公開的實施例一般地涉及存儲器系統(tǒng),并且具體地涉及改善用其保留數(shù)據(jù)的儲存裝置(例如,三維(3D)存儲器裝置)的可靠性。
背景技術:
非易失性數(shù)據(jù)儲存裝置已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和軟件應用的增加的便攜性。例如,與單級單元(SLC)閃速存儲器裝置相比,閃速存儲器裝置的多級單元(MLC)存儲元件的每個可以存儲多位數(shù)據(jù),增強數(shù)據(jù)存儲密度。因此,閃速存儲器裝置使得用戶能夠存儲和訪問大量的數(shù)據(jù)。隨著每個單元存儲的位的數(shù)量增加,儲存的數(shù)據(jù)中的位的誤差通常增加。數(shù)據(jù)儲存裝置可以使用誤差校正碼(ECC)技術來編碼和譯碼數(shù)據(jù),以校正數(shù)據(jù)中的某些位的誤差。ECC技術可以利用減少用于諸如用戶數(shù)據(jù)的其他信息的數(shù)據(jù)儲存容量的奇偶校驗信息。
為了進一步增加數(shù)據(jù)儲存容量,存儲器裝置技術的進步已經(jīng)產(chǎn)生具有三維(3D)配置的存儲器裝置。例如,3D存儲器裝置包括垂直地堆疊的并且位于多個垂直堆疊層的不同的層(例如,不同的級)中的多個存儲器單元。垂直堆疊的一組存儲器單元可以與導電溝道耦接。在3D儲存裝置的制造期間,可以通過多個垂直堆疊層產(chǎn)生孔,以使得能夠形成導電溝道。然而,隨著孔延伸的層的數(shù)量增加,控制孔的形成變得困難。例如,孔的形狀可以不是穿過所有多個層的圓柱形;相反,孔可以具有穿過多個層中的一個或多個的錐形形狀。為了說明,穿過多個層的孔的橫截面可以具有圓錐形的形狀或漏斗形的形狀。當孔不具有穿過所有多個層的一致的形狀(例如,一致的直徑)時,可能影響一個或多個存儲器單元的物理尺寸,這可能導致那些存儲器單元的性能降低。
技術實現(xiàn)要素:
在一些實施例中,存儲器控制器被配置為用儲存裝置或在儲存裝置(例如,3D存儲器裝置)上進行操作。在一些實施例中,存儲器控制器在檢測觸發(fā)條件之后動態(tài)地調整與儲存裝置的各個字線相關聯(lián)的一個或多個配置參數(shù)(例如,ECC編碼強度、編程參數(shù)、和/或儲存密度)。觸發(fā)條件可選地基于各個字線的一個或多個狀態(tài)度量(例如,在各個字線上進行的編程-擦除(PE)周期的計數(shù)、寫入到各個字線的字節(jié)的數(shù)量和用于從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的誤碼率(BER)或其組合)。
附圖說明
使得本公開可以被更加詳細地理解,可以通過參考各種實現(xiàn)方式的特征而獲得具體的說明,其中的一些在附圖中示出。但是,附圖僅示出本公開的更加顯著的特征并且因此不應被認為是限度性的,因為該說明可能具有其它有效特征。
圖1是示出根據(jù)一些實施例的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)的實現(xiàn)方式的框圖。
圖2A是示出根據(jù)一些實施例的管理模塊的實現(xiàn)方式的框圖。
圖2B是示出根據(jù)一些實施例的包括在圖2A中的特性向量表的示意圖。
圖2C是示出根據(jù)一些實施例的包括在圖2B中的代表性特征向量的示意圖。
圖3A是根據(jù)一些實施例的在單級閃速存儲器儲器單元(SLC)中發(fā)現(xiàn)的隨時間的電壓分布的預測圖。
圖3B是根據(jù)一些實施例的在多級閃速存儲器單元(MLC)中發(fā)現(xiàn)的隨時間的電壓分布的預測圖。
圖4A是根據(jù)一些實施例的三維(3D)存儲器裝置的列的示意圖。
圖4B是根據(jù)一些實施例的圖4A中的列的一部分的示意圖。
圖5是根據(jù)一些實施例的3D存儲器裝置的塊的示意圖。
圖6是根據(jù)一些實施例的3D存儲器裝置的示意圖。
圖7是根據(jù)一些實施例的NAND閃速配置中的3D存儲器裝置的示意圖。
圖8是根據(jù)一些實施例的ReRAM配置中的3D儲存裝置的示意圖。
圖9是根據(jù)一些實施例的用于包括3D存儲器裝置的各個塊的字線的第一配置的預測圖。
圖10是根據(jù)一些實施例的3D存儲器裝置的各個字線的預測狀態(tài)的流程圖。
圖11A-11C示出了根據(jù)一些實施例的具有存儲器單元的3D陣列的儲存裝置中的操作方法的流程圖表示。
根據(jù)慣例附圖中示出的各種特征可能未按比例繪制。相應地,為了清晰,各種特性的大小可以任意地擴大或減小。此外,一些附圖可能沒有繪制給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后,貫穿說明書和附圖,相似的參考標號可以被用于表示相似的特性。
具體實施方式
這里所描述的各種實現(xiàn)方式包括可以改善可靠性的系統(tǒng)、裝置和/或方法,其中通過該可靠性數(shù)據(jù)可由儲存裝置(例如,3D存儲器裝置)保留。一些實施方式包括用于3D存儲器裝置逐個字線地動態(tài)調整配置參數(shù)的系統(tǒng)、裝置和/或方法。
在一些實施例中,由存儲器控制器(例如,儲存裝置中嵌入的或者獨立于儲存裝置的)進行儲存裝置中的操作的方法,該儲存裝置包括存儲器單元的三維陣列,其包括存儲器單元的多個塊,每個塊包括布置在相對于所述儲存裝置的襯底的不同垂直位置中的多個字線。對于所述多個塊的各個塊,該方法包括:以第一配置來配置對應于所述各個塊的所述多個字線,其中所述第一配置包括至少部分基于每個字線相對于所述儲存裝置的襯底的垂直位置而確定的用于所述多個字線的每個字線的各個組的配置參數(shù);并且,在所述多個字線根據(jù)所述第一配置來配置的情況下,將數(shù)據(jù)寫入到所述各個塊并且從所述各個塊讀取數(shù)據(jù)。對于所述各個塊,該方法包括:響應于針對所述多個字線的各個字線檢測到第一觸發(fā)條件,調整對應于所述各個字線的各個組的配置參數(shù)中的第一參數(shù);并且,在調整對應于所述各個字線的各個組的配置參數(shù)中的第一參數(shù)之后,將數(shù)據(jù)寫入到所述各個字線并且從所述各個字線讀取數(shù)據(jù)。
一些實施例包括電子系統(tǒng)或裝置(例如,圖1的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100或圖1的存儲器控制器120),包含:一個或多個處理器;以及存儲器,儲存將由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個程序,一個或多個程序包含用于進行或者控制這里所述的任何方法的進行的指令。一些實施例包括非瞬時性計算機可讀儲存介質,儲存用于由電子系統(tǒng)或裝置(例如,圖1的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100或圖1的存儲器控制器120)的一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個程序,一個或多個程序包含用于進行或者控制這里所述的任何方法的進行的指令。一些實施例包括電子系統(tǒng)或裝置(例如,圖1的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100或圖1的存儲器控制器120),其包含用于進行或者控制這里所述的任何方法的進行的指令的構件。
在這里描述許多細節(jié)以便于提供對在附圖中示出的示例實施例的透徹理解。但是,可以不需要許多特定細節(jié)而實施一些實施例,并且權利要求的范圍僅由在權利要求中特別記述的那些特性和方面限度。此外,沒有以詳盡的細節(jié)描述已知的方法、組件和電路,以便不必要地混淆這里所述的實施例的更加相關的方面。
圖1是根據(jù)一些實施例的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100的實現(xiàn)方式的圖。盡管示出了一些示例特征,但是為了簡潔并且不至于混淆這里所公開的示例實施例的更加顯著的方面而沒有示出各種其它特征。為此,作為非限制性示例,數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100與計算機系統(tǒng)110一起使用,其中數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100包括存儲器控制器120和儲存裝置130。在一些實施例中,儲存裝置130包括單個存儲器裝置(例如,易失性存儲器裝置或非易失性存儲器(NVM)裝置——諸如磁盤儲存裝置、光盤儲存裝置、閃速存儲器裝置、三維(3D)存儲器裝置(如這里進一步所述的)或另一個半導體NVM存儲器裝置)。在一些實施例中,儲存裝置130包括多個存儲器裝置或者是與存儲器控制器120耦接的多個存儲器裝置的一個。在一些實施例中,存儲器裝置包括一個或多個裸芯,每個裸芯具有兩個或多個獨立可尋址的塊(例如,擦除塊)。在一些實施例中,儲存裝置130包括NAND型閃速存儲器或NOR型閃速存儲器。此外,在一些實施例中,存儲器控制器120是固態(tài)驅動(SSD)控制器。根據(jù)多種實施例的方面,可以包括一個或多個其它類型的儲存介質。
計算機系統(tǒng)110通過數(shù)據(jù)連接101耦接到存儲器控制器120。但是,在一些實施例中,計算機系統(tǒng)110包括存儲器控制器120作為組件和/或子系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)110可以是任何合適的計算裝置——諸如桌上型計算機,膝上型計算機、平板裝置、網(wǎng)本、網(wǎng)絡亭、個人數(shù)字助理、移動電話、智能電話、游戲裝置、可穿戴計算裝置、計算機服務器或任何其它計算裝置。計算機系統(tǒng)110有時被稱為主機或主機系統(tǒng)。在一些實施例中,計算機系統(tǒng)110包括一個或多個處理器、一個或多個類型的存儲器、顯示器和/或其它用戶接口組件,諸如鍵盤、觸摸屏、鼠標、觸控板、數(shù)碼相機和/或任何數(shù)量的補充裝置以添加I/O功能。
儲存裝置130通過連接103與存儲器控制器120耦接。連接103有時被稱為數(shù)據(jù)連接,但是通常除了傳送數(shù)據(jù)以外還傳送命令,并且可選地除了將儲存在儲存裝置130中的數(shù)據(jù)值和從儲存裝置130讀取的數(shù)據(jù)值以外還傳送元數(shù)據(jù)、誤差校正信息和/或其它信息。在一些實施例中,但是,存儲器控制器120和儲存裝置130被包含在與其組件相同的裝置中。此外,在一些實現(xiàn)方式中,存儲器控制器120和儲存裝置130嵌入在主機裝置中,諸如移動裝置、平板、其它計算機或者計算機控制的裝置,并且這里所述的方法由嵌入式存儲器控制器進行。儲存裝置130可以包括任何數(shù)量(即,一個或多個)的存儲器裝置,包括但不限于,非易失性半導體存儲器裝置——諸如閃速存儲器。例如,閃速存儲器裝置可以被配置為適用于諸如云計算或用于緩存儲存在(或將被儲存在)諸如硬盤驅動的二級儲存中的數(shù)據(jù)的應用的企業(yè)儲存。額外地和/或可替換地,閃速存儲器還可以被配置用于相對較小的應用——諸如用于個人計算機、膝上型計算機和平板計算機的個人閃速驅動或硬盤替換。
在圖1中,儲存裝置130(例如,具有一個或多個存儲器裝置)包括多個存儲器部分131-A、…、131-N。例如,各個存儲器部分是儲存裝置130中的多個存儲器裝置、或與儲存裝置130中的各個存儲器裝置相關聯(lián)的裸芯、塊(例如,獨立地可尋址的塊——諸如擦除塊)、字線或頁的一個。在一些實施例中,儲存裝置130被分為多個獨立尋址的(并且因此,可獨立第選擇的)塊。在一些實施例中,儲存裝置130被分為多個單獨地可尋址的(并且從而單獨地可選擇的)塊。在一些實施例中,單獨地可選擇的塊是閃速存儲器裝置中的最小尺寸的可擦除單元。換句話說,每個塊包含可以被同時擦除的最小數(shù)量的存儲器單元。每個塊通常還被分為多個頁和/或字線,其中每個頁或字線通常是塊中最小單獨地可訪問(可讀)的部分的示例。但是,在一些實施例中(例如,使用一些類型的閃速存儲器),數(shù)據(jù)組的最小單獨地可訪問的單元是區(qū)段,其中區(qū)段是頁的子單元。就是說,塊包括多個頁,每一頁包含多個區(qū)段,并且每個區(qū)段是用于從閃速存儲器裝置讀取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的最小單元。在一些實施例中,儲存裝置130包括讀取/寫入電路135,以用于選擇在其上進行存儲器操作(例如,讀,寫或擦除操作)的儲存裝置130的各個部分,并且用于使得在儲存裝置130的各個部分上進行存儲器操作。
例如,一個塊包括多個頁面(例如,64頁、128頁、256頁或另一合適數(shù)量的頁)。在一些實現(xiàn)方式中,裸芯中的塊被分組成多個區(qū)。通常,裸芯的每個塊區(qū)在裸芯的物理上不同的區(qū)域中,諸如裸芯中的存儲器單元陣列的特定半部或特定象限。在一些實施方式中,每個塊區(qū)在一定程度上被獨立地管理,這增加了并行操作的并行度,并簡化了儲存裝置130的管理。
