專利名稱：通過溫度測量改善半導體存儲裝置中的動態(tài)刷新的設備和方法
技術領域：
本公開一般涉及數據處理，并且更具體地涉及刷新動態(tài)易失性存儲器的技術。
背景技術：
存儲系統(tǒng)現今廣泛應用于數據處理系統(tǒng)中用來存儲各種處理機構所需要的數據。存儲系統(tǒng)一般包括管理對存儲器的訪問的存儲器控制器。典型的是將存儲器配置成由存儲單元的行和列所形成的矩陣結構，每個存儲單元能夠存儲一個比特的數據。通過將適當的地址提供到存儲器控制器，處理機構或其它源可訪問存儲單元。來自處理機構的地址可在總線上被發(fā)送到存儲器控制器，行地址占用低位比特，而列地址占用高位比特。存儲器控制器使用多路技術將行地址在列地址之后發(fā)送到存儲器。該多路技術減少了存儲器芯片的引腳數，并從而降低成本。
現代的數字系統(tǒng)典型地使用隨機訪問存儲器(RAM)作為主存儲器。RAM有兩種基本類型動態(tài)RAM(DRAM)和靜態(tài)RAM(SRAM)。SRAM作為開關運行，并且每個存儲單元需要多個晶體管。另一方面，DRAM的每個存儲單元使用一個晶體管和一個電容器，這使它成為所選擇的存儲器，因為它比SRAM廉價并且占用的空間較少。然而，DRAM并不是沒有缺點。特別是電容器非常小并且易于非?？斓胤烹?，需要刷新電路來保持充電并且從而保持所存儲的信息。然而，考慮到DRAM的成本和空間節(jié)省，該刷新電路只是付出了很小的代價。
在許多數據處理系統(tǒng)中，刷新功能由存儲器控制器來控制。存儲器控制器以均勻給定的間隔(刷新速率)通過一次一行地讀取存儲器中的每行來刷新DRAM。由于存儲單元的結構，對行的讀取處理刷新該行中的每個單元。刷新存儲器的特定速率可對系統(tǒng)性能產生顯著的影響。過低的刷新速率會在電容器放電時導致不可接受的數據損失。另一方面，過高的刷新速率會導致不必要的功率消耗。后者的情況是特別考慮到諸如蜂窩電話和無線電話、膝上型電腦、個人數字助理(PDA)等電池驅動的裝置。因此，本技術領域需要一種方法，使得不論系統(tǒng)參數如何變化，都能保持最佳的刷新速率。該方法應該對溫度變化敏感。

發(fā)明內容
本文公開了存儲系統(tǒng)的一種實施方式。存儲系統(tǒng)包括存儲器、配置成測量存儲器的溫度的溫度傳感器，和配置成以刷新速率來刷新存儲器的存儲器控制器，刷新速率被控制為溫度傳感器所測量的溫度的函數。
本文公開了存儲器的一種實施方式。存儲器包括多個存儲器位置，和配置成提供對應于存儲器溫度的編碼輸出的溫度寄存器，編碼輸出包括可由外部源使用以控制存儲器位置的刷新速率的信息。
本文公開了存儲器控制器的一種實施方式。存儲器控制器被配置成以刷新速率來刷新存儲器。存儲器控制器包括刷新時鐘，刷新時鐘被配置成接收與存儲器溫度相關的控制信號，并控制存儲器刷新速率，使其作為控制信號的函數。
本文公開了用于刷新存儲器的方法的一種實施方式。該方法包括測量存儲器的溫度，和從存儲器控制器將存儲器的刷新速率控制為測量溫度的函數。
本文公開了存儲系統(tǒng)的另一種實施方式。存儲系統(tǒng)包括存儲器、用于測量存儲器溫度的裝置，和用于以刷新速率來刷新存儲器的裝置，刷新速率被控制為測量溫度的函數。
應理解，本技術領域中那些技術人員根據以下詳細說明將會清楚本發(fā)明的其它實施方式，在說明書中示出了本發(fā)明的各種實施方式，并通過示例的方式進行了描述。將會了解，本發(fā)明能夠實現為其它和不同的實施方式，并且其一些細節(jié)能夠在各種其它方面進行更改，而所有這些不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，附圖和詳細說明應被視為實質上的示例性的，而不是嚴格規(guī)定的。


圖1是表示在電信系統(tǒng)中運行的無線通信裝置的一個實例的概念框圖；圖2是表示無線通信裝置的一個實例的概念框圖；和圖3是表示存儲器控制器和存儲器的一個實例的概念框圖。
具體實施例方式
以下結合附圖闡述的詳細說明是對本發(fā)明的各種實施方式的說明，而不是表示可實踐本發(fā)明的唯一實施方式。為了提供對本發(fā)明的徹底理解起見，詳細說明包括具體細節(jié)。然而，本技術領域的那些熟練技術人員將會清楚，沒有這些具體細節(jié)也可實施本發(fā)明。在一些例子中，為了防止混淆本發(fā)明的概念，在框圖形式中示出了公知的結構和組件。
