TWI517163B - 非揮發性記憶體設備與用於處理其組態資訊的方法 - Google Patents

Description

非揮發性記憶體設備與用於處理其組態資訊的方法

本發明關於一種非揮發性記憶體設備，特別關於一種用於處理儲存在一組態資訊儲存區塊中之複數組態資料群組的技術。

做為一種非揮發性記憶體設備的一種快閃記憶體裝置包括一組態資訊儲存區塊，用於儲存複數組態資料群組。組態資訊儲存區塊被指定為一記憶體裝置中的一特定區塊，並由複數非揮發性記憶胞所構成。就為參考而言，這種組態資訊儲存區塊被稱之為一碼位址記憶體(CAM,“Code address memory”)。

儲存在該組態資訊儲存區塊中的該等複數組態資料群組之每一者，其包括內部偏壓資訊、內部邏輯組態資訊、失效的位址資訊與冗餘資訊中的任一種。在啟動作業周期當中，當電力首次施加於非揮發性記憶體設備並執行電力啟始化時，儲存在該組態資訊儲存區塊中的該等複數組態資料群組即藉由一頁面緩衝器進行偵測並輸出。此時，執行一種決定由該頁面緩衝器輸出多數之該等複數組態資料群組的程序，並將決定結果儲存為複數組態信號。「多數」(Majorities或Majority)可被定義為在一位元群組中多數位元為邏輯「1」。該位元群組可為例如4位元或8位元。

就參考而言，當該等組態資料群組之每一者被程式化至該組態資訊儲存區塊時，每個組態資料群組之所有個別資料被程式化為相同的數值以增加可靠度。例如，當假設一組態資料群組由8位元組態資料構成時，有8個「1」藉由複製而被程式化至該組態資訊儲存區塊。當該頁面緩衝器偵測並輸出儲存在該組態資訊儲存區塊中的該組態資料群組時，依照程式化狀態與偵測能力，輸出資料可以以多種數值輸出，像是「1111 1111」、「1111 1000」等。藉由決定被輸出之多數8位元資料信號偵測一最終資料值。也就是說，如果多數8位元資料信號的數值為「1」，「1」即被決定為最終資料值。否則，即決定「0」為最終資料值。

在啟動作業周期期間可以以此方式執行組態資訊處理。在這方面，如果該等複數組態資料群組之數目很多，則每次啟動電力時，處理組態資訊就需要很長時間。因此，本技術領域中需要一種可解決此問題的技術。

在本發明一具體實施例中，一種非揮發性記憶體設備包括一記憶體裝置，其具有一組態資訊儲存區塊用於儲存一第一組態資料群組以及比該第一組態資料群組具有較少位元的一第二組態資料群組；及一組態資訊處理電路，其配置成在一啟動作業的一第一周期期間，決定自該記憶體裝置輸出的多數該第一組態資料群組，並在該第一周期之後的一第二周期期間，決定自該記憶體裝置輸出的多數該第二組態資料群組。

在本發明另一具體實施例中，一種用於處理一非揮發性記憶體設備之組態資訊的方法，其包括當輸入資料信號對應於第二組態資訊時產生具有一數量之資料位元的一組態資料群組，其中該資料位元數目少於當該等輸入資料信號對應於第一組態資訊時；程式化該組態資料群組至一記憶體裝置；偵測自該記憶體裝置輸出的該組態資訊群組對應於該第一組態資訊與該第二組態資訊中的哪一者，並藉由依照一偵測結果控制一決定位元數目來決定一多數。

以下將透過示例性具體實施例參照該等附屬圖式，說明根據本發明之一種非揮發性記憶體設備的多種具體實施例以及一種用於處理其組態資訊的方法。

就參考而言，因為用於標定裝置、區塊等在圖式與實施方式中所使用的用語、標誌及符號視場合之需要可用於細部的單元，請注意在整個電路系統中相同的用語、標誌及符號可能並不標定相同的裝置、區塊等。概言之，一電路之邏輯信號與二元化資料值被區分為對應於電壓位準的高位準(H)及低位準(L)，並可表示成「1」及「0」。再者，一高阻抗狀態(一高Z狀態)可視場合的需要來定義與描述。同時，一資料信號之資料值可依照一電壓位準或一電流大小而不同地以單一位元型式或一多位元型式表示。

