TWI517166B - 非揮發性記憶體裝置 - Google Patents

Description

非揮發性記憶體裝置

本發明是有關於一種非揮發性記憶體裝置。

隨著半導體製程技術的進步，利用非揮發性記憶體來應用在大量資料的儲存，以成為一種主流，例如快閃記憶體。

在習知的NAND型態的快閃記憶體裝置中，其執行操作的方式常見利用其中的控制器搭配唯讀記憶體來完成。具體來說明，唯讀記憶體用來儲存快閃記憶體裝置執行各種操作的程式碼，而控制器由唯讀記憶體讀取這些程式碼來執行，並據以執行快閃記憶體的各項操作。

然而，在現今的應用上，由於NAND型態的快閃記憶體裝置的各個操作的順序需要緊密的被連接，所以，唯讀記憶體中的程式碼在此情況下可能會產生一個錯誤而需要進行修正。這就表示，為了修正唯讀記憶體中的程式碼，可能需要修改快閃記憶體裝置的光罩，如此一來，快閃記憶體裝置的生產時程將會被拉長，而造成使用上的不方便。

本發明提供一種非揮發性記憶體裝置，可增加非揮發性記憶體裝置的靈活度，並縮短其生產時程。

本發明的非揮發性記憶體裝置包括非揮發性記憶胞陣列、資料輸入輸出匯流排、控制器以及揮發性記憶體。非揮發性記憶胞陣列具有熔絲資料庫，熔絲資料庫儲存組態資料以及控制器操作碼。資料輸入輸出匯流排耦接非揮發性記憶胞陣列。控制器耦接資料輸入輸出匯流排，並透過資料輸入輸出匯流排讀取熔絲資料庫中的控制器操作碼。揮發性記憶體耦接資料輸入輸出匯流排及控制器，其中，當非揮發性記憶體裝置進入啟動程序時，控制器將由熔絲資料庫讀出的控制器操作碼寫入至揮發性記憶體。

在本發明的一實施例中，上述的控制器操作碼包括資料抹除操作碼以及資料程式化操作碼。

在本發明的一實施例中，上述的控制器操作碼更包括資料讀取操作碼。

在本發明的一實施例中，非揮發性記憶體裝置更包括開機唯讀記憶體。開機唯讀記憶體耦接揮發性記憶體以及控制器，開機唯讀記憶體並儲存開機程式碼。

在本發明的一實施例中，上述的開機唯讀記憶體更儲存資料讀取操作碼。

在本發明的一實施例中，非揮發性記憶體裝置更包括組 態資料暫存器。組態資料暫存器耦接至控制器以及資料輸入輸出匯流排，其中，當非揮發性記憶體裝置進入啟動程序時，控制器由熔絲資料庫讀出該組態資料並將組態資料寫入至組態資料暫存器。

在本發明的一實施例中，非揮發性記憶體裝置更包括資料輸入輸出埠，耦接該資料輸入輸出匯流排。

在本發明的一實施例中，上述的控制器更包括由資料輸入輸出埠讀入更新控制器操作碼並透過資料輸入輸出匯流排將更新控制器操作碼寫入至揮發性記憶體。

在本發明的一實施例中，非揮發性記憶體裝置更包括內建自我測試模組。內建自我測試模組耦接揮發性記憶體，其中，揮發性記憶體更儲存自我測試碼，內建自我測試模組由揮發性記憶體讀取自我測試碼並依據自我測試碼對非揮發性記憶體裝置進行自我測試動作。

在本發明的一實施例中，上述的資料輸入輸出埠接收自我測試碼，並將自我測試碼寫入至揮發性記憶體中。

在本發明的一實施例中，上述的揮發性記憶體為靜態隨機存取記憶體。

在本發明的一實施例中，非揮發性記憶體裝置更包括分頁資料緩衝器。分頁資料緩衝器耦接在非揮發性記憶胞陣列以及資料輸入輸出匯流排間。

基於上述，本案透過提供揮發性記憶體，並使非揮發性 記憶體裝置的控制器在進行開機程序時，將熔絲資料庫中的控制器操作碼轉載入揮發性記憶體中。如此一來，當非揮發性記憶體裝置進行操作時，控制器可由揮發性記憶體中讀取需要的控制器操作碼來執行。基於揮發性記憶體中所儲存的資料是容易被改變的特性下，非揮發性記憶體裝置在使用上可具有較佳的靈活性。

