專利名稱：非易失順序模塊式存儲器、其數(shù)據存儲及讀取方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體存儲技術領域，涉及一種存儲器，尤其涉及一種非易失順序模塊式存 儲器；此外，本發(fā)明還涉及上述非易失順序模塊式存儲器的數(shù)據存儲方法、數(shù)據讀取方法。
背景技術：
相變存儲器技術是基于Ovshinsky在20世紀60年代末(Phys. Rev. Lett, 21， 1450 1453， 1968)70年代初(Appl. Phys. Lett., 18, 254 257， 1971)提出的相變薄膜可以應用于相變存儲介質 的構想建立起來的，是一種價格便宜、性能穩(wěn)定的存儲器件。相變存儲器可以做在硅晶片襯 底上，其關鍵材料是可記錄的相變薄膜、加熱電極材料、絕熱材料和引出電極材的研究熱點 也就圍繞其器件工藝展開器件的物理機制研究，包括如何減小器件料等。相變存儲器的基 本原理是利用電脈沖信號作用于器件單元上，使相變材料在非晶態(tài)與多晶態(tài)之間發(fā)生可逆相 變，通過分辨非晶態(tài)時的高阻與多晶態(tài)時的低阻，可以實現(xiàn)信息的寫入、擦除和讀出操作。相變存儲器由于具有高速讀取、高可擦寫次數(shù)、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強 震動和抗輻射等優(yōu)點，被國際半導體工業(yè)協(xié)會認為最有可能取代目前的閃存存儲器而成為未 來存儲器主流產品和最先成為商用產品的器件。相變存儲器的讀、寫、擦操作就是在器件單元上施加不同寬度和高度的電壓或電流脈沖 信號擦操作(RESET),當加一個短且強的脈沖信號使器件單元中的相變材料溫度升高到熔 化溫度以上后，再經過快速冷卻從而實現(xiàn)相變材料多晶態(tài)到非晶態(tài)的轉換，即"1"態(tài)到"0" 態(tài)的轉換；寫操作(SET)，當施加一個長且中等強度的脈沖信號使相變材料溫度升到熔化溫 度之下、結晶溫度之上后，并保持一段時間促使晶核生長，從而實現(xiàn)非晶態(tài)到多晶態(tài)的轉換， 即"0"態(tài)到"1"態(tài)的轉換；讀操作，當加一個對相變材料的狀態(tài)不會產生影響的很弱的脈 沖信號后，通過測量器件單元的電阻值來讀取它的狀態(tài)。目前世界上從事相變存儲器研發(fā)工作的機構大多數(shù)是半導體行業(yè)的大公司，他們關注的 焦點都集中在如何盡快實現(xiàn)相變存儲器的商業(yè)化上。對于目前的相變存儲芯片而言，多采用 隨機讀寫存儲方式(RAM)?？呻S機讀寫方式固然是相變存儲芯片較之于閃存(FLASH)的 一個優(yōu)點。但是對于大量數(shù)據存儲而言，RAM式的讀寫方式往往會造成較大的功耗，較慢的 速度和較低的可重復讀寫次數(shù)。本發(fā)明針對大量數(shù)據存儲，改善RAM式存儲方式的缺點，提出一套新型的非易失模塊式新型存儲方式，以此提高相變存儲芯片的讀寫速度、可重復讀寫次數(shù)、降低功耗。 發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可以提高相變存儲芯片的讀寫速度、可重復讀 寫次數(shù)、降低功耗的非易失順序模塊式存儲器。同時，本發(fā)明提供上述非易失順序模塊式存儲器的數(shù)據存儲方法。 另外，本發(fā)明還提供上述非易失順序模塊式存儲器的數(shù)據讀取方法。 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種非易失順序模塊式存儲器，所述存儲器被分割為若干存儲塊，每個存儲塊分配一個 統(tǒng)一的地址，各存儲塊之間采用隨機讀寫方式，存儲塊內部采用順序讀些方式。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述存儲器利用相變材料的高阻和低阻間的可逆轉變來實 現(xiàn)數(shù)據的存儲。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，對于一個范圍較大的存儲塊分配一個統(tǒng)一的地址，存儲塊 的大小根據存儲芯片最終的功能定位設定；各存儲塊大小相等、或大小不一，各存儲塊的存 儲量固定不變、或動態(tài)可變。