在一些實施例中,存儲器控制器120包括管理模塊121、輸入緩沖器123、輸出緩沖器124、誤差控制模塊125和儲存介質接口(I/O)128。在一些實施例中,存儲器控制器124包括為了簡潔并且不至于混淆這里所公開的示例實施例的更加顯著的特征而沒有示出的各種額外的特征,并且特征的不同的布置是可能的。輸入緩沖器123和輸出緩沖器124通過數(shù)據(jù)連接101向計算機系統(tǒng)110提供接口。類似地,儲存介質I/O 128通過連接103向儲存裝置130提供接口。在一些實施例中,儲存介質I/O 128包括讀取和寫入電路,包括能夠向儲存裝置130提供讀取信號的電路(例如,用于NAND型閃速存儲器的讀取閾值電壓)。
在一些實施例中,管理模塊121包括一個或多個處理單元(一個或多個)CPU)(有時也被稱為一個或多個處理器)122被配置為執(zhí)行一個或多個程序(例如,在管理模塊121中)中的指令。在一些實施例中,一個或多個CPU122由在儲存控制器124的功能中——并且在一些情況中——超過存儲器控制器120的功能的一個或多個組件共享。管理模塊121與輸入緩沖器123、輸出緩沖器124(連接未示出)、誤差控制模塊125和儲存介質I/O 128耦接以便于協(xié)調這些組件的操作。
誤差控制模塊125與存儲介質I/O 128、輸入緩沖器123和輸出緩沖器124耦接。提供誤差控制模塊125以限制無意中引入數(shù)據(jù)的不可校正誤差的數(shù)量。在一些實施例中,誤差控制模塊125由管理模塊121的一個或多個CPU 122在軟件中執(zhí)行,并且在其他實施例中,誤差控制模塊125全部或部分地使用專用電路來實現(xiàn)以進行編碼和譯碼功能。為此,誤差控制模塊125包括編碼器126和譯碼器127。在一些實施例中,誤差控制模塊125被配置為根據(jù)諸如Reed-Solomon、turbo碼、Bose-Chaudhuri-Hocquenghem(BCH)、低密度奇偶校驗(LDPC)或其它誤差控制碼或者組合的多個ECC技術(或ECC強度)的一個來編碼數(shù)據(jù)(即,通過編碼器126)和譯碼原始讀取數(shù)據(jù)(即,通過譯碼器127)。
本領域技術人員將理解,各種誤差控制碼具有不同的誤差檢測和糾正能力,并且出于超出本公開的范圍的原因,對于各種應用選擇特定代碼。因此,這里不提供對各種類型的誤差控制碼的詳盡回顧。此外,本領域技術人員將理解,每種類型或族的誤差控制碼可以具有特定于誤差控制碼的類型或族的編碼和譯碼算法。另一方面,在許多不同類型或族的誤差控制碼的譯碼中,可以至少在某種程度上利用一些算法。因此,為了簡潔起見,這里不提供對本領域技術人員通??捎煤鸵阎母鞣N類型的編碼和譯碼算法的詳盡描述。
在寫入操作期間,輸入緩沖器123從計算機系統(tǒng)110接收將儲存在儲存裝置130中的數(shù)據(jù)(例如,寫入數(shù)據(jù))。保持在輸入緩沖器123中的數(shù)據(jù)可用于編碼器126,其通過誤差控制碼將數(shù)據(jù)編碼以產(chǎn)生一個或多個碼字。一個或多個碼字可用于儲存介質I/O 128,其以取決于使用的儲存介質的類型的方式將一個或多個碼字轉移到儲存裝置130。當計算機系統(tǒng)(主機)110在控制線111上將一個或多個主機讀取命令發(fā)送到存儲器控制器120、從儲存裝置130請求數(shù)據(jù)時,啟動讀取操作。存儲器控制器120經(jīng)由儲存介質I/O128將一個或多個讀取訪問命令發(fā)送到儲存裝置130,以根據(jù)由一個或多個主機讀取命令指定的存儲器地址(多個地址)獲得原始的讀取數(shù)據(jù)。儲存介質I/O 128將原始讀取數(shù)據(jù)(例如,包含一個或多個碼字)提供到譯碼器127。譯碼器127向編碼的數(shù)據(jù)施加譯碼處理以恢復數(shù)據(jù),并且在誤差控制碼的誤差校正能力內校正恢復的數(shù)據(jù)中的誤差。如果譯碼成功,譯碼的數(shù)據(jù)被提供到輸出緩沖器124,其中譯碼的數(shù)據(jù)可用于計算機系統(tǒng)110。在一些實施例中,如果譯碼不成功,存儲器控制器120可以依靠多個補救措施或者提供對不可解決的誤差條件的指示。
閃速存儲器裝置使用存儲器單元以將數(shù)據(jù)儲存為電氣值,諸如電荷或電壓。每個閃速存儲器單元通常包括具有浮置柵極的單個晶體管,該浮置柵極被用于儲存電荷,其修改晶體管的閾值電壓(即,導通晶體管所需的電壓)。電荷的幅度、以及電荷創(chuàng)建的相應的閾值電壓被用于表示一個或多個數(shù)據(jù)值。在一些實現(xiàn)方式中,在讀取操作期間,讀取閾值電壓被施加到晶體管的控制柵極,并且產(chǎn)生的感測的電流或電壓被映射為數(shù)據(jù)值。
術語“單位電壓”和“存儲器單元電壓”,在閃速存儲器單元的上下文中,意味著存儲器單元的閾值電壓,其是需要施加到存儲器單元的晶體管的柵極以便晶體管導電的最小的電壓。類似地,施加到閃速存儲器單元的讀取閾值電壓(有時也被稱為讀取信號以及讀取電壓)是施加到閃速存儲器單元的柵極的柵極電壓以確定存儲器單元是否在該柵極電壓處導電。在一些實現(xiàn)方式中,當閃速存儲器單元的晶體管在給定的讀取閾值電壓處導電時,指示單位電壓小于讀取閾值電壓,用于該讀取操作的原始數(shù)據(jù)值是“1”、并且否則原始數(shù)據(jù)值是“0”。
圖2A是示出根據(jù)一些實施例的示例管理模塊121的框圖。管理模塊121通常包括一個或多個處理單元122(也被稱為(一個或多個)CPU、(一個或多個)處理單元、(一個或多個)微處理器、(一個或多個)微控制器或者(一個或多個)內核),用于執(zhí)行儲存在存儲器206中的模塊、程序和/或指令并且從而進行處理操作;存儲器206;以及一個或多個通信總線208,用于互聯(lián)這些組件。通信總線208可選地包括互連并且控制系統(tǒng)組件之間的通信的電路(有時被稱為芯片集)。管理模塊121通過通信總線208與緩沖器123、緩沖器124、誤差控制模塊125、儲存裝置130耦接。存儲器206包括易失性存儲器(例如,一個或多個高速隨機存取存儲器裝置——諸如DRAM、SRAM、DDR RAM或其它隨機存取固態(tài)存儲器裝置),和/或非易失性存儲器(例如,一個或多個NVM裝置——諸如(一個或多個)磁盤儲存裝置、(一個或多個)光盤儲存裝置、(一個或多個)閃速存儲器裝置、(一個或多個)3D存儲器裝置或(一個或多個)其它非易失性固態(tài)儲存裝置)。存儲器206可選地包括位于遠離(一個或多個)處理單元122的一個或多個儲存裝置。存儲器206,或可替換地在存儲器206中的(一個或多個)非易失性存儲器裝置,包括非瞬時性計算機可讀儲存介質。在一些實施例中,存儲器206或者存儲器206的計算機可讀儲存介質儲存以下程序、模塊和數(shù)據(jù)結構或其子集或超集:
·數(shù)據(jù)讀取模塊212,以用于讀取數(shù)據(jù),或使得數(shù)據(jù)從儲存裝置130被讀??;
·數(shù)據(jù)寫入模塊214,以用于寫入數(shù)據(jù),或使得數(shù)據(jù)被寫入到儲存裝置130;
·數(shù)據(jù)擦除模塊216,以用于擦除數(shù)據(jù),或使得數(shù)據(jù)從儲存裝置130被擦除;
·請求處理模塊218,以用于從主機(例如,計算機系統(tǒng)110,圖1)或其它內部處理接收存儲器操作命令;
·損耗均衡模塊220,以用于可選地確定儲存裝置130的頁或塊,以用于儲存數(shù)據(jù)以便平均地損耗儲存裝置130的頁或塊;
·(可選地)位置確定模塊222,被用于確定用于儲存裝置130的每一列或塊的變化位置(例如,錐形形狀的末尾處);
·(可選地)位置更新模塊224,用于確定用于儲存裝置130的每一列或塊的更新的變化位置;
·(可選地)位置表226,儲存用于儲存裝置130的每一列或塊的由位置確定模塊222確定的變化位置和/或由位置更新模塊224確定的更新的變化位置;
·度量維持模塊228,用于維持儲存裝置130的每個存儲器部分(例如,裸芯、塊、字線或頁部分)的一個或多個狀態(tài)度量或儲存裝置130的每個存儲器部分的組合的狀態(tài)度量,其中基于包括對應于各個存儲器部分的一個或多個狀態(tài)度量的預定的算法計算用于各個存儲器部分的組合的狀態(tài)度量;
·觸發(fā)檢測模塊230,用于檢測關于儲存裝置130的各個部分的觸發(fā)條件;
·調整模塊232,用于響應于檢測到關于儲存裝置130的各個部分的觸發(fā)條件而調整儲存裝置130的各個部分的一個或多個配置參數(shù);
·特征向量表234,儲存特征向量235的集合,其中該特征向量235儲存用于儲存裝置130的各個部分的特征數(shù)據(jù);以及
·邏輯-到-物理映射236,儲存邏輯-到-物理映射,該邏輯-到-物理映射將由主機(例如,計算機系統(tǒng)110,圖1)識別的邏輯地址映射到儲存裝置130的物理地址。
上述識別的元件的每一個可以貯存在之前提到的存儲器裝置的一個或多個中,并且對應于用于進行上述功能的指令集。上述識別的模塊或程序(即,指令集)不需要實現(xiàn)為單獨的軟件程序、規(guī)程或模塊,并且從而這些模塊的各種子集可以組合或者在各種實施例中另外地重新布置。在一些實施例中,存儲器206可以儲存以上識別的模塊和數(shù)據(jù)結構的子集。此外,存儲器206可以貯存以上未描述的額外的模塊和數(shù)據(jù)結構。在一些實施例中,在一些實施例中,儲存在存儲器206或者存儲器206的計算機可讀儲存介質中的程序、模塊和數(shù)據(jù)結構,提供用于實現(xiàn)參考圖10和11A-11C在下面描述的任何方法的指令。
盡管圖2A示出了管理模塊121,但是圖2A相比于這里所述的實施例的結構性示意更傾向于作為可能出現(xiàn)在管理模塊中的各種特性的功能性描述。實踐中,并且如由本領域普通技術人員識別的,單獨地示出的項目可以被組合并且一些項目可以分開。
圖2B是示出根據(jù)一些實施例的特征向量表234的實現(xiàn)方式的框圖。特征向量表234包括特征向量235的集合,每個特征向量235存儲與儲存裝置130的各個部分相關聯(lián)的特征數(shù)據(jù)(例如,儲存裝置130的不同的裸芯、塊區(qū)、塊、字線、字線區(qū)(例如,相對于襯底的連續(xù)的垂直位置處的一組字線)或頁部分)。在一些實施例中,特征向量235的集合中的每個向量(例如向量235-1、向量235-2、...、向量235-N)存儲在用于儲存裝置130的各個部分的至少兩個時間段的每一個(例如,時間T-1和時間T-2,或X編程擦除(PE)周期和2X PE周期)期間得到的特征數(shù)據(jù)(例如,寫入的字節(jié)260、PE周期262、BER 264和/或其它使用信息266)。在一些實施方式中,存儲在特征向量235中的特征數(shù)據(jù)是統(tǒng)計得出的。例如,但不限于,在儲存裝置130(圖1)包括多個塊的一些實施例中,特征向量表234包括用于儲存裝置130的每個不同塊的至少一個特征向量。在另一個示例中,在一些實施例中,向量表234包括用于儲存裝置130的每個塊的一組不同的特征向量235,并且用于每個裸芯的不同特征向量235的組包括在該塊中的每個字線或頁的至少一個不同的特征向量。在一些實施例中,特征向量表234具有一組預定的特征向量,該特征向量用適合于在不同損耗階段的各個字線使用的配置值來預編程;在任何一個時間處,塊中的每個字線或字線區(qū)域與預定的特征向量中的一個相關聯(lián)。下面參照圖2C描述特征向量235的更詳細的示例實現(xiàn)方式。
圖2C是根據(jù)一些實施例的代表性特征向量250(例如,對應于圖2B中所示的特征向量235中的任一個)的實現(xiàn)方式的示意圖。在一些實施例中,對于儲存裝置130的各個部分,儲存在特征向量250中的特征數(shù)據(jù)包括:(i)儲存密度字段252,指示儲存裝置130的各個部分中的存儲器單元的當前儲存密度,諸如X3(即,每個存儲器單元3位)、X2(即,每個存儲器單元2位)、X1(即,每個存儲器單元1位)或X0(即,退役的存儲器單元);(ii)ECC編碼強度(和/或技術)字段254,指示存儲在與儲存裝置130的各個部分相關聯(lián)的(一個或多個)頁中的數(shù)據(jù)的當前ECC編碼強度,諸如多個奇偶校驗位和/或ECC技術(例如,Reed-Solomon、turbo、BCH或LDPC碼);和(iii)編程參數(shù)字段256,指示與存儲在或將要存儲在儲存裝置130的各個部分中的數(shù)據(jù)相關聯(lián)的一個或多個編程參數(shù),諸如編程電壓、編程脈沖的數(shù)量和/編程脈沖的步長、寬度或持續(xù)時間。
在一些實施例中,存儲在特征向量250中的特征數(shù)據(jù)包括一個或多個狀態(tài)度量258,其非限制性示例包括:(a)字節(jié)寫入字段260,指示寫入到儲存裝置130的各個部分的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù);(b)PE周期字段262,指示在儲存裝置130的各個部分上進行的PE周期的數(shù)量的當前計數(shù);(c)誤碼率(BER)字段264,指示在從儲存裝置130的各個部分的頁中讀取的碼字中包括的誤差的數(shù)量或者從儲存裝置130的各個部分的(一個或多個)頁讀取的先前N個碼字中包括的誤差的平均數(shù)量;和(d)其它使用信息266,指示儲存裝置130的各個部分的健康、性能和/或耐久性。
