相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2016年3月2日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2016-0025042號的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容通過引用整體合并于此。

在此描述的本發(fā)明構(gòu)思涉及非易失性存儲器設(shè)備，并且更具體地涉及包括頁緩沖器的非易失性存儲器設(shè)備和操作該非易失性存儲器設(shè)備的方法。

背景技術(shù)：

被用作半導(dǎo)體存儲器設(shè)備的非易失性存儲器設(shè)備即使在電源被關(guān)斷時(shí)仍然可以存儲數(shù)據(jù)。閃存(flashmemory)設(shè)備是一種類型的非易失性存儲器，并且被廣泛地用于例如通用串行總線(usb)驅(qū)動器、數(shù)字相機(jī)、移動電話、智能電話、平板pc、存儲卡以及固態(tài)驅(qū)動器(ssd)等中。

數(shù)據(jù)可以通過執(zhí)行多個(gè)感測操作被讀取以提高非易失性存儲器設(shè)備的性能。然而，當(dāng)多個(gè)感測操作的結(jié)果必須被備份時(shí)，需要具有足夠大的存儲容量的存儲設(shè)備以備份感測操作的結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種非易失性存儲器設(shè)備以及一種操作非易失性存儲器設(shè)備的方法，該非易失性存儲器設(shè)備用于讀取數(shù)據(jù)而無需用于備份數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(dump)過程。

本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種操作非易失性存儲器設(shè)備的方法，該方法包括：使用第一感測電壓對非易失性存儲器設(shè)備的存儲單元執(zhí)行第一感測操作；根據(jù)由于第一感測操作而存儲在頁緩沖器的第一鎖存器單元中的第一數(shù)據(jù)，對連接到存儲單元的多個(gè)位線當(dāng)中的一些位線預(yù)充電；在預(yù)充電之后復(fù)位第一鎖存器單元；以及使用第二感測電壓對存儲單元執(zhí)行第二感測操作。

本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種操作非易失性存儲器設(shè)備的方法，該非易失性存儲器設(shè)備包括頁緩沖器，該頁緩沖器包括連接到感測節(jié)點(diǎn)的第一鎖存器單元和電連接到第一鎖存器單元的第二鎖存器單元。該方法包括：響應(yīng)于讀取命令，將對多個(gè)存儲單元執(zhí)行的第一感測操作的結(jié)果存儲在第一鎖存器單元中；根據(jù)第一鎖存器單元的邏輯狀態(tài)，選擇性地對連接到所述多個(gè)存儲單元的多個(gè)位線當(dāng)中的一些位線預(yù)充電；在選擇性地預(yù)充電之后，設(shè)置第一鎖存器單元為第一邏輯狀態(tài)而無需將存儲在第一鎖存器單元中的第一感測操作的結(jié)果轉(zhuǎn)儲到第二鎖存器單元；以及將對所述多個(gè)存儲單元當(dāng)中的至少一些存儲單元執(zhí)行的第二感測操作的結(jié)果存儲在第一鎖存器單元中。

本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例還提供了一種操作非易失性存儲器設(shè)備的方法，該方法包括：設(shè)置第一鎖存器單元的邏輯狀態(tài)為第一邏輯狀態(tài)；根據(jù)第一鎖存器單元的設(shè)置的邏輯狀態(tài)，對所有連接到第一鎖存器單元的多個(gè)位線預(yù)充電；在預(yù)充電之后，使用第一感測電壓對連接到所述多個(gè)位線的存儲單元執(zhí)行第一感測操作，并將第一感測操作的結(jié)果作為數(shù)據(jù)存儲在第一鎖存器單元中；根據(jù)存儲在第一鎖存器單元中的數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)，選擇性地對所述多個(gè)位線中的一些預(yù)充電；在選擇性地預(yù)充電之后，設(shè)置第一鎖存器單元的邏輯狀態(tài)為第一邏輯狀態(tài)；以及使用第二感測電壓對存儲單元執(zhí)行第二感測操作，并在第一鎖存器單元中存儲第二感測操作的結(jié)果作為最終數(shù)據(jù)。

附圖說明

根據(jù)以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述，這些和/或其他方面將會變得明顯和更容易領(lǐng)會，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)的框圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的圖1的存儲器設(shè)備的框圖；

圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施例的頁緩沖器的框圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的連接到一個(gè)位線的頁緩沖器中的緩沖器的框圖；

圖6a和6b示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的在多電平單元中的閾值電壓分布和感測電壓的圖；

圖7和8示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的用于解釋非易失性存儲器設(shè)備的讀取操作的流程圖；

圖9示出了用于解釋當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲間隔存在時(shí)的讀取操作的圖；

圖10示出了用于解釋諸如在本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例中的當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲間隔不存在時(shí)的讀取操作的圖；

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的讀取操作的間隔的圖；

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的頁緩沖器中的連接到一個(gè)位線的緩沖器的框圖；

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的用于解釋存儲器設(shè)備的讀取方法的流程圖；

圖14和15示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的在頁緩沖器中附加地提供的鎖存器單元的各種用途的圖；

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的用于解釋在頁緩沖器中提供的數(shù)據(jù)鎖存器單元的另一個(gè)用途的存儲器設(shè)備的框圖；

圖17示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的在圖1的存儲單元陣列中提供的一個(gè)單元(cell)塊的透視圖；

圖18示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的將存儲器系統(tǒng)應(yīng)用到存儲卡系統(tǒng)的示例的框圖；

圖19示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的將存儲器設(shè)備應(yīng)用到固態(tài)驅(qū)動器(ssd)系統(tǒng)的示例的框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考其中示出了實(shí)施例的附圖更全面地描述本發(fā)明構(gòu)思。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)10的框圖。存儲器系統(tǒng)10包括存儲器設(shè)備100和存儲器控制器200。在本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例中，存儲器設(shè)備100可以是即使當(dāng)電源被關(guān)斷時(shí)仍然存儲和保持?jǐn)?shù)據(jù)的非易失性存儲器設(shè)備。例如，存儲器設(shè)備100可以是包括閃速存儲單元的閃存設(shè)備?？商娲?，存儲器設(shè)備100例如可以是諸如電阻式隨機(jī)存取存儲器(reram)、磁阻式ram(mram)、或包括電阻式存儲單元的相變r(jià)am(pram)。以下的描述將基于這樣的假設(shè)：存儲器設(shè)備100是包括nand或nor閃速存儲單元的閃存設(shè)備。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以應(yīng)用到其他類型的存儲器設(shè)備而不應(yīng)局限于上面描述的存儲器設(shè)備。

響應(yīng)于來自主機(jī)host的寫入/讀取請求，存儲器控制器200可以控制存儲器設(shè)備100以讀取存儲在存儲器設(shè)備100中的數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入存儲器設(shè)備100中。詳細(xì)地，通過將地址add、命令cmd以及控制信號ctrl施加到存儲器設(shè)備100，存儲器控制器200可以控制將對存儲器設(shè)備100執(zhí)行的編程(或?qū)懭?操作、讀取操作和擦除操作。此外，將要寫入的數(shù)據(jù)data和讀取的數(shù)據(jù)data可以在存儲器控制器200和存儲器設(shè)備100之間傳送/接收。

存儲器控制器200可以被配置為使用各種標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議與主機(jī)host通信。例如，存儲器控制器200可以包括主機(jī)接口(未示出)，并且主機(jī)接口可以在主機(jī)host和存儲器控制器200之間提供各種標(biāo)準(zhǔn)接口。所述標(biāo)準(zhǔn)接口例如可以使用從各種接口協(xié)議中選擇的至少一個(gè)接口協(xié)議進(jìn)行通信，所述各種接口協(xié)議諸如先進(jìn)技術(shù)附件(ata)、串行ata(sata)、外部sata(e-sata)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(scsi)、串行連接scsi(serialattachedscsi，sas)、外圍組件互連(pci)、pciexpress(pci-e)、ieee1394、通用串行總線(usb)、安全數(shù)字(sd)卡、多媒體卡(mmc)、嵌入式多媒體卡(emmc)、通用閃存(ufs)、以及緊湊式閃存(cf)卡等。