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。

100、300、400‧‧‧非揮發性記憶體裝置

110、310、410‧‧‧非揮發性記憶胞陣列

111、311、411‧‧‧熔絲資料庫

IOBUS‧‧‧資料輸入輸出匯流排

120、320、420‧‧‧控制器

130、330、430‧‧‧揮發性記憶體

140、340、440‧‧‧開機唯讀記憶體

150、350、450‧‧‧資料輸入輸出緩衝器

IOP‧‧‧資料輸入輸出埠

370、470‧‧‧組態資料暫存器

360、460‧‧‧分頁緩衝器

490‧‧‧內建自我測試模組

圖1繪示本發明一實施例的非揮發性記憶體裝置的示意圖。

圖2繪示本發明實施例的開機唯讀記憶體以及揮發性記憶體的讀取方式的示意圖。

圖3繪示本發明另一實施例的非揮發性記憶體裝置的示意圖。

圖4繪示本發明再一實施例的非揮發性記憶體裝置的示意圖。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的非揮發性記憶體裝置的示意圖。非揮發性記憶體裝置100包括非揮發性記憶胞陣列110、資料輸入輸出匯流排IOBUS、控制器120、揮發性記憶體 130、開機唯讀記憶體140、資料輸入輸出緩衝器150以及資料輸入輸出埠IOP。資料輸入輸出緩衝器150耦接至資料輸入輸出埠IOP以及資料輸入輸出匯流排IOBUS，資料輸入輸出緩衝器150可藉由及資料輸入輸出埠IOP來傳送或接收資料，並透過資料輸入輸出匯流排IOBUS來傳輸資料。非揮發性記憶胞陣列110耦接至資料輸入輸出匯流排IOBUS。非揮發性記憶胞陣列110包括熔絲資料庫111，其中，熔絲資料庫111中儲存組態資料以及控制器操作碼。

控制器120耦接至資料輸入輸出匯流排IOBUS，控制器120並耦接至揮發性記憶體130以及開機唯讀記憶體140。控制器120可透過資料輸入輸出匯流排IOBUS來讀取非揮發性記憶胞陣列110中的熔絲資料庫111所儲存的控制器操作碼以及組態資料。其中，控制器120可將熔絲資料庫111中的控制器操作碼讀出，並透過資料輸入輸出匯流排IOBUS來傳送控制器操作碼至揮發性記憶體130，以使控制器操作碼寫入致揮發性記憶體130。

在另一方面，控制器120也可以透過資料輸入輸出埠IOP來由外部接收更新控制器操作碼，並透過資料輸入輸出匯流排IOBUS將更新控制器操作碼傳送至揮發性記憶體130，以使更新控制器操作碼寫入致揮發性記憶體130。如此一來，一旦原先的控制器操作碼不適用時，本實施例還可以透過外部提供的更新控制器操作碼來進行修正，以使非揮發性記憶體裝置100可以維持正常運作。

並且，上述的更新控制器操作碼可以被寫入至熔絲資料庫中以更新原本的控制器操作碼。

關於揮發性記憶體130所儲存的資料部份，揮發性記憶體130中可以儲存的控制器操作碼包括資料抹除操作碼以及資料程式化操作碼，或者，控制器操作碼來可更包括資料讀取操作碼。而開機唯讀記憶體140中則儲存開機程式碼，或者，開機唯讀記憶體140還可以用來儲存資料讀取操作碼。

在整體動作方面，當非揮發性記憶體裝置100進入啟動(power-up)程序時，控制器120可由開機唯讀記憶體140讀取開機程式碼以執行開機動作，並且，控制器120可在開機程序進行中，將由熔絲資料庫111讀出的控制器操作碼寫入至揮發性記憶體130。其中，揮發性記憶體130中的控制器操作碼在開機程序完成後可提供控制器120以進行讀取，並使控制器120執行相關的動作。

關於開機唯讀記憶體140以及揮發性記憶體130的讀取方式，且參照圖2繪示的本發明實施例的開機唯讀記憶體以及揮發性記憶體的讀取方式的示意圖。其中，開機唯讀記憶體140以及揮發性記憶體130被規劃為具有連續的邏輯位址的記憶區塊，在本實施方式中，開機唯讀記憶體140的邏輯位址在000~ADD1間，而邏輯位址ADD1以上的則為揮發性記憶體130。揮發性記憶體130並被分別區分為儲存資料讀取操作碼、資料程式化操作碼、資料抹除操作碼以及與控制器相關的操作碼等區塊。當非揮發性 記憶體裝置100進入開機程序時，控制器120可透過其內建的程式計數器(program counter)來由邏輯位址000為起始位址以讀取資料，也就是讀取開機程式碼。並在開機程式碼被完成讀取後，控制器120透過程式計數器重新定址至位址ADD1以對揮發性記憶體130進行讀取動作。

附帶一提的，揮發性記憶體130可以是靜態隨機存取記憶體。

以下請參照圖3，圖3繪示本發明另一實施例的非揮發性記憶體裝置的示意圖。非揮發性記憶體裝置300包括非揮發性記憶胞陣列310、資料輸入輸出匯流排IOBUS、控制器320、揮發性記憶體330、開機唯讀記憶體340、資料輸入輸出緩衝器350、分頁緩衝器360、組態資料暫存器370以及資料輸入輸出埠IOP。其中，分頁緩衝器360耦接在非揮發性記憶胞陣列310以及資料輸入輸出匯流排IOBUS間，用以作為非揮發性記憶胞陣列310的寫入或讀出的分頁資料的緩衝區。組態資料暫存器370則耦接在資料輸入輸出匯流排IOBUS以及控制器320間。其中，控制器320可透過資料輸入輸出匯流排IOBUS將非揮發性記憶胞陣列310中的熔絲資料庫311中的組態資料讀出，並將組態資料寫入至組.態資料暫存器370中。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明再一實施例的非揮發性記憶體裝置的示意圖。非揮發性記憶體裝置400包括非揮發性記憶胞陣列410、資料輸入輸出匯流排IOBUS、控制器420、揮發性 記憶體430、開機唯讀記憶體440、資料輸入輸出緩衝器450、分頁緩衝器460、組態資料暫存器470以及資料輸入輸出埠IOP，非揮發性記憶胞陣列410具有熔絲資料庫411。並且，非揮發性記憶體裝置400還包括內建自我測試模組490。與前述實施例不同的，非揮發性記憶體裝置400另包括內建自我測試模組490，且內建自我測試模組490耦接至揮發性記憶體430。值得注意的是，揮發性記憶體430可以更儲存自我測試碼，而內建自我測試模組490則可以由揮發性記憶體430來讀取自我測試碼，並依據自我測試碼對非揮發性記憶體裝置400進行自我測試動作。