在一些實施例中,存儲在特征向量250中的特征數(shù)據(jù)可選地包括用于儲存裝置130的各個部分的組合的狀態(tài)度量(由圖2C中的狀態(tài)度量258表示)。在一些實施例中,組合的狀態(tài)度量與考慮到與儲存裝置130的各個部分相關聯(lián)的一個或多個使用參數(shù)的預定算法(例如,由圖2A的度量維持模塊228計算)的輸出相關聯(lián)。例如,預定算法結合以下的一個或多個:(a)寫入到儲存裝置130的各個部分的字節(jié)數(shù);(b)在儲存裝置130的各個部分的上進行的PE周期的數(shù)量;(c)從儲存裝置130的各個部分的(一個或多個)頁讀取的碼字的BER;和(d)與儲存裝置130的各個部分的相關聯(lián)的其它使用信息。在一些實施例中,特征向量250中存儲的特征數(shù)據(jù)包括用于儲存裝置130的各個部分的物理地址字段268,其指示對應于儲存裝置130的各個部分的物理地址或物理地址的組。
如下文參考圖3A所討論的,單級閃速存儲器單元(SLC)(有時也在這里稱為“X1”)存儲一個位(“0”或“1”)。因此,SLC儲存裝置的儲存密度是每個存儲器單元一位的信息。然而,多級閃速存儲器單元(MLC)可通過使用存儲器單元的總電壓范圍內的不同范圍表示多位的位-元組來在每個單元儲存兩個或兩個以上的位的信息。反過來,MLC存儲器裝置的儲存密度為每單元多個位(例如,每存儲器單元兩個位)。
圖3A是根據(jù)一些實施例的在單級閃速存儲器單元(SLC)中發(fā)現(xiàn)的電壓分布300a的簡化的預測圖。為了說明的目的,圖3A中所示的電壓分布300a已經(jīng)被簡化。在該示例中,SLC的電壓范圍大致從NMOS晶體管的源極端子處的電壓VSS延伸到NMOS晶體管的漏極端子處的電壓VDD。因此,電壓分布300a在VSS和VDD之間延伸。
源極電壓VSS和漏極電壓VDD之間的順序電壓范圍301和302分別用于表示對應的位值“1”和“0”。每個電壓范圍301、302具有各自的中心電壓V1 301b,V0 302b。如上所述,在許多情況中,響應于所施加的讀取閾值電壓而感測的存儲器單元電流指示與對應于寫入到存儲器單元中的各個位值的各個中心電壓V1 301b或V0 302b不同的存儲器單元電壓。單元電壓和/或當讀取存儲器單元時感測到的單元電壓中的誤差可能發(fā)生在寫入操作、讀取操作期間,或者由于在數(shù)據(jù)被寫入到存儲器單元的時間和進行讀取操作以讀取儲存在存儲器單元中的數(shù)據(jù)的實際之間的“漂移”。為了便于討論,這些效應被集體描述為“單元電壓漂移”。每個電壓范圍301、302還具有各自的電壓分布301a、302a,其可以作為任何數(shù)量的誤差誘導因子的組合的結果而發(fā)生,其示例如上所述。
在一些實現(xiàn)方式中,在鄰近中心電壓之間(例如,施加到鄰近中心電壓V1 301b和V0302b之間的中途區(qū)域的附近)施加讀取閾值電壓VR??蛇x地,在一些實施方式中,讀取閾值電壓位于電壓范圍301和302之間。在一些實施方式中,在接近電壓分布301a和302a重疊處的區(qū)域中施加讀取閾值電壓VR,其不一定接近鄰近的中心電壓V1 301b和V0 302b之間的中途區(qū)域。
為了增加閃速存儲器中的儲存密度,閃速存儲器已經(jīng)從單級(SLC)單元閃速存儲器發(fā)展到多級單元(MLC)閃速存儲器,使得每個存儲單元可以存儲兩個或多個位(這里有時也稱為“X2”)。如下文參考圖3B所討論的,MLC閃速存儲器裝置被用于通過使用存儲器單元的總電壓范圍內的電壓范圍來存儲多個位以表示不同的位元組。MLC閃速存儲器裝置通常比使用相同制造工藝構建的SLC閃速存儲器裝置更易出錯,因為用于存儲不同數(shù)據(jù)值的電壓之間的有效電壓差對于MLC閃速存儲器裝置較小。此外,由于諸如電波動、存儲介質中的缺陷、操作條件、裝置歷史和/或寫入-讀取電路之類的任何數(shù)量的因素的組合,典型的誤差包括特定MLC中存儲的電壓電平在與否則將表示特定位元組的正確的儲存的電壓范圍鄰近的電壓范圍中。如下面更詳細討論的,可以通過對數(shù)據(jù)進行灰色編碼來減少這種誤差的影響,使得鄰近電壓范圍表示位元組之間的單位變化。
圖3B是根據(jù)一些實施例的在多級閃速存儲器單元(MLC)中發(fā)現(xiàn)的電壓分布300b隨時間的簡化的預測圖。為了說明的目的,圖3B中所示的電壓分布300b已經(jīng)被簡化。MLC的單元電壓大約從NMOS晶體管的源極端子處的電壓VSS延伸到漏極端子處的電壓VDD。因此,電壓分布300b在VSS和VDD之間延伸。
源極電壓VSS和漏極電壓VDD之間的順序電壓范圍321、322、323、324分別用于表示對應的位元組“11”、“01”、“00”、“10”。每個電壓范圍321、322、323、324具有各自的中心電壓321b、322b、323b、324b。每個電壓范圍321、322、323、324還具有各自的電壓分布321a、322a、323a、324a,其可以由于各個因素——諸如電波動、存儲介質中的缺陷、操作條件、裝置歷史(例如,PE周期的數(shù)目)和/或寫入-讀取電路的不完美的性能或設計——的任何數(shù)量的組合而發(fā)生。
理想地,在寫入操作期間,MLC的浮置柵極上的電荷將被設置為使得合成的單元電壓處于范圍321、322、323、324中的一個的中心處以便將相應的位元組寫入到MLC。具體地,所得到的單元電壓將被設置為V11 321b、V01 322b、V00 323b和V10 324b的一個,以便寫入位元組“11”、“01”、“00”和“10”的相應的一個。實際上,由于上述因素,對于寫入到MLC的數(shù)據(jù),初始單元電壓可能不同于中心電壓。
讀取閾值電壓VRA,VRB和VRC被置于鄰近中心電壓之間(例如,位于鄰近中心電壓之間的中間點處或附近),并且因此限定電壓范圍321、322、323之間的閾值電壓。在讀取操作期間,施加讀取閾值電壓VRA,VRB和VRC中的一個以使用比較處理來確定單元電壓。然而,由于上面討論的各種因素,實際的單元電壓和/或當讀取MLC時接收的單元電壓可以不同于對應于寫入到單元中的數(shù)據(jù)值的各個中心電壓V11 321b,V01 322b,V00 323b或V10 324b。例如,實際單元電壓可以在完全不同的電壓范圍內,這強烈地指示存儲了與寫入到MLC不同的位元組。更常見地,實際單元電壓可能接近于讀取比較電壓的一個,使得難以肯定地確定兩個鄰近位元組中的哪一個由MLC儲存。
單元電壓中的誤差,和/或當讀取MLC時接收的單元電壓,可能在寫入操作、讀取操作期間、或者由于在數(shù)據(jù)被寫入到MLC的時間和進行讀取操作以讀取儲存在MLC中的數(shù)據(jù)的時間之間的單元電壓的“漂移”而發(fā)生。為了便于討論,有時單元電壓中的誤差和/或當讀取MLC時接收的單元電壓被統(tǒng)稱為“單元電壓漂移”。
減小從一個電壓范圍漂移到鄰近電壓范圍的單元電壓的影響的一種方式是對位元組進行灰色編碼?;叶染幋a位元組包括約束位元組的分配,使得特定電壓范圍的各個位元組與鄰近電壓范圍的各個位元組僅相差一位。例如,如圖3B所示,鄰近范圍321和322的各個位元組分別為“11”和“01”,鄰近范圍322和323的各個位元組分別為“01”和“00”,并且鄰近范圍323和324的相應位元組分別為“00”和“10”。使用灰度編碼,如果單元電壓漂移接近讀取比較電壓電平,則誤差通常限于在2位位元組中的單個位。
本領域普通技術人員將理解,如何將1位SLC和2位MLC的上述討論應用于N位存儲器單元。這里有時將配置為存儲1位的存儲器單元稱為X1,配置為存儲2位的存儲器單元稱為X2,配置為存儲3位的存儲器單元稱為X3。另外,不可用于進一步編程的退役存儲器單元被稱為X0。
圖4A是根據(jù)一些實施例的存儲器裝置(例如,儲存裝置130,圖1)的列400的示意圖。列400集成在具有三維(3D)存儲器配置的存儲器裝置中。例如,列400被集成在圖1的儲存裝置130中。
在一些實施例中,列400包括儲存元件(例如,SLC或MLC閃速存儲器單元)在形成在襯底408(例如,半導體襯底)上的材料的多個層中形成。為了說明,圖4A示出了代表性的層410、412和414。例如,層410形成為靠近襯底408(即,層410是“底部”層)。進一步在該示例中,層412靠近層410,并且層414相比列400的其它層(即,層414是“頂部”層)更加遠離襯底。在一些實施例中,層410、412和414包括導電的(或半導電的)材料(例如,摻雜多晶硅)。在一些實施例中,列400包括其它層,諸如插入在層410和412之間的氧化層。
在一些實施例中,列400還包括結構402。為了形成結構402,進行蝕刻工藝以蝕刻通過列400的層以形成蝕刻的區(qū)域(例如,腔體,諸如“存儲器孔”)。在蝕刻通過列400的層以形成蝕刻的區(qū)域之后,蝕刻的區(qū)域用一個或多個材料填充以形成結構402。例如,結構402具有圓形或者基本上圓形的形狀。在該示例中,垂直于襯底408的表面的結構402的截面是圓形的。
在一些實施例中,列400包括多個儲存元件——諸如代表性的儲存元件404和406(例如,SLC或MLC閃速存儲器單元)。例如,儲存元件404被包含在圖1中的儲存裝置130的第一字線的第一物理頁中,并且儲存元件406被包含在圖1中的儲存裝置130的第二字線的第二物理頁中。儲存元件404和406連接到結構402。
在一些實施例中,結構402具有變化。例如,如圖4A中所示,結構402具有“圓錐的”或者“錐形的”輪廓。位置420指示與結構402的錐形相關聯(lián)的區(qū)域。例如,在圖4A中,結構402在位置420(即,比位置420更靠近襯底408)之下不是錐形的,并且結構402在位置420(即,比位置420更遠離襯底408)之上是錐形的。在圖4A中,例如,位置420在儲存元件404和406之間,因為結構402大致在儲存元件404和406之間開始“變成錐形”。
通過識別位置420,在儲存裝置130處的操作的準確性可以被改善。例如,通過識別位置420,儲存元件404和406可以與不同的ECC參數(shù)和/或不同的存儲器訪問參數(shù)相關聯(lián)以補償由于結構402的錐形的儲存元件404和406的物理特征的差異。儲存元件的物理特征的差異進一步參考圖4B描述。
圖4B是根據(jù)一些實施例的列400的部分450的示意圖。根據(jù)一些實施例,部分450示出了形成在結構402中的電荷捕獲結構454和導電溝道456。在圖4B中,控制柵極452和控制柵極460連接到電荷捕獲結構454。例如,控制柵極452被包括在圖4A的儲存元件404中,并且控制柵極460被包括在圖4A的儲存元件406中。在一些實施例中,控制柵極452和460由材料、諸如氧化區(qū)域458分開。
在一些實施例中,控制柵極452和460以及氧化區(qū)域458被形成在儲存裝置130的多個層中。例如,控制柵極452被形成在多晶硅層中,氧化區(qū)域458被形成在氧化層中,并且控制柵極460被形成在另一多晶硅層中。在一些實施例中,控制柵極452和460以及氧化區(qū)域458被形成在儲存裝置130的一個或多個“物理層”中。例如,物理層包括控制柵極452和氧化區(qū)域458。
應理解的是,一個或多個額外的材料可以被形成在結構402中。例如,電荷捕獲結構454由柵極電介質從控制柵極452和導電溝道456分開,該柵極電介質諸如氧化硅。在一些實施例中,電荷捕獲結構454包括絕緣材料——諸如氮化硅。在一些實施例中,導電溝道456包括導電的材料——諸如金屬(例如,銅)。
在一些實施例中,部分450被偏置(bias)為將值寫入到儲存元件404并且感測儲存在儲存元件404處的值。在一些實施例中,部分450被偏置為將值寫入到儲存元件406并且感測儲存在儲存元件404處的值。例如,通過偏置相對于導電溝道456的控制柵極452,電荷被注入到電荷捕獲結構454中或者從電荷捕獲結構454中被吸取。在該示例中,電荷捕獲結構454中的電荷的量影響在儲存元件404的讀取操作期間通過導電溝道456的電流的量并且指示儲存在儲存元件404中的一個或多個位值。作為另一示例,通過偏置相對于導電溝道456的控制柵極460,電荷被注入到電荷捕獲結構454中或者從電荷捕獲結構454中被吸取。在該示例中,電荷捕獲結構454中的電荷的量影響在儲存元件406的讀取操作期間通過導電溝道456的電流的量并且指示儲存在儲存元件406的狀態(tài)。儲存元件406的狀態(tài)對應于由儲存元件406儲存的一個或多個位值。
圖4B示出了與結構402相關聯(lián)的變化(或者“錐形”)。該變化對應于在離開襯底408的第一距離處的結構402的第一寬度以及在離開襯底408的第二距離處的結構402的第二寬度之間的差異,其中第二距離大于第一距離。為進一步說明,圖4B示出了與結構402相關聯(lián)的變化影響與控制柵極452相關聯(lián)的溝道寬度462(例如,溝道的半徑)。圖4B還示出了由于結構402的錐形,與控制柵極460相關聯(lián)的溝道寬度464(例如,溝道的半徑)可能小于溝道寬度462。因為溝道寬度464大于溝道寬度462,儲存元件404的操作(圖4A)可能不同于儲存元件406的操作(圖4A)。例如,因為導電溝道456的寬度影響由結構402導電的電流的量,溝道寬度462和464之間的差異影響包括部分450的存儲器裝置的操作。相應地,用電壓偏置控制柵極452使得導電溝道456相比將電壓施加到控制柵極460導通較少的電流。
