被使用地特定數量的位元，雖然剩70 的位元數量可能被用於錯誤偵測或是有其他用途，其是與此個案無關。 ^ f ^ 第2 A圖呈現了非揮發性記憶體2的一區段3之一示範性奋施例。非揮發性記憶體的區段3乃具有記憶體頁3丨、3 2、 33、34與35。在第1攔當中，變數P1、p2、p3、p4與”乃分別代表記憶體頁31、3 2、3 3、3 4與3 5的實體位址，而在第2攔，變數a、B、C與D則代表儲存於記憶體頁31、32、 33與34中的資料。而第3攔則代表一無法定址的區域，在本示範性實施例之中，該無法定址的區域乃是位於該非揮發性記憶體2的側邊區域。該無法定址的區域並不受限於必而在非揮發性記憶體上，而是可以位在任何記憶體上。對每一個記憶體頁而言，此無法定址的區域乃包含已被指派至位於位址轉換單元5内的該記憶體頁上的邏輯位址以及一計數器。該等邏輯位址係以變數L1、L2、l3、L4與15 來表現，而該計數器則是以變數CNTX表現。當在區段3之，5列中的記憶體頁3 5代表一個無法以處理器定址的附加 °己隐體頁時，表現於區段3之第1至第4列中的記憶體頁 32、33與34係可藉處理器而被定址。進一步地說，該記憶體頁乃不具有可定址的資料而且也不具有在該無法定址的區域内之資料。

五、發明說明（6) - 一位址轉換單元5，其可把邏輯位址轉換成非揮發性記憶體2的圮憶體頁之實體位址，係被呈現於第2 β圖。在每一列之中，非揮發性記憶體2的記憶體頁之實體位址p j、 P2、P3、P4以及P5 (呈現於第2列）乃被指派至第丨攔所示的邏輯可定址的位址LI、L2、L3、L4與L5。非揮發性記憶體2的記憶體頁之實體位址的資料有利於被程式化的方式乃藉參考第2C圖至第2F圖而被解釋於後。第2C圖乃呈現了如第2 A圖的第一行所示之非揮發性記憶體2的第一記憶體頁。如第2D圖所示，為了程式化之故，〜在第二攔的資料A和邏輯位址以及無法定址的區域之計數器乃被複製到一其他記憶體4，該計數器係被增量了丨而被改變的資料A’則出現在該其他記憶體4之中。在成功地程式化作用之後，被改變的資料乃被儲存在非揮發性記憶體 2,的一附加記憶體頁之中，因此原有資料人與被改變的資料 A’在永久記憶體2之中都是可供利用的。如第2E圖所示，原有資料A仍是位於在第j列的第二攔的圯憶體頁31之中。而被改變的資料a，則是可在第5列之第2 搁的記憶體頁3 5中供使用。因此，無法定址的區域内的資料也同樣地位了程式化作用而被複製，非揮發性記憶體2 的兩個記憶體頁31與35則在第3欄中具有一個相稱的邏輯位址L1。然而，他們在第3攔中的差異乃在於計數器CNTX 與CNTX + 1的計數大小。一個功率供應的中斷乃造成把邏輯定址L1、L2、L3與L4 指定至記憶體頁31、32、33、34與35的實體位址PI、P2、

1232460 案號 92128768 年月曰_ 五、發明說明（7) 的，在該無法定址區域中的邏輯定址LI、L2、L3與L4以及各個記憶體頁31、32、33、34與35的實體位址pi、p2、 P3、P4與P5乃被評估，且該等實體位址pi、P2、p3、P4與 P 5係被指派至在位址轉換單元5中的各個邏輯位址l 1、 L2、L3與L4。在兩個記憶體頁的兩實體位址具有一相稱的邏輯位址之情形下，該兩記憶體頁之計數器的計數係被比較，而具有較高計數器計數值的記憶體頁的實體位址便被指派至位於位址轉換單元5中的邏輯位址。第2F圖呈現了在程式化作用被執行之後位在位址轉換單元5中的位址之指派。因為被改變的資料A，乃被儲存於附加記憶體頁35之中，如第2E圖中所示者，非揮發性記憶體 2的附加記憶體頁35之新實體位址P5便在主要記憶體5的第 1列之第j攔中被認可，因此，當邏輯位址u被定址，該位 =轉換單元5便把後者轉換成實體位址P5，而資料A，便可由附加記憶體頁35中被讀取。化=第2G圖的第1列所示者，記憶體頁31的資料係在程式用後被無效地轉換，因此，記憶體頁3丨便被用一連、，程式化操作的一附加記憶體頁。

第13頁 1232460 案號 92128768 Θ___ 圖式簡單說明第1圖呈現了一個用以執行本發明方法的記憶體裝置，第2 A圖呈現了一非揮發性記憶體的一區段之示範性實施例，第2 B圖呈現了一位址轉換單元的示範性實施例，第2C圖呈現了一非揮發性記憶體的—記憶體頁，第2D圖呈現了在另一記憶體中之第2E圖内所示的記憶體頁之内容，第2 E圖呈現了在程式化作用之後的一非揮發性記憶體的另一記憶體頁，

