可變電阻存儲(chǔ)器件及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可變電阻存儲(chǔ)器件及其操作方法，所述操作方法包括以下步驟：預(yù)讀取步驟，所述預(yù)讀取步驟包括以下步驟：利用第一參考電壓讀取第一參考單元，利用第二參考電壓讀取第二參考單元，以及基于第一參考電壓和第二參考電壓來(lái)設(shè)定第三參考電壓；以及主讀取步驟，所述主讀取步驟利用第三參考電壓來(lái)讀取選中的存儲(chǔ)器單元。
【專利說(shuō)明】可變電阻存儲(chǔ)器件及其操作方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年8月29日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的申請(qǐng)?zhí)枮?br> 10-2012-0094864的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體而言涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，更具體而言，涉及一種可變電阻存儲(chǔ)器件及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0004]一般而言，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件分成易失性存儲(chǔ)器件和非易失性存儲(chǔ)器件。易失性存儲(chǔ)器件在電源切斷時(shí)丟失儲(chǔ)存在其中的數(shù)據(jù)，而非易失性存儲(chǔ)器件即使電源切斷也保留儲(chǔ)存在其中的數(shù)據(jù)。非易失性存儲(chǔ)器件可以包括各種類型的存儲(chǔ)器單元。
[0005]根據(jù)存儲(chǔ)器單元的結(jié)構(gòu)，非易失性存儲(chǔ)器件可以分成快閃存儲(chǔ)器件、使用鐵電電容器的鐵電RAM (FRAM)、使用隧穿磁阻(TMR)層的磁性RAM (MRAM)、使用硫族化物合金的相變存儲(chǔ)器件等。具體地，相變存儲(chǔ)器件是利用了基于溫度變化的相變(即，電阻變化)的非易失性存儲(chǔ)器件。出于此原因，相變存儲(chǔ)器件也被稱作可變電阻存儲(chǔ)器件。
[0006]相變存儲(chǔ)器件包括由相變材料形成的存儲(chǔ)器單元，所述相變材料例如為鍺(Ge )-銻(Sb )-碲(Te )混合物(GST )(在下文中，被稱作GST材料)的硫族化物合金。GST材料具有非晶狀態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)，非晶狀態(tài)具有較高電阻率，結(jié)晶狀態(tài)具有較低電阻率。相變存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器單元可以儲(chǔ)存與非晶狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)“O”和與結(jié)晶狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)“I”?？梢詫ST材料加熱以將與非晶狀態(tài)或者結(jié)晶狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)編程到相變存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器單元中。例如，可以通過(guò)調(diào)整用于加熱GST材料的電流的幅值和電流的施加時(shí)間來(lái)控制GST材料的非晶狀態(tài)或結(jié)晶狀態(tài)。
[0007]然而，隨著在編程操作之后時(shí)間的流逝，在形成相變存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器單元的GST材料中可能發(fā)生電阻漂移。當(dāng)發(fā)生電阻漂移時(shí)，GST材料的電阻值不會(huì)保持固定的值，而是增加。GST材料的電阻改變可能減小存儲(chǔ)器單元的感測(cè)余量，由此降低相變存儲(chǔ)器件的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文描述了 一種可靠性改善的可變電阻存儲(chǔ)器件及其操作方法。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，一種可變電阻存儲(chǔ)器件的操作方法包括以下步驟:預(yù)讀取步驟，所述預(yù)讀取步驟包括以下步驟:利用第一參考電壓讀取第一參考單元，利用第二參考電壓讀取第二參考單元，以及基于第一參考電壓和第二參考電壓來(lái)設(shè)定第三參考電壓；以及主讀取步驟，所述主讀取步驟利用第三參考電壓來(lái)讀取選中的存儲(chǔ)器單元。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，一種可變電阻存儲(chǔ)器件包括:存儲(chǔ)器單元，所述存儲(chǔ)器單元被布置在字線和位線彼此相交叉的區(qū)域；第一參考單元和第二參考單元，所述第一參考單元和第二參考單元與字線連接；參考感測(cè)放大器，所述參考感測(cè)放大器被配置成對(duì)第一參考單元和第二參考單元執(zhí)行讀取操作，并且基于用于第一參考單元的讀取操作的第一參考電壓和用于第二參考單元的讀取操作的第二參考電壓來(lái)產(chǎn)生第三參考電壓；以及主感測(cè)放大器，所述主感測(cè)放大器被配置成根據(jù)第三參考電壓發(fā)生碼來(lái)選擇第三參考電壓，并且利用選中的第三參考電壓來(lái)執(zhí)行用于存儲(chǔ)器單元的讀取操作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]結(jié)合附圖描述本發(fā)明的特點(diǎn)、方面和實(shí)施例，其中:
[0012]圖1是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的框圖；
[0013]圖2是用于解釋圖1的存儲(chǔ)器單元陣列中包括的存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器元件的圖；
[0014]圖3是用于解釋圖2中所示的GST材料的特性的圖；
[0015]圖4是說(shuō)明存儲(chǔ)器單元的基于GST材料的狀態(tài)的電阻分布的圖；
[0016]圖5和圖6是說(shuō)明圖1的存儲(chǔ)器單元陣列中包括的存儲(chǔ)器單元的電路圖；
[0017]圖7是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的參考單元的配置的框圖；
[0018]圖8是用于解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的編程操作的流程圖；
[0019]圖9是用于解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的讀取操作的框圖；
[0020]圖10是用于解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的讀取操作的流程圖；
[0021]圖11是說(shuō)明包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框圖；
[0022]圖12說(shuō)明包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)卡；
[0023]圖13是說(shuō)明圖12中所示的存儲(chǔ)卡的內(nèi)部配置和存儲(chǔ)卡與主機(jī)之間的連接關(guān)系的框圖；
[0024]圖14是說(shuō)明包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的SSD的框圖；
[0025]圖15是說(shuō)明圖14的SSD控制器的框圖；以及
[0026]圖16是說(shuō)明安裝有根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在下文中，將參照附圖通過(guò)各種實(shí)施例來(lái)描述根據(jù)各種實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件及其操作方法。以下將參照附圖更詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以用不同的方式實(shí)施，而不應(yīng)解釋為局限于本文所列的實(shí)施例。確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施例使得本說(shuō)明書充分與完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