可替換地或者額外地,根據(jù)一些實施例,結構402的變化使得與儲存元件404相關聯(lián)的柵極到溝道距離466大于與儲存元件406相關聯(lián)的柵極到溝道距離468。在該情況中,電荷捕獲結構454具有比導電溝道456更大的錐形效應。在編程儲存元件404的狀態(tài)的寫入操作期間,更大的電壓(相對于儲存元件406)被施加到控制柵極452以在電荷捕獲結構454中(例如,通過從導電溝道456吸引電子到電荷捕獲結構454中)累積電荷。因此,結構402的錐形使得儲存元件404的編程操作相對于儲存元件406而不同,其導致“不正確的”狀態(tài)被編程到儲存元件404和/或從儲存元件404被感測。
圖4B示出了延伸通過存儲器裝置的多個層(例如,儲存裝置130,圖1)的結構(例如,結構402)的變化(例如,錐形)影響與存儲器裝置相關聯(lián)的讀取和寫入操作。在一些實施例中,包括部分450的存儲器裝置的性能通過使用用于儲存元件404和406的不同的ECC優(yōu)勢(或技術)和/或存儲器訪問技術(例如,編程參數(shù))而改善。例如,因為結構402的變化出現(xiàn)在位置420處,因此第一ECC技術和/或第一存儲器訪問技術與儲存元件406相關聯(lián),并且第二ECC技術和/或第二存儲器訪問技術與儲存元件404相關聯(lián)以改善存儲器裝置(例如,儲存裝置130,圖1)的操作。例如,第二ECC技術補償由于結構402的“錐形”,相比于儲存元件406在儲存元件404處出現(xiàn)的更多數(shù)量的誤差。例如,第二ECC技術比第一ECC技術具有更高的誤差校正能力,其可能改善誤差校正。例如,第二存儲器訪問技術補償由于結構402的“錐形”,相比于儲存元件406在儲存元件404處可能出現(xiàn)的更多數(shù)量的寫入誤差和/或讀取誤差。例如,第二存儲器訪問技術使用不同的編程電壓(如與第一存儲器訪問技術相比)編程儲存元件404以便于將儲存元件404編程到“正確的”狀態(tài)。作為另一示例,第二存儲器訪問技術使用不同的讀取電壓(如與第一存儲器訪問技術相比)感測儲存元件404以便于以“正確的”閾值電壓(例如,以補償由結構402的錐形引起的在儲存元件404處的編程操作的減少的有效性)讀取儲存元件404。如這里進一步所述的,ECC技術和/或存儲器訪問技術可以基于結構402的變化的位置選擇性地施加到塊的物理頁。
圖5是根據(jù)一些實施例的塊500(例如,儲存元件的擦除塊)的示意圖。例如,塊500被包含在圖1中的儲存裝置130中。在圖5中,塊500至少包括物理頁508和510并且還包括來自圖4A的列400。
在圖5中,塊500除了列400以外還包括列504和506。在圖5中,列400、504和506被形成在襯底408上。列400、504和506包括被形成在儲存裝置130的多個層中的多個物理頁(例如,儲存元件的字線)(圖1)。例如,物理頁508和510被形成在塊500的層中。塊500的每個物理頁包括多個儲存元件。作為示例,圖4A的儲存元件404被形成在物理頁508中,并且圖4A的儲存元件406被形成在物理頁510中。
在圖5中,變化(例如,錐形)發(fā)生在列400、504和506的每一個的結構中。應理解的是,取決于特定的制造工藝,塊可以包括一個或多個列,該一個或多個列具有不包括(或者不基本上包括)變化的結構。在圖5中,列400、504和506的每一個中的變化發(fā)生在(或者大致在)位置420處。在一些實施例中,應理解的是,列400、504和506的每一個中的變化發(fā)生在不同的地址處(例如,在襯底408之上的不同的高度處)。
圖5示出了結構的變化的位置(例如,位置420)可能發(fā)生在塊(例如,塊500)的物理頁之間(或者大致之間)。在一些實施例中,存儲器控制器120應用技術以用于基于物理頁相對于位置420的位置編碼、寫入、讀取和譯碼來自塊500的物理頁的數(shù)據(jù)。如參考圖6進一步描述的,在一些實施例中,位置420定義三維(3D)存儲器的多個級(或層的組)。
圖6是根據(jù)一些實施例的三維(3D)存儲器裝置600的示意圖。例如,3D存儲器裝置600包含在儲存裝置130(圖1)中。在圖6中,3D存儲器裝置600包括圖5的塊500并且還包括塊604和606。在一些實施例中,500、604和606的每一個被形成在襯底408上。
在圖6中,位置420定義了級610。根據(jù)一些實施例,級610將3D存儲器裝置600“分區(qū)”為多個級(例如,靠近襯底408的“底部”級以及不靠近襯底408的“頂部”級)。例如,級610定義在級k處貫穿塊500、604和606的每一個的平面,其中k是指示襯底408和位置420之間的距離的正整數(shù)。在一些實施例中,級k指示指示襯底408和位置420之間的3D存儲器裝置600的物理頁的數(shù)量或字線的數(shù)量。
在一些實施例中,級610在公共級k處貫穿塊500、604和606的每一個??商鎿Q地,在一些實施例中,取決于用于制造3D存儲器裝置600的特定的制造工藝,級610在不同的地址處貫穿塊500、604和606的兩個或多個。作為示例,級610在離開襯底408第一距離處貫穿塊500,在離開襯底408第二距離處貫穿塊604,并且在離開襯底408第三距離處貫穿塊606。在該示例中,級610對應于“非均勻”的平面,諸如傾斜的平面。
在一些實施例中,存儲器控制器120或其組件(例如,位置確定模塊222,圖2A)確定對于儲存裝置130的每一列或塊的變化位置(例如,錐形形狀的結束處——諸如圖4A-4B和5-6中的位置420)并且在位置表226中儲存結果地址。例如,參考圖4A,位置確定模塊222,通過在設置和測試過程期間將相同的狀態(tài)編程到不同的字線中的存儲器元件(或存儲器單元)所需要的編程參數(shù)與相對于儲存裝置130(例如,存儲器元件404和406)的襯底的不同的垂直位置比較,而確定用于列400的位置420。例如,包括在第一字線中的第一頁,相比于用相同的各個狀態(tài)編程第二字線中的第二頁的存儲器單元所需要的編程參數(shù),要求更加緊密的編程參數(shù)(例如,編程電壓、編程脈沖的數(shù)量和/或編程脈沖的持續(xù)期間)來用各個狀態(tài)編程第一頁中的存儲器單元。繼續(xù)該示例,位置確定模塊222可以確定變化位置位于第一和第二字線之間,由于存儲器裝置的錐形效應導致編程相同的各個狀態(tài)所要求的編程參數(shù)中的差異。對于確定變化位置的進一步討論,見于2014年5月8日提交的、名稱為“用于具有三維存儲器配置的存儲器的結構變化檢測”的美國專利申請?zhí)?4/273,031,其全部內容通過引用結合于此。
在一些實施例中,位置確定模塊222在儲存裝置130的第一上電時確定儲存裝置130的每一列或塊的變化位置。在一些實施例中,存儲器控制器120或其組件(例如,位置更新模塊224,圖2A)確定用于儲存裝置130的每一列或塊的更新的變化位置并且用產(chǎn)生的更新的地址覆蓋位置表226之前的地址。例如,位置更新模塊224根據(jù)預定的調度——諸如每個儲存裝置130的X功率周期確定用于儲存裝置130的每一列或塊的更新的變化地址。
在一些實施例中,位置表226儲存用于儲存裝置130的每個塊的確定的位置420,該位置420指示用于各個塊中的列的錐形形狀的結束處。例如,對于各個塊,確定的位置420指示頁或字線,在該處錐形區(qū)域相對于襯底結束。在一些實施例中,位置表226儲存用于儲存裝置130的每一列的確定的位置420,該位置420指示各個列的錐形形狀的結束處。例如,對于各個列,確定的位置420指示在其處錐形區(qū)域相對于襯底結束的頁或字線。如此,在一些實施例中,存儲器控制器120能夠從在各個列的確定的位置420之上和之下的頁或字線選擇性地編碼、寫入、讀取和/或譯碼數(shù)據(jù)。例如,對于各個列,寫入到確定的位置420之上的頁或字線的數(shù)據(jù)用第一ECC技術編碼,并且寫入到確定的位置420之下的頁或字線的數(shù)據(jù)用第二ECC技術編碼。
圖7是根據(jù)一些實施例的NAND閃速配置中的3D存儲器裝置700的示意圖。例如,3D存儲器裝置700對應于儲存裝置130(圖1)。在圖7中,3D存儲器裝置700包括多個物理層702,每一個具有多個儲存元件(例如,存儲器單元)——諸如代表性的存儲器單元710。在一些實施例中,儲存元件以陣列布置在物理層702中。
在圖7中,代表性的存儲器單元710包括在字線/控制柵極(WL4)728和導電溝道712之間的電荷捕獲結構714。通過相對于字線728偏置導電溝道712,電荷被注入到電荷捕獲結構714或者從電荷捕獲結構714吸取。例如,電荷捕獲結構714包括氮化硅并且由柵極電介質(例如,氧化硅)從字線728和導電溝道712分開。在一些實施例中,電荷捕獲結構714中的電荷的量影響在存儲器單元710的讀取操作期間通過導電溝道712的電流的量并且指示儲存在存儲器單元710中的一個或多個位值。
在一些實施例中,3D存儲器裝置700包括多個擦除塊,包括第一塊(塊0)750、第二塊(塊1)752和第三塊(塊2)754。在圖7中,塊750-754的每一個包括物理層702的“垂直的片”,該物理層702包括字線的堆疊,被示出為第一字線(WL0)720、第二字線(WL1)722、第三字線(WL2)724、第四字線(WL3)726和第五字線(WL4)728。多個導電的溝道(具有關于圖7基本上垂直的定向)延伸通過字線的堆疊。每個導電溝道與字線720-728的每一個中的儲存元件耦接,形成儲存元件的NAND串。為了說明的清楚性,圖7示出了三個塊750-754、每個塊中五個字線720-728、以及每個塊中三個導電的溝道。但是,在一些實施例中,3D存儲器裝置700包括多于三個塊、多于每塊五個字線以及多于每塊三個導電的溝道。
在一些實施例中,讀取/寫入電路760(即,讀取/寫入電路135或者可替換地儲存介質I/O 128中的讀取/寫入電路)經(jīng)由多個導電的線與導電的溝道耦接,被示出為在導電的溝道(例如,相對于襯底704)的“頂部”的結束處的第一位線(BL0)730、第二位線(BL1)732和第三位線(BL2)734以及在導電的溝道(例如,相對于襯底704)的“底部”的結束處的第一源極線(SL0)740、第二源極線(SL1)742和第三源極線(SL2)744)。在圖7中,讀取/寫入電路760經(jīng)由“P”控制線與位線730-734耦接,經(jīng)由“M”控制線與源極線740-744耦接,并且經(jīng)由“N”控制線與字線720-728耦接。在一些實施例中,P、M和N的每一個是基于3D存儲器裝置700的特定配置的正整數(shù)值。在圖7中,P=3、M=3并且N=5。
在一些實施例中,位線730-734的每一個和源極線740-744的每一個與不同的導電的溝道的相同的端部(例如,頂端或底端)耦接。例如,各個位線與導電溝道792的頂部耦接并且各個源極線與導電溝道712的頂端耦接。繼續(xù)該示例,導電溝道792的底部耦接到(例如,電耦接)導電溝道712的底部。相應地,在該示例中,導電溝道792和導電溝道712串聯(lián)耦接并且與各個位線和各個源極線耦接。
盡管圖7中導電的溝道(例如,導電的溝道712、792)的每一個被示出為單個導電的溝道,在一些實施例中,導電的溝道的每一個包括在堆疊的配置中的多個導電的溝道。例如,在堆疊的配置中的多個導電的溝道可以由一個或多個連接器耦接。對于具有堆疊的配置中的多個導電的溝道的3D存儲器裝置的進一步討論,見于2014年5月8日提交的、名稱為“具有堆疊的導電的溝道的三維存儲器裝置”的美國專利申請?zhí)?4/272,363,其全部內容通過引用結合于此。
在一些實施例中,讀取/寫入電路760從存儲器控制器120接收存儲器操作命令(例如,來自數(shù)據(jù)讀取模塊212的讀取命令、來自數(shù)據(jù)寫入模塊214的寫入命令或來自數(shù)據(jù)擦除模塊216的擦除命令)。例如,數(shù)據(jù)儲存在于字線728耦接的儲存元件中并且讀取/寫入電路760從這些儲存元件讀取位值。作為另一示例,讀取/寫入電路760將選擇信號施加到與字線720-728、位線730-734和源極線740-742耦接的控制線以使得編程電壓(例如,與閾值電壓相關聯(lián)的電壓脈沖或者系列電壓脈沖)被施加到選擇的字線(例如,第四字線728)的(一個或多個)選擇的儲存元件之上,以便于將數(shù)據(jù)寫入/編程到(一個或多個)選擇的儲存元件。
例如,在讀取操作期間,存儲器控制器124接收來自主機(例如,計算機系統(tǒng)110,圖1)的請求,并且作為響應,使得讀取/寫入電路760通過施加適當?shù)男盘柕娇刂凭€以使得選擇的字線的儲存元件被感測,而從3D存儲器裝置700的特定的儲存元件讀取位。