第1圖為根據本發明一具體實施例之一非揮發性記憶體設備的組態圖。

為了清楚說明，根據本發明之具體實施例的非揮發性記憶體設備1僅包括一簡化的組態。

請參照第1圖，一非揮發性記憶體設備1包括一記憶體裝置10與一組態資訊處理電路20。

以下將說明配置成如上述之非揮發性記憶體設備1之細部組態與主要作業。

記憶體裝置10包括主儲存區塊BLOCK_0到BLOCK_N、一額外儲存區塊EXTRA BLOCK及一頁面緩衝器PAGE BUFFER。主儲存區塊BLOCK_0到BLOCK_N之每一者被區分成複數頁面，且每一頁面由複數記憶胞構成。額外儲存區塊EXTRA BLOCK包括一組態資訊儲存區塊，用於儲存複數組態資料群組。該組態資訊儲存區塊被區分成複數頁面，且每一頁面由複數記憶胞構成。頁面緩衝器PAGE BUFFER偵測並輸出儲存在該組態資訊儲存區塊與主儲存區塊BLOCK_0到BLOCK_N中的資料。就參考而言，在該等複數組態資料群組當中，一第一組態資料群組包括內部偏壓資訊與內部邏輯組態資訊，及一第二組態資料群組包括失效的位址資訊與冗餘資訊。

儲存在該組態資訊儲存區塊中的該第一組態資料群組與該第二組態資料群組由具有不同位元數目的資料所構成。也就是說，該等組態資料群組之每一者皆由藉著一預定數目的位元，複製輸入資料信號之資料值所產生的，並被程式化至該組態資訊儲存區塊。當輸入資料信號對應於第二組態資訊時所產生的該第二組態資料群組，也就是失效的位址資訊與冗餘資訊，其比該第一組態資料群組具有較少數目的資料位元，該第一組態資料群組即為當輸入資料信號對應於第一組態資訊時所產生的資料群組，也就是內部偏壓資訊與內部邏輯組態資訊。在本具體實施例中，該第一組態資料群組被定義為8位元資料信號，而該第二組態資料群組被定義為4位元資料信號。

於一啟動作業中，當決定由記憶體裝置10依序輸出的該等第一與第二組態資料群組的個別多數時，組態資訊處理電路20藉由區別兩個周期來決定該等多數。

首先，於做為該啟動作業的一初始階段的一第一周期期間，自記憶體裝置10輸出的多數該第一組態資料群組被決定。

接著，於該第一周期之後的一第二周期期間，自記憶體裝置10輸出的多數該第二組態資料群組被決定。

換言之，於做為該啟動作業的初始階段之第一周期期間，因為電力並不穩定，由較多數目位元構成的該多數第一組態資料群組被決定。於電力相對穩定的第二周期期間，由較少數目位元構成的該多數第二組態資料群組被決定。因此，決定多數所需要的時間可被縮短而確保操作的穩定性。

在本具體實施例中，組態資訊處理電路20包括一控制時脈輸出單元21與一組態資料處理單元22。

控制時脈輸出單元21輸出一計數時脈信號CLK_CNT，及一第一閂鎖時脈信號CLK_LAT1與一第二閂鎖時脈信號CLK_LAT2，其循環比記數時脈信號CLK_CNT還要長個別預定的倍數。詳細而言，當一第一周期信號PERIOD1被啟動或啟動時，控制時脈輸出單元21輸出計數時脈信號CLK_CNT與第一閂鎖時脈信號CLK_LAT1，而在當一第二周期信號PERIOD2被啟動時輸出計數時脈信號CLK_CNT與第二閂鎖時脈信號CLK_LAT2。第二閂鎖時脈信號CLK_LAT2之循環比第一閂鎖時脈信號CLK_LAT1還要短一預定的倍數。

在本具體實施例中，控制時脈輸出單元21包括一振盪器21_1，與一時脈區分區段21_2。振盪器21_1回應於一時脈致能信號OSC_EN產生一基準時脈信號CLK_REF。時脈區分區段21_2區分基準時脈信號CLK_REF，且藉此產生計數時脈信號CLK_CNT、第一閂鎖時脈信號CLK_LAT1及第二閂鎖時脈信號CLK_LAT2。時脈區分區段21_2回應於第一周期信號PERIOD1與第二周期信號PERIOD2而分別輸出第一閂鎖時脈信號CLK_LAT1與第二閂鎖時脈信號CLK_LAT2。就參考而言，第一周期信號PERIOD1為在該第一周期期間被啟動的一信號，而第二周期信號PERIOD2為在該第二周期期間被啟動的一信號。第一與第二周期信號PERIOD1與PERIOD2可被定義為自一內部命令處理電路或類似者輸出的信號。