存儲器設(shè)備100包括存儲單元陣列110、頁緩沖器120和控制邏輯130。當(dāng)假定存儲單元陣列110包括閃速存儲單元時(shí)，存儲單元陣列110可以包括多個(gè)nand串，并且每個(gè)nand串可以包括分別連接到垂直堆疊在基底上的字線的存儲單元。如此，在本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例中，存儲單元陣列110可以是三維(3d)存儲陣列。3d存儲陣列可以被整體地形成在存儲單元陣列的一個(gè)或多個(gè)物理層級處，其具有布置在硅基底上方的有源區(qū)和形成在硅基底上方或硅基底中的與存儲單元的操作相關(guān)聯(lián)的電路。術(shù)語“整體地”的含義是陣列的每個(gè)層級的層被直接堆疊在陣列的每個(gè)底層層級的層上。

在本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例中，3d存儲陣列包括垂直取向的nand串，以便至少一個(gè)存儲單元位于另一個(gè)存儲單元上方。該至少一個(gè)存儲單元可以包括電荷俘獲層。通過引用合并于此的美國專利第7679133、8553466、8654587和8559235號以及美國專利公開第2011-0233648號公開了3d存儲陣列的合適的配置，其中披露了3d存儲器陣列被配置為多個(gè)層級并且字線和/或位線在多個(gè)層級之間共享。另外，美國專利公開第2012-0051138和2011-0204420號通過引用合并于此。

頁緩沖器120可以存儲將要傳送到存儲單元陣列110的數(shù)據(jù)和從存儲單元陣列110讀取的數(shù)據(jù)。頁緩沖器120可以包括一個(gè)或多個(gè)鎖存器單元。例如，鎖存器單元中的每個(gè)可以包括分別與多個(gè)位線相對應(yīng)的多個(gè)鎖存器，并且可以以頁為單位存儲數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)施例，頁緩沖器120可以包括感測鎖存器單元(未示出)，并且該感測鎖存器單元可以包括分別與多個(gè)位線相對應(yīng)的多個(gè)感測鎖存器。另外，感測鎖存器中的每個(gè)可以連接到感測節(jié)點(diǎn)(未示出)，在感測節(jié)點(diǎn)處通過與感測鎖存器相對應(yīng)的位線檢測數(shù)據(jù)。

控制邏輯130可以控制存儲器設(shè)備100的總體操作。例如，控制邏輯130可以控制存儲器設(shè)備100以執(zhí)行與從存儲器控制器200接收的命令cmd相對應(yīng)的存儲器操作。例如，響應(yīng)于控制信號ctrl，控制邏輯130可以生成在存儲器設(shè)備100中使用的各種內(nèi)部控制信號。根據(jù)實(shí)施例，在諸如讀取操作的存儲器操作期間，控制邏輯130可以調(diào)整施加到字線和位線的電壓的電平。

根據(jù)編程的數(shù)據(jù)，包括在存儲單元陣列110中的存儲單元可以具有閾值電壓分布。例如，當(dāng)存儲單元陣列110包括每個(gè)存儲單元存儲一位的單電平單元時(shí)，根據(jù)編程狀態(tài)存儲單元可以具有兩個(gè)閾值電壓分布?？商娲?，當(dāng)存儲單元陣列110包括每個(gè)存儲單元存儲兩位或更多位的多電平單元時(shí)，根據(jù)編程狀態(tài)存儲單元可以具有四個(gè)或更多個(gè)閾值電壓分布。

當(dāng)對存儲單元陣列110執(zhí)行讀取操作時(shí)，根據(jù)存儲單元的閾值電壓分布，可以執(zhí)行多個(gè)讀取操作。例如，當(dāng)存儲單元包括兩個(gè)閾值電壓分布時(shí)，可以執(zhí)行一個(gè)讀取操作以便區(qū)分這兩個(gè)閾值電壓分布。可替代地，當(dāng)存儲單元包括四個(gè)閾值電壓分布時(shí)，可以執(zhí)行三個(gè)讀取操作以便區(qū)分這四個(gè)閾值電壓分布。

每個(gè)讀取操作可以包括多個(gè)感測操作。例如，為了增加讀取操作的準(zhǔn)確性，可以通過利用使用具有不同電平的感測電壓的多個(gè)感測操作來執(zhí)行一個(gè)讀取操作。例如，每個(gè)讀取操作可以包括使用具有預(yù)讀取電平的感測電壓粗略地區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的粗感測操作，以及使用具有讀取電平的感測電壓精細(xì)地區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的細(xì)感測操作。讀取電平可以具有與閾值電壓分布之間的一個(gè)電平相對應(yīng)的值以生成真實(shí)的最終數(shù)據(jù)(或讀取數(shù)據(jù))。相比之下，預(yù)讀取電平可以不同于讀取電平。例如，預(yù)讀取電平可以低于讀取電平。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制邏輯130可以包括置位(set)/復(fù)位(reset)控制器131。置位/復(fù)位控制器131可以控制包括在頁緩沖器120中的鎖存器單元(未示出)的置位/復(fù)位。例如，頁緩沖器120可以包括在感測操作期間對感測節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行感測的感測鎖存器單元，并且置位/復(fù)位控制器131可以通過控制感測鎖存器單元的置位/復(fù)位來設(shè)置感測鎖存器單元的狀態(tài)為第一邏輯狀態(tài)或第二邏輯狀態(tài)。

此外，頁緩沖器120還可以包括電連接到感測鎖存器單元的另一個(gè)鎖存器單元(例如，數(shù)據(jù)鎖存器單元)。根據(jù)實(shí)施例，通過感測操作，最終數(shù)據(jù)(或讀取數(shù)據(jù))可以被生成而無需執(zhí)行將存儲在感測鎖存器單元中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到諸如數(shù)據(jù)鎖存器單元的另一個(gè)鎖存器單元的過程，并且在這個(gè)過程中，在執(zhí)行任何一個(gè)感測操作之后以及在執(zhí)行下一個(gè)感測操作之前，感測鎖存器單元可以被置位/復(fù)位。

例如，當(dāng)在第一感測操作之前感測鎖存器單元被復(fù)位時(shí)，感測鎖存器單元可以被設(shè)置為第一邏輯狀態(tài)。接下來，由于使用預(yù)讀取電平的第一感測操作，第一數(shù)據(jù)可以存儲在感測鎖存器單元中。相應(yīng)地，感測鎖存器單元中的一些感測鎖存器(如，與連接到關(guān)斷單元的位線相對應(yīng)的感測鎖存器)的邏輯狀態(tài)可以被改變?yōu)榈诙壿嫚顟B(tài)。接下來，根據(jù)存儲在感測鎖存器單元中的數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)，多個(gè)位線當(dāng)中的一些位線可以被選擇性地預(yù)充電。例如，與具有第二邏輯狀態(tài)的感測鎖存器相對應(yīng)的位線可以被選擇性地預(yù)充電。即，第二感測操作可以僅對具有這樣的閾值電壓的存儲單元執(zhí)行：該閾值電壓具有高于預(yù)讀取電平的電平。

在執(zhí)行預(yù)充電操作之后，感測鎖存器單元可以在置位/復(fù)位控制器131的控制下被置位/或復(fù)位。接下來，對于連接到預(yù)充電的位線的存儲單元，在使用讀取電平的第二感測操作期間，第二數(shù)據(jù)可以被存儲在感測鎖存器單元中。根據(jù)第二感測操作的結(jié)果，與連接到關(guān)斷單元的位線相對應(yīng)的鎖存器的邏輯狀態(tài)可以被改變?yōu)榈诙壿嫚顟B(tài)。此外，第二感測操作的結(jié)果可以被傳送到外部作為讀取操作的最終數(shù)據(jù)。

在通常的存儲器系統(tǒng)中，為了通過將由第一感測操作感測的第一數(shù)據(jù)和由第二感測操作感測的第二數(shù)據(jù)合并產(chǎn)生最終數(shù)據(jù)，在第二感測操作被執(zhí)行之前，執(zhí)行將在感測鎖存器單元中存儲的第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到數(shù)據(jù)鎖存器單元中的過程。然而，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例，轉(zhuǎn)儲過程可以在讀取操作中被省略。相應(yīng)地，由于最終數(shù)據(jù)無需轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)的過程就可以生成，因此可以避免執(zhí)行轉(zhuǎn)儲過程花費(fèi)的時(shí)間并且可以增加讀取速度。此外，由于不需要通過轉(zhuǎn)儲過程用來暫時(shí)存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鎖存器單元，因此可以減少用于實(shí)現(xiàn)頁緩沖器的資源。此外，當(dāng)頁緩沖器包括附加的鎖存器諸如數(shù)據(jù)鎖存器單元時(shí)，附加的鎖存器可以用于執(zhí)行除了數(shù)據(jù)讀取操作之外的功能，因此有效地利用頁緩沖器的資源。