圖8是根據(jù)一些實施例的ReRAM配置中的3D存儲器裝置800的示意圖。例如,3D存儲器裝置800對應于儲存裝置130(圖1)。在圖8中,3D存儲器裝置800包括具有在襯底上方(例如,大體上平行于襯底的表面)的物理層中的多個導電線、諸如代表性字線820、821、822和823(僅其一部分在圖8中示出)、以及穿過物理層的多個垂直的導電線、諸如代表性位線810、811、812和813的垂直位線電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)。
在圖8中,位線810、811、812和813被示出為單個位線;然而,在一些實施例中,位線810、811、812和813包括堆疊配置中的多個部分。例如,堆疊配置中的多個部分可以通過一個或多個連接器耦接。對于具有堆疊配置中的多個導電溝道的3D存儲器裝置的進一步討論,參見于2014年5月8日提交的名稱為“具有堆疊導電溝道的三維存儲器裝置(Three-Dimensional Memory Device Having Stacked Conductive Channels)”的美國專利申請?zhí)?4/272,363,其全部內容通過引用結合于此。
在圖8中,存儲器裝置800包括多個基于電阻的儲存元件(例如,存儲器單元),例如代表性儲存元件830、831、832、840、841及842,其每一個與在襯底(例如,硅襯底)之上的多個物理層中的存儲器單元的陣列中的位線和字線耦接。在圖8中,存儲器裝置800還包括與字線驅動器808和位線驅動器806耦接的讀取/寫入電路804(即,讀取/寫入電路135或者可替換地儲存介質I/O 128內的讀取/寫入電路)。
在圖8中,字線820、821、822和823的每一個包括多個指狀物(例如,第一字線820包括指狀物824、825、826和827)。在一些實施例中,各個指狀物與多于一個位線耦接。在圖8中,第一字線820的第一指狀物824經(jīng)由第一儲存元件830在第一指狀物824的第一末端處與第一位線810耦接,并且經(jīng)由第二儲存元件840在第一指狀物824的第二末端處與第二位線811耦接。
在圖8中,第一位線810經(jīng)由第一儲存元件830與第一字線820耦接,并且經(jīng)由第三儲存元件832與第三字線822耦接。
例如,在寫入操作期間,存儲器控制器120從主機(例如,圖1的計算機系統(tǒng)110)接收數(shù)據(jù),并且作為響應,將數(shù)據(jù)(或數(shù)據(jù)的表示)發(fā)送到存儲器裝置800。例如,存儲器控制器120在將數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲器裝置800之前對數(shù)據(jù)進行編碼。
在一些實施例中,讀取/寫入電路804根據(jù)數(shù)據(jù)的目的地將從存儲器控制器120接收的數(shù)據(jù)寫入到存儲器裝置800的儲存元件。例如,讀取/寫入電路804向與字線驅動器808和位線驅動器806耦接的選擇控制線施加選擇信號,以使得寫入電壓被施加在所選擇的儲存元件之上。例如,為了選擇第一儲存元件830,讀取/寫入電路804激活字線驅動器808和位線驅動器806以驅動通過第一儲存元件830的編程電流(也被稱為寫入電流)。例如,第一寫入電流用于將第一邏輯值(例如,對應于高電阻狀態(tài)的值)寫入到第一儲存元件830,并且第二寫入電流用于將第二邏輯值(例如,對應于低電阻狀態(tài))寫入到第一儲存元件830。在此示例中,通過將第一電壓施加到第一位線810以及到除第一字線820之外的字線,并且將第二電壓施加到第一字線820,而在第一儲存元件830上產(chǎn)生編程電壓來施加編程電流。在一些實施例中,將第一電壓施加到其它位線(例如,位線814和815)以減少存儲器裝置800中的泄漏電流。
例如,在讀取操作期間,存儲器控制器120從主機(例如,圖1的計算機系統(tǒng)110)接收請求,并且作為響應,使得讀取/寫入電路804從存儲器裝置800的特定的儲存元件,通過將選擇信號施加到與字線驅動器808和位線驅動器806耦接的選擇控制線,以使讀取電壓施加在所選擇的儲存元件之上來讀取位。例如,為了選擇第一儲存元件830,讀取/寫入電路804激活字線驅動器808和位線驅動器806以將第一電壓(例如,0.7伏(V))施加到第一位線810和到除了第一字線820的字線。在此示例中,將較低電壓(例如,0V)施加到第一字線820。因此,將讀取電壓施加到第一儲存元件830之上,并且可以在讀取/寫入電路804的感測放大器處檢測到對應于讀取電壓的讀取電流。在一些實施例中,讀取電流對應于(經(jīng)由歐姆定律)第一儲存元件830的電阻狀態(tài),其對應于存儲在第一儲存元件830處的邏輯值。在讀取操作期間從第一儲存元件830和其它儲存元件讀取的邏輯值被提供給存儲器控制器120。因此,在一些實施例中,位線810、811、812和813中的每一個包括多個部分,并且特定位線的多個部分提供可以在堆疊配置中。
圖9示出了根據(jù)一些實施例的用于3D存儲器裝置(例如,圖1的儲存裝置130,分別被配置為圖6-8中所示的3D存儲器裝置600、700或800中的一個)的第一配置900的預示圖。在一些實施例中,3D存儲器裝置包括多個塊,并且每個塊與相對于3D存儲器裝置的襯底垂直堆疊的多個字線相關聯(lián)。在一些實施例中,每個字線包括多個頁。圖9示出了第一配置900中的儲存裝置130的各個塊的字線N、N-1、...、1、0的配置參數(shù)。在圖9中,字線N離儲存裝置130的襯底最遠(例如,頂部字線),并且字線0最接近儲存裝置130的襯底(例如,底部字線)。
在一些實施例中,特征向量表234(圖2A-2C)存儲用于儲存裝置130的各個塊的字線N、N-1、...、1、0的特征向量235。例如,用于字線N的各個特征向量包括一組配置參數(shù),包括:(i)儲存密度字段252,指示字線N中的存儲器單元的當前儲存密度配置;(ii)指示用于存儲在與字線N相關聯(lián)的(一個或多個)頁中的數(shù)據(jù)的當前ECC編碼強度的ECC編碼強度(或技術)254;和(iii)指示與存儲在或將要存儲在字線N中的數(shù)據(jù)相關聯(lián)的一個或多個編程參數(shù)的編程參數(shù)字段256。
例如,在第一配置900中,字線N的各個特征向量包括配置參數(shù)集合的初始值。在第一配置900中,由于這里所討論的漸縮效應,與字線相關聯(lián)的配置參數(shù)的組取決于字線相對于儲存裝置130的襯底的垂直位置。在一些實施例中,位置確定模塊222(圖2A)在3D存儲器裝置的第一次上電時確定第一配置900。例如,在3D儲存裝置第一次上電時,位置確定模塊222(圖2A)基于字線N、N-1、...、1、0相對于儲存裝置130的襯底的垂直位置確定并填充用于儲存裝置130的各個塊的字線N、N-1、...、1、0的特征向量235(圖2B)。在一些實施例中,每個字線中的頁由3D儲存裝置的制造商用指示其相對于儲存裝置130的襯底的垂直位置的元數(shù)據(jù)編程。在一些實施例中,位置確定模塊222(圖2A)基于對于各個塊的確定的變化位置(例如,圖4A-4B和5-6中的位置420)為各個塊的每一個字線確定相對于儲存裝置130的襯底的垂直位置)。
在一些實施例中,在第一配置900中,與字線0(即,最靠近儲存裝置130的襯底的字線)相關聯(lián)的配置參數(shù)的組相比于用于字線N(即,距離儲存裝置130的襯底最遠的字線)的配置參數(shù)的組,指示字線0中的存儲器單元的較低儲存密度,對于存儲在或將要存儲在字線0的頁中的數(shù)據(jù)的較強的ECC強度以及對于存儲在或將要存儲在字線0的頁中的數(shù)據(jù)的較強(即,更加強烈、破壞性或有壓力的)的編程參數(shù)。例如,在第一配置900中,與字線0相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示字線0中的存儲器單元被配置為存儲1位數(shù)據(jù)(即,X1),存儲在字線0的頁中的數(shù)據(jù)用與P個奇偶校驗位相關聯(lián)的LDPC碼來編碼和/或C個CPU周期或譯碼周期的譯碼限度來譯碼用LDPC碼編碼的數(shù)據(jù)(例如,碼字),并且該數(shù)據(jù)用編程電壓X被編程到字線0的頁。繼續(xù)該示例,相比之下,在第一配置900中,與字線N相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示字線N中的存儲器單元被配置為存儲3位數(shù)據(jù)(即,X3),存儲在字線N的頁中的數(shù)據(jù)用與M個奇偶校驗位相關聯(lián)的LDPC碼編碼和/或用D個CPU周期或譯碼周期的譯碼限度來譯碼用LDPC碼編碼的數(shù)據(jù)(其中M<P和/或D<C),并且該數(shù)據(jù)用編程電壓Y(其中Y<X)被編程到字線N的頁。
圖10示出了根據(jù)一些實施例的在各個字線的壽命期間3D存儲器裝置的各個字線的預測狀態(tài)的流程圖。例如,圖10中所討論的各個字線對應于與3D存儲器裝置的各個塊相關聯(lián)的多個字線中的一個(例如,圖9中所示的字線中的一個)。如參考圖9所討論的,在第一配置900中,各個組的配置參數(shù)(具有初始值)對應于與3D存儲器裝置的各個塊相關聯(lián)的多個字線中的每一個。例如,在第一配置900中,與各個字線相關聯(lián)的各個組的配置參數(shù)指示(i)在各個字線中的與存儲器單元相關聯(lián)的初始儲存密度,(ii)與存儲在或將要存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)相關聯(lián)的初始ECC編碼強度(或技術),以及(iii)與存儲在或將要存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)相關聯(lián)的一個或多個初始編程參數(shù)。
在以下討論中,對于其中對鄰近字線組(這里稱為字線區(qū))維持配置、配置參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)的實現(xiàn)方式,用于各個字線的配置和配置參數(shù)是用于包括各個字線的字線區(qū)域的配置和配置參數(shù),并且用于各個字線的狀態(tài)度量是用于包括各個字線的字線區(qū)域的狀態(tài)度量。
在一些實施例中,除了初始儲存密度、初始ECC編碼技術以及與各個字線相關聯(lián)的一個或多個初始編程參數(shù)之外,用于各個字線(或用于包括字線的字線區(qū)域)的特征向量包括與各個字線(或包括各個字線的字線區(qū)域)的健康、耐久性和/或性能相關聯(lián)的一個或多個狀態(tài)度量。在一些實施例中,一個或多個狀態(tài)度量包括(a)寫入到各個字線(或字線區(qū)域中的字線)的字節(jié)數(shù)或寫入到各個字線(或字線區(qū))的每一頁的字節(jié)的平均數(shù),(b)在各個字線(或字線區(qū))上進行的PE周期的計數(shù),(c)從各個字線(或字線區(qū))的頁讀取的數(shù)據(jù)的最近確定的BER或從各個字線(或字線區(qū))的頁讀取的數(shù)據(jù)的平均BER,以及(d)與各個字線(或在字線區(qū)中的字線)的健康、耐久性和/或性能相關聯(lián)的其它使用信息。在一些實施例中,基于預定算法從上述因素計算組合的狀態(tài)度量。
例如,在第一配置900中,用于各個字線的一個或多個配置參數(shù)指示:在各個字線中的存儲器單元被配置為存儲3位(即,X3);使用弱ECC碼對存儲在或將要存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)編碼;并且用編程電壓Q對存儲在或將要存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)編程。例如,弱ECC碼將X奇偶校驗位添加到包括在碼字中的寫入數(shù)據(jù),和/或對碼字用弱ECC碼編碼,其中弱ECC碼具有用于譯碼的Y個CPU周期或Y個譯碼周期的譯碼限度。
圖10中的流程圖指示在各個字線的使用壽命之上(或在使用之后)對與各個字線相關聯(lián)的各個組的配置參數(shù)進行的調整操作的示例序列。
在一些實施例中,存儲器控制器對存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)增加(1002)ECC編碼強度。響應于檢測到第一觸發(fā)條件(例如,用于從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的BER超過第一預定的閾值),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)增加與各個字線相關聯(lián)的特征向量中的ECC編碼強度的值。例如,增加的值指示相比在第一配置900中的初始弱ECC碼,存儲在或將要存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)用較強的ECC碼編碼(例如,LDPC碼而不是BCH碼,或每個碼字具有更多ECC位的LDPC碼)。在該示例中,較強ECC碼將多于X個奇偶校驗位添加到碼字的寫入數(shù)據(jù),和/或用譯碼具有多于Y的更高的譯碼限度(以CPU周期或譯碼周期的形式指定)的較強的ECC碼譯碼的碼字。