組態資料處理單元22決定依序自記憶體裝置10輸出之該等個別多數的該等第一與第二組態資料群組，其係在計數時脈信號CLK_CNT與自控制時脈輸出單元21輸出的對應閂鎖時脈信號的控制之下，以及輸出決定結果做為複數組態信號DATA_DET_LAT。組態資料處理單元22在計數時脈信號CLK_CNT與第一閂鎖時脈信號CLK_LAT1的控制之下，決定該多數第一組態資料群組。另外，組態資料處理單元22在計數時脈信號CLK_CNT與第二閂鎖時脈信號CLK_LAT2的控制之下，決定該多數第二組態資料群組。

在本具體實施例中，組態資料處理單元22包括一資料多工化區段22_1，一資料決定區段22_2，及一閂鎖區段22_3。資料多工化區段22_1執行該等組態資料群組的資料32之並列至序列的轉換功能。資料決定區段22_2在計數時脈信號CLK_CNT及一對應的閂鎖時脈信號的控制之下，決定自資料多工化區段22_1輸出的多數信號，並輸出一決定結果。閂鎖區段22_3閂鎖自資料決定區段22_2輸出的信號。

第2圖為例示如第1圖所示之資料決定區段22_2的具體實施例之電路圖。

請參照第2圖，資料決定區段22_2包括複數D正反器210、一第一資料結合部220與一第二資料結合部230。

複數D正反器210在計數時脈信號CLK_CNT的控制之下，閂鎖被依序施加的複數資料信號DATA<0>到DATA<7>。第一資料結合部220邏輯地結合儲存在複數D正反器中的複數資料信號DATA<0>到DATA<7>，偵測邏輯1的多數，並在第一閂鎖控制信號CLK_LAT1的控制之下，輸出一偵測的信號DATA_DET1。第二資料結合部230邏輯地結合儲存在該等複數D正反器中的複數資料信號DATA<0>到DATA<7>，偵測邏輯1的多數，並在第二閂鎖控制信號CLK_LAT2的控制之下，輸出一偵測的信號DATA_DET2。

第一資料結合部220由複數NAND閘極與一D正反器所構成。在本具體實施例中，如果在8位元資料當中有5或更多位元資料被偵測為「1」，則最終輸出信號DATA_DET1即輸出為「1」。也就是說，8位元資料信號DATA<0>~DATA<7>被NAND化為5位元，且NAND化的結果被再次NAND化，藉此決定最終輸出信號DATA_DET1的數值。

第二資料結合部230由複數NAND閘極與一D正反器所構成。在本具體實施例中，如果在4位元資料當中有3或更多位元資料被偵測為「1」，則最終輸出信號DATA_DET2即輸出為「1」。也就是說，4位元資料信號DATA<0>~DATA<7>被NAND化為3位元，且NAND化的結果被再次NAND化，藉此決定最終輸出信號DATA_DET2的數值。

第3圖為例示如第2圖所示之資料決定區段22_2的內部作業之時序圖。

資料決定區段22_2之內部作業將在以下參照第3圖的時序圖進行說明。

第一閂鎖時脈信號CLK_LAT1係其循環比計數時脈信號CLK_CNT之循環長八倍之信號，而第二閂鎖時脈信號CLK_LAT2係其循環比計數時脈信號CLK_CNT之循環長四倍之信號。

資料決定區段22_2於計數時脈信號CLK_CNT之八個循環期間，閂鎖對應於該第一組態資料群組的8位元資料，經由該閂鎖的8位元資料決定一多數，並在第一閂鎖時脈信號CLK_LAT1的控制之下，輸出一結果做為最終輸出信號DATA_DET1。

資料決定區段22_2於計數時脈信號CLK_CNT之四個循環期間，閂鎖對應於該第二組態資料群組的4位元資料，經由該閂鎖的4位元資料決定一多數，並在第二閂鎖時脈信號CLK_LAT2的控制之下，輸出一結果做為最終輸出信號DATA_DET2。