在以下說明中，將描述用于刷新動態(tài)易失性存儲器的各種技術。這些技術可用在任何電驅動的無線通信裝置中，其中功率是首要考慮的問題。無線電話、個人數字助理(PDA)、膝上型電腦、游戲機、尋呼機和照相機僅是可從本公開全文所描述的發(fā)明性概念獲益的裝置的一些實例。因此，任何對無線通信裝置的引用僅是為了提供討論的上下文，應理解，本發(fā)明性概念有寬廣的應用范圍。
圖1是表示在電信系統(tǒng)中運行的無線通信裝置的一個實例的概念框圖。電信系統(tǒng)包括無線網絡102和有線網絡104。有線網絡104可包括諸如公共交換電話網絡(PSTN)的電路交換網絡106，和/或諸如因特網或企業(yè)內部網的分組交換網絡108。
無線網絡102可用于支持無線通信裝置110和電路交換和/或分組交換網絡106、108之間的通信。在此實例中，移動交換中心(MSC)112被用作服務提供者，提供對電路交換網絡106和/或分組交換網絡108的接入，然而，本技術領域中的那些熟練技術人員將會理解，可使用任何服務提供者來將無線通信裝置110通過接口連接到有線網絡104。無線網絡106還包括基站控制器(BSC)114，其通過無線資源的分配和管理來控制一個或多個基站收發(fā)信機(BTS)116a-116c。每個BTS 116a-116c包括安放在單一位置的一個或多個收發(fā)信機，以提供對整個無線網絡102的無線電覆蓋。
圖2是表示無線通信裝置的一個實例的概念框圖。無線通信裝置110可包括收發(fā)信機202，以支持與無線網絡102的無線通信(見圖1)。數據處理系統(tǒng)204可用于提供各種信號處理功能。處理器數據處理系統(tǒng)204被示為帶有三個處理器206a-206c，這三個處理器可通過存儲器控制器210訪問共享存儲器208，但是也可根據特定應用和整體設計約束條件，配置成帶有任何數目的處理器?？偩€仲裁器212可用于以本技術領域中公知的方法來協(xié)調各種處理器206a-206c和存儲器208之間的訪問。處理器206a-206c可以是任何類型的總線主控組件，包括，例如，微處理器、數字信號處理器(DSP)、電橋、可編程邏輯、離散門、晶體管邏輯、或任何其它信息處理組件。在數據處理系統(tǒng)204的至少一個實例中，存儲器208可以是動態(tài)易失性存儲器，諸如，DRAM、同步DRAM(SDRAM)、或能夠取出和存儲信息的任何其它組件。
圖3是表示存儲器控制器和存儲器的一個實例的概念框圖。術語“存儲器控制器”用于在廣義上定義控制存儲器的操作的任何組件，包括專用存儲器控制器芯片、直接控制存儲器的處理器、存儲器芯片本身上的控制電路、或任何其它適當的布置。存儲器控制器210可包括從處理器206(見圖2)接收地址的地址隊列302。地址包括占用低位比特的行地址和占用高位比特的列地址。定時信號發(fā)生器304可用于每次從地址隊列302向解碼器306釋放一個地址。解碼器306可用于將行地址和列地址分開，并將它們相繼發(fā)送到存儲器208。定時信號發(fā)生器304也可用于使選通脈沖發(fā)生器308同步。選通脈沖發(fā)生器308可用于生成訪問存儲器208所需的各種控制信號。
訪問存儲器208的處理始于從解碼器306向存儲器208發(fā)送行地址。同時，選通脈沖發(fā)生器308發(fā)送行地址選通(RAS)到存儲器208。RAS使存儲器208中的內部指針移到所選擇的行。該操作還刷新存儲器208的整行。接著，解碼器306發(fā)送列地址到存儲器208。同時，選通脈沖發(fā)生器308發(fā)送列地址選通(CAS)到存儲器208。
在讀操作的情況下，地址所指定的存儲器位置309的內容現可在被傳輸到處理器(未示出)之前被讀進數據緩沖器310中。在寫操作的情況下，來自處理器的內容現可被寫到存儲器位置309，其中存儲器位置309是由經過數據緩沖器310的地址指定的。