第2F圖呈現了在記憶體頁的程式化作用之後的位址轉換單元，以及第2G圖呈現了在程式化作用後的非揮發性記憶體的記憶體頁0

元件符號說明 1 記憶體裝置 2 非揮發性快閃記憶體 3 區段 4 其他記憶體 5 位址轉換單元 31 - 3 η 記憶體頁 CNTX 計數器 L1-L4 邏輯位址 P1-P5 實體位址 A-D 資料 A，被改變的資料第14頁

Claims

Ϊ232460 ---—_案號_J2128768_年月口條正六、申請專利範圍夕 I 一種記憶體裝置（1)的操作方法，其中該記憶體裝置 (1 )乃包含一非揮發性記憶體（2 )與至少一位址轉換單元（5)，該非揮發性記憶體（2)乃具有記憶體頁（31、 32、33、34 )以及至少一附加記憶體頁（35 )，該記憶體頁（31、32、33、34 )與該附加記憶體頁（35 )係具有實體位址（PI、P2、P3、P4、P5)以及在該位址轉換單元 (5 )中被轉換成該記憶體頁（31、32、33、34 )與該附加記憶體頁（35 )的該實體位址（ρ!、Ρ2、ρ3、ρ4、μ ) 之邏輯可定址位址（L1、L2、L3、L4)，

一讓位址得以轉換的資料係被儲存在該非揮發性記憶體 (2)的該記憶體頁（31、32、33、34)以及該附加記憶體頁（35)之中的一無法定址的區域内，一為了對一記憶體頁（31、32、33、34 )執行一程式化，該資料的副本、為了處理而被儲存在一其他記憶體 (4 )中的該無法定址的區域之資料的副本以及在該無法定址的區域内的資料係被改變，以及一一旦該程式化已被完成，被處理的資料副本以及被改變的該無法定址的區域之資料係被儲存於該附加記憶體頁 (3 5 )之中。〜

2 ·如申请專利範圍第1項所述之方法，其中與該邏輯位址 (L1、L2、L 3、L4 )相對應而在該非揮發性記憶體（2 ) 之該記憶體頁（31、32、33、34 )與該附加記憶體頁（35 )之無法定址的區域内的資料乃被指派至該記憶體頁 (31、32、33、34 )與該附加記憶體頁（35 )的實體位址

第15頁 1232460 ^ … ---- 案號 92128768 j^--日收 π：___ 六、申請專利範圍 (PI、Ρ2、Ρ3、Ρ4、Ρ5)，並且具有一計數器（CNTX)。 3·如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該無法定址的區域之資料係在透過被增量了 1的該計數器（CNTX)來程式化一記憶體頁（31、32、33、34 )的過程中被改變。 4·如申請專利範圍第3項戶斤述之方法，其乃包含以下列步驟來程式化： a·儲存在被定址記憶體頁（31、32、33、34)中的資料，及儲存在該附加記憶體頁（3 5 )中被處理的資料副本，該吕己憶體頁（3 1、3 2、3 3、3 4 )與該附加記憶體頁（3 5 )乃在一無法定址的區域中具有一相稱的邏輯位址（L丨、L 2、 L3、L4 )，且該記憶體頁（31、32、33、34 )與該附加的記憶體頁（3 5 )在一無法定址的區域中之計數器（cntX ) 係有不同讀值， b·使該資料以及被定址記憶體頁（31、32、33、34 )的無法定址的區域之資料無效， c·將實體位址（p5 )指派至位於邏輯位址（L1、[2、L3、 L4 )中的該附加記憶體頁（3 5 )，其中該邏輯位址（u、 L2、L3、L4 )係已被指派至位於該位址轉換單元（5 )中的被定址記憶體頁（31、3 2、3 3、3 4 )。 5·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該被定址的記憶體頁（31、32、33、34 )在該程式化已被執行之後乃成為該附加的記憶體頁（3 5 )。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該非揮發性記憶體（2 )係為一快閃記憶體。

1232460 修正 ------—盍號 92128768 年月六、申請專利範圍二如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該位址轉換單元（5 )係為一主要記憶體。 8·如申請專利範圍第2項至第7項之任一項所述之方法，其=該非揮發性記憶體（2 )係被分成區段（3 )而且具有特定數量的實體記憶體頁（31、32、33、34、35 )， -在一功率供應中斷之後，記憶體頁（31、32、33、34 )與附加記憶體頁（35)的關聯實體位址（P1、P2、P3、 P4、P5)之邏輯位址（u、L2、u、L〇乃一區段接一區段地被評估（該邏輯位址（L1、L2、u、u )係被儲存於該記憶體頁（31、32、33、34)之無法定址的區域以及該附加記憶體頁（3 5 )之無法定址的區域之中）， _先被評估的該記憶體頁（31、32、33、34)以及該附加記憶體頁（35 )的實體位址（P1、p2、p3、p4、p5 )乃被指派至位址轉換單元（5)中的該等邏輯位址（u、 L2、L3、L4)，以及 —如果有兩個記憶體頁（31、32、33、34 )與一附加記憶體頁（35 )分別具有一相稱邏輯位址（li、、l3、L4 )，只有在該無法定址區域中擁有較高計數讀值的該記憶體頁（31、32、33、34 )或是該附加記憶體頁（35 )的實體位址（PI、P2、P3、P4 )會被指派至位於該位址轉換單元（5)中所對應的邏輯位址（L1、[2、乙3、[4)。

第17頁