由以上說明可見，一種用於處理一非揮發性記憶體設備之組態資訊的方法，其適用於藉由複製輸入資料信號的數值一預定數目的位元來產生組態資料群組，該方法包括以下步驟：當該等輸入資料信號對應於第二組態資訊時，產生具有一位元數目的一組態資料群組，其少於當該等輸入資料信號對應於第一組態資訊時的位元數目；程式化在產生該組態資料群組的步驟中所產生的該組態資料群組至一記憶體裝置；以及偵測自該記憶體裝置輸出的該組態資料群組對應於該第一組態資訊與該第二組態資訊中的哪一者，並依照一偵測結果藉由控制一決定位元數目而決定一多數。

該第一組態資訊包括內部偏壓資訊與內部邏輯組態資訊，而該第二組態資訊包括失效的位址資訊與冗餘資訊。決定該多數的步驟係藉由於做為一啟動作業之初始階段的一第一周期期間，決定對應於該第一組態資訊之多數的一第一組態資料群組，並藉由於該第一周期之後的一第二周期期間，決定對應於該第二組態資訊之多數的一第二組態資料群組來實施。

因此，根據本發明之該等具體實施例，該非揮發性記憶體設備與用於處理一非揮發性記憶體設備之組態資訊的方法之好處在於可以縮短組態資訊處理時間。

目前為止，已經詳細說明了本發明之具體實施例。就參考而言，間接與本發明之技術精神相關之包括額外組件元件的具體實施例可被示例化，藉以更為詳細地說明本發明。再者，用於指示信號與電路之啟動狀態的一啟動高組態或一啟動低組態可依照一具體實施例而改變。因為這種具體實施例變化有大量的案例，並可由本技術領域中具通常知識者簡易地推論出來，故在此處將省略其列舉。

雖然以上已經說明某些具體實施例，本技術領域中具通常知識者將可瞭解到所述的該等具體實施例僅做為範例。因此，此處所說明之非揮發性記憶體設備與用於處理其組態資訊的方法並不基於所述的具體實施例而做限制。而是，此處所述的非揮發性記憶體設備與用於處理其組態資訊的方法必須僅受限於配合以上說明及附屬圖式所依循的該等申請專利範圍。

1．．．非揮發性記憶體設備

10．．．記憶體裝置

20．．．組態資訊處理電路

21．．．控制時脈輸出單元

22．．．組態資料處理單元

21_1．．．振盪器

21_2．．．時脈區分區段

22_1．．．資料多工化區段

22_2．．．資料決定區段

22_3．．．閂鎖區段

210．．．D正反器

220．．．第一資料結合部

230．．．第二資料結合部

32．．．資料

BLOCK_0~N．．．區塊

OSC_EN．．．時脈致能信號

PERIOD1~2．．．周期信號

CLK_REF．．．基準時脈信號

CLK_CNT．．．計數時脈信號

CLK_LAT1~2．．．閂鎖控制信號

DATA_DET．．．偵測的信號

DATA_DET_LAT．．．組態信號

第1圖為根據本發明一具體實施例之一非揮發性記憶體設備的組態圖；

第2圖為例示如第1圖所示之一資料決定區段的具體實施例之電路圖；以及

第3圖為例示如第2圖所示之該資料決定區段的內部作業之時序圖。

1．．．非揮發性記憶體裝置

10．．．記憶體裝置

20．．．組態資訊處理電路

21．．．控制時脈輸出單元

22．．．組態資料處理單元

21_1．．．振盪器

21_2．．．時脈區分區段

22_1．．．資料多工化區段

22_2．．．資料判定決定區段

22_3．．．閂鎖區段

32．．．資料

BLOCK_0~N．．．區塊

OSC_EN．．．時脈致能信號

PERIOD1~2．．．周期信號

CLK_REF．．．基準時脈信號

CLK_CNT．．．計數時脈信號

CLK_LAT1~2．．．閂鎖控制信號

DATA_DET．．．偵測的信號

DATA_DET_LAT．．．組態信號

Claims (13)