[0028]附圖并非按比例繪制，在某些情況下，為了清楚地示出實(shí)施例的特征可能對(duì)比例做夸大處理。在說(shuō)明書中，使用了特定的術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)用于描述本發(fā)明，而不用于限定意義或限制本發(fā)明的范圍。
[0029]在本說(shuō)明書中，“和/或”表示包括了位于“和/或”之前和之后的一個(gè)或更多個(gè)組成部分。另外，“連接/耦接”表示一個(gè)部件直接與另一個(gè)部件耦接或經(jīng)由其他部件間接耦接。在本說(shuō)明書中，只要不在句子中特意提及，單數(shù)形式可以包括復(fù)數(shù)形式。另外，在說(shuō)明書中使用的“包括/包含”或“包括有/包含有”表示存在或增加一個(gè)或更多個(gè)部件、步驟、操作以及元件。[0030]圖1是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的框圖。例如，可變電阻存儲(chǔ)器件或總體而言非易失性存儲(chǔ)器件100可以包括相變存儲(chǔ)器件，所述相變存儲(chǔ)器件利用了基于溫度變化的電阻變化，即相變。
[0031]參見圖1，非易失性存儲(chǔ)器件100可以包括存儲(chǔ)器單元陣列110、行譯碼器120、列譯碼器130、數(shù)據(jù)讀取/寫入電路140、輸入/輸出緩沖器電路150以及控制邏輯160。
[0032]存儲(chǔ)器單元陣列110可以包括主單元陣列110_M和參考單元陣列110_R。主單元陣列110_11可以包括用于儲(chǔ)存從外部設(shè)備(未示出)提供的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元。參考單元陣列110_R可以包括用于在將電阻漂移效應(yīng)最小化的同時(shí)執(zhí)行讀取操作的參考單元。將參照?qǐng)D7來(lái)描述主單元陣列110_11和參考單元陣列110_R。
[0033]行譯碼器120可以根據(jù)控制邏輯160的控制來(lái)操作。行譯碼器120可以經(jīng)由多個(gè)字線WL與存儲(chǔ)器單元陣列110連接。行譯碼器120可以被配置成將從外部輸入的地址ADDR譯碼。行譯碼器120可以根據(jù)譯碼結(jié)果將選擇電壓提供給選中的字線，并且將未選擇電壓提供給未選中的字線。
[0034]列譯碼器130可以根據(jù)控制邏輯160的控制來(lái)操作。列譯碼器130可以經(jīng)由多個(gè)位線BL與存儲(chǔ)器單元陣列110連接。列譯碼器130可以被配置成將地址ADDR譯碼。列譯碼器130可以被配置成根據(jù)譯碼的結(jié)果將位線BL與數(shù)據(jù)讀取/寫入電路140電連接。
[0035]數(shù)據(jù)讀取/寫入電路140可以根據(jù)控制邏輯160的控制來(lái)操作。數(shù)據(jù)讀取/寫入電路140可以包括寫入驅(qū)動(dòng)器141和感測(cè)放大器145。
[0036]寫入驅(qū)動(dòng)器141可以被配置成對(duì)存儲(chǔ)器單元陣列110中包括的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行寫入操作。寫入驅(qū)動(dòng)器141可以被配置成在寫入操作期間將寫入電流提供給位線BL。例如，寫入驅(qū)動(dòng)器141可以將用于寫入(或編程)數(shù)據(jù)“I”或“O”的電流提供給選中的存儲(chǔ)器單元MC0
[0037]感測(cè)放大器145可以被配置成對(duì)存儲(chǔ)器單元陣列110中包括的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行讀取操作。感測(cè)放大器145可以被配置成在讀取操作或者驗(yàn)證讀取操作期間讀取儲(chǔ)存在選中的存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)。感測(cè)放大器145可以感測(cè)參考電壓與感測(cè)節(jié)點(diǎn)的根據(jù)選中的存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)所形成的電壓之間的差。此外，感測(cè)放大器145可以從感測(cè)結(jié)果來(lái)確定儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)。感測(cè)放大器145可以被配置成感測(cè)參考單元的狀態(tài)，并且根據(jù)感測(cè)結(jié)果來(lái)控制參考電壓。將詳細(xì)地描述此操作。
[0038]輸入/輸出緩沖器電路150可以被配置成從外部設(shè)備(例如，存儲(chǔ)器控制器、存儲(chǔ)器接口、主機(jī)設(shè)備、測(cè)試設(shè)備等)接收數(shù)據(jù)，或者將數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。針對(duì)此操作，輸入/輸出緩沖器電路150可以包括數(shù)據(jù)鎖存電路(未示出)和輸出驅(qū)動(dòng)電路(未示出)。
[0039]控制邏輯160可以被配置成響應(yīng)于從外部設(shè)備提供的命令而控制相變存儲(chǔ)器件100的整體操作。例如，控制邏輯160可以控制相變存儲(chǔ)器件100的讀取、編程(或?qū)懭?以及擦除操作。此外，當(dāng)利用相變存儲(chǔ)器件來(lái)配置可變電阻存儲(chǔ)器件100時(shí)，擦除操作可以表示將存儲(chǔ)器單元編程到非晶狀態(tài)的操作。
[0040]為了在將主單元陣列110_M中發(fā)生的電阻漂移最小化的同時(shí)執(zhí)行讀取操作或驗(yàn)證讀取操作，控制邏輯160可以被配置成控制參考單元編程操作和預(yù)讀取操作?？刂七壿?60經(jīng)由寫入驅(qū)動(dòng)器141和感測(cè)放大器145來(lái)執(zhí)行參考單元編程操作和預(yù)讀取操作。將參照以下的流程圖來(lái)描述參考單元編程操作和預(yù)讀取操作。[0041]圖2是用于解釋圖1的存儲(chǔ)器單元陣列中包括的存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器元件的圖(其中，V=電壓，R=電阻)。圖1的可變電阻存儲(chǔ)器件100的存儲(chǔ)器單元可以包括存儲(chǔ)器元件和選擇元件。圖2簡(jiǎn)要地說(shuō)明存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器元件。
[0042]存儲(chǔ)器元件16可以根據(jù)施加的電流I而具有可變的電阻值。因此，存儲(chǔ)器元件16可以被稱作電阻器元件。參見說(shuō)明存儲(chǔ)器元件16的截面的圖2，存儲(chǔ)器元件16可以包括頂電極11、GST材料12、接觸插塞(CP) 13以及底電極14。
[0043]頂電極11可以與位線BL連接。底電極14可以連接在CP13與選擇元件(未示出)之間。CP13由導(dǎo)電材料(例如，TiN)形成。CP13被稱作加熱器插塞。GST材料12形成在頂電極11與CP13之間。
[0044]GST材料12的相可以根據(jù)供應(yīng)的電流的幅值和供應(yīng)電流的時(shí)間來(lái)改變。如圖2中所示，GST材料的與復(fù)位狀態(tài)或設(shè)定狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的相可以由非晶體積15來(lái)確定。隨著相從非晶狀態(tài)改變成結(jié)晶狀態(tài)，非晶體積15減小。非晶狀態(tài)與復(fù)位狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，結(jié)晶狀態(tài)與設(shè)定狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。GST材料12具有根據(jù)非晶體積15而變化的電阻值。即，要寫入存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)由GST材料12的根據(jù)施加的電流而形成的非晶體積15來(lái)確定。
[0045]圖3是用于解釋圖2中所示的GST材料的特性的圖。圖4是說(shuō)明存儲(chǔ)器單元的基于GST材料的狀態(tài)的電阻分布的圖。
[0046]在圖3中，RST表示用于將GST材料改變成非晶狀態(tài)(S卩，復(fù)位狀態(tài))的條件。當(dāng)在時(shí)間tl期間用比熔化溫度Tm更高的溫度(B卩，y軸表示溫度TMP，x軸表示時(shí)間t)加熱GST材料然后快速地淬火時(shí)，GST材料改變成非晶狀態(tài)。非晶狀態(tài)具有較高的電阻值。例如，當(dāng)GST材料改變成非晶狀態(tài)時(shí)，圖1的存儲(chǔ)器單元10可以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)“O”。