在一些實施例中,存儲器控制器增加(1004)用于編程各個字線中的存儲器單元的(一個或多個)編程參數(shù)的強度。響應于檢測到第二觸發(fā)條件(例如,從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的BER超過大于第一預定的閾值的第二預定的閾值),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)增加與各個字線相關聯(lián)的特征化向量中的一個或多個編程參數(shù)的值。例如,增加的值指示數(shù)據(jù)以具有大于Q的編程電壓在各個字線的頁中被存儲或將被存儲,其中Q是第一配置900中的初始編程電壓。在該示例中,大于Q的增加的編程電壓更快地損耗各個字線中的存儲器單元;然而,增加的編程電壓使得各個字線中的存儲器單元能夠更好地保留數(shù)據(jù)。
在一些實施例中,存儲器控制器減小(1006)在各個字線中的存儲器單元的儲存密度(例如,X3到X2)。響應于檢測到第三觸發(fā)條件(例如,在已經(jīng)進行了操作1002和/或操作1004之后,對字線進行的PE周期的計數(shù)超過第一預定計數(shù),或者BER超過預定閾值),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)減小對應于用于各個字線的特征向量中的各個字線中的存儲器單元的儲存密度的值。例如,各個字線中的存儲器單元從X3到X 2重新特征化。在一些實施例中,在重新特征化之前,存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)被遷移到3D存儲器裝置的其它字線中的頁。在一些實施例中,在包括各個字線的各個塊的之后的擦除操作之后進行重新特征化。在一些實施例中,當執(zhí)行重新特征化時,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)減小ECC編碼強度的值和/或將與各個字線相關聯(lián)的特征向量中的一個或多個編程參數(shù)的值減小到第一配置900中的初始值(例如,弱ECC碼和編程電壓Q)。
在一些實施例中,存儲器控制器增加(1008)用于存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)的ECC編碼強度(例如,LDPC)。在操作1006中的重新特征化之后并且響應于檢測到第一觸發(fā)條件(例如,從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的BER超過第一預定的閾值),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)增加與各個字線相關聯(lián)的特征向量中的ECC編碼強度的值。例如,增加的值指示與操作1002中的ECC編碼強度相比,存儲在或將要存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)用較強的ECC碼(例如,LDPC碼)編碼。在另一示例,在已經(jīng)進行操作1008之后,較強的ECC碼將多于X個奇偶校驗位添加到包括在寫入到各個字線的每個碼字中的寫入數(shù)據(jù),和/或具有較高的譯碼限度(例如,允許用于譯碼已用較強ECC碼編碼的碼字的CPU周期或譯碼周期上的較高的限度)。
在一些實施例中,存儲器控制器增加(1010)用于各個字線中的存儲器單元的(一個或多個)編程參數(shù)的強度。在操作1006中的重新特征化之后并且響應于檢測到第二觸發(fā)條件(例如,從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的BER超過大于第一預定的閾值的第二預定的閾值),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)增加在與各個字線相關聯(lián)的特征向量中的一個或多個編程參數(shù)的值。例如,增加的值指示在進行操作1010之前,數(shù)據(jù)以比將數(shù)據(jù)寫入各個字線所使用的編程電壓更大的編程電壓被存儲或將被存儲到各個字線的頁中。在另一示例中,增加的值指示數(shù)據(jù)以大于Q的編程電壓(例如,第一配置900中的初始編程電壓)被存儲或將被存儲在各個字線的頁中。
在一些實施例中,存儲器控制器減小(1012)各個字線中的存儲器單元的儲存密度(例如,X2到X1)。響應于檢測到第四觸發(fā)條件(例如,在字線上進行的PE周期的計數(shù)超過大于第一預定計數(shù)的第二預定計數(shù)),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)減小對應于用于各個字線的特性向量中的各個字線中的存儲器單元的儲存密度的值。例如,在各個字線中的存儲器單元從X2到X1重新特征化。在一些實施例中,當進行操作1012的重新特征化時,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)減小ECC編碼強度的值和/或將與各個字線相關聯(lián)的特征向量中的一個或多個編程參數(shù)的值減小到第一配置900中的初始值(例如,弱ECC碼和編程電壓Q)。
在一些實施例中,存儲器控制器增加(1014)用于存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)的ECC編碼強度(例如,LDPC的最大迭代)。在操作1012中的重新特征化之后并且響應于檢測到第一觸發(fā)條件(例如,從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的BER超過第一預定閾值),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)增加與各個字線相關聯(lián)的特征向量中的ECC編碼強度的值。例如,增加的值指示存儲在或將要存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)用與在進行操作1014之前向各個字線寫入數(shù)據(jù)時所使用的ECC編碼強度相比,較強的ECC碼(例如,具有每個碼字具有增加的奇偶校驗位或ECC位的LDPC碼)編碼。在另一示例中,較強ECC代碼將多于X個奇偶校驗位添加到用于將被寫入到各個字線的單個的各個碼字的寫入數(shù)據(jù),和/或具有比當在進行操作1014之前將數(shù)據(jù)寫入到各個字線時使用的ECC碼更高的譯碼限度(例如,用于允許譯碼已用較強的ECC碼編碼的碼字的CPU周期或譯碼周期的數(shù)量的上限)。
在一些實施例中,存儲器控制器增加(1016)用于各個字線中的存儲器單元的(一個或多個)編程參數(shù)的強度。在操作1012中重新特征化之后并且響應于檢測到第二觸發(fā)條件(例如,從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的BER超過大于第一預定閾值的第二預定閾值),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)增加與各個字線相關聯(lián)的特征向量中的一個或多個編程參數(shù)的值。例如,增加的值指示數(shù)據(jù)以大于操作1010中的編程電壓的編程電壓被存儲或將被存儲在各個字線的頁中。在另一示例中,增加的值指示數(shù)據(jù)以具有大于Q的編程電壓(例如,第一配置900中的初始編程電壓)被存儲或將被存儲在各個字線的頁中。
在一些實施例中,存儲器控制器退役(1018)各個字線。響應于檢測到第五觸發(fā)條件(例如,在字線上進行的PE周期的計數(shù)超過大于第一和第二預定計數(shù)的第三預定計數(shù)),存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)減小對應于用于各個字線的特征向量中的各個字線中的存儲器單元的儲存密度的值。例如,各個字線中的存儲器單元從X1到X0重新特征化。在此示例中,X0指示各個字線被退役,從而新數(shù)據(jù)不被編程到各個字線的頁。在一些實施例中,存儲在以X0的儲存密度為特征的字線上的數(shù)據(jù)可以繼續(xù)被讀取,并且從而這些字線繼續(xù)作為只讀存儲器操作。
圖10中的調整操作的示例序列不意味著是限制性的。例如,調整操作可以以多種替換的次序進行。在一些實現(xiàn)中,進行上述的一些調整操作。在一些實現(xiàn)方式中,添加額外的調整操作(例如,基于與各個字線相關聯(lián)的第一配置或其它因素)。為此,圖10示出了調整操作的示例序列,其中配置參數(shù)被調整如下:ECC編碼強度→(一個或多個)編程參數(shù)→儲存密度;然而,調整參數(shù)可以以多種其它次序調整,諸如(A)ECC編碼強度→ECC編碼強度→(一個或多個)編程參數(shù)→儲存密度,或(B)(一個或多個)編程參數(shù)→(一個或多個)編程參數(shù)→ECC編碼強度→儲存密度。在一些實施例中,在各個字線的儲存密度之前調整各個字線的ECC編碼強度和(一個或多個)編程參數(shù)。在一些實施例中,根據(jù)與用于調整各個字線的儲存密度的觸發(fā)(例如,在各個字線上執(zhí)行的PE周期)不同的觸發(fā)(例如,BER)來調整各個字線的ECC編碼強度和(一個或多個)編程參數(shù)。
在一些實施例中,特征向量逐個字線區(qū)(即,塊中的字線的子集)而不是逐個個別字線存儲。結果,逐個字線區(qū)檢測觸發(fā)條件,并且作為響應,也逐個字線區(qū)調整配置參數(shù)。例如,當12個字線包括塊時,12個字線被分成兩個或三個字線區(qū),其可以包括或可以不包括相等數(shù)量的字線。在另一示例中,當塊被塊的確定的變化位置劃分時,變化位置之上的字線(即,離襯底更遠)被包括在第一字線區(qū)域中,并且在變化位置之下的字線(即,更靠近襯底)被包括在第二字線區(qū)域中。
圖11A-11C示出了根據(jù)一些實施例的具有存儲器單元的3D陣列的儲存裝置中的操作的方法1100的流程圖表示。至少在一些實現(xiàn)方式中,由存儲器控制器(例如,圖1的存儲器控制器120)或其一個或多個組件(例如,圖1和圖2A的管理模塊121)來進行方法1100。在一些實施例中,方法1100由不同于儲存裝置并且通過一個或多個連接(例如,圖1的連接103)與儲存裝置(例如,圖1的儲存裝置130)耦接的存儲器控制器進行。在一些實施例中,方法1100由存儲在非瞬時性計算機可讀存儲介質中的指令管理,并且指令由裝置的一個或多個處理器(例如,圖1和2A的管理模塊121的一個或多個處理單元(CPU)122))執(zhí)行。可選操作由虛線指示(例如,具有虛線邊界的框)。
在一些實施例中,儲存裝置(例如,儲存裝置130,圖1)包括一個或多個存儲器裝置。一個或多個存儲器裝置的各個存儲器裝置包括存儲器單元的三維陣列和存儲器單元的多個塊。在一些實施例中,每個塊包括布置在相對于所述儲存裝置的襯底的不同垂直位置中的多個字線。
在一些實施例中,多個字線包括在相對于儲存裝置的襯底的X個不同垂直位置的每個垂直位置處的一組字線,其中X是大于2的整數(shù)。在一些實施例中,每個字線包括一個或多個頁,每個頁用于存儲用戶數(shù)據(jù)和用于檢測和校正存儲在頁中的用戶數(shù)據(jù)中的誤差的ECC值。在圖9中,例如,3D存儲器裝置中的多個塊的各個塊與字線N、N-1、...、1、0相關聯(lián),其中字線N離3D存儲器裝置的襯底最遠(例如,頂部字線),并且字線0最靠近3D存儲器裝置的襯底(例如,底部字線)。
存儲器控制器在第一配置中配置(1102)對應于各個塊的多個字線,其中第一配置包括至少部分取決于每個字線相對于儲存裝置的襯底的垂直位置而確定的多個字線的每個字線的各個組的配置參數(shù)。例如,圖9示意性地描繪了第一配置900中的儲存裝置130的各個塊的字線N、N-1、...、1、0的配置參數(shù)。在一些實施例中,特征向量表234(圖2A-圖2C)存儲用于儲存裝置130的各個塊的字線N、N-1、...、1、0的特征向量235。例如,在第一配置900中,字線N的各個特征向量包括配置參數(shù)的組的初始值。在一些實施例中,位置確定模塊222(圖2A)在3D存儲器裝置的第一次上電時確定第一配置900。例如,在3D存儲器裝置啟動或上電時,位置確定模塊222(圖2A)基于字線N、N-1、...、1、0相對于儲存裝置130的襯底的垂直位置確定并填充儲存裝置130的各個塊的字線N、N-1、...、1、0的特征向量235(圖2B)。在一些實施例中,每個字線中的頁由3D儲存裝置的制造商用指示其相對于儲存裝置130的襯底的垂直位置的元數(shù)據(jù)編程。在一些實施例中,位置確定模塊222(圖2A)基于對于各個塊的確定的變化位置(例如,圖4A-4B和5-6中的位置420)為各個塊的每一個字線確定相對于儲存裝置130的襯底的垂直位置)。
