電阻型存儲(chǔ)器裝置和電阻型存儲(chǔ)器裝置的操作方法
【專利說明】電阻型存儲(chǔ)器裝置和電阻型存儲(chǔ)器裝置的操作方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2014年7月7日提交的第10-2014-0084618號(hào)韓國專利申請(qǐng)的權(quán)益，該韓國專利申請(qǐng)的主題通過引用包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]發(fā)明構(gòu)思涉及電阻型存儲(chǔ)器裝置和電阻型存儲(chǔ)器裝置的操作方法。更具體地，發(fā)明構(gòu)思涉及管理漏電流的電阻型存儲(chǔ)器裝置和管理漏電流的電阻型存儲(chǔ)器裝置的操作方法。
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)于提供非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、較高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和較低功耗的存儲(chǔ)器裝置的持續(xù)市場(chǎng)需求催生了對(duì)某些下一代存儲(chǔ)器裝置的研究。理想地，下一代存儲(chǔ)器裝置將提供動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)的高存儲(chǔ)器單元集成密度、閃速存儲(chǔ)器的非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和靜態(tài)RAM(SRAM)的數(shù)據(jù)存取速度。當(dāng)前在開發(fā)的下一代存儲(chǔ)器裝置的示例包括相變RAM (PRAM)、納米浮柵存儲(chǔ)器(NFGM)、聚合物 RAM (PoRAM)、磁性 RAM (MRAM)、鐵電 RAM (FeRAM)和電阻型RAM(RRAM)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一方面，提供了一種電阻型存儲(chǔ)器裝置的操作方法，所述操作方法包括以下操作:向存儲(chǔ)器單元陣列提供至少一個(gè)禁止電壓；對(duì)基于至少一個(gè)禁止電壓而在存儲(chǔ)器單元陣列中出現(xiàn)的漏電流進(jìn)行測(cè)量；反饋基于測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的控制信號(hào)；基于控制信號(hào)來調(diào)節(jié)至少一個(gè)禁止電壓的電平。
[0005]操作方法還可包括存儲(chǔ)與調(diào)節(jié)至少一個(gè)禁止電壓的電平相關(guān)的信息的操作。
[0006]操作方法還可包括進(jìn)入測(cè)試模式或通電模式的操作，其中，在測(cè)試模式或通電模式期間測(cè)量漏電流。
[0007]操作方法還可包括接收用于正常存儲(chǔ)器操作的請(qǐng)求的操作，其中，在正常存儲(chǔ)器操作期間周期性或偶爾地測(cè)量漏電流。
[0008]測(cè)量的操作可包括:通過使用與存儲(chǔ)器單元陣列的至少一條第一線連接的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量正向漏電流；通過使用與存儲(chǔ)器單元陣列的至少一條第二線連接的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量反向漏電流。
[0009]反饋的操作可包括根據(jù)對(duì)正向漏電流的值和反向漏電流的值的分析來產(chǎn)生控制信號(hào)的操作。
[0010]可基于對(duì)正向漏電流和反向漏電流的增大模式和減小模式的分析，產(chǎn)生控制信號(hào)。
[0011]根據(jù)對(duì)增大模式和減小模式的分析，可調(diào)節(jié)至少一個(gè)禁止電壓的電平，以減小正向漏電流的值和反向漏電流的值中的一個(gè)。
[0012]可通過存取包括與正向漏電流和反向漏電流對(duì)應(yīng)的控制信息的查詢表來產(chǎn)生控制信號(hào)。
[0013]提供的操作可包括為存儲(chǔ)器單元陣列提供多個(gè)禁止電壓的操作，這些禁止電壓具有在不顧及正常存儲(chǔ)器操作的情況下被隨機(jī)設(shè)置的電平。
[0014]提供的操作可包括為存儲(chǔ)器單元陣列提供多個(gè)禁止電壓的操作，這些禁止電壓具有根據(jù)存儲(chǔ)器操作而設(shè)置的電平。
[0015]存儲(chǔ)器單元陣列可包括多個(gè)單元區(qū)，所述多個(gè)單元區(qū)中的每個(gè)單元區(qū)的單元可測(cè)量漏電流，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果，具有不同電平的多個(gè)禁止電壓可被分別提供到多個(gè)單元區(qū)。
[0016]存儲(chǔ)器單元陣列可包括多條字線和多條位線，可基于控制信號(hào)來調(diào)節(jié)被提供到多條字線的第一禁止電壓和被提供到多條位線的第二禁止電壓中的至少一個(gè)的電平。
[0017]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了一種電阻型存儲(chǔ)器裝置的操作方法，所述操作方法包括以下操作:向選擇的字線提供第一電壓并且向未選擇的字線提供第一禁止電壓；向選擇的位線提供第二電壓并且向未選擇的位線提供第二禁止電壓；借助字線和位線中的至少一條來測(cè)量漏電流；根據(jù)測(cè)得的漏電流，調(diào)節(jié)第一禁止電壓和第二禁止電壓中的至少一個(gè)的電平。
[0018]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了一種電阻型存儲(chǔ)器裝置，包括:存儲(chǔ)器單元陣列，包括多條第一線和多條第二線；電力發(fā)生器，產(chǎn)生被提供到存儲(chǔ)器單元陣列的一個(gè)或更多個(gè)禁止電壓；測(cè)量和分析單元，連接到一條或更多條線，測(cè)量存儲(chǔ)器單元陣列中出現(xiàn)的漏電流，并且基于