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述存儲塊內部采用順序存儲方法，后一個數(shù)據存儲的位置由前一個或多個存儲數(shù)據的位置及其數(shù)據量推斷出來。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，數(shù)據存儲時，對待寫入的數(shù)據量進行預先評估，對于數(shù)據量大的數(shù)據存儲于容量大的存儲塊中，數(shù)據量小的數(shù)據存儲于容量小的存儲塊中。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，數(shù)據存儲時，對待寫入的數(shù)據量進行預先評估，對于數(shù)據量大的數(shù)據存入一個存儲塊中，或者分割存入兩個或兩個以上存儲塊中。本發(fā)明同時揭示了上述非易失順序模塊式存儲器的數(shù)據存儲方法，該方法包括如下步驟-步驟A1、將待存儲數(shù)據指向至少一個存儲塊； 步驟A2、按照順序方式存入數(shù)據； 步驟A3、完成存儲數(shù)據操作。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟A1還包括對待存入數(shù)據量進行評估，如果數(shù)據 量達到某一設定值，將該數(shù)據的地址自動轉換到某一個特定的存儲塊中，同時將轉換信息記 錄在另一塊非易失性存儲塊中。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟A1還包括對待存入數(shù)據量進行評估，如果數(shù)據 量達到某一設定值，則將數(shù)據量分割存儲入兩個或多個不同的存儲塊中；同時將分割存儲的地址轉換信息存入另一塊非易失性存儲塊中。本發(fā)明還揭示了上述非易失順序模塊式存儲器的數(shù)據讀取方法，該方法包括如下步驟-步驟B1、找到存儲數(shù)據地址； 步驟B2、按照順序方式讀出數(shù)據； 步驟B3、完成數(shù)據讀取操作。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟B1還包括讀取地址轉換信息的步驟；所述步驟 B2包括根據地址轉換信息，將數(shù)據讀出。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明針對大量數(shù)據存儲，改善RAM式存儲方式的缺點，提出 一套新型的非易失模塊式新型存儲器及其存儲與讀取方法，可以提高相變存儲芯片的讀寫速 度、可重復讀寫次數(shù)、降低功耗。


圖1為實施例一中非易失模塊式順序存儲方法示意圖。圖2為實施例二中非易失模塊式順序存儲方法示意圖。 圖3為實施例三中非易失模塊式順序存儲方法示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本發(fā)明涉及一種存儲裝置。利用相變存儲原理進行非易失的模塊式順序存儲。對于范圍 較大的存儲區(qū)間，給與一個統(tǒng)一的地址，稱為存儲塊。在存儲塊中采用順序存儲方法，即后 一個數(shù)據存儲的位置可以由前一個或多個存儲數(shù)據的位置推斷出來。而對于一個存儲塊有一 個統(tǒng)一的地址，存儲塊與存儲塊之間采用隨機讀寫方式。該方式可以減小大量數(shù)據讀寫時功 耗、提高讀寫速度等。對于大容量數(shù)據存儲而言，存儲數(shù)據的地址往往可以由前一位或多位存儲數(shù)據的地址推 斷出來。例如，屬于消費類電子產品的第三代媒體播放器(MP3)，通常一首MP3歌曲需要3M-4M。 在這3M-4M中往往數(shù)據的組織形式是有一定規(guī)律的。如果在拷貝入一首MP3歌曲時，還是采 用RAM方式進行的話，那么由于地址譯碼，數(shù)據邏輯轉換等等外圍邏輯電路需要進行大量運 算，勢必會降低功耗，減慢速度。另一方面，如果在拷貝入一首MP3歌曲時采用順序存儲方式，那么在拷貝本次數(shù)據時下一數(shù)據的地址可以并行的計算得出，這樣省去了大量的地址譯 碼，數(shù)據邏輯轉換等外圍邏輯電路的運算時間，同時也使得邏輯更加簡單，電路趨于簡化， 從而降低功耗。