盡管根據(jù)所描述的實(shí)施例的一個(gè)讀取操作包括兩個(gè)感測操作，但本發(fā)明構(gòu)思不限于此，并且該讀取操作可以包括多于兩個(gè)的感測操作。此外，在本實(shí)施例中，盡管在執(zhí)行第一感測操作之前感測鎖存器單元被復(fù)位，但在第一感測操作執(zhí)行之前，感測鎖存器單元可以被控制以具有置位狀態(tài)，或在第一感測操作執(zhí)行之后，感測鎖存器單元可以被控制以具有置位狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)。

存儲器設(shè)備100和存儲器控制器200可以被集成在一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備中。例如，存儲器設(shè)備100和存儲器控制器200可以被集成在一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備中，并且可以組成存儲卡。例如，存儲器設(shè)備100和存儲器控制器200可以被集成在一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備中，并且可以組成pc卡(先前公知的個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲卡國際協(xié)會(pcmcia))、緊湊式閃存(cf)卡、智能媒體卡(sm/smc)、記憶棒、多媒體卡(如mmc、rs-mmc或mmcmicro)、sd卡(如sd、迷你sd、微型sd)或ufs等?？商娲?，存儲器設(shè)備100和存儲器控制器200可以被集成在一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備中，并且可以組成固態(tài)盤/驅(qū)動器(ssd)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的圖1的存儲器設(shè)備100的框圖。

參考圖2，存儲器設(shè)備100包括存儲單元陣列110、頁緩沖器120、控制邏輯130、電壓生成器140、行解碼器150和輸入/輸出緩沖器(i/o緩沖器)160。此外，控制邏輯130包括置位/復(fù)位控制器131。盡管在圖2中未示出，但存儲器設(shè)備100還可以包括涉及存儲器操作的各種功能塊，諸如輸入/輸出接口。

存儲單元陣列110可以包括多個(gè)存儲單元，并且該多個(gè)存儲單元可被連接到字線wl、一個(gè)或多個(gè)串選擇線ssl、一個(gè)或多個(gè)地選擇線gsl和位線bl。詳細(xì)地，存儲單元陣列110可以通過字線wl、串選擇線ssl和地選擇線gsl連接到行解碼器150，并且可以通過位線bl連接到頁緩沖器120。

存儲單元陣列110可以包括多個(gè)單元塊，并且單元塊中的每個(gè)單元塊可以具有二維(2d)結(jié)構(gòu)(或平面結(jié)構(gòu))或3d結(jié)構(gòu)(或垂直結(jié)構(gòu))。存儲單元陣列110可以包括多個(gè)存儲單元，并且該多個(gè)存儲單元可以包括每個(gè)單元存儲一位的單電平單元或每個(gè)單元存儲兩位或更多位的多電平單元。

頁緩沖器120可以被連接到位線bl，并且可以暫時(shí)存儲寫入的數(shù)據(jù)或可以暫時(shí)存儲讀取的數(shù)據(jù)。頁緩沖器120可以包括與位線bl分別對應(yīng)的多個(gè)緩沖器。例如，緩沖器中的每個(gè)緩沖器可以通過感測節(jié)點(diǎn)連接到位線。

根據(jù)實(shí)施例，頁緩沖器120可以包括一個(gè)或多個(gè)鎖存器單元。例如，頁緩沖器120可以包括感測感測節(jié)點(diǎn)的電壓并存儲數(shù)據(jù)的感測鎖存器單元121。感測鎖存器單元121可以包括與多個(gè)位線bl分別對應(yīng)的多個(gè)感測鎖存器，并且每個(gè)感測鎖存器可以通過與感測鎖存器相對應(yīng)的感測節(jié)點(diǎn)連接到位線。盡管在圖2中未示出，但頁緩沖器120還可以包括除感測鎖存器單元121之外的附加的鎖存器單元，該附加的鎖存器單元可以與寫入和/或讀取操作相關(guān)地使用。

輸入/輸出緩沖器160可以從外部控制器(如，圖1中的存儲器控制器200)接收數(shù)據(jù)data，并將接收的數(shù)據(jù)data傳送到頁緩沖器120?？商娲?，該輸入/輸出緩沖器160可以從頁緩沖器120接收數(shù)據(jù)data并將接收的數(shù)據(jù)data傳送到外部控制器。

基于從外部控制器(如，圖1中的存儲器控制器200)接收的命令cmd、地址add和控制信號ctrl，控制邏輯130可以輸出各種內(nèi)部控制信號，這些內(nèi)部控制信號用于將數(shù)據(jù)寫入存儲單元陣列110中、從存儲單元陣列110中讀取數(shù)據(jù)、或擦除存儲在存儲單元陣列110中的數(shù)據(jù)。

從控制邏輯130輸出的各種內(nèi)部控制信號可以被施加到頁緩沖器120、電壓生成器140和行解碼器150。詳細(xì)地，控制邏輯130可以施加電壓控制信號ctrl_vol到電壓生成器140。該電壓生成器140可以包括一個(gè)或多個(gè)泵(pump)(未示出)，并基于電壓控制信號ctrl_vol根據(jù)泵操作可以生成具有各種電平的電壓。

控制邏輯130可以將行地址x_add施加到行解碼器150，以及可以將列地址y_add施加到頁緩沖器120。此外，控制邏輯130可以控制與感測操作(或讀取操作)相關(guān)的將對感測鎖存器單元121執(zhí)行的置位/復(fù)位操作。為此，控制邏輯130可以將置位/復(fù)位控制信號set/reset施加到頁緩沖器120。

在實(shí)施例中，根據(jù)指示復(fù)位的置位/復(fù)位控制信號set/reset，感測鎖存器單元121可以具有第一邏輯狀態(tài)。第一邏輯狀態(tài)可以用各種方式來定義，并且例如，可以具有邏輯高值或邏輯低值。根據(jù)實(shí)施例，在與讀取操作相關(guān)的各種時(shí)刻，控制邏輯130可以控制感測鎖存器單元121的置位/復(fù)位狀態(tài)。例如，在包括在一個(gè)讀取操作中的每個(gè)感測操作被完成時(shí)，控制邏輯130可以控制感測鎖存器單元121的置位/復(fù)位狀態(tài)。

根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)一個(gè)讀取操作包括第一和第二感測操作時(shí)，感測鎖存器單元121可以在第一感測操作和第二感測操作之間被復(fù)位。例如，感測鎖存器單元121可以被復(fù)位，然后第一感測操作可以被執(zhí)行。當(dāng)?shù)谝桓袦y操作被執(zhí)行時(shí)，數(shù)據(jù)(例如，第一數(shù)據(jù))可以被存儲在感測鎖存器單元121中。接下來，根據(jù)存儲在感測鎖存器單元121中的第一數(shù)據(jù)，多個(gè)位線中的一些可以被選擇性地預(yù)充電，并且在對與預(yù)充電的位線分別對應(yīng)的存儲單元執(zhí)行第二感測操作之前，感測鎖存器單元121可以被復(fù)位。接下來，當(dāng)?shù)诙袦y操作被執(zhí)行時(shí)，數(shù)據(jù)(如，第二數(shù)據(jù))可以被存儲在感測鎖存器單元121中，并且第二數(shù)據(jù)可以作為讀取操作的最終數(shù)據(jù)被輸出。

圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施例的頁緩沖器的框圖。圖3和4的頁緩沖器120a和120b可以對應(yīng)于圖2中的存儲器設(shè)備100的頁緩沖器120。在圖3和4中，僅示出和描述了存儲器設(shè)備的各個(gè)頁緩沖器120a和120b以及存儲單元陣列110，而且為了清晰，存儲器設(shè)備內(nèi)的其他電路的解釋和描述被省略。

在圖3中，包括存儲單元陣列110和頁緩沖器120a的存儲器設(shè)備被示出。頁緩沖器120a可以通過多個(gè)位線連接到存儲單元陣列110，例如，第一位線bl1至第n位線bln。此外，頁緩沖器120a包括感測感測節(jié)點(diǎn)的電壓并存儲數(shù)據(jù)的感測鎖存器單元121a，以及對第一位線bl1至第n位線bln執(zhí)行預(yù)充電操作的預(yù)充電電路單元122a。