上述的自我測試碼可以由測試機台由外部透過資料輸入輸出埠IOP透過資料輸入輸出緩衝器450來寫入至揮發性記憶體430。另外，測試機台也可透過資料輸入輸出埠IOP來觸發內建自我測試模組490以執行自我測試動作。

綜上所述，本發明透過在非揮發性記憶體裝置中提供揮發性記憶體，並在當非揮發性記憶體裝置進入啟動程序時，將控制器操作碼載入至揮發性記憶體中，以供控制器讀取並使用，如此一來，控制器操作碼不需要被寫在不容易被變更的唯讀記憶體中。也就是說，當要針對控制器操作碼進行修正時，不需要透過改變光罩式唯讀記憶體的光罩方能完成，有效提升非揮發性記憶體裝置的應用靈活性以及降低生產時程。

100‧‧‧非揮發性記憶體裝置

110‧‧‧非揮發性記憶胞陣列

111‧‧‧熔絲資料庫

IOBUS‧‧‧資料輸入輸出匯流排

120‧‧‧控制器

130‧‧‧揮發性記憶體

140‧‧‧開機唯讀記憶體

150‧‧‧資料輸入輸出緩衝器

IOP‧‧‧資料輸入輸出埠

Claims (10)

1. 一種非揮發性記憶體裝置，包括：一非揮發性記憶胞陣列，具有一熔絲資料庫，該熔絲資料庫儲存一組態資料以及一控制器操作碼；一資料輸入輸出匯流排，耦接該非揮發性記憶胞陣列；一控制器，耦接該資料輸入輸出匯流排，透過該資料輸入輸出匯流排讀取該熔絲資料庫中的該控制器操作碼；以及一揮發性記憶體，耦接該資料輸入輸出匯流排及該控制器，其中，當該非揮發性記憶體裝置進入一啟動程序時，該控制器將由該熔絲資料庫讀出的該控制器操作碼寫入至該揮發性記憶體，其中，該非揮發性記憶體裝置更包括：一資料輸入輸出埠，耦接該資料輸入輸出匯流排，其中，該控制器更包括由該資料輸入輸出埠讀入一更新控制器操作碼並透過該資料輸入輸出匯流排將該更新控制器操作碼寫入至該揮發性記憶體。
2. 如申請專利範圍第1項所述的非揮發性記憶體裝置，其中該控制器操作碼包括資料抹除操作碼以及資料程式化操作碼。
3. 如申請專利範圍第2項所述的非揮發性記憶體裝置，其中該控制器操作碼更包括資料讀取操作碼。
4. 如申請專利範圍第1項所述的非揮發性記憶體裝置，更包括一開機唯讀記憶體，該開機唯讀記憶體耦接該揮發性記憶體以 及該控制器，該開機唯讀記憶體並儲存開機程式碼。
5. 如申請專利範圍第4項所述的非揮發性記憶體裝置，其中該開機唯讀記憶體更儲存資料讀取操作碼。
6. 如申請專利範圍第1項所述的非揮發性記憶體裝置，更包括一組態資料暫存器，該組態資料暫存器耦接至該控制器以及該資料輸入輸出匯流排，其中，當該非揮發性記憶體裝置進入該啟動程序時，該控制器由該熔絲資料庫讀出該組態資料並將該組態資料寫入至該組態資料暫存器。
7. 如申請專利範圍第1項所述的非揮發性記憶體裝置，更包括：一內建自我測試模組，耦接該揮發性記憶體，其中，該揮發性記憶體更儲存一自我測試碼，該內建自我測試模組由該揮發性記憶體讀取該自我測試碼並依據該自我測試碼對該非揮發性記憶體裝置進行自我測試動作。
8. 如申請專利範圍第7項所述的非揮發性記憶體裝置，其中，該資料輸入輸出埠接收該自我測試碼，並將該自我測試碼寫入至該揮發性記憶體中。
9. 如申請專利範圍第1項所述的非揮發性記憶體裝置，其中該揮發性記憶體為靜態隨機存取記憶體。
10. 如申請專利範圍第1項所述的非揮發性記憶體裝置，其中更包括：一分頁資料緩衝器，耦接在該非揮發性記憶胞陣列以及該資 料輸入輸出匯流排間。