本發(fā)明首先對相變存儲器根據其具體應用領域進行分割。將一個整體的相變存儲芯片分 割為多個小的存儲塊，這些存儲塊的大小可以相同，也可以不同；可以是固定不變的，也可 以是動態(tài)可變的。具體大小可以視存儲器的應用領域而定。對于一個存儲塊僅僅擁有一個地 址。進行讀寫操作時，首先讀寫數(shù)據地址指向一個特定的存儲塊。存儲芯片開始進行順序式 的數(shù)據存儲。對待寫入的數(shù)據量進行預先評估，本發(fā)明將數(shù)據量較大的數(shù)據存入容量較大的存儲塊中， 將數(shù)據量較小的數(shù)據存入容量較小的存儲塊中。這種方法應對存儲芯片進行一個大小不一的 分割。給每一個存儲塊用一個地址標記。存儲數(shù)據過程中，首先對待存入數(shù)據量進行評估， 如果數(shù)據量達到某一值，則將該數(shù)據的地址自動轉換到某一個特定的存儲塊中，同時將轉換 信息記錄在另一塊非易失性存儲塊中。在讀出過程中，首先將地址轉換信息讀出，然后根據 地址轉換信息，將數(shù)據讀出。另外，對待寫入的數(shù)據量進行預先評估，如果數(shù)據量較大，則將數(shù)據量分割存儲入兩個 或多個不同的存儲塊中。存儲數(shù)據過程中，首先對待存入數(shù)據量進行評估，如果數(shù)據量達到 某一值，則將該數(shù)據量分割存儲，同時將分割存儲的地址轉換信息存入另一塊非易失性存儲 塊中。在讀出過程中，首先將地址轉換信息讀出，然后根據地址轉換信息，將數(shù)據讀出。實施例一圖1顯示了新型的非易失模塊式順序存儲器。首先對存儲器進行分割，給每一個存儲塊 一個共同的地址，每個存儲塊僅有一個地址。存儲塊與存儲塊之間采用隨機讀寫方式，存儲 塊內部采用順序讀寫方式。存儲方式如下All、待存儲數(shù)據指向一個存儲塊。A12、按照順序方式存入數(shù)據。A13、完成存儲數(shù)據操作。讀出方式如下Bll、找到存儲數(shù)據地址B12、按照順序方式讀出數(shù)據。B13、完成數(shù)據讀出操作。 實施例二圖2顯示了另一種非易失模塊式順序存儲方式。對待寫入的數(shù)據量進行預先評估，將數(shù) 據量較大的數(shù)據存入容量較大的存儲塊中，將數(shù)據量較小的數(shù)據存入容量較小的存儲塊中。 這種方法應對存儲芯片進行一個大小不一的分割。給每一個存儲塊用一個地址標記。存儲數(shù) 據過程中，首先對待存入數(shù)據量進行評估，如果數(shù)據量達到某一值，則將該數(shù)據的地址自動 轉換到某一個特定的存儲塊中，同時將轉換信息記錄在另一塊非易失性存儲塊中。在讀出過 程中，首先將地址轉換信息讀出，然后根據地址轉換信息，將數(shù)據讀出。存儲方式如下-A21、對待存儲數(shù)據進行評估。A22、將地址轉換為合適的存儲塊中，并將地址轉換信息記入到地址轉換信息存儲模塊中。A23、進行順序存儲數(shù)據操作。A24、完成存儲數(shù)據操作。讀出方式如下B21、讀出數(shù)據轉換信息。B22、找到存儲數(shù)據地址B23、按照順序方式讀出數(shù)據。B24、完成數(shù)據讀出操作。實施例三圖3顯示了另一種非易失模塊式順序存儲方式。對待寫入的數(shù)據量進行預先評估，如果 數(shù)據量較大，則將數(shù)據量分割存儲入兩個或多個不同的存儲塊中。存儲數(shù)據過程中，首先對 待存入數(shù)據量進行評估，如果數(shù)據量達到某一值，則將該數(shù)據量分割存儲，同時將分割存儲 的地址轉換信息存入另一塊非易失性存儲塊中。在讀出過程中，首先將地址轉換信息讀出， 然后根據地址轉換信息，將數(shù)據讀出。存儲方式如下A31、對待存儲數(shù)據進行評估。A32、如果數(shù)據量較大，則將數(shù)據量分割存儲入兩個或多個不同的存儲塊中。將地址轉換 為合適的存儲塊中，并將地址轉換信息記入到地址轉換信息存儲模塊中。A33、進行順序存儲數(shù)據操作。A34、完成存儲數(shù)據操作。讀出方式如下B31、讀出數(shù)據轉換信息。B32、找到存儲數(shù)據地址B33、按照順序方式讀出數(shù)據。B34、完成數(shù)據讀出操作。綜上所述，本發(fā)明針對大量數(shù)據存儲，改善RAM式存儲方式的缺點，提出一套新型的非 易失模塊式新型存儲器及其存儲與讀取方法，可以提高相變存儲芯片的讀寫速度、可重復讀 寫次數(shù)、降低功耗。以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術方案。不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修 改或局部替換，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1、一種非易失順序模塊式存儲器，其特征在于所述存儲器被分割為若干存儲塊，每個存儲塊分配一個統(tǒng)一的地址，各存儲塊之間采用隨機讀寫方式，存儲塊內部采用順序讀些方式。
2、 根據權利要求1所述的非易失順序模塊式存儲器，其特征在于所述存儲器利用相變材料 的高阻和低阻間的可逆轉變來實現(xiàn)數(shù)據的存儲。
3、 根據權利要求l所述的非易失順序模塊式存儲器，其特征在于對于一個范圍較大的存儲 塊分配一個統(tǒng)一的地址，存儲塊的大小根據存儲芯片最終的功能定位設定；各存儲塊大小 相等、或大小不一，各存儲塊的存儲量固定不變、或動態(tài)可變。
4、 根據權利要求l所述的非易失順序模塊式存儲器，其特征在于所述存儲塊內部采用順序 存儲方法，后一個數(shù)據存儲的位置由前一個或多個存儲數(shù)據的位置及其數(shù)據量推斷出來。
5、 根據權利要求l所述的非易失順序模塊式存儲器，其特征在于數(shù)據存儲時，對待寫入的 數(shù)據量進行預先評估，對于數(shù)據量大的數(shù)據存儲于容量大的存儲塊中，數(shù)據量小的數(shù)據存 儲于容量小的存儲塊中。
6、 根據權利要求1所述的非易失順序模塊式存儲器，其特征在于數(shù)據存儲時，對待寫入的 數(shù)據量進行預先評估，對于數(shù)據量大的數(shù)據存入一個存儲塊中，或者分割存入兩個或兩個 以上存儲塊中。
7、 權利要求1至6任意一項所述非易失順序模塊式存儲器的數(shù)據存儲方法，其特征在于該 方法包括如下步驟步驟Al 、將待存儲數(shù)據指向至少一個存儲塊； 步驟A2、按照順序方式存入數(shù)據； 步驟A3、完成存儲數(shù)據操作。
8、 根據權利要求7所述的數(shù)據存儲方法，其特征在于所述步驟Al還包括對待存入數(shù)據 量進行評估，如果數(shù)據量達到某一設定值，將該數(shù)據的地址自動轉換到某一個特定的存儲 塊中，同時將轉換信息記錄在另一塊非易失性存儲塊中。
9、 根據權利要求7所述的數(shù)據存儲方法，其特征在于所述步驟Al還包括對待存入數(shù)據 量進行評估，如果數(shù)據量達到某一設定值，則將數(shù)據量分割存儲入兩個或多個不同的存儲 塊中；同時將分割存儲的地址轉換信息存入另一塊非易失性存儲塊中。
10、 權利要求1至6任意一項所述非易失順序模塊式存儲器的數(shù)據讀取方法，其特征在于 該方法包括如下步驟步驟B1、找到存儲數(shù)據地址； 步驟B2、按照順序方式讀出數(shù)據；步驟B3、完成數(shù)據讀取操作。
11、 根據權利要求10所述的數(shù)據讀取方法，其特征在于所述步驟B1還包括讀取地址 轉換信息的步驟；所述步驟B2包括根據地址轉換信息，將數(shù)據讀出。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種非易失順序模塊式存儲器，所述存儲器被分割為若干存儲塊，每個存儲塊的數(shù)據信息分配一個統(tǒng)一的地址，各存儲塊之間采用隨機讀寫方式，存儲塊內部采用順序存儲方式。本發(fā)明針對大量數(shù)據存儲，改善RAM式存儲方式的缺點，提出一套新型的非易失模塊式新型存儲器及其存儲與讀取方法，可以提高相變存儲芯片的讀寫速度、可重復讀寫次數(shù)、降低功耗。
文檔編號G11C16/06GK101329906SQ200810040949
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月24日 優(yōu)先權日2008年7月24日
發(fā)明者晟 丁, 波 劉, 宋志棠, 封松林, 蔡道林, 陳小剛, 陳邦明 申請人:中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所