根據(jù)以上實(shí)施例，響應(yīng)于置位/復(fù)位控制信號set/reset，感測鎖存器單元121a被置位或復(fù)位。此外，根據(jù)以上實(shí)施例，在與讀取操作相關(guān)的各個(gè)點(diǎn)處控制感測鎖存器單元121a被置位/復(fù)位。例如，在一個(gè)感測操作結(jié)束之后和下一個(gè)感測操作開始之前，感測鎖存器單元121a可以被置位或復(fù)位至少一次。在圖3中，存儲在感測鎖存器單元121a中的數(shù)據(jù)不需要被轉(zhuǎn)儲到另一個(gè)鎖存器單元，因此頁緩沖器120a可以被配置為使得不包括用于轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)的附加的鎖存器單元。

在圖4中，示出了包括存儲單元陣列110和頁緩沖器120b的存儲器設(shè)備。頁緩沖器120b包括感測感測節(jié)點(diǎn)的電壓并存儲數(shù)據(jù)的感測鎖存器單元121b，以及對第一位線bl1至第n位線bln執(zhí)行預(yù)充電操作的預(yù)充電電路單元122b。另外，根據(jù)實(shí)施例，頁緩沖器120b還包括一個(gè)或多個(gè)鎖存器單元。例如，頁緩沖器120b還包括數(shù)據(jù)鎖存器單元123b和緩存鎖存器單元124b。

緩存鎖存器單元124b可以暫時(shí)存儲向/從外部控制器(未示出)發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)。例如，在讀取操作中，存儲在感測鎖存器單元121b中的數(shù)據(jù)(如，最終數(shù)據(jù))可以通過緩存鎖存器單元124b被發(fā)送到外部。

根據(jù)實(shí)施例，數(shù)據(jù)鎖存器單元123b可以用于執(zhí)行其他功能而無需接收與讀取操作相關(guān)的感測的數(shù)據(jù)。例如，用于與當(dāng)前讀取操作無關(guān)的操作的數(shù)據(jù)可以被存儲在數(shù)據(jù)鎖存器單元123b中。即，數(shù)據(jù)可以在當(dāng)前讀取操作中被讀取而無需使用數(shù)據(jù)鎖存器單元123b。例如，在當(dāng)前讀取操作之前，諸如用戶數(shù)據(jù)的寫入數(shù)據(jù)可以保持在數(shù)據(jù)鎖存器單元123b中。另外，當(dāng)多個(gè)讀取操作被連續(xù)地執(zhí)行時(shí)，從先前讀取操作中讀取的數(shù)據(jù)可以被保持在數(shù)據(jù)鎖存器單元123b中而與當(dāng)前讀取操作無關(guān)。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的、連接到一個(gè)位線的頁緩沖器中的緩沖器的框圖。在該示例中，頁緩沖器的緩沖器被連接到第一位線bl1，并且該頁緩沖器可以對應(yīng)于例如圖2的頁緩沖器120。

如圖5所示，一個(gè)緩沖器(如，第一緩沖器buf_1)可以包括感測鎖存器(sl)210、緩存鎖存器(cachelatch，cl)220、一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器(dl1、dl2、…dlk)，例如，第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1以及230_2至230_k(以下被稱為第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1至230_k)，以及預(yù)充電電路240。

預(yù)充電電路240施加預(yù)充電電壓到第一位線bl1，其中第一位線bl1連接到將要對其執(zhí)行讀取操作的存儲單元cell。例如，根據(jù)存儲在感測鎖存器210中的邏輯狀態(tài)，預(yù)充電電路240可以確定是否對第一位線bl1執(zhí)行預(yù)充電操作。例如，當(dāng)感測鎖存器210的邏輯狀態(tài)是與來自關(guān)斷單元(off-cell)的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的邏輯狀態(tài)時(shí)，預(yù)充電電路240對第一位線bl1預(yù)充電。相比之下，當(dāng)感測鎖存器210的邏輯狀態(tài)是與來自接通單元(on-cell)的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的邏輯狀態(tài)時(shí)，第一位線bl1上的預(yù)充電操作可以被關(guān)斷。另外，例如，基于存儲在感測鎖存器210中的數(shù)據(jù)，預(yù)充電電路240可以接收信號，并且響應(yīng)于該信號可以確定是否對第一位線bl1預(yù)充電。

感測鎖存器210被連接到感測節(jié)點(diǎn)sn，并且可以通過鎖存感測節(jié)點(diǎn)sn的電壓來存儲來自存儲單元cell的數(shù)據(jù)。另外，緩存鎖存器220可以向/從外部控制器發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。例如，緩存鎖存器220可以在寫入操作期間暫時(shí)存儲從控制器接收的數(shù)據(jù)并且可以在讀取操作期間暫時(shí)存儲讀取的數(shù)據(jù)。

第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1至230_k可以被用于執(zhí)行各種功能。例如，在讀取操作期間，在緩存鎖存器220中存儲的寫入數(shù)據(jù)可以被發(fā)送到第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1至230_k。另外，根據(jù)存儲在第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1至230_k中的數(shù)據(jù)執(zhí)行寫入操作。

根據(jù)實(shí)施例，在讀取操作中的最終數(shù)據(jù)可以被生成而無需將存儲在感測鎖存器210中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1至230_k。例如，存儲在感測鎖存器210中的最終數(shù)據(jù)可以通過緩存鎖存器220被發(fā)送到外部控制器。根據(jù)實(shí)施例，由于第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1至230_k不需要存儲讀取操作中感測的數(shù)據(jù)，因而第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1至230_k可以被用于執(zhí)行各種其他功能。例如，以與上面描述的方式實(shí)質(zhì)相同的方式，第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器230_1至230_k可以被用于保持在先前讀取操作中讀取的數(shù)據(jù)或諸如用戶數(shù)據(jù)的寫入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是與當(dāng)前讀取操作無關(guān)的數(shù)據(jù)。

圖6a和6b示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的多電平單元中的閾值電壓分布和感測電壓的圖。在圖6a和6b中，在一個(gè)存儲單元中存儲兩位。然而，在其他實(shí)施例中，在一個(gè)存儲單元中可以存儲多于兩位。

參考圖6a，根據(jù)編程狀態(tài)，存儲單元可以有四個(gè)閾值電壓分布。該四個(gè)閾值電壓分布可以包括，例如，與擦除狀態(tài)e相對應(yīng)的分布，以及與第一至第三狀態(tài)p1、p2和p3相對應(yīng)的分布。

讀取操作可以包括一系列感測操作。例如，為了讀取存儲在多電平單元中的數(shù)據(jù)，可以通過使用具有在第一狀態(tài)p1和第二狀態(tài)p2之間的電平的感測電壓的讀取操作來區(qū)分最低有效位數(shù)據(jù)lsb。另外，可以通過使用具有在擦除狀態(tài)e和第一狀態(tài)p1之間的電平的感測電壓的讀取操作，以及使用具有在第二狀態(tài)p2和第三狀態(tài)p3之間的電平的感測電壓的讀取操作，來區(qū)分最高有效位數(shù)據(jù)msb。

如以上描述的，每個(gè)讀取操作可以包括多個(gè)感測操作。例如，每個(gè)讀取操作可以包括使用第一感測電壓(或具有預(yù)讀取電平的感測電壓)的第一感測操作(如，粗感測操作)和使用第二感測電壓(或具有讀取電平的感測電壓)的第二感測操作(如，細(xì)感測操作)。如圖6a所示，第一讀取操作可以包括使用第一感測電壓r1_c的第一感測操作和使用第二感測電壓r1_f的第二感測操作。同樣地，第二讀取操作可以包括使用第一感測電壓r2_c的第一感測操作和使用第二感測電壓r2_f的第二感測操作，并且第三讀取操作可以包括使用第一感測電壓r3_c的第一感測操作和使用第二感測電壓r3_f的第二感測操作。

在圖6b中，一個(gè)讀取操作包括三個(gè)或更多個(gè)感測操作。參考圖6b，第一讀取操作可以包括使用第一至第a感測電壓r1_1至r1_a的第一至第a感測操作。另外，同樣地，第二讀取操作可以包括使用第一至第a感測電壓r2_1至r2_a的第一至第a感測操作，并且第三讀取操作可以包括使用第一至第a感測電壓r3_1至r3_a的第一至第a感測操作。

圖7和8示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的用于解釋非易失性存儲器設(shè)備的讀取操作的流程圖。