在一些實施例中,各個組的配置參數(shù)包括(1104),儲存密度、ECC編碼強度和一個或多個編程參數(shù)中的至少一個。在一些實施例中,特征向量表234存儲用于儲存裝置130的各個塊的字線N、N-1、...、1、0的特征向量235。關于圖9,例如,字線的各個特征向量N包括一組配置參數(shù),包括:(i)儲存密度字段252,指示字線N中的存儲器單元的當前儲存密度配置;(ii)ECC編碼強度(或技術)254,指示存儲在與字線N相關聯(lián)的(一個或多個)頁中的數(shù)據(jù)的當前ECC編碼強度;和(iii)編程參數(shù)字段256,指示與存儲在或將要存儲在字線N中的數(shù)據(jù)相關聯(lián)的一個或多個編程參數(shù)。
在一些實施例中,當在第一配置中(1106)時:在垂直位置的第一子集處,對應于各個塊的多個字線的第一子集被配置(1128)以第一儲存密度儲存數(shù)據(jù),該第一儲存密度對應于每存儲器單元B位的儲存,其中預定數(shù)量的位B大于零;并且在垂直位置的第二子集處,對應于各個塊的多個字線的第二子集被配置以第二儲存密度儲存數(shù)據(jù),該第二儲存密度對應于每存儲器單元的M位的存儲,其中M大于零且M小于B。參考圖9,在第一配置900中,與字線0(即,最靠近儲存裝置130的襯底的字線)相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示與用于字線N(即,距離儲存裝置130的襯底最遠的字線)的配置參數(shù)組中的儲存密度字段相比,用于字線0中的存儲器單元的較低的儲存密度。例如,在第一配置900中,與字線0相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示字線0中的存儲器單元被配置為X1存儲器單元,被配置為每個存儲器單元存儲1位數(shù)據(jù)。繼續(xù)該示例,相比之下,在第一配置900中,與字線N相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示字線N中的存儲器單元被配置為X3存儲器單元,被配置為每個存儲器單元存儲3位數(shù)據(jù)。
在一些實施例中,當在第一配置(1106)中時:在垂直位置的第一子集處,對應于各個塊的多個字線的第一子集被配置(1130)為存儲用第一ECC編碼強度編碼的數(shù)據(jù);并且在垂直位置的第二子集處,對應于各個塊的多個字線的第二子集被配置為存儲以大于所述第一ECC編碼強度的第二ECC編碼強度編碼的數(shù)據(jù)。例如,第二ECC編碼強度要求每個碼字具有更多的ECC或奇偶校驗位,和/或具有比第一ECC編碼強度更高的譯碼限度。參考圖9,在第一配置900中,與字線0(即,最靠近儲存裝置130的襯底的字線)相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示與用于字線N(即,距離儲存裝置130的襯底最遠的字線)的配置參數(shù)集合中的ECC編碼強度相比,用于存儲在或將要存儲在字線0的頁中的數(shù)據(jù)的更強的ECC強度。例如,在第一配置900中,與字線0相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示存儲在字線0的頁中的數(shù)據(jù)用與P個奇偶校驗位相關聯(lián)的LDPC碼和/或C個CPU周期或C個譯碼周期的譯碼限制。繼續(xù)該示例,相比之下,在第一配置900中,與字線N相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示存儲在字線N的頁中的數(shù)據(jù)用與K個奇偶校驗位相關聯(lián)的LDPC碼編碼和/或D個CPU周期或D個譯碼周期的譯碼限度(其中K<P和/或D<C)。
在一些實施例中,當在第一配置(1106)中時:在垂直位置的第一子集處,對應于各個塊的多個字線的第一子集被配置(1132)以根據(jù)一個或多個編程參數(shù)的第一組儲存數(shù)據(jù);并且在垂直位置的第二子集處,對應于各個塊的多個字線的第二子集被配置為根據(jù)一個或多個編程參數(shù)的第二組存儲數(shù)據(jù)。參考圖9,在第一配置900中,與字線0(即,最接近儲存裝置130的襯底的字線)相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示,與用于字線N的配置參數(shù)的組中的(一個或多個)編程參數(shù)相比的用于存儲在或將要存儲在字線0的頁中的數(shù)據(jù)的更強的(即,更強烈、破壞性或有壓力的)(一個或多個)編程參數(shù)(即,離存儲器基板最遠的字線裝置130)。例如,在第一配置900中,與字線0相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示使用編程電壓X將數(shù)據(jù)編程到字線0的頁。繼續(xù)該示例,相比之下,在第一配置900中,與字線N相關聯(lián)的配置參數(shù)的組指示使用編程電壓Y(其中Y<X)將數(shù)據(jù)編程到字線N的頁。
在一些實施例中,一個或多個編程參數(shù)的第二組比一個或多個編程參數(shù)的第一組將在對應于各個塊的多個字線的第二子集中的存儲器單元暴露(1134)于更大量的壓力。在一些實施例中,一個或多個編程參數(shù)對應于編程電壓、編程脈沖的數(shù)量、每個編程脈沖的步長、寬度或持續(xù)時間和/或用于各個字線中的存儲器單元的每個狀態(tài)的一個或多個讀取閾值電壓。例如,與一個或多個編程參數(shù)的第一組中的編程電壓相比,一個或多個編程參數(shù)的第二組包括用于編程各個字線中的存儲器單元的較高的編程電壓。繼續(xù)該示例,較高編程電壓在各個字線中的存儲器單元上更有壓力或破壞性;換句話說,較高的編程電壓使得使用較高編程電壓編程的存儲器單元比使用較低編程電壓編程的存儲器單元損耗得更快。
在一些實施例中,對應于與各個塊對應的多個字線的第二子集的垂直位置的第二子集比對應于與各個塊對應的多個字線的第一子集的垂直位置的第一子集更加靠近儲存裝置的襯底(1136)。例如,參考圖9中的字線,對應于多個字線的第二子集的垂直位置的第二子集對應于字線1和0,并且垂直位置的第一子集對應于多個字線的第一子集對應于字線N-1和N。
當根據(jù)第一配置來配置多個字線時,存儲器控制器將數(shù)據(jù)寫入(1108)到各個塊并從各個塊讀取數(shù)據(jù)。在一些實施例中,存儲器控制器120根據(jù)在用于各個字線的特征向量中指示的一個或多個配置參數(shù)(例如,儲存密度、ECC編碼強度和(一個或多個)編程參數(shù)),使數(shù)據(jù)被寫入到各個塊的各個字線中的頁并從各個塊的各個字線中的頁讀取數(shù)據(jù)。例如,存儲器控制器120從主機(例如,圖1的計算機系統(tǒng)110)接收命令以將用戶數(shù)據(jù)(有時也稱為寫入數(shù)據(jù))寫入到邏輯地址或邏輯地址的組。繼續(xù)此示例,存儲器控制器120使用邏輯到物理映射236(圖2A)以將由寫入命令識別的邏輯地址或邏輯地址的組映射到儲存裝置130的各個塊的各個字線中的一個或多個頁的物理地址。繼續(xù)該示例,存儲器控制器120基于物理地址從特征向量表234(圖2A-2B)中選擇與各個字線相關聯(lián)的特征向量,以便確定使用其編碼用戶數(shù)據(jù)的ECC編碼強度、用于將用戶數(shù)據(jù)寫入一個或多個頁的(一個或多個)編程參數(shù)以及與各個字線中的存儲器單元相關聯(lián)的當前儲存密度。繼續(xù)該示例,編碼器126(圖1)根據(jù)所確定的ECC編碼強度來編碼用戶數(shù)據(jù),并且存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的數(shù)據(jù)讀取模塊212或圖2A的數(shù)據(jù)寫入模塊214)根據(jù)所確定的(一個或多個)編程參數(shù)使得存儲介質I/O128(圖1)中的讀取/寫入電路或讀取/寫入電路135(圖1)將編碼的用戶數(shù)據(jù)(即,碼字)寫入到各個字線中的一個或多個頁。
在一些實施例中,存儲器控制器維持(1110)對應于各個塊的多個字線中的每一個的一個或多個狀態(tài)度量。在一些實施例中,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的度量維持模塊228)維持對應于各個塊的多個字線中的每一個的一個或多個狀態(tài)度量。在一些實施例中,與各個字線相關聯(lián)的一個或多個狀態(tài)度量被存儲在對應于各個字線的特性向量中(或在對應于包括各個字線的字線區(qū)域的特性向量中)。在一些實施例中,存儲在用于各個字線(或字線區(qū))的特征向量中的一個或多個狀態(tài)度量包括:(a)字節(jié)寫入字段260,指示寫入到個字線(或字線區(qū))中的頁的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù);(b)PE周期字段262,指示在各個字線上進行的PE周期的數(shù)目的當前計數(shù);(c)BER字段264,指示從各個字線的頁讀取的碼字中包括的誤差的數(shù)量;和(d)指示各個字線的健康、性能和/或耐久性的其它使用信息266。
在一些實施例中,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的度量維持模塊228)維持各個塊中的多個字線(或多個字線區(qū)域中的每一個)中的每一個的組合的狀態(tài)度量。在一些實施例中,與各個字線(或字線區(qū))相關聯(lián)的組合的狀態(tài)度量被存儲在對應于各個字線(或字線區(qū))的特征向量中。在一些實施例中,組合的狀態(tài)度量258與考慮到與各個字線(或字線區(qū)域)相關聯(lián)的一個或多個使用參數(shù)的預定算法(例如,由度量維持模塊228計算,圖2A)的輸出相關聯(lián)。例如,預定算法結合以下的一個或多個:(a)寫入各個字線(或字線區(qū))的字節(jié)數(shù);(b)在各個字線上進行的PE周期的數(shù)量;(c)從各個字線(或字線區(qū))的(一個或多個)頁讀取的碼字的BER;和(d)與各個字線(或字線區(qū))相關聯(lián)的其它使用信息。
在一些實施例中,根據(jù)確定多個字線中的各個字線的一個或多個狀態(tài)度量中的一個滿足一個或多個預定基準,存儲器控制器檢測(1112)關于各個字線的第一觸發(fā)條件。在一些實施例中,根據(jù)對應于各個字線的一個或多個狀態(tài)度量中的一個滿足一個或多個預定基準的確定,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的觸發(fā)檢測模塊230)檢測關于各個字線的第一觸發(fā)條件。例如,當對應于各個字線的一個或多個狀態(tài)度量指示寫入各個字線中的頁的字節(jié)的平均數(shù)超過預定字節(jié)數(shù)或者從字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的平均BER超過預定值時,存儲器控制器120檢測各個字線的第一觸發(fā)條件。因此,存儲器控制器120觸發(fā)對如下所述的對應于各個字線的(一個或多個)配置參數(shù)中的至少一個的調整,諸如增加寫入各個字線的頁的后續(xù)數(shù)據(jù)的ECC編碼強度、改變用于各個字線的(一個或多個)編程參數(shù)或降低各個字線中的存儲器單元的儲存密度。
在一些實施例中,存儲器控制器接收(1114)關于各個塊的各個字線的命令,并且響應于接收命令,檢測關于各個字線的第一觸發(fā)條件。在一些實施例中,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的觸發(fā)檢測模塊230)響應于從計算機系統(tǒng)100、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)100或與儲存裝置130相關聯(lián)的加速器模塊接收命令而檢測關于各個字線的觸發(fā)條件,以調整各個字線的(一個或多個)配置參數(shù)。
響應于檢測到關于多個字線中的各個字線的第一觸發(fā)條件(例如,基于BER或命令),存儲器控制器調整(1116)對應于各個字線的配置參數(shù)的各個組中的第一參數(shù)。在該上下文中,“調整”意味著“改變…的值”。在一些實施例中,響應于檢測到關于各個字線的第一觸發(fā)條件,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)調整與各個字線相關聯(lián)的配置參數(shù)中的至少一個,諸如儲存密度、ECC編碼強度和/或一個或多個編程參數(shù)。在一些實施例中,根據(jù)優(yōu)先級調度(例如,如圖10中的調整操作的示例序列所示,ECC編碼強度→編程參數(shù)→儲存密度)來調整各個字線的配置參數(shù)。在一些實施例中,通過將具有已經(jīng)調整的配置參數(shù)的預定的特征向量與各個字線相關聯(lián)來調整用于各個字線的配置參數(shù)。