[0047]此外，ST表示用于將GST材料改變成結(jié)晶狀態(tài)(B卩，設(shè)定狀態(tài))的條件。當(dāng)在比時(shí)間tl更長(zhǎng)的時(shí)間t2期間以比結(jié)晶溫度Tc更高的溫度加熱GST材料然后緩慢地淬火時(shí)，GST材料改變成結(jié)晶狀態(tài)。結(jié)晶溫度Tc比熔化溫度Tm低。結(jié)晶狀態(tài)具有較低的電阻值。例如，當(dāng)GST材料改變成結(jié)晶狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)器單元10可以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)“I”。
[0048]圖4說(shuō)明存儲(chǔ)器單元具有兩種電阻分布。然而，當(dāng)以不同的方式控制GST材料的狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)器單元可以具有多個(gè)電阻分布。即，存儲(chǔ)器單元包括能夠根據(jù)GST材料的狀態(tài)而每單元儲(chǔ)存多個(gè)比特的多電平單元。
[0049]為了確定儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)，即，為了確定存儲(chǔ)器單元的電阻分布，使用參考電壓。例如，當(dāng)感測(cè)節(jié)點(diǎn)的根據(jù)存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)而形成的電壓比參考電壓更小時(shí)，圖1的感測(cè)放大器145確定存儲(chǔ)器單元處于設(shè)定狀態(tài)(S卩，“SET”)。如另一個(gè)實(shí)例，當(dāng)感測(cè)節(jié)點(diǎn)的根據(jù)存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)而形成的電壓比參考電壓更大時(shí)，感測(cè)放大器145確定存儲(chǔ)器單元處于復(fù)位狀態(tài)(即，“RESET”)。
[0050]當(dāng)參考電壓適當(dāng)?shù)刈兓?S卩，“可變”)時(shí)，即使存儲(chǔ)器單元的電阻分布如圖4的虛線所示(即，I軸表示單元的數(shù)目，即“單元的數(shù)目”，X軸表示電阻R)由于電阻漂移效應(yīng)改變，也可以保證感測(cè)余量。
[0051]圖5和圖6是說(shuō)明圖1的存儲(chǔ)器單元陣列中包括的存儲(chǔ)器單元的電路圖。圖5說(shuō)明包括MOS開關(guān)類型選擇元件的相變存儲(chǔ)器單元，圖6說(shuō)明包括二極管開關(guān)類型選擇元件的相變存儲(chǔ)器單元。
[0052]參見圖5，存儲(chǔ)器單元10可以包括存儲(chǔ)器元件16和選擇元件17。存儲(chǔ)器元件16可以連接在位線BL與選擇元件17之間。選擇元件17可以連接在存儲(chǔ)器元件16與地GND之間。選擇元件17具有與字線WL連接的柵極。圖5說(shuō)明存儲(chǔ)器元件16可以連接在位線BL與選擇元件17之間，但選擇元件17也可以連接在位線BL與存儲(chǔ)器元件16之間。
[0053]存儲(chǔ)器元件16具有與圖2中所示的存儲(chǔ)器元件相同的配置(即，GST)并且執(zhí)行相同的操作。因此，在本文中將省略其詳細(xì)的描述。
[0054]選擇元件17可以包括NMOS晶體管NT。當(dāng)將預(yù)定的電壓施加到字線WL以選擇存儲(chǔ)器單元10時(shí)，NMOS晶體管NT導(dǎo)通。當(dāng)NMOS晶體管NT導(dǎo)通時(shí)，存儲(chǔ)器元件16經(jīng)由位線BL接收電流。
[0055]參見圖6，存儲(chǔ)器單元10可以包括存儲(chǔ)器元件16和選擇元件18。存儲(chǔ)器元件16可以連接在位線BL與選擇元件18之間。選擇元件18可以連接在存儲(chǔ)器元件16與字線WL之間。
[0056]存儲(chǔ)器元件16具有與圖2中所示的存儲(chǔ)器元件相同的配置(即，GST)并且執(zhí)行相同的操作。因此，在本文中將省略其詳細(xì)描述。
[0057]選擇元件18可以包括二極管D。二極管D具有與存儲(chǔ)器元件16連接的陽(yáng)極和與字線WL連接的陰極。當(dāng)將接地電壓GND (未示出)施加到字線WL以選擇存儲(chǔ)器單元10時(shí)，二極管D的陽(yáng)極與陰極之間的電壓差改變。當(dāng)二極管D的陽(yáng)極與陰極之間的電壓差變得比二極管D的閾值電壓更高時(shí)，二極管D導(dǎo)通。當(dāng)二極管D導(dǎo)通時(shí)，存儲(chǔ)器元件16經(jīng)由位線BL接收電流。
[0058]圖7是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的參考單元的配置的框圖。如上所述，存儲(chǔ)器單元陣列110可以包括主單元陣列110_11和參考單元陣列110_R。主數(shù)據(jù)讀取/寫入電路140_M(即，“主WD/SA (140_M)”)對(duì)主單元陣列110_M執(zhí)行讀取操作和編程(或?qū)懭?操作。參考數(shù)據(jù)讀取/寫入電路140_R (即，“參考WD/SA (140_R)”)對(duì)參考單元陣列110_R執(zhí)行讀取操作和編程(或?qū)懭?操作。
[0059]主單元陣列110_M可以包括布置在位線BLO至BLn和字線WLO至WLm彼此相交叉的區(qū)域的存儲(chǔ)器單元MC。當(dāng)相對(duì)應(yīng)的字線被使能時(shí)，與一個(gè)字線(例如，字線WLO至WLm中的任何一個(gè))連接的存儲(chǔ)器單元MC可以同時(shí)被編程。
[0060]參考單元陣列110_R可以包括被編程為設(shè)定狀態(tài)(S卩，結(jié)晶狀態(tài))的設(shè)定參考單元SRC。此外，參考單元陣列110_R可以包括被編程為復(fù)位狀態(tài)(S卩，非晶狀態(tài))的復(fù)位參考單元RRC。設(shè)定參考單元SRC中的一個(gè)或更多個(gè)可以與字線中的每個(gè)連接。此外，復(fù)位參考單元RRC中的一個(gè)或更多個(gè)可以與字線中的每個(gè)連接。
[0061]出于此原因，當(dāng)相對(duì)應(yīng)的字線被使能時(shí)，與一個(gè)字線(例如，字線WLO至WLm中的任何一個(gè))連接的存儲(chǔ)器單元MC、設(shè)定參考單元SRC以及復(fù)位參考單元RRC可以大體同時(shí)被編程。例如，可以同時(shí)或大體同時(shí)地將存儲(chǔ)器單元MC編程為基于輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)、將設(shè)定參考單元SRC編程為設(shè)定狀態(tài)、以及將復(fù)位參考單元RRC編程為復(fù)位狀態(tài)。這意味著在存儲(chǔ)器單元MC、設(shè)定參考單元SRC以及復(fù)位參考單元RRC中可以產(chǎn)生相同的電阻漂移效應(yīng)。基于設(shè)定參考單元SRC和復(fù)位參考單元RRC的受到與存儲(chǔ)器單元MC相同的電阻漂移效應(yīng)影響的電阻改變，可以執(zhí)行用于存儲(chǔ)器單元MC的讀取操作。
[0062]圖8是用于解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的編程操作的流程圖。在下文中，以下將參照?qǐng)D7和圖8描述可變電阻存儲(chǔ)器件的編程操作。[0063]在步驟SllO (即，“將選中的存儲(chǔ)器單元編程為設(shè)定或復(fù)位狀態(tài)”)，根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)將選中的存儲(chǔ)器單元MC編程為設(shè)定狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)中的任何一種。在步驟S120(S卩，“將設(shè)定參考單元編程為設(shè)定狀態(tài)，并且將復(fù)位參考單元編程為復(fù)位狀態(tài)”)，對(duì)參考單元SRC和RRC編程。即，將設(shè)定參考單元SRC編程為設(shè)定狀態(tài)，并且將復(fù)位參考單元RRC編程為復(fù)位狀態(tài)。參考單元SRC和RRC被編程用于讀取操作中包括的預(yù)讀取操作。
[0064]如上所述，與選中的字線連接的存儲(chǔ)器單元MC、設(shè)定參考單元SRC以及復(fù)位參考單元RRC同時(shí)被編程。即，并行地執(zhí)行用于與選中的字線連接的存儲(chǔ)器單元MC的編程操作(步驟S110)和用于與選中的字線連接的設(shè)定參考單元SRC和復(fù)位參考單元RRC的編程操作(步驟S120)。
[0065]圖9是用于解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的讀取操作的框圖。參見圖9，主感測(cè)放大器145_M (即，“主感測(cè)放大器(145_M)”)可以包括參考電壓選擇塊145_6 (即，“參考電壓選擇塊”)。參考感測(cè)放大器145_R (即，“參考感測(cè)放大器(145_R)”)可以包括設(shè)定感測(cè)放大器145_1(即，“設(shè)定感測(cè)放大器”)、復(fù)位感測(cè)放大器145_2 (即，“復(fù)位感測(cè)放大器”)、通過(guò)/失敗檢查塊145_3、參考電壓調(diào)整塊145_4 (即，“參考電壓調(diào)整塊”)以及參考電壓設(shè)定塊145_5 (BP,“參考電壓設(shè)定塊”)。參考感測(cè)放大器145_R執(zhí)行預(yù)讀取操作。
[0066]設(shè)定感測(cè)放大器145_1可以被配置成執(zhí)行用于設(shè)定參考單元SRC的讀取操作。設(shè)定感測(cè)放大器145_1可以被配置成感測(cè)感測(cè)節(jié)點(diǎn)(未示出)的根據(jù)設(shè)定參考單元SRC的狀態(tài)而形成的電壓與參考電壓調(diào)整塊145_4所提供的參考電壓之間的差。
[0067]圖9說(shuō)明設(shè)定感測(cè)放大器145_1可以與一個(gè)設(shè)定參考單元SRC連接。然而，如圖7中所示，設(shè)定感測(cè)放大器145_1可以經(jīng)由位線BL_SRC與多個(gè)設(shè)定參考單元SRC連接，并且可以對(duì)這些設(shè)定參考單元SRC中的每個(gè)執(zhí)行讀取操作。
[0068]復(fù)位感測(cè)放大器145_2可以被配置成對(duì)復(fù)位參考單元RRC執(zhí)行讀取操作。復(fù)位感測(cè)放大器145_2可以被配置成感測(cè)感測(cè)節(jié)點(diǎn)(未示出)的根據(jù)復(fù)位參考單元RRC的狀態(tài)而形成的電壓與參考電壓調(diào)整塊145_4所提供的參考電壓之間的差。
[0069]圖9說(shuō)明復(fù)位感測(cè)放大器145_2可以與一個(gè)復(fù)位參考單元RRC連接。然而，如圖7中所示，復(fù)位感測(cè)放大器145_2可以經(jīng)由位線BL_RRC與多個(gè)復(fù)位參考單元RRC連接，并且可以對(duì)這些復(fù)位參考單元RRC中的每個(gè)執(zhí)行讀取操作。
[0070]通過(guò)/失敗檢查塊145_3可以被配置成根據(jù)設(shè)定感測(cè)放大器145_1和復(fù)位感測(cè)放大器145_2的感測(cè)結(jié)果來(lái)控制參考電壓調(diào)整塊145_4。參考電壓調(diào)整塊145_4可以被配置成根據(jù)通過(guò)/失敗檢查塊145_3的控制來(lái)改變提供給設(shè)定感測(cè)放大器145_1的設(shè)定參考電壓SRV和提供給復(fù)位感測(cè)放大器145_2的復(fù)位參考電壓RRV。此外，參考電壓調(diào)整塊145_4可以被配置成根據(jù)通過(guò)/失敗檢查塊145_3的控制來(lái)將被提供給設(shè)定感測(cè)放大器145_1的設(shè)定參考電壓SRV和被提供給復(fù)位感測(cè)放大器145_2的復(fù)位參考電壓RRV提供給參考電壓設(shè)定塊145_5。
[0071]當(dāng)設(shè)定感測(cè)放大器145_1或復(fù)位感測(cè)放大器145_2的感測(cè)結(jié)果為失敗時(shí)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3控制參考電壓調(diào)整塊145_4以改變參考電壓SRV和RRV。例如，當(dāng)設(shè)定感測(cè)放大器145_1的感測(cè)結(jié)果為失敗時(shí)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3可以控制參考電壓調(diào)整塊145_4以增加設(shè)定參考電壓SRV。當(dāng)復(fù)位感測(cè)放大器145_2的感測(cè)結(jié)果為失敗時(shí)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3可以控制參考電壓調(diào)整塊145_4以減小復(fù)位參考電壓RRV。[0072]當(dāng)設(shè)定感測(cè)放大器145_1的感測(cè)結(jié)果為通過(guò)時(shí)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3控制參考電壓調(diào)整塊145_4，以將提供給設(shè)定感測(cè)放大器145_1的設(shè)定參考電壓SRV從參考電壓調(diào)整塊145_4提供給參考電壓設(shè)定塊145_5。當(dāng)復(fù)位感測(cè)放大器145_2的感測(cè)結(jié)果為通過(guò)時(shí)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3控制參考電壓調(diào)整塊145_4，以將提供給復(fù)位感測(cè)放大器145_2的復(fù)位參考電壓RRV從參考電壓調(diào)整塊145_4提供給參考電壓設(shè)定塊145_5。
[0073]參考電壓設(shè)定塊145_5可以被配置成設(shè)定要用于主感測(cè)放大器145_M的讀取操作的參考電壓。例如，參考電壓設(shè)定塊145_5可以計(jì)算當(dāng)設(shè)定感測(cè)放大器145_1的讀取操作通過(guò)時(shí)從參考電壓調(diào)整塊145_4提供的設(shè)定參考電壓SRV與當(dāng)復(fù)位感測(cè)放大器145_2的讀取操作通過(guò)時(shí)從參考電壓調(diào)整塊145_4提供的復(fù)位參考電壓RRV的平均值。計(jì)算出的平均值作為碼值(即，“參考電壓碼”)提供給主感測(cè)放大器145_M，所述碼值用于產(chǎn)生要用于主感測(cè)放大器145_M的讀取操作的參考電壓。
[0074]主感測(cè)放大器145_M的參考電壓選擇塊145_6可以被配置成基于參考電壓碼值而從電壓發(fā)生器(未示出)所提供的電壓之中選擇要用于選中的存儲(chǔ)器單元MC的讀取操作的參考電壓。作為另一個(gè)實(shí)例，參考電壓選擇塊145_6可以基于參考電壓碼值來(lái)改變電壓發(fā)生器(未示出)所提供的電壓。
[0075]圖10是用于解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的讀取操作的流程圖。在下文中，以下將參見圖9和圖10描述可變電阻存儲(chǔ)器件的讀取操作。
[0076]參見圖10，可變電阻存儲(chǔ)器件的讀取操作可以包括預(yù)讀取操作S200和主讀取操作S300。預(yù)讀取操作S200可以包括用于參考單元SRC和RRC的讀取操作。主讀取操作S300可以包括用于選中的存儲(chǔ)器單元MC的讀取操作。通過(guò)預(yù)讀取操作S200，設(shè)定要用于主讀取操作S300的參考電壓。
[0077]在步驟S210 (即，“讀取設(shè)定參考單元”)，設(shè)定感測(cè)放大器145_1對(duì)與選中的字線WLm連接的設(shè)定參考單元SRC執(zhí)行讀取操作。
[0078]在步驟S215(S卩，“讀取通過(guò)”)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3可以判斷設(shè)定感測(cè)放大器145_1的感測(cè)結(jié)果是否為通過(guò)。當(dāng)設(shè)定感測(cè)放大器145_1的感測(cè)結(jié)果為通過(guò)時(shí)(即，“是”)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3控制參考電壓調(diào)整塊145_4，以將提供給設(shè)定感測(cè)放大器145_1的設(shè)定參考電壓SRV提供給參考電壓設(shè)定塊145_5。當(dāng)設(shè)定感測(cè)放大器145_1的感測(cè)結(jié)果為通過(guò)時(shí)，程序進(jìn)入步驟S270。當(dāng)設(shè)定感測(cè)放大器145_1的感測(cè)結(jié)果為失敗時(shí)(即，“否”)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3控制參考電壓調(diào)整塊145_4，以將比當(dāng)前的設(shè)定參考電壓SRV更高的設(shè)定參考電壓SRV提供給設(shè)定感測(cè)放大器145_1。
[0079]在步驟S220 (即，“最大設(shè)定參考電壓？ ”)，參考電壓調(diào)整塊145_4可以判斷提供給設(shè)定感測(cè)放大器145_1的設(shè)定參考電壓SRV是否為最大值。當(dāng)即使設(shè)定參考電壓SRV被施加為最大值的情況下用于設(shè)定參考單元SRC的讀取操作也為失敗時(shí)(S卩，“是”)，程序進(jìn)入步驟S230 (即，“讀取失敗”)，并且預(yù)讀取操作S200以失敗結(jié)束。
[0080]在步驟S225(即，“增加參考電壓”)，當(dāng)設(shè)定參考電壓SRV不是最大值時(shí)(即，“否”)，參考電壓調(diào)整塊145_4增加設(shè)定參考電壓SRV,并且將增加的設(shè)定參考電壓SRV提供給設(shè)定感測(cè)放大器145_1。在改變?cè)O(shè)定參考電壓SRV的同時(shí)重復(fù)讀取操作，直到用于設(shè)定參考單元SRC的讀取操作通過(guò)。
[0081]在步驟S240 (即，“讀取復(fù)位參考單元”)，復(fù)位感測(cè)放大器145_2可以對(duì)與選中的字線WLm連接的復(fù)位參考單元RRC執(zhí)行讀取操作。
[0082]在步驟S245(g卩，“讀取通過(guò)”)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3可以判斷復(fù)位感測(cè)放大器145_2的感測(cè)結(jié)果是否為通過(guò)。當(dāng)復(fù)位感測(cè)放大器145_2的感測(cè)結(jié)果為通過(guò)時(shí)(即，“是”)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3控制參考電壓調(diào)整塊145_4，以將提供給復(fù)位感測(cè)放大器145_2的復(fù)位參考電壓RRV提供給參考電壓設(shè)定塊145_5。當(dāng)復(fù)位感測(cè)放大器145_2的感測(cè)結(jié)果為通過(guò)時(shí)，程序進(jìn)入步驟S270。當(dāng)復(fù)位感測(cè)放大器145_2的感測(cè)結(jié)果為失敗時(shí)(即，“否”)，通過(guò)/失敗檢查塊145_3控制參考電壓調(diào)整塊145_4，以將比當(dāng)前的復(fù)位參考電壓RRV更低的復(fù)位參考電壓RRV提供給復(fù)位感測(cè)放大器145_2。
[0083]在步驟S250 (即，“最小復(fù)位參考電壓？ ”)，參考電壓調(diào)整塊145_4可以判斷提供給復(fù)位感測(cè)放大器145_2的復(fù)位參考電壓RRV是否為最小值。當(dāng)即使復(fù)位參考電壓RRV被施加為最小值的情況下用于復(fù)位參考單元RRC的讀取操作也為失敗時(shí)(S卩，“是”)，程序進(jìn)入步驟S260 (即，“讀取失敗”)，并且預(yù)讀取操作S200以讀取失敗結(jié)束。
[0084]在步驟S255(即，“減小參考電壓”)，當(dāng)復(fù)位參考電壓RRV不是最小值時(shí)(即，“否”)，參考電壓調(diào)整塊145_4減小復(fù)位參考電壓RRV，并且將減小的復(fù)位參考電壓RRV提供給復(fù)位感測(cè)放大器145_2。在改變復(fù)位參考電壓RRV的同時(shí)重復(fù)讀取操作，直到通過(guò)用于復(fù)位參考單元RRC的讀取操作。
[0085]例如，可以并行地執(zhí)行用于設(shè)定參考單元SRC的讀取操作和用于復(fù)位參考單元RRC的讀取操作。再例如，可以順序地執(zhí)行用于設(shè)定參考單元SRC的讀取操作和用于復(fù)位參考單元RRC的讀取操作。
[0086]在步驟S270 (即，“設(shè)定用于選中的存儲(chǔ)器單元的讀取參考電壓”)，利用當(dāng)用于設(shè)定參考電壓SRC的讀取操作通過(guò)時(shí)(即，“是”)的設(shè)定參考電壓SRV和當(dāng)用于復(fù)位參考單元RRC的讀取操作通過(guò)時(shí)(S卩，“是”)的復(fù)位參考電壓RRV來(lái)設(shè)定要用于選中的存儲(chǔ)器單元MC的讀取操作(即，S310)的參考電壓。例如，利用當(dāng)用于設(shè)定參考單元SRC的讀取操作通過(guò)時(shí)的設(shè)定參考電壓SRV和當(dāng)用于復(fù)位參考單元RRC的讀取操作通過(guò)時(shí)的復(fù)位參考電壓RRV的平均值(或中間值)作為要用于選中的存儲(chǔ)器單元MC的讀取操作的參考電壓。
[0087]在經(jīng)由用于設(shè)定參考單元SRC和復(fù)位參考單元RRC的讀取操作來(lái)設(shè)定要用于選中的存儲(chǔ)器單元MC的讀取操作的參考電壓的預(yù)讀取操作S200完成之后，可以執(zhí)行用于選中的存儲(chǔ)器單元MC的主讀取操作S300。在步驟S310 (即，“讀取選中的存儲(chǔ)器單元”)，主感測(cè)放大器145_M執(zhí)行用于與設(shè)定參考單元SRC和復(fù)位參考單元RRC所連接的字線相同的字線連接的選中的存儲(chǔ)器單元的讀取操作。用于所述選中的存儲(chǔ)器單元MC的讀取操作可以采用與一般的讀取操作相同的方式來(lái)執(zhí)行，除了讀取操作可以利用經(jīng)由預(yù)讀取操作S200所設(shè)定的參考電壓來(lái)執(zhí)行以外。
[0088]圖11是說(shuō)明包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框圖。參見圖11，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1000可以包括主機(jī)1100和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備1200。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備1200可以包括控制器1210和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備1200可以與諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼照相機(jī)、移動(dòng)電話、MP3播放器、游戲機(jī)等的主機(jī)1100連接。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備1200也被稱作存儲(chǔ)系統(tǒng)。
[0089]控制器1210可以與主機(jī)1100和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220耦接?？刂破?210可以被配置成響應(yīng)于來(lái)自主機(jī)1100的請(qǐng)求來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220。例如，控制器1210可以被配置成控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220的讀取、編程或擦除操作?？刂破?210可以被配置成驅(qū)動(dòng)用于控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220的固件。
[0090]控制器1210可以包括已知的組件，諸如主機(jī)接口 1211、中央處理單元(CPU)1212、存儲(chǔ)器接口 1213、RAM1214以及糾錯(cuò)碼(ECC)單元1215。
[0091]CPU1212可以被配置成響應(yīng)于主機(jī)的請(qǐng)求來(lái)控制控制器1210的整體操作。RAM1214可以用作CPU1212的工作存儲(chǔ)器。RAM1214可以暫時(shí)地儲(chǔ)存從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220讀取的數(shù)據(jù)或從主機(jī)1100提供的數(shù)據(jù)。
[0092]主機(jī)接口 1211可以被配置成將主機(jī)1100與控制器1210接口。例如，主機(jī)接口1211可以被配置成經(jīng)由USB (通用串行總線)協(xié)議、MMC (多媒體卡)協(xié)議、PCI (外設(shè)部件互連)協(xié)議、PC1-E (PC1-快速)協(xié)議、PATA (并行高級(jí)技術(shù)附件)協(xié)議、SATA (串行ATA)協(xié)議、SCSI (小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)協(xié)議、IDE (集成驅(qū)動(dòng)電子)協(xié)議中的一種與主機(jī)1100通?目。
[0093]存儲(chǔ)器接口 1213可以被配置成將控制器1210與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220接口。存儲(chǔ)器接口 1213可以被配置成將命令和地址提供給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220。此外，存儲(chǔ)器接口 1213可以被配置成與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220交換數(shù)據(jù)。