圖7示出了包括兩個(gè)感測操作的一個(gè)讀取操作，以及被布置為與一個(gè)位線相對應(yīng)的感測鎖存器的操作。例如，在操作s11中，響應(yīng)于圖2示出的來自控制邏輯130的置位/復(fù)位控制信號set/reset，連接到一個(gè)位線的感測鎖存器被復(fù)位以便讀取數(shù)據(jù)。在操作s12中，當(dāng)?shù)谝桓袦y電壓被施加到存儲單元的字線上時(shí)，對該存儲單元執(zhí)行第一感測操作。根據(jù)第一感測操作的結(jié)果，感測節(jié)點(diǎn)的電壓電平可以被改變，并且，根據(jù)改變的電壓電平的數(shù)據(jù)可以被存儲在感測鎖存器中。

在操作s13中，根據(jù)存儲在感測鎖存器中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)，通過諸如圖5中所示的預(yù)充電電路240可以選擇性地對位線預(yù)充電。如果存儲在感測鎖存器中的數(shù)據(jù)具有與關(guān)斷單元的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的第二邏輯狀態(tài)，則位線被預(yù)充電。在預(yù)充電被執(zhí)行之后，響應(yīng)于置位/復(fù)位控制信號set/reset，感測鎖存器被復(fù)位。在操作s14中，當(dāng)?shù)诙袦y電壓被施加到存儲單元的字線上時(shí)，對該存儲單元執(zhí)行第二感測操作，并且，根據(jù)改變的電壓電平的數(shù)據(jù)可以被存儲在感測鎖存器中。在操作s15中，存儲在感測鎖存器中作為第二感測操作的結(jié)果的數(shù)據(jù)被作為最終數(shù)據(jù)輸出到外部控制器。

圖8示出了一種方法，其中一個(gè)讀取操作包括三個(gè)或更多個(gè)感測操作。圖8的與圖7中的操作相同或相似的操作的詳細(xì)解釋將不再給出。

例如，在操作s21中，響應(yīng)于置位/復(fù)位控制信號set/reset，連接到一個(gè)位線的感測鎖存器被復(fù)位以便讀取數(shù)據(jù)。在操作s22中，當(dāng)?shù)谝桓袦y電壓被施加到存儲單元上時(shí)，對存儲單元執(zhí)行第一感測操作。根據(jù)第一感測操作的結(jié)果，感測節(jié)點(diǎn)的電壓電平被改變，并且，根據(jù)改變的電壓電平的數(shù)據(jù)可以被存儲在感測鎖存器中。

接下來，在操作s23中，根據(jù)存儲在感測鎖存器中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)，通過預(yù)充電電路240選擇性地對與感測鎖存器相對應(yīng)的位線預(yù)充電，然后響應(yīng)于置位/復(fù)位控制信號set/reset，感測鎖存器被復(fù)位。另外，在操作s23中感測鎖存器被復(fù)位之后，在操作s24中，當(dāng)?shù)诙袦y電壓被施加到存儲單元上時(shí)，對該存儲單元執(zhí)行第二感測操作。根據(jù)第二感測操作的結(jié)果，感測節(jié)點(diǎn)的電壓電平被改變，并且，根據(jù)改變的電壓電平的數(shù)據(jù)可以被存儲在感測鎖存器中。在操作s25中，根據(jù)存儲在感測鎖存器中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)，選擇性地對與感測鎖存器相對應(yīng)的位線預(yù)充電，然后感測鎖存器被再次復(fù)位。

對感測鎖存器的這樣的感測操作和復(fù)位操作被重復(fù)執(zhí)行，并且在操作s26中當(dāng)?shù)赼感測電壓被施加到存儲單元上時(shí)，對存儲單元執(zhí)行第a感測操作，并且根據(jù)改變的電壓電平的數(shù)據(jù)可以被存儲在感測鎖存器中。在操作s27中，根據(jù)第a感測操作而存儲在感測鎖存器中的數(shù)據(jù)可以被作為最終數(shù)據(jù)輸出到外部控制器。

圖9示出了用于解釋當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲間隔存在時(shí)的讀取操作的圖。在圖9中，讀取操作包括兩個(gè)感測操作。

參考圖9，根據(jù)通常的數(shù)據(jù)讀取操作，作為第一感測操作的結(jié)果存儲在感測鎖存器單元latcha中的數(shù)據(jù)(如，第一數(shù)據(jù))被轉(zhuǎn)儲到另一個(gè)鎖存器單元(如，數(shù)據(jù)鎖存器單元latchb)。首先，在第一感測操作被執(zhí)行之前，在操作(a)中，設(shè)置感測鎖存器單元latcha和數(shù)據(jù)鎖存器單元latchb的邏輯狀態(tài)的過程被執(zhí)行。例如，通過置位/復(fù)位操作感測鎖存器單元latcha的邏輯狀態(tài)可以被改變?yōu)榈谝贿壿嫚顟B(tài)。此后在操作(b)中，根據(jù)感測鎖存器latcha的邏輯狀態(tài)，多個(gè)位線可以被預(yù)充電。尤其，當(dāng)感測鎖存器單元latcha中所有鎖存器的值都與第一邏輯狀態(tài)相對應(yīng)時(shí)，在操作(b)中所有的位線被預(yù)充電。

接下來，在操作(c)中第一感測操作(如，粗感測操作)被執(zhí)行，并且根據(jù)第一感測操作感測鎖存器的邏輯狀態(tài)可以被改變。例如，與接通單元相對應(yīng)的感測鎖存器保持第一邏輯狀態(tài)，而與關(guān)斷單元相對應(yīng)的感測鎖存器被改變?yōu)榈诙壿嫚顟B(tài)。在操作(d)中，存儲在感測鎖存器單元latcha中的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)儲到數(shù)據(jù)鎖存器單元latchb中。根據(jù)轉(zhuǎn)儲的結(jié)果，數(shù)據(jù)鎖存器單元latchb中的數(shù)據(jù)鎖存器的邏輯狀態(tài)可以被改變。

接下來，在操作(e)中根據(jù)在感測鎖存器單元latcha中存儲的數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)，一些位線(如，與第二邏輯狀態(tài)相對應(yīng)的位線)被選擇性地進(jìn)行預(yù)充電。另外，在操作(f)中，對連接到選擇性地被預(yù)充電的位線的存儲單元執(zhí)行第二感測操作，并且根據(jù)第一感測操作的結(jié)果的感測鎖存器的邏輯狀態(tài)可以根據(jù)第二感測操作的結(jié)果被再次改變。例如，作為第二感測操作的結(jié)果，與關(guān)斷單元相對應(yīng)的感測鎖存器從第二邏輯狀態(tài)改變?yōu)榈谝贿壿嫚顟B(tài)。

通過組合第一和第二感測操作的結(jié)果可以生成最終數(shù)據(jù)。例如，在操作(g)中，通過在存儲第一感測操作的結(jié)果的數(shù)據(jù)鎖存器單元latchb與反映第二感測操作的結(jié)果的感測鎖存器單元latcha之間的轉(zhuǎn)儲過程，生成最終數(shù)據(jù)。

圖10示出了用于解釋諸如本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲間隔不存在時(shí)的讀取操作的圖。在圖10中，轉(zhuǎn)儲感測的數(shù)據(jù)的過程被移除。在圖10中，讀取操作包括兩個(gè)感測操作。

參考圖10，在第一感測操作被執(zhí)行之前，在操作(a)中，設(shè)置感測鎖存器單元latcha的邏輯狀態(tài)的過程被執(zhí)行。例如，通過置位/復(fù)位操作，感測鎖存器單元latcha的邏輯狀態(tài)被改變?yōu)榈谝贿壿嫚顟B(tài)(如，邏輯狀態(tài)0)。在操作(b)中，根據(jù)感測鎖存器單元latcha的邏輯狀態(tài)，位線可以被預(yù)充電。尤其，在操作(b)中，當(dāng)感測鎖存器單元latcha中的所有鎖存器的值都與第一邏輯狀態(tài)相對應(yīng)時(shí)，多個(gè)位線被一起預(yù)充電。即，在圖10的讀取操作中，設(shè)置附加的數(shù)據(jù)鎖存器單元的過程可以被避免。

接下來，在操作(c)中使用第一感測電壓r_c的第一感測操作被執(zhí)行，與具有比第一感測電壓r_c的電平低的閾值電壓電平的存儲單元(如，接通單元)相對應(yīng)的感測鎖存器保持第一邏輯狀態(tài)，而與具有比第一感測電壓r_c的電平高的閾值電壓電平的存儲單元(如，關(guān)斷單元)相對應(yīng)的感測鎖存器被改變?yōu)榈诙壿嫚顟B(tài)(如，邏輯1)。即，第一感測操作的結(jié)果作為數(shù)據(jù)被存儲在感測鎖存器單元latcha中。