例如,響應于檢測到關于各個字線的第一觸發(fā)條件,調整模塊232通過改變對應于各個字線的特征向量的ECC編碼強度字段254中的值而對存儲在或將要存儲在各個字線的頁中的數(shù)據(jù)增加ECC編碼強度。或者,通過將指定增加的ECC編碼強度的預定的特征向量與各個字線相關聯(lián)來增加各個字線的ECC編碼強度。繼續(xù)該示例,對應于各個字線的特征向量的ECC編碼強度字段254中的先前值指示,數(shù)據(jù)以第一代碼(例如BCH碼)被存儲或將被存儲在各個字線的(一個或多個)頁中,而對應于各個字線的特征向量的ECC編碼強度字段254中的調整的值指示,數(shù)據(jù)以第二代碼(例如,LDPC碼)被存儲或將被存儲在各個字線的頁中,其中第二代碼(例如,LDPC碼)具有比第一代碼更多的奇偶校驗位和/或更高的譯碼限度。
在調整對應于各個字線的配置參數(shù)的各個組中的第一參數(shù)之后,存儲器控制器將數(shù)據(jù)寫入(1118)到各個字線且從各個字線讀取數(shù)據(jù)。例如,在通過調整ECC編碼強度字段的值來更新用于各個字線的特性向量之后,存儲器控制器120根據(jù)在用于各個字線的更新的特征向量中指示的配置參數(shù)(例如,儲存密度、調整的ECC編碼強度和(一個或多個)編程參數(shù))使數(shù)據(jù)寫入到各個塊的各個字線中的頁和從各個塊的各個字線中的頁讀取數(shù)據(jù)。
在一些實施例中,在調整對應于各個字線的配置參數(shù)的各個組中的第一參數(shù)之后,存儲器控制器檢測(1120)關于多個字線中的各個字線的第二觸發(fā)條件,其中第二觸發(fā)條件不同于第一觸發(fā)條件。在一些實施例中,根據(jù)對應于各個字線的一個或多個狀態(tài)度量中的至少一個滿足一個或多個預定基準的確定,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的觸發(fā)檢測模塊230)檢測關于各個字線的第二觸發(fā)條件(例如,與操作1112中的第一觸發(fā)條件不同)。例如,當對應于各個字線的一個或多個狀態(tài)度量指示在各個字線上進行的PE周期的計數(shù)超過預定計數(shù)時,存儲器控制器120檢測用于各個字線的第二觸發(fā)條件。例如,根據(jù)與從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)相關聯(lián)的BER超過預定閾值的確定來檢測第一觸發(fā)條件,并且根據(jù)在各個字線上進行的PE周期的計數(shù)超過預定的計數(shù)的確定來檢測第二觸發(fā)。例如,PE周期的預定計數(shù)指示各個字線在當前儲存密度配置中接近壽命終止條件。
在一些實施例中,響應于檢測到關于多個字線中的各個字線的第二觸發(fā)條件,存儲器控制器調整(1122)與各個字線對應的配置參數(shù)的各個組中的第二參數(shù),其中第二參數(shù)不同于第一參數(shù)。例如,在通過操作1116中調整ECC編碼字段的值(或者,通過調整(一個或多個)編程參數(shù)字段的值)來更新對應于各個字線的特性向量之后,響應于檢測到第一觸發(fā)條件,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)通過響應于檢測到第二觸發(fā)條件而調整儲存密度字段252的值來更新對應于各個字線的特征向量?;蛘?,通過將指定降低的儲存密度的預定的特征向量與各個字線相關聯(lián),來減小各個字線的儲存密度。繼續(xù)該示例,對應于各個字線的特征化向量的儲存密度字段252中的先前值指示各個字線中的存儲器單元被配置為X2存儲器單元,而對應于各個字線的特征向量的儲存密度字段252中的已調整的值指示各個字線中的存儲器單元被配置為X1存儲器單元。
在一些實施例中,在調整對應于各個字線的配置參數(shù)的各個組中的第二參數(shù)之后,存儲器控制器檢測(1124)關于多個字線的各個字線的預定退役條件。在一些實施例中,控制器120或其組件(例如,圖2A的觸發(fā)檢測模塊230)根據(jù)各個字線被配置為預定的儲存密度的確定以及與各個字線相關聯(lián)的一個或多個狀態(tài)度量滿足一個或多個預定基準,檢測關于各個字線的預定退役條件。例如,當字線中的存儲器單元被配置為X1存儲器單元(例如,SLC)、并且用于各個字線的PE計數(shù)超過預定計數(shù)或者從各個字線的頁讀取的數(shù)據(jù)的BER超過預定的閾值時,觸發(fā)檢測模塊230檢測關于各個字線的退役條件。
在一些實施例中,響應于針對多個字線中的各個字線檢測到預定退役條件,存儲器控制器退役(1126)各個字線,其中后續(xù)數(shù)據(jù)不被寫入到各個字線。在一些實施例中,存儲器控制器120或其組件(例如,圖2A的調整模塊232)通過響應于檢測到退役條件而調整儲存密度字段252的值來更新對應于各個字線的特征向量。繼續(xù)該示例,對應于各個字線的特征向量的儲存密度字段252中的先前值指示各個字線中的存儲器單元被配置為X1(例如,SLC),而對應于各個字線的特征向量的儲存密度字段252中的調整的值指示各個字線中的存儲器單元被配置為X0?;蛘?,通過將指定X0儲存密度的預定特征向量與各個字線相關聯(lián),將各個字線的儲存密度改變?yōu)閄0。在一些實施例中,配置為X0的存儲器單元被退役,或用作只讀存儲器,并且存儲器單元不可用于進一步編程。
半導體存儲器裝置包括易失性存儲器裝置,諸如動態(tài)隨機存取存儲器(“DRAM”)或靜態(tài)隨機存取存儲器(“SRAM”)裝置,非易失性存儲器裝置,諸如電阻式隨機存取存儲器(“ReRAM”)、電可擦除可編程只讀存儲器(“EEPROM”)、閃速存儲器(也可以被認為是EEPROM的子集)、鐵電的隨機存取存儲器(“FRAM”)以及磁阻的隨機存取存儲器(“MRAM”),以及其它能夠貯存信息的半導體元件。每種類型的存儲器裝置可以具有不同的配置。例如,閃速存儲器裝置可以配置在NAND或NOR配置中。
存儲器裝置可以由無源和/或有源元件、任意組合構成。以非限制性示例的方式,無源半導體存儲器元件包括ReRAM裝置元件,其在一些實施例中包括電阻率切換貯存元件——諸如反熔絲、變相材料等,以及可選地控制元件——諸如二極管等。進一步以非限制性示例的方式,有源半導體存儲器元件包括EEPROM和閃速存儲器裝置元件,其在一些實施例中包括包含電荷貯存區(qū)域的元件——諸如浮置柵極、傳導的納米粒子或電荷貯存電介質材料。
多個存儲器元件可以被配置為使得它們串聯(lián)連接或者使得每個元件可被獨立地訪問。以非限制性示例的方式,在NAND配置(NAND存儲器)中的閃速存儲器裝置通常包含串聯(lián)連接的存儲器元件。NAND存儲器陣列可以被配置為使得陣列由多個存儲器串構成,其中串由共享單個位線并作為一組存取的多個存儲器元件構成。可替換地,存儲器元件可以被配置為使得每個元件可被獨立地訪問,(例如NOR存儲器陣列)。NAND和NOR存儲器配置是示例性的,并且可以以其它方式配置存儲器元件。
位于襯底中和/或在襯底之上的半導體存儲器元件可以以二維或三維布置——諸如二維存儲器結構或三維存儲器結構。
在二維存儲器結構中,半導體存儲器元件被布置在單個平面或者單個存儲器裝置級中。典型地,在二維存儲器結構中,存儲器元件布置在基本上平行于支撐存儲器元件的襯底的主表面地延伸的平面中(例如,在x-z方向平面中)。襯底可以是在其上或其中形成存儲器元件的層的晶片,或者它可以是在存儲器元件形成之后附接到存儲器元件的載體襯底。作為非限制性示例,襯底可以包括諸如硅的半導體。
存儲器元件可以布置在有序的陣列中的單個存儲器裝置級中——諸如在多個行和/或列中。但是,存儲器元件以不規(guī)則或者非正交的配置排列。存儲器元件的每一個具有兩個或多個電極或接觸線,諸如位線和字線。
三維存儲器陣列被布置為使得存儲器元件占據(jù)多個平面或多個存儲器裝置級,從而在三維中形成結構(即,在x、y和z方向中,其中y方向基本上垂直于襯底的主表面,并且x和z方向基本上平行于襯底的主表面)。
作為非限制性示例,三維存儲器結構可以垂直地布置為多個二維存儲器裝置級的堆疊。作為另一非限制性示例,三維存儲器陣列可以布置為多個垂直的列(例如,基本上垂直地延伸到襯底的主表面的列,即,在y方向中),其中每個列在每個列中具有多個存儲器元件。列可以布置在二維配置中(例如,在x-z平面中),產(chǎn)生具有在多個垂直地堆疊的存儲器平面上的元件的存儲器元件的三維布置。存儲器元件在三維中的其它配置也可以組成三維存儲器陣列。
以非限制性示例的方式,在三維NAND存儲器陣列中,存儲器元件可以耦接在一起以在單個水平(例如,x-z)存儲器裝置級中形成NAND串??商鎿Q地,存儲器元件可以耦接在一起以形成穿過多個水平存儲器裝置級的垂直的NAND串??梢栽O想其它三維配置,其中一些NAND串在單個存儲器級中包含存儲器元件,而其它串包含跨過多個存儲器級的存儲器元件。三維存儲器陣列也可以設計在NOR配置中和在ReRAM配置中。
通常,在單片三維存儲器陣列中,一個或多個存儲器裝置級被形成在單個襯底之上??蛇x地,單片三維存儲器陣列還可以具有至少部分在單個襯底中的一個或多個存儲器層。作為非限制性示例,襯底可以包括半導體——諸如硅。在單片三維陣列中,構成陣列的每個存儲器裝置級的層通常被形成在陣列的下面的存儲器裝置級的層上。但是,單片三維存儲器陣列的鄰近的存儲器裝置級的層可能被共享或者具有在存儲器裝置級之間的中間的層。
再次,二維陣列可以單獨地形成并且然后封裝在一起以形成具有存儲器的多個層的非單片存儲器裝置。例如,非單片堆疊的存儲器可以通過在單獨的襯底上形成存儲器級并且然后在彼此之上堆疊存儲器級而被構造。襯底可以在堆疊之前被減薄或者從存儲器裝置級移除,但是由于存儲器裝置級初始地被形成在單獨的襯底之上,所產(chǎn)生的存儲器陣列不是單片三維存儲器陣列。此外,多個二維存儲器陣列或三維存儲器陣列(單片或非單片)可以被形成在單獨的芯片上并且然后被封裝在一起以形成堆疊的芯片存儲器裝置。
通常需要相關聯(lián)的電路以用于存儲器元件的操作以及用于與存儲器元件的通信。作為非限制性示例,存儲器裝置可以具有用于控制并且驅動存儲器元件以實現(xiàn)諸如編程和讀取的功能的電路。該相關聯(lián)的電路可以與存儲器元件在相同的襯底上和/或在單獨的襯底上。例如,用于存儲器讀取-寫入操作的控制器可以位于單獨的控制器芯片上和/或位于與存儲器元件相同的襯底上。
術語“三維存儲器裝置”(或3D存儲器裝置)在這里被定義為意味著具有存儲器元件的多個層或多個級(例如,有時被稱為多個存儲器級)的存儲器裝置,包括以下的任一個:具有單片或非單片3D存儲器陣列的存儲器裝置,其一些非限制性示例如上所述;或兩個或多個2D和/或3D存儲器裝置,被封裝在一起以形成堆疊的芯片存儲器裝置,其一些非限制性示例如上所述。
本領域技術人員應認識到本發(fā)明或者這里所描述以及要求的發(fā)明不限于這里所述的二維和三維示例性結構,而是覆蓋適用于如這里所述的或者由本領域技術人員理解的一個或多個發(fā)明所有相關的存儲器結構。
應理解的是,盡管可能在這里使用術語“第一”、“第二”等描述各種元件,這些元件不應被這些術語限度。這些術語僅被用于將一個元件與另一區(qū)分。例如,第一觸發(fā)條件可以被叫做第二觸發(fā)條件,并且類似地,第二觸發(fā)條件可以被叫做第一觸發(fā)條件,而只要“第一觸發(fā)條件”的所有出現(xiàn)被一致地重新命名并且“第二觸發(fā)條件”所有出現(xiàn)被一致地重新命名,其改變說明的含義。第一觸發(fā)條件和第二觸發(fā)條件都是觸發(fā)條件,但是它們不是相同的觸發(fā)條件。
這里所使用的術語僅是為了描述特定實施例的目的并且不意欲限度權利要求。如在實施例的描述以及所附權利要求中所使用的,單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述”也意欲包括復數(shù)形式,除非上下文明確地另有說明。還應理解的是,如這里所使用的術語“和/或”指代并且包含相關聯(lián)的列出的項目的一個或多個的任何以及所有可能的組合。將進一步理解的是,術語“包含”和/或“包括”——當用在本說明書中時——指明出現(xiàn)所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件,但是不排除其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的一個或多個的出現(xiàn)或增加。
如這里所使用的,取決于上下文,術語“如果”可以解釋為意思是“當所述的先決條件為真時”或“在所述的先決條件為真時”或“響應于確定所述的先決條件為真”或“根據(jù)所述的先決條件為真的確定”或“響應于檢測到所述的先決條件為真”。類似地,取決于上下文,短語“如果確定[所述的先決條件為真]”或“如果[所述的先決條件為真]”或“當[所述的先決條件為真]時”可以解釋為意思是“當確定所述的先決條件為真時”或“響應于確定所述的先決條件為真”或“根據(jù)所述的先決條件為真的確定”或“在檢測到所述的先決條件為真時”或“響應于檢測到所述的先決條件為真”。
為了解釋的目的,已經(jīng)參考特定實現(xiàn)方式描述了前述說明。但是,上述說明性討論不意欲是窮舉性的或者將權利要求限度到所公開的精確形式。鑒于上述教導,許多修改和變化是可能的。實現(xiàn)方式被選中并且描述以便于最好地解釋操作的原理和實際應用,以從而使本領域技術人員能夠實施。