[0094]可以利用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1的可變電阻存儲(chǔ)器件100來(lái)配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220可以包括多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器件NVMO至NVMk。由于可以利用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件100來(lái)配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220，所以可以改善數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備1200的可靠性。
`[0095]ECC單元1215可以被配置成檢測(cè)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220讀取的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。此外，ECC單元1215可以被配置成在檢測(cè)到的錯(cuò)誤落在校正范圍內(nèi)時(shí)校正檢測(cè)到的錯(cuò)誤。此外，ECC單元1215可以根據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)1000而被設(shè)置在控制器1210的內(nèi)部或外部。
[0096]可以將控制器1210和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220集成以形成固態(tài)驅(qū)動(dòng)(SSD)。
[0097]作為另一個(gè)實(shí)例，可以將控制器1210和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220集成在一個(gè)半導(dǎo)體器件中以形成存儲(chǔ)卡。例如，可以將控制器1210和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220集成在一個(gè)半導(dǎo)體器件中以形成PCMCIA (個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì))卡、CF (緊湊型閃存)卡、智能媒體卡、記憶棒、多媒體卡(MMC、RSMMC或MMC-微型)、SD (安全數(shù)字)卡(SD、迷你型SD、或微型SD)、或者UFS (通用快閃存儲(chǔ))卡。
[0098]作為另一個(gè)實(shí)例，控制器1210或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220可以采用各種類型的封裝來(lái)安裝。例如，可以根據(jù)諸如POP (封裝上封裝)、球柵陣列(BGA)、芯片級(jí)封裝(CSP)、塑料引線芯片載體(PLCC)、塑料雙列直插式封裝(PDIP)、華夫包式管芯(die in waffle pack)、晶片形式管芯(die in wafer form)、板上芯片(COB)、陶瓷雙列直插式封裝(CERDIP)、塑料公制四方扁平封裝(MQFP)、薄型四方扁平封裝(TQFP)、小外型IC (S0IC)、緊縮小外型封裝(SSOP )、薄型小外型封裝(TSOP )、系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP )、多芯片封裝(MCP )、晶片級(jí)制造封裝(WFP)、以及晶片級(jí)處理層疊封裝(WSP)等的各種方法來(lái)封裝和安裝控制器1210或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介1220。
[0099]圖12說(shuō)明包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)卡。圖12說(shuō)明存儲(chǔ)卡之中的SD (安全數(shù)字)卡的外部。
[0100]參見圖12，SD卡可以包括一個(gè)命令引腳(例如，第二引腳)、一個(gè)時(shí)鐘引腳(例如，第五引腳)、四個(gè)數(shù)據(jù)引腳(例如，第一、第七、第八以及第九引腳)、以及三個(gè)電源引腳(例如，第三、第四以及第六引腳)。
[0101]通過(guò)命令引腳(第二引腳)，傳送命令和響應(yīng)信號(hào)。一般地，命令從主機(jī)傳送到SD卡，響應(yīng)信號(hào)從SD卡傳送到主機(jī)。
[0102]數(shù)據(jù)引腳(第一、第七、第八以及第九引腳)分成用于從主機(jī)接收數(shù)據(jù)的接收(Rx)引腳和用于將數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)的傳送(Tx)引腳。Rx引腳和Tx引腳分別形成對(duì)，以傳送差分信號(hào)。
[0103]SD卡可以包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1的可變電阻存儲(chǔ)器件100和用于控制可變電阻存儲(chǔ)器件的控制器。SD卡中包括的控制器可以具有與參照?qǐng)D11描述的控制器1210相同的配置和功能。
[0104]圖13是說(shuō)明圖12中所示的存儲(chǔ)卡的內(nèi)部配置以及存儲(chǔ)卡與主機(jī)之間的連接關(guān)系的框圖。參見圖13，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2000可以包括主機(jī)2100和存儲(chǔ)卡2200。主機(jī)2100可以包括主機(jī)控制器2110和主機(jī)連接單元2120。存儲(chǔ)卡2200可以包括卡連接單元2210、卡控制器2220以及存儲(chǔ)器件2230。
[0105]主機(jī)連接單元2120和卡連接單元2210可以包括多個(gè)引腳。引腳可以包括命令引腳、時(shí)鐘引腳、數(shù)據(jù)引腳以及電源引腳。引腳的數(shù)目可以根據(jù)存儲(chǔ)卡2200的類型而不同。
[0106]主機(jī)2100可以將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)卡2200中，或者讀取儲(chǔ)存在存儲(chǔ)卡2200中的數(shù)據(jù)。
[0107]主機(jī)控制器2110可以經(jīng)由主機(jī)連接單元2120將寫入命令CMD、主機(jī)2100內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器(未示出)所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK、以及數(shù)據(jù)DATA傳送到存儲(chǔ)卡2200。卡控制器2220響應(yīng)于經(jīng)由卡連接單元2210接收的寫入命令而操作?？刂破?220可以根據(jù)接收到的時(shí)鐘信號(hào)CLK而利用卡控制器2220內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器(未示出)所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)將接收到的數(shù)據(jù)DATA儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件2230中。
[0108]主機(jī)控制器2110可以經(jīng)由主機(jī)連接單元2120將讀取命令CMD和主機(jī)2100內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK傳送到存儲(chǔ)卡2200?？刂破?220可以響應(yīng)于經(jīng)由卡連接單元2210接收的讀取命令而操作?？刂破?220可以根據(jù)接收到的時(shí)鐘信號(hào)CLK而利用卡控制器2220內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)從存儲(chǔ)器件2230讀取數(shù)據(jù)，并且將讀取的數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)控制器2110。
[0109]圖14是說(shuō)明包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的SSD的框圖。參見圖14，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3000可以包括主機(jī)3100和SSD3200。
[0110]SSD3200可以包括SSD控制器3210、緩沖器存儲(chǔ)器件3220、多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η、電源3240、信號(hào)連接器3250以及電源連接器3260。
[0111]SSD3200可以響應(yīng)于主機(jī)設(shè)備3100的請(qǐng)求而操作。即，SSD控制器3210可以被配置成響應(yīng)于來(lái)自主機(jī)3100的請(qǐng)求來(lái)訪問(wèn)可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η。例如，SSD控制器3210可以被配置成控制可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η的讀取、編程以及擦除操作。
[0112]緩沖器存儲(chǔ)器件3220可以被配置成暫時(shí)地儲(chǔ)存要儲(chǔ)存在可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η中的數(shù)據(jù)。此外，緩沖器存儲(chǔ)器件3220可以被配置成暫時(shí)地儲(chǔ)存從可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η讀取的數(shù)據(jù)。根據(jù)SSD控制器3210的控制，暫時(shí)儲(chǔ)存在緩沖器存儲(chǔ)器件3220中的數(shù)據(jù)被傳送到主機(jī)3100或可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η。[0113]可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η用作SSD3200的存儲(chǔ)媒介?？勺冸娮璐鎯?chǔ)器件3231至323η中的每個(gè)可以包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1的可變電阻存儲(chǔ)器件100。因此，可以改善SSD3200的可靠性。
[0114]可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η分別經(jīng)由多個(gè)通道CHl至CHn與SSD控制器3210連接。一個(gè)通道可以與一個(gè)或更多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)器件連接。與一個(gè)通道連接的可變電阻存儲(chǔ)器件可以與同一信號(hào)總線和數(shù)據(jù)總線連接。
[0115]電源3240可以被配置成將經(jīng)由電源連接器3260輸入的電能PWR提供到SSD3200中。電源3240可以包括輔助電源3241。輔助電源3241可以被配置成在發(fā)生突然的電源中斷時(shí)供應(yīng)電能以正常地終止SSD3200。輔助電源3241可以包括能夠儲(chǔ)存電能PWR的超級(jí)電容器(super capacitor)。
[0116]SSD控制器3210可以被配置成經(jīng)由信號(hào)連接器3250與主機(jī)3100交換信號(hào)SGL。這里，信號(hào)SGL可以包括命令、地址、數(shù)據(jù)等。根據(jù)主機(jī)3100與SSD3200之間的接口方法，信號(hào)連接器3250可以包括諸如PATA (并行高級(jí)技術(shù)附件)、SATA (串行高級(jí)技術(shù)附件)、SCSI(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)或SAS (串行SCSI)的連接器。
[0117]圖15是說(shuō)明圖14的SSD控制器的框圖。參見圖15，SSD控制器3210可以包括存儲(chǔ)器接口 3211、主機(jī)接口 3212、ECC 單元 3213、CPU3214 以及 RAM3215。
[0118]存儲(chǔ)器接口 3211可以被配置成將命令和地址提供給可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η。此外，存儲(chǔ)器接口 3211可以被配置成與非易失性存儲(chǔ)器件3231至323η交換數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器接口 3211可以根據(jù)CPU3214的控制而將從緩沖存儲(chǔ)器件3220傳送的數(shù)據(jù)分散在相應(yīng)的通道CHl至CHn之上。此外，存儲(chǔ)器接口 3211可以根據(jù)CPU3214的控制而將從可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η讀取的數(shù)據(jù)傳送到緩沖器存儲(chǔ)器件3220。
[0119]主機(jī)接口 3212可以被配置成響應(yīng)于主機(jī)3100的協(xié)議而提供與SSD3200的接口。例如，主機(jī)接口 3212可以被配置成經(jīng)由PATA (并行高級(jí)技術(shù)附件)、SATA (串行高級(jí)技術(shù)附件)、SCSI (小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)、SAS (串行SCSI)協(xié)議中的一種而與主機(jī)3100通信。此夕卜，主機(jī)接口 3212可以執(zhí)行支持主機(jī)3100的盤仿真功能，以將SSD3200識(shí)別為硬盤驅(qū)動(dòng)(HDD)0
[0120]ECC單元3213可以被配置成基于傳送到可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η的數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)位。產(chǎn)生的奇偶校驗(yàn)位可以儲(chǔ)存在可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η的備用區(qū)。ECC單元3213可以被配置成檢測(cè)從非易失性存儲(chǔ)器件3231至323η讀取的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。當(dāng)檢測(cè)到的錯(cuò)誤落在校正范圍內(nèi)時(shí)，ECC單元3213可以校正檢測(cè)到的錯(cuò)誤。
[0121]CPU3214可以被配置成分析并處理從主機(jī)3100輸入的信號(hào)SGL。CPU3214響應(yīng)于主機(jī)3100的請(qǐng)求來(lái)控制SSD控制器3210的整體操作。CPU3214根據(jù)用于驅(qū)動(dòng)SSD3200的固件來(lái)控制緩沖存儲(chǔ)器件3220和可變電阻存儲(chǔ)器件3231至323η的操作。RAM3215用作驅(qū)動(dòng)固件的工作存儲(chǔ)設(shè)備。
[0122]圖16是說(shuō)明可以安裝有根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖。參見圖16，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4000可以包括網(wǎng)絡(luò)適配器4100、CPU4200、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備4300、RAM4400、R0M4500、以及用戶接口 4600，它們與系統(tǒng)總線4700電連接。這里，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備4300可以包括圖11中所示的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備1200或者圖14中所示的SSD3200。[0123]網(wǎng)絡(luò)適配器4100可以被配置成提供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4000與外部網(wǎng)絡(luò)之間的接口。CPU4200可以被配置成執(zhí)行用于驅(qū)動(dòng)操作系統(tǒng)或保留在RAM4400中的應(yīng)用程序的整體算法操作。
[0124]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備4300可以被配置成儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4000所需的整體數(shù)據(jù)。例如，用于驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4000的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、各種程序模塊、程序數(shù)據(jù)以及用戶數(shù)據(jù)可以儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備4300中。
[0125]RAM4400可以用作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4000的工作存儲(chǔ)設(shè)備。在啟動(dòng)期間，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備4300中讀取的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、各種程序模塊以及用于驅(qū)動(dòng)這些程序所需的程序數(shù)據(jù)被加載到RAM4400中。R0M4500儲(chǔ)存在操作系統(tǒng)被驅(qū)動(dòng)之前被使能的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)。通過(guò)用戶接口 4600，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4000與用戶之間執(zhí)行信息交換。
[0126]盡管在附圖中未示出，但是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400還可以包括電池、應(yīng)用芯片組、照相機(jī)圖像處理器(CIP)等。
[0127]根據(jù)實(shí)施例，可以改善可變電阻存儲(chǔ)器單元的感測(cè)余量，由此改善可變電阻存儲(chǔ)器件的可靠性。
[0128]盡管以上已經(jīng)描述了各種實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解的是，描述的實(shí)施例僅僅是示例性的。因此，不應(yīng)基于所描述的實(shí)施例來(lái)限制本文描述的可變電阻存儲(chǔ)器件。
【權(quán)利要求】
1.一種可變電阻存儲(chǔ)器件的操作方法，包括以下步驟: 預(yù)讀取步驟，所述預(yù)讀取步驟包括以下步驟: 利用第一參考電壓讀取第一參考單元； 利用第二參考電壓讀取第二參考單元；以及 基于所述第一參考電壓和所述第二參考電壓來(lái)設(shè)定第三參考電壓；以及 主讀取步驟，所述主讀取步驟利用所述第三參考電壓來(lái)讀取選中的存儲(chǔ)器單元。
2.如權(quán)利要求1所述的操作方法，其中，所述預(yù)讀取步驟包括:改變所述第一參考電壓直到用于所述第一參考單元的讀取操作通過(guò)的步驟，以及改變所述第二參考電壓直到用于所述第二參考單元的讀取操作通過(guò)的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的操作方法，其中，改變所述第一參考電壓的步驟包括:當(dāng)用于所述第一參考單元的讀取操作為失敗時(shí)增加所述第一參考電壓的步驟，以及 再次執(zhí)行利用增加的第一參考電壓來(lái)讀取所述第一參考單元的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的操作方法，其中，所述第一參考單元包括設(shè)定參考單元。
5.如權(quán)利要求3所述的操作方法，其中，重復(fù)進(jìn)行增加所述第一參考電壓的步驟和讀取所述第一參考單元的步驟 ，直到所述讀取操作通過(guò)。
6.如權(quán)利要求2所述的操作方法，其中，改變所述第二參考電壓的步驟包括:當(dāng)用于所述第二參考單元的讀取操作為失敗時(shí)減小所述第二參考電壓的步驟，以及 再次執(zhí)行利用減小的第二參考電壓來(lái)讀取所述第二參考單元的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的操作方法，其中，所述第二參考單元包括復(fù)位參考單元。
8.如權(quán)利要求6所述的操作方法，其中，重復(fù)進(jìn)行減小所述第二參考電壓的步驟和讀取所述第二參考單元的步驟，直到所述讀取操作通過(guò)。
9.如權(quán)利要求2所述的操作方法，其中，設(shè)定所述第三參考電壓的步驟包括以下步驟: 計(jì)算當(dāng)用于所述第一參考單元的讀取操作通過(guò)時(shí)使用的所述第一參考電壓與當(dāng)用于所述第二參考單元的讀取操作通過(guò)時(shí)使用的所述第二參考電壓的平均值；以及 將計(jì)算出的平均值設(shè)定為所述第三參考電壓。
10.如權(quán)利要求1所述的操作方法，其中，所述主讀取步驟包括以下步驟:感測(cè)所述第三參考電壓與感測(cè)節(jié)點(diǎn)的根據(jù)所述選中的存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)而形成的電壓之間的差。
11.如權(quán)利要求1所述的操作方法，還包括以下步驟:將所述第一參考單元編程為第一狀態(tài)，并且將所述第二參考單元編程為具有比所述第一狀態(tài)更高的電阻的第二狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求11所述的操作方法，其中，當(dāng)對(duì)所述選中的存儲(chǔ)器單元編程時(shí)，大體同時(shí)地將所述第一參考單元和所述第二參考單元編程。
13.如權(quán)利要求1所述的操作方法，其中，并行地執(zhí)行利用所述第一參考電壓讀取所述第一參考單元的步驟和利用所述第二參考電壓讀取所述第二參考單元的步驟。
14.一種可變電阻存儲(chǔ)器件，包括: 存儲(chǔ)器單元，所述存儲(chǔ)器單元布置在字線和位線彼此相交叉的區(qū)域； 第一參考單元和第二參考單元，所述第一參考單元和所述第二參考單元與所述字線連接; 參考感測(cè)放大器，所述參考感測(cè)放大器被配置成執(zhí)行用于所述第一參考單元和所述第二參考單元的讀取操作，并且基于用于所述第一參考單元的讀取操作的第一參考電壓和用于所述第二參考單元的讀取操作的第二參考電壓來(lái)產(chǎn)生第三參考電壓發(fā)生碼；以及 主感測(cè)放大器，所述主感測(cè)放大器被配置成根據(jù)所述第三參考電壓發(fā)生碼來(lái)選擇第三參考電壓，并且利用選中的第三參考電壓來(lái)執(zhí)行用于所述存儲(chǔ)器單元的讀取操作。
15.如權(quán)利要求14所述的可變電阻存儲(chǔ)器件，其中，所述參考感測(cè)放大器包括: 第一參考感測(cè)放大器，所述第一參考感測(cè)放大器被配置成執(zhí)行用于所述第一參考單元的讀取操作； 第二參考感測(cè)放大器，所述第二參考感測(cè)放大器被配置成執(zhí)行用于所述第二參考單元的讀取操作； 通過(guò)/失敗檢查塊，所述通過(guò)/失敗檢查塊被配置成判斷所述第一參考感測(cè)放大器和所述第二參考感測(cè)放大器的感測(cè)結(jié)果； 參考電壓調(diào)整塊，所述參考電壓調(diào)整塊被配置成根據(jù)所述通過(guò)/失敗檢查塊的感測(cè)結(jié)果來(lái)改變提供給所述第一參考感測(cè)放大器的所述第一參考電壓和提供給所述第二參考感測(cè)放大器的所述第二參考電壓；以及 參考電壓設(shè)定塊，所述參考電壓設(shè)定塊被配置成基于從所述參考電壓調(diào)整塊提供的所述第一參考電壓和所述第二參考電壓來(lái)產(chǎn)生所述第三參考電壓發(fā)生碼。
16.如權(quán)利要求15所述的可變電阻存儲(chǔ)器件，其中，所述參考電壓調(diào)整塊被配置成在所述第一參考感測(cè)放 大器的感測(cè)結(jié)果為失敗時(shí)增加所述第一參考電壓，并且將增加的第一參考電壓提供給所述第一參考感測(cè)放大器。
17.如權(quán)利要求16所述的可變電阻存儲(chǔ)器件，其中，所述第一參考單元包括設(shè)定參考單元。
18.如權(quán)利要求16所述的可變電阻存儲(chǔ)器件，其中，所述第一參考感測(cè)放大器被配置成利用增加的第一參考電壓再次執(zhí)行用于所述第一參考單元的讀取操作。
19.如權(quán)利要求18所述的可變電阻存儲(chǔ)器件，其中，所述第一參考感測(cè)放大器、所述通過(guò)/失敗檢查塊以及所述參考電壓調(diào)整塊重復(fù)相對(duì)應(yīng)的操作，直到用于所述第一參考單元的讀取操作通過(guò)。
20.如權(quán)利要求16所述的可變電阻存儲(chǔ)器件，其中，所述參考電壓調(diào)整塊在所述第一參考感測(cè)放大器的感測(cè)結(jié)果為通過(guò)時(shí)將所述第一參考電壓提供給所述參考電壓設(shè)定塊。
【文檔編號(hào)】G11C11/56GK103680616SQ201310069115
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】尹淳赫 申請(qǐng)人:愛思開海力士有限公司