接下來，在操作(d)中，根據(jù)感測鎖存器單元latcha中存儲的數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)，一些位線可以被選擇性地預(yù)充電。例如，感測鎖存器單元latcha中與第二邏輯狀態(tài)相對應(yīng)的位線被選擇性地進(jìn)行預(yù)充電。與第一邏輯狀態(tài)相對應(yīng)的位線不被預(yù)充電。另外，在操作(d)中一些位線被預(yù)充電之后，在操作(e)中設(shè)置感測鎖存器單元latcha的過程被執(zhí)行。例如，通過置位/復(fù)位操作，感測鎖存器單元latcha的邏輯狀態(tài)被改變?yōu)榈谝贿壿嫚顟B(tài)。在這種情況下，當(dāng)感測鎖存器單元latcha的邏輯狀態(tài)被改變時(shí)，在預(yù)充電的位線與感測鎖存器單元latcha之間的連接被切斷，因此盡管感測鎖存器單元latcha被復(fù)位，但位線可以保持預(yù)充電電平。

在操作(e)中感測鎖存器單元latcha被改變?yōu)榈谝贿壿嫚顟B(tài)之后，在操作(f)中對連接到預(yù)充電的位線的存儲單元使用第二感測電壓r_f執(zhí)行第二感測操作。根據(jù)第二感測操作的結(jié)果，與具有比第二感測電壓r_f的電平低的閾值電壓電平的存儲單元(如，接通單元)相對應(yīng)的感測鎖存器保持第一邏輯狀態(tài)，而與具有比第二感測電壓r_f的電平高的閾值電壓電平的存儲單元(如，關(guān)斷單元)相對應(yīng)的感測鎖存器被改變?yōu)榈诙壿嫚顟B(tài)。

根據(jù)第二感測操作在感測鎖存器單元latcha中存儲的數(shù)據(jù)，即基于與讀取電平相對應(yīng)的第二感測電壓r_f被區(qū)分的數(shù)據(jù)，可以對應(yīng)于最終數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，根據(jù)第二感測操作在感測鎖存器單元latcha中存儲的數(shù)據(jù)被作為最終數(shù)據(jù)輸出到外部控制器。

由于根據(jù)第一感測操作的結(jié)果不需要被轉(zhuǎn)儲到另一個(gè)鎖存器單元，因此執(zhí)行讀取操作所花費(fèi)的時(shí)間可以被減少。另外，由于不需要用于暫時(shí)轉(zhuǎn)儲感測的數(shù)據(jù)的鎖存器單元，因此頁緩沖器的大小可以被減小。另外，當(dāng)在頁緩沖器中提供附加的鎖存器單元時(shí)，該附加的鎖存器單元可以在讀取操作期間被用來執(zhí)行其他功能，因而有效地利用資源。

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的讀取操作的間隔的圖。

由于存儲在感測鎖存器單元sl中的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)儲到另一個(gè)鎖存器單元(如，圖5中的數(shù)據(jù)鎖存器dl)的間隔被移除或避免，對感測鎖存器單元sl執(zhí)行復(fù)位操作(復(fù)位(sl))，并且另一個(gè)鎖存器單元被置位或復(fù)位的間隔是沒有必要的且被移除。根據(jù)感測鎖存器單元sl的邏輯狀態(tài)位線被預(yù)充電(blpch)，并且當(dāng)?shù)谝桓袦y電壓被施加到存儲單元上時(shí)，位線的電壓被發(fā)展(bldev)。接下來，根據(jù)發(fā)展的位線，感測節(jié)點(diǎn)的電壓被感測，并且根據(jù)感測的結(jié)果的數(shù)據(jù)被存儲在感測鎖存器單元sl中(第一感測)。根據(jù)實(shí)施例，第一感測操作(或粗感測操作)可以被完成而無需將存儲在感測鎖存器sl中的第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到另一個(gè)鎖存器單元。

接下來，根據(jù)存儲在感測鎖存器單元sl中的數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)，位線被選擇性地預(yù)充電(部分blpch)，并且預(yù)充電操作被完成之后，感測鎖存器sl被復(fù)位(復(fù)位(sl))。接下來，當(dāng)?shù)诙袦y電壓被施加到存儲單元上時(shí)，位線的電壓被發(fā)展(bldev)。接下來，根據(jù)發(fā)展的位線，感測節(jié)點(diǎn)的電壓被感測，并且根據(jù)感測的結(jié)果的數(shù)據(jù)被存儲在感測鎖存器單元sl中(第二感測)。這樣一系列的操作可以構(gòu)成第二感測操作(或細(xì)感測操作)。

根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)存儲在感測鎖存器單元sl中的最終數(shù)據(jù)通過緩存鎖存器單元cl被發(fā)送到外部控制器時(shí)，緩存鎖存器單元cl被首先置位(置位(cl))，然后存儲在感測鎖存器sl中的最終數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)儲到緩存鎖存器單元cl中(轉(zhuǎn)儲(sl→cl))。存儲在緩存鎖存器單元cl中的數(shù)據(jù)可以被發(fā)送到外部控制器。這樣一系列的操作可以構(gòu)成數(shù)據(jù)輸出操作。

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的連接到一個(gè)位線bl1的頁緩沖器中的緩沖器的框圖。圖12的與圖5中的元件相同或相似的元件的詳細(xì)解釋將不再給出。

如圖12所示，一個(gè)緩沖器(如，第一緩沖器buf_1)包括感測鎖存器(sl)310、緩存鎖存器(cl)320、一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器(dl1、dl2、…dlk)，例如，第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器330_1以及330_2至330_k(以下稱為第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器330_1至330_k)，預(yù)充電電路340，以及一個(gè)或多個(gè)開關(guān)，例如，第一和第二開關(guān)sw1和sw2。例如，第一開關(guān)sw1被連接在位線bl1和感測節(jié)點(diǎn)sn之間，而第二開關(guān)sw2被連接在感測節(jié)點(diǎn)sn與感測鎖存器310之間。盡管圖12中未示出，但緩沖器還可以包括用于控制感測節(jié)點(diǎn)sn和其他鎖存器之間的電連接的附加的開關(guān)。

通過預(yù)充電電路340位線bl1被預(yù)充電，并且根據(jù)存儲在存儲單元(cell)中的數(shù)據(jù)發(fā)展位線bl1的電壓。響應(yīng)于第一控制信號blshf，控制第一開關(guān)sw1接通或關(guān)斷，并且當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)sw1被接通時(shí)，第一位線bl1和感測節(jié)點(diǎn)sn彼此被電連接。相應(yīng)地，第一位線bl1的發(fā)展結(jié)果被發(fā)送到感測節(jié)點(diǎn)sn，并且根據(jù)感測節(jié)點(diǎn)sn的電壓確定存儲在感測鎖存器310中的數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)。

根據(jù)實(shí)施例，在第一感測操作被執(zhí)行之后和第二感測操作被執(zhí)行之前，根據(jù)置位/復(fù)位控制信號set/reset，感測鎖存器310可以被置位或復(fù)位。另外，根據(jù)第二感測操作的數(shù)據(jù)可以存儲在被置位或復(fù)位的感測鎖存器310中而無需轉(zhuǎn)儲存儲在感測鎖存器310中的數(shù)據(jù)到另一個(gè)鎖存器中。

緩存鎖存器320可以暫時(shí)存儲寫入數(shù)據(jù)或讀取數(shù)據(jù)以向/從外部控制器發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。另外，根據(jù)實(shí)施例，在對存儲單元執(zhí)行的讀取操作中，第一至第k數(shù)據(jù)鎖存器330_1至330_k可以被用于執(zhí)行除存儲感測的數(shù)據(jù)的功能外的功能。

當(dāng)感測鎖存器310和感測節(jié)點(diǎn)sn之間的電連接被切斷時(shí)，感測鎖存器310可以被置位或復(fù)位。例如，在第一感測操作完成之后，當(dāng)響應(yīng)于第二控制信號ctrl_s第二開關(guān)sw2被關(guān)斷時(shí)，感測鎖存器310和感測節(jié)點(diǎn)sn之間的電連接可以被切斷，并且當(dāng)感測鎖存器310被復(fù)位時(shí)感測鎖存器310的邏輯狀態(tài)可以被改變?yōu)榈谝贿壿嫚顟B(tài)。接下來，第二開關(guān)sw2被再次接通以便執(zhí)行第二感測操作，并且根據(jù)感測節(jié)點(diǎn)sn的電壓確定存儲在感測鎖存器310中的數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)。第二感測操作的結(jié)果可以作為最終數(shù)據(jù)存儲在感測鎖存器310中，并且通過緩存鎖存器320，存儲在感測鎖存器310中的最終數(shù)據(jù)可以被發(fā)送到外部控制器。在圖12中，第一控制信號blshf、置位/復(fù)位控制信號set/reset以及第二控制信號ctrl_s可以通過例如圖2中所示的控制邏輯130提供。