存儲器控制器210也可用于刷新存儲器208。刷新速率是由刷新時鐘312建立的。刷新時鐘312可用于周期性地產生在其中刷新存儲器208的一個或多個行的時間窗(刷新周期)。在刷新周期中，刷新地址計數器314生成一系列行地址，這些行地址經由乘法器316每次一個地被發(fā)送到存儲器208。伴隨每個行地址的是來自選通脈沖發(fā)生器308的RAS。在每個刷新周期期間刷新的行數可隨著系統(tǒng)的具體應用和整體設計約束條件而改變。在存儲器控制器210的一些實施方式中，存儲器208的每行可在每個刷新周期被刷新。
可通過調整刷新時鐘312來改變刷新速率以優(yōu)化性能。可基于任何數量的參數，包括，例如，溫度，來改變刷新速率。為了保持最佳性能，應該在溫度增加時提高刷新速率，以防止存儲器208中的數據損失。在溫度降低時，可降低刷新速率，以防止不必要的功率消耗。溫度傳感器318可被用于向存儲器控制器210提供反饋以調整刷新速率。溫度傳感器318可設置有存儲器208，或者位于存儲器208附近。溫度傳感器318應該能夠在寬廣的范圍上檢測溫度，但在一些應用中很窄的范圍也可接受。在存儲器208的一個實例中，溫度傳感器318在85C可支持從指定刷新速率的至少(1/4)x到4x的范圍。
可將溫度傳感器輸出提供給存儲器208中的溫度寄存器320?？稍跍囟葌鞲衅鬏敵霰环答伒酱鎯ζ骺刂破?10前，使用溫度寄存器320編碼溫度傳感器輸出。下表1中示出了由溫度寄存器320實施的1-比特編碼方案的一個實例。
表1


在該編碼方案下，如果溫度低于溫度傳感器范圍，則溫度寄存器320將輸出“0001”。相似地，如果溫度超過溫度傳感器范圍，則溫度傳感器寄存器320將輸出“1111”。通過提供“超范圍”代碼，存儲器控制器210除將刷新速率設置為其最小或最大值之外還能夠采取補救措施。例如，如果存儲器控制器210從溫度寄存器320接收指示已經超過溫度傳感器320范圍，即，“1111”，的反饋，存儲器控制器210可將刷新速率設置到在85C指定的刷新速率的64x，并采取措施冷卻存儲器。
來自溫度寄存器320的編碼反饋可被提供到存儲器控制器210中的解碼器322。解碼器322對編碼反饋生成與表1中指定的刷新乘數速率相對應的控制信號?？刂菩盘柨捎糜谡{整刷新時鐘312。例如，如果編碼反饋為“1011”，解碼器322將生成使刷新時鐘312以在85C指定的刷新速率的8x運行的控制信號。如果編碼反饋為“0111”，解碼器322將生成使刷新時鐘312以在85C指定的刷新速率的一半運行的控制信號。
到現在為止所描述的溫度寄存器320使用編碼反饋來表示刷新速率乘數。存儲器控制器210將刷新速率乘數施加于由制造商指定的在85C的刷新速率。然而，刷新速率乘數也可被施加于任何基本刷新速率。可替代地，編碼反饋可代表存儲器控制器210的一系列具體刷新速率。
在至少一種實施方式中，可去掉溫度寄存器320，并且溫度傳感器318的數字輸出被直接反饋到存儲器控制器210。在溫度傳感器318被設計為帶有模擬輸出的事件中，模擬輸出可在被反饋到存儲器控制器210之前被轉換為數字格式。
存儲器控制器210中的系統(tǒng)時鐘324也可基于存儲器208的溫度而改變。在溫度降低時，可通過增加系統(tǒng)時鐘324的速度來保持最佳性能。當溫度升高時，可減慢系統(tǒng)時鐘324以保存功率。在一些實方式中，解碼器322可用于基于調整刷新速率所使用的相同的編碼反饋，生成控制信號來調整系統(tǒng)時鐘324的速度。在另一些實施方式中，可能需要存儲器208中的獨立溫度寄存器(未示出)來調整系統(tǒng)時鐘速率。可替代獨立溫度寄存器的是，可使用單獨的溫度寄存器，通過增加編碼反饋比特數來對刷新速率和系統(tǒng)時鐘速率二者的改變進行編碼。下表2示出了該方法的一個實例，從“011000”到“100111”的編碼反饋的部分。在該實例中，解碼器322使用四個最高位比特來調整刷新時鐘312，并使用所有六個比特來調整系統(tǒng)時鐘速率。系統(tǒng)時鐘的編碼反饋可表示存儲器控制器210施加到由制造商指定的標稱時鐘速率的時鐘速率乘數?？商娲?，時鐘速率乘數可被應用到任何基本速率，或者，編碼反饋可表示一系列具體時鐘速率。
表2


各種示例性的邏輯塊、模塊、電路、元件可以用通用處理器、數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、分立門或晶體管邏輯、分立硬件部件、或設計成執(zhí)行本文所述功能的以上任意組合來實施或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但是可替代地，處理器也可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機。處理器也可以被實現為計算機組件的組合，例如，DSP和微處理器的組合、多個微處理器的組合、一個或多個微處理器與一個DSP核心的組合、或任意其它此類配置。
結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊、或二者的結合來實施。軟件模塊可置于RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中?？蓪⒋鎯橘|連接到處理器，以便處理器可從存儲介質讀取信息并向存儲介質寫入信息?？商娲?，存儲介質可以被集成在處理器中。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，應用于其它實施例。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與權利要求相一致的整個范圍，其中，對單數的元件的引用除非特別指出，并不是要表示“一個且僅有一個”，而是表示“一個或多個”。本領域的那些普通技術人員所已知的或以后將會知道的本公開的全文中所描述的各種實施方式的元件的所有結構和功能的等效體，被特意結合在本文中作為參考并將被權利要求所包含。此外，本文所公開的均不是指定公用的，無論這種公開是否在權利要求中被明確提到。不應在35U.S.C.§112第六段的規(guī)定下解釋權利要求元素，除非該元素在使用用語“的裝置”明確提出，或者該元素在方法權利要求的情況下，使用用語“的步驟”提出。
權利要求
1.一種存儲系統(tǒng)，包括存儲器；溫度傳感器，其被配置成測量所述存儲器的溫度；和存儲器控制器，其被配置成以刷新速率來刷新所述存儲器，所述刷新速率被控制為由所述溫度傳感器測量的溫度的函數。
2.如權利要求1所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述存儲器控制器還包括具有時鐘速率的系統(tǒng)時鐘，所述時鐘速率被控制為由所述溫度傳感器測量的溫度的函數。
3.如權利要求1所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述存儲器包括所述溫度傳感器。
4.如權利要求1所述的存儲器，其中，所述存儲器包括溫度寄存器，所述溫度寄存器被配置成對由所述溫度傳感器測量的溫度進行編碼，所述刷新速率被控制為所述編碼溫度的函數。
5.如權利要求4所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述編碼溫度包括多個刷新速率乘數。
6.如權利要求5所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述存儲器控制器還被配置成調整所述刷新速率，使其等于從所述溫度寄存器接收到的所述刷新速率乘數和基本刷新速率的乘積。
7.如權利要求6所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述刷新速率乘數的范圍是從所述基本刷新速率的至少(1/4)倍到所述基本刷新速率的至少4倍。
8.如權利要求5所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述編碼溫度還包括指示由所述溫度傳感器測量的無效溫度的代碼。
9.一種存儲器，包括多個存儲器位置；和溫度寄存器，其被配置成提供與所述存儲器的溫度相對應的編碼輸出，所述編碼輸出包括可由外部源使用以控制所述存儲器位置的刷新速率的信息。
10.如權利要求9所述的存儲器，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器被配置成測量所述存儲器的所述溫度。
11.如權利要求9所述的存儲器，其中，所述編碼輸出包括多個刷新速率乘數。
12.如權利要求11所述的存儲器，其中，所述刷新速率乘數的范圍是從所述基本刷新速率的至少(1/4)倍到所述基本刷新速率的至少4倍。
13.如權利要求11所述的存儲器，其中，所述編碼輸出還包括指示由所述溫度傳感器測量的無效溫度的代碼。
14.一種存儲器控制器，其被配置成以刷新速率來刷新存儲器，所述存儲器控制器包括刷新時鐘，其被配置成接收與所述存儲器的溫度相關的控制信號，并且控制所述存儲器的所述刷新速率，使其作為所述控制信號的函數。
15.如權利要求14所述的存儲器控制器，還包括具有時鐘速率的系統(tǒng)時鐘，所述系統(tǒng)時鐘被配置成接收第二控制信號，所述第二控制信號控制所述系統(tǒng)時鐘的所述時鐘速率。
16.如權利要求14所述的存儲器控制器，還包括解碼器，所述解碼器被配置成根據從所述存儲器接收到的編碼溫度信息生成所述控制信號。
17.如權利要求16所述的存儲器，其中，所述編碼溫度信息包括多個刷新速率乘數中的任一個。
18.如權利要求17所述的存儲器控制器，其中，所述刷新時鐘還被配置成控制所述刷新速率，使其等于從所述存儲器接收的所述刷新速率乘數中的任一個和基本刷新速率的乘積。
19.一種以刷新速率刷新存儲器的方法，包括測量所述存儲器的溫度；和從存儲器控制器控制所述存儲器的所述刷新速率，使其作為所述測量溫度的函數。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述存儲器控制器還包括具有時鐘速率的系統(tǒng)時鐘，所述方法還包括控制所述時鐘速率，使其作為所述測量溫度的函數。
21.如權利要求19所述的方法，還包括編碼所述測量溫度和將所述編碼溫度提供到所述存儲器控制器，所述存儲器的所述刷新速率被控制為所述編碼溫度的函數。
22.如權利要求21所述的方法，其中，所述編碼溫度包括刷新速率乘數。
23.如權利要求22所述的方法，其中，所述存儲器控制器控制所述刷新速率，使其等于從所述溫度寄存器接收的所述刷新速率乘數和基本刷新速率的乘積。
24.如權利要求21所述的方法，其中，用溫度傳感器來測量溫度，并且所述編碼溫度包括指示由所述溫度傳感器測量的無效溫度的代碼。
25.一種存儲系統(tǒng)，包括存儲器；用于測量所述存儲器的溫度的裝置；和用于以刷新速率來刷新所述存儲器的裝置，所述刷新速率被控制為所述測量溫度的函數。
26.如權利要求25所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述用于刷新所述存儲器的裝置包括具有時鐘速率的系統(tǒng)時鐘，所述時鐘速率被控制為所述測量溫度的函數。
27.如權利要求25所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述存儲器包括用于編碼所述測量溫度的裝置，所述刷新速率被控制為所述編碼溫度的函數。
28.如權利要求27所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述編碼溫度包括多個刷新速率乘數中的任一個。
29.如權利要求28所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述用于刷新所述存儲器的裝置還被配置成，調整所述刷新速率，使其等于從所述存儲器接收的所述刷新速率乘數的任一個和基本刷新速率的乘積。
30.如權利要求29所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述刷新速率乘數的范圍是從所述基本刷新速率的至少(1/4)倍到所述基本刷新速率的至少4倍。
31.如權利要求28所述的存儲系統(tǒng)，其中，所述編碼溫度還包括指示無效溫度的代碼。
全文摘要
本文公開了一種存儲系統(tǒng)和用于刷新存儲器的處理。存儲系統(tǒng)包括存儲器、配置成測量存儲器溫度的溫度傳感器，和配置成以刷新速率來刷新存儲器的存儲器控制器，刷新速率被控制為由溫度傳感器測量的溫度的函數。
文檔編號G11C11/406GK1993765SQ200580026756
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權日2004年7月2日
發(fā)明者R·M·沃克, P·W·小雷馬克魯斯 申請人:高通股份有限公司