1. 一種非揮發性記憶體設備，其包含：一記憶體裝置，其具有一組態資訊儲存區塊，用於儲存一第一組態資料群組，與具有比該第一組態資料群組較少位元的一第二組態資料群組；以及一組態資訊處理電路，其配置成於一啟動作業的一第一周期期間，決定自該記憶體裝置接收的多數該第一組態資料群組，並於該第一周期之後的一第二周期期間，決定自該記憶體裝置接收的多數該第二組態資料群組，其中該組態資訊處理電路包含：一控制時脈輸出單元，其配置成當一第一周期信號被啟動時，輸出一計數時脈信號與一第一閂鎖時脈信號，且在當一第二周期信號被啟動時，輸出該計數時脈信號及其循環短於該第一閂鎖時脈信號的一第二閂鎖時脈信號；以及一組態資料處理單元，其配置成在該計數時脈信號與自該控制時脈輸出單元接收的對應閂鎖時脈信號之控制下，決定依序自該記憶體裝置接收的該等多數之該等第一與第二組態資料群組。
2. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體設備，其中該組態資訊儲存區塊被區分成複數頁面，且每一頁面包含複數非揮發性記憶胞。
3. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體設備，其中該第一組態資料群組包括內部偏壓資訊與內部邏輯組態資 訊，而該第二組態資料群組包括失效的位址資訊與冗餘資訊。
4. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體設備，其中該記憶體裝置包含：複數主儲存區塊；以及一頁面緩衝器，其配置成偵測並輸出儲存在該組態資訊儲存區塊與該等主儲存區塊中的資料。
5. 如申請專利範圍第4項之非揮發性記憶體設備，其中該等主儲存區塊之每一者被區分成複數頁面，且每一頁面包括複數非揮發性記憶胞。
6. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體設備，其中該等第一與第二閂鎖時脈信號之每一者的循環比該計數時脈信號要長一個別預定的倍數。
7. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體設備，其中該第一周期信號為在該第一周期期間被啟動的一信號，而該第二周期信號為在該第二周期期間被啟動的一信號。
8. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體設備，其中該控制時脈輸出單元包含：一振盪器，其配置成回應於一時脈致能信號而產生一基準時脈信號；以及一時脈區分區段，其配置成藉由區分該基準時脈信號而產生該計數時脈信號、該第一閂鎖時脈信號與該第二閂鎖時脈信號，並回應於該第一周期信號與該第二周期信號而分別輸出該第一閂鎖時脈信號與該第二閂鎖時脈信號。
9. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體設備，其中該組態資料處理單元在該計數時脈信號與該第一閂鎖時脈信號的控制下，決定該多數第一組態資料群組，並在該計數時脈信號與該第二閂鎖時脈信號的控制下，決定該多數第二組態資料群組。
10. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體設備，其中該組態資料處理單元包含：一資料多工化區段，其配置成執行該等組態資料群組的並列至序列的轉換功能；一資料決定區段，其配置成在該計數時脈信號與該等對應閂鎖時脈信號的控制下，決定自該資料多工化區段輸出的多數信號，並輸出複數決定結果；以及一閂鎖區段，其配置成閂鎖該等決定結果。
11. 如申請專利範圍第10項之非揮發性記憶體設備，其中該資料決定區段包含：複數串聯耦合的D正反器，其配置成在該計數時脈信號的控制下閂鎖被依序施加的複數資料信號；以及一第一資料結合部，其配置成處理儲存在該等複數D正反器中之該等資料信號，偵測一多數，並在該第一閂鎖時脈信號的控制下輸出一第一偵測的信號；以及一第二資料結合部，其配置成處理儲存在該等複數D正反器中該等複數資料信號，偵測一多數，並在該第二閂鎖時脈信號的控制下輸出一第二偵測的信號。
12. 一種用於處理非揮發性記憶體設備之組態資訊的方法， 該方法包括：當輸入資料信號對應於第二組態資訊時產生具有一數量之資料位元的一組態資料群組，其中該等資料位元的數目少於當該等輸入資料信號對應於該第一組態資訊時；程式化該組態資料群組至一記憶體裝置；以及偵測該組態資料群組對應於該第一組態資訊與該第二組態資訊中的哪一者，並依照一偵測結果藉由控制一決定位元數目而決定一多數，其中該第一組態資訊包括內部偏壓資訊與內部邏輯組態資訊，且該第二組態資訊包括失效的位址資訊與冗餘資訊。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中決定該多數係藉由於做為一啟動作業之初始階段的一第一周期期間，決定對應於該第一組態資訊之多數的一第一組態資料群組，並藉由於該第一周期之後的一第二周期期間，決定對應於該第二組態資訊之多數的一第二組態資料群組來實施。