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的存儲器設(shè)備的讀取方法的流程圖。將參考圖13解釋控制連接到多個(gè)位線的感測鎖存器單元被置位/復(fù)位的的方法。

參考圖13，在操作s31中，當(dāng)接收到讀取命令時(shí)，通過感測節(jié)點(diǎn)連接到多個(gè)位線的感測鎖存器單元被復(fù)位。相應(yīng)地，感測鎖存器單元的邏輯狀態(tài)被改變?yōu)榈谝贿壿嫚顟B(tài)。另外，在操作s32中基于感測鎖存器單元的邏輯狀態(tài)，位線可以被預(yù)充電。例如，當(dāng)感測鎖存器單元的所有感測鎖存器被改變?yōu)榈谝贿壿嫚顟B(tài)時(shí)所有位線被預(yù)充電。

在操作s32中位線被預(yù)充電之后，在操作s33中使用第一感測電壓的第一感測操作被執(zhí)行。在操作s34中根據(jù)第一感測操作，被布置為與位線相對應(yīng)的感測節(jié)點(diǎn)的電壓可以被改變，并且與改變的感測節(jié)點(diǎn)的電壓相對應(yīng)的第一感測的數(shù)據(jù)被存儲在感測鎖存器單元中。

在與粗感測操作相對應(yīng)的第一感測操作結(jié)束之后，對多個(gè)存儲單元當(dāng)中的將被讀取的一些存儲單元執(zhí)行與細(xì)感測操作相對應(yīng)的第二感測操作。在操作s35中，根據(jù)第二感測操作，基于感測鎖存器單元的邏輯狀態(tài)，位線被選擇性地預(yù)充電，因此根據(jù)存儲在感測鎖存器單元中的數(shù)據(jù)，一些位線被預(yù)充電。另外，在操作s35中所述一些位線被預(yù)充電之后，在操作s36中感測鎖存器單元被復(fù)位。在操作s37中，對與所述一些預(yù)充電的位線相對應(yīng)的存儲單元選擇性地執(zhí)行使用第二感測電壓的第二感測操作。

在操作s38中根據(jù)第二感測操作感測的數(shù)據(jù)被存儲在具有復(fù)位狀態(tài)的感測鎖存器單元中。另外，在操作s39中，根據(jù)第二感測操作存儲在感測鎖存器單元中的數(shù)據(jù)可以被作為最終數(shù)據(jù)輸出到外部控制器。

圖14和15示出了用于解釋根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的在頁緩沖器中附加地提供的鎖存器單元的各種用途的示圖。在圖14和15中，假設(shè)頁緩沖器包括除感測鎖存器單元外的至少一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器單元。

參考圖14，多個(gè)讀取操作可以被連續(xù)地執(zhí)行。另外，每個(gè)讀取操作可以包括多個(gè)感測操作。例如，每個(gè)讀取操作可以包括粗感測操作和細(xì)感測操作。另外，當(dāng)多個(gè)感測操作被執(zhí)行時(shí)，最終數(shù)據(jù)可以被存儲在感測鎖存器單元中而無需將感測的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到另一個(gè)鎖存器單元(如，數(shù)據(jù)鎖存器單元)中。

首先，在操作s41中，第一讀取操作被執(zhí)行。根據(jù)第一讀取操作的第一讀取結(jié)果被存儲在感測鎖存器單元中。另外，在操作s42中，當(dāng)?shù)谝蛔x取結(jié)果被從感測鎖存器單元轉(zhuǎn)儲到第一數(shù)據(jù)鎖存器單元中時(shí)第一讀取結(jié)果被存儲到第一數(shù)據(jù)鎖存器單元中。

通過這種連續(xù)的讀取過程，第一至第m-1個(gè)讀取結(jié)果可以被存儲到一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器單元中。接下來，在操作s43中，第m個(gè)讀取操作被執(zhí)行，并且在第m個(gè)讀取操作期間多個(gè)感測操作被執(zhí)行。即使當(dāng)先前讀取操作的讀取結(jié)果被存儲到數(shù)據(jù)鎖存器單元中時(shí)，由于在多個(gè)感測操作中感測的數(shù)據(jù)如以上描述的不被轉(zhuǎn)儲到數(shù)據(jù)鎖存器單元中，因此第m個(gè)讀取操作可以被正常地執(zhí)行。在操作s44中第m個(gè)讀取結(jié)果被存儲在第m個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器單元中。

圖15示出了由施加了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的操作的存儲器設(shè)備執(zhí)行的片上緩沖編程。

參考圖15，存儲器設(shè)備400包括存儲單元陣列410和頁緩沖器420。存儲器設(shè)備400可以根據(jù)片上緩沖編程方法在存儲單元陣列410中存儲數(shù)據(jù)。該片上緩沖編程方法可以包括緩沖編程操作以及主編程操作，在該緩沖編程操作中將被寫入的數(shù)據(jù)被編程到存儲單元陣列410的區(qū)域，在該主編程操作中編程到該區(qū)域的數(shù)據(jù)被編程到存儲單元陣列410的另一個(gè)區(qū)域。

例如，存儲單元陣列410包括：包括單電平單元slc的第一單元區(qū)域411和包括多電平單元mlc的第二單元區(qū)域412。盡管存儲兩位或更多位的存儲單元被稱為多電平單元mlc，但包括在第二單元區(qū)域412中的存儲單元可以包括三電平單元tlc。另外，頁緩沖器420包括感測鎖存器單元421和至少一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器單元422。根據(jù)以上實(shí)施例，最終數(shù)據(jù)可以被生成而無需在讀取操作中將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到數(shù)據(jù)鎖存器單元422的過程。

根據(jù)片上緩沖編程方法，多條寫入數(shù)據(jù)可以被緩沖編程并且可被暫時(shí)存儲在第一單元區(qū)域411的單電平單元slc中，并且緩沖編程的數(shù)據(jù)可以被讀取以用于主編程操作并可被暫時(shí)存儲在頁緩沖器420中。另外，存儲在頁緩沖器420中的數(shù)據(jù)可以被主編程到第二單元區(qū)域412中。

根據(jù)實(shí)施例，通過連續(xù)的讀取操作，多條緩沖編程的數(shù)據(jù)(如，m條頁數(shù)據(jù))可以從第一單元區(qū)域411中被讀取，并且可以被存儲在數(shù)據(jù)鎖存器單元422中。即，當(dāng)連續(xù)的讀取操作被執(zhí)行時(shí)，在當(dāng)前讀取操作期間，在當(dāng)前讀取操作之前已被完全地讀取和生成的數(shù)據(jù)可以被保持在數(shù)據(jù)鎖存器單元422中。當(dāng)通過連續(xù)的讀取操作所有的m條頁數(shù)據(jù)都被讀取時(shí)，讀取的數(shù)據(jù)被主編程到第二單元區(qū)域412中。

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的用于解釋在頁緩沖器中提供的數(shù)據(jù)鎖存器單元的另一用途的存儲器設(shè)備的框圖。

參考圖16，存儲器設(shè)備500包括存儲單元陣列510和頁緩沖器520。存儲單元陣列510包括至少兩個(gè)區(qū)域，例如，包括單電平單元slc的第一單元區(qū)域511和包括多電平單元mlc的第二單元區(qū)域512。另外，頁緩沖器520包括感測鎖存器單元521和至少一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器單元522。根據(jù)以上實(shí)施例，最終數(shù)據(jù)可以被生成而無需在讀取操作中將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到數(shù)據(jù)鎖存器單元522的過程。

當(dāng)?shù)诙卧獏^(qū)域512的存儲單元的每個(gè)單元存儲三位時(shí)，根據(jù)各種方法中的任何一種，先前存儲在第一單元區(qū)域511中的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)移到第二單元區(qū)域512中。例如，與三頁相對應(yīng)的數(shù)據(jù)可以從第一單元區(qū)域511中被讀取，并且可以被轉(zhuǎn)移到第二單元區(qū)域512中?？商娲?，包括來自外部控制器的用戶數(shù)據(jù)和從第一單元區(qū)域511中讀取的數(shù)據(jù)的與三頁相對應(yīng)的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)移到第二單元區(qū)域512中。

根據(jù)實(shí)施例，與對第一單元區(qū)域511的數(shù)據(jù)讀取操作無關(guān)的用戶數(shù)據(jù)可以被存儲在數(shù)據(jù)鎖存器單元522中。即，即使當(dāng)用戶數(shù)據(jù)被存儲在數(shù)據(jù)鎖存器單元522中時(shí)，第一單元區(qū)域511的數(shù)據(jù)也可以不使用數(shù)據(jù)鎖存器單元522而被讀取。通過以上的過程，存儲在頁緩沖器520中與多頁相對應(yīng)的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)移到第二單元區(qū)域512中。

在以上的實(shí)施例中，盡管讀取操作包括多個(gè)感測操作，但本發(fā)明構(gòu)思并不局限于此。例如，在寫入操作中用于確定編程操作成功還是失敗的校驗(yàn)操作可以被執(zhí)行，并且，實(shí)施例可以以相同或相似的方式被應(yīng)用到為校驗(yàn)操作而讀取數(shù)據(jù)的過程。

圖17示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的提供在圖1的存儲單元陣列110中的一個(gè)單元塊的透視圖。

參考圖17，單元塊blk被形成在垂直于基底sub的方向上。盡管在圖17中該單元塊blk包括兩個(gè)選擇線gsl和ssl，8個(gè)字線wl1至wl8，以及3個(gè)位線，例如第一至第三位線bl1至bl3，但該單元塊blk可以包括更多或更少的線。

基底sub具有第一傳導(dǎo)類型(如，p型)，并且共源線csl在基底sub中在第一方向(如，y方向)上延伸并被摻雜了具有第二傳導(dǎo)類型(如，n型)的雜質(zhì)。在基底sub的兩個(gè)相鄰的共源線csl之間的部分上，在第三方向(如，z方向)上順序地提供在第一方向上延伸的多個(gè)絕緣膜il，并且多個(gè)絕緣膜il在第三方向上彼此分開預(yù)定的距離。例如，多個(gè)絕緣膜il可以包括諸如硅氧化物的絕緣材料。

在基底sub的兩個(gè)相鄰的共源線csl之間的部分上，提供在第三方向上穿過多個(gè)絕緣膜il、并在第一方向上順序布置的多個(gè)柱p。例如，多個(gè)柱p可以穿過多個(gè)絕緣膜il，并且可以與基底sub接觸。詳細(xì)地，每個(gè)柱p的表層s可以包括具有第一類型的硅材料并可以起到溝道區(qū)的作用。每個(gè)柱p的內(nèi)部層i可以包括絕緣材料，如硅氧化物或空氣隙。

在兩個(gè)相鄰的共源線csl之間的部分中，沿著絕緣膜il、柱p、以及基底sub的暴露的表面提供電荷存儲層cs。電荷存儲層cs可以包括柵絕緣層(或被稱為“隧穿絕緣層”)、電荷俘獲層以及阻擋絕緣層。例如，電荷存儲層cs可以具有氧化物-氮化物-氧化物(ono)結(jié)構(gòu)。另外，在兩個(gè)相鄰的共源線csl之間的部分中在電荷存儲層cs的暴露的表面上提供柵電極ge，諸如選擇線gsl、ssl以及字線wl1至wl8中的每個(gè)。

在多個(gè)柱p上提供漏極或漏極觸點(diǎn)dr。例如，漏極或漏極觸點(diǎn)dr可以包括摻雜有第二傳導(dǎo)類型的雜質(zhì)的硅材料。在漏極或漏極觸點(diǎn)dr上提供在第二方向(如，x方向)上延伸且在第一方向上彼此分開預(yù)定距離的第一至第三位線bl1至bl3。

圖18示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)被應(yīng)用到存儲卡系統(tǒng)600的示例的框圖。假定存儲器系統(tǒng)是例如閃存系統(tǒng)。

參考圖18，存儲卡系統(tǒng)600包括主機(jī)610和存儲卡620。主機(jī)610包括主機(jī)控制器611和主機(jī)連接器(hostcnt)612。存儲卡620包括卡連接器(cardcnt)621、卡控制器622和存儲器系統(tǒng)623。在這種情況下，存儲器系統(tǒng)623可以通過使用圖1至17的實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，存儲器系統(tǒng)623可以根據(jù)以上實(shí)施例的任何一個(gè)來讀取數(shù)據(jù)。例如，根據(jù)一個(gè)感測操作數(shù)據(jù)可以存儲在感測鎖存器單元中，并且轉(zhuǎn)儲存儲的數(shù)據(jù)到另一個(gè)鎖存器單元的過程可以被避免。另外，控制感測鎖存器單元被置位或復(fù)位的操作可以在感測操作之間被附加地執(zhí)行。

主機(jī)610可以寫入數(shù)據(jù)到存儲卡620或可以讀取存儲在存儲卡620中的數(shù)據(jù)。通過主機(jī)連接器612，主機(jī)控制器611可以將命令cmd、由主機(jī)610中的時(shí)鐘生成器(未示出)生成的時(shí)鐘信號clk、以及數(shù)據(jù)data發(fā)送到存儲卡620。

響應(yīng)于通過卡連接器621接收的請求，卡控制器622可以使數(shù)據(jù)與卡控制器622中的時(shí)鐘生成器(未示出)生成的時(shí)鐘信號同步并且可以將數(shù)據(jù)存儲在存儲器系統(tǒng)623中。存儲器系統(tǒng)623可以存儲從主機(jī)610接收的數(shù)據(jù)。

存儲卡620可以是例如緊湊式閃存卡(cfc)、微硬盤、智能媒體卡(smc)、多媒體卡(mmc)、安全數(shù)字卡(sdc)、記憶棒和usb閃存驅(qū)動器等中的任何一者。

圖19示出了根據(jù)實(shí)施例的存儲器設(shè)備應(yīng)用到固態(tài)驅(qū)動器(ssd)系統(tǒng)700的示例的框圖。

參考圖19，ssd系統(tǒng)700包括主機(jī)710和ssd720。ssd720通過信號連接器向/從主機(jī)710發(fā)送/接收信號sgl，并通過電源連接器接收電力pwr。ssd720包括ssd控制器721、輔助電源722以及多個(gè)非易失性存儲器系統(tǒng)723、724和725。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例，多個(gè)非易失性存儲器系統(tǒng)723、724和725中的每個(gè)可以包括存儲器設(shè)備。例如，該非易失性存儲器系統(tǒng)可以分別包括一個(gè)或多個(gè)閃存設(shè)備flash1、flash2以及flashn。非易失性存儲器系統(tǒng)723、724和725可以例如通過通道ch1、ch2以及chn分別連接到ssd控制器721。相應(yīng)地，根據(jù)以上實(shí)施例中的任何一個(gè)，非易失性存儲器系統(tǒng)723、724和725中的每個(gè)可以執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作。例如，根據(jù)一個(gè)感測操作，數(shù)據(jù)可以存儲在感測鎖存器單元中，并且轉(zhuǎn)儲存儲的數(shù)據(jù)到另一個(gè)鎖存器單元的過程可以被避免。另外，控制感測鎖存器單元被置位或復(fù)位的操作可以在感測操作之間被附加地執(zhí)行。

根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的非易失性存儲器設(shè)備和操作非易失性存儲器設(shè)備的方法，由于在包括多個(gè)感測操作的讀取過程中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲間隔被移除(被避免)，因此提高了讀取操作的速度。

另外，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的非易失性存儲器設(shè)備和操作非易失性存儲器設(shè)備的方法，由于用于轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)的附加的鎖存器單元是不需要的，因此頁緩沖器的大小可以被減小。另外，當(dāng)頁緩沖器包括附加的鎖存器單元時(shí)，該附加的鎖存器單元可以被用于執(zhí)行除備份數(shù)據(jù)的功能之外的功能。

盡管使用特定術(shù)語參考發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例已經(jīng)具體地示出和描述了本發(fā)明構(gòu)思，但應(yīng)當(dāng)理解實(shí)施例被用于解釋本發(fā)明構(gòu)思而不應(yīng)當(dāng)被解讀為限制權(quán)利要求所限定的本發(fā)明構(gòu)思的范圍。相應(yīng)地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在形式和細(xì)節(jié)上作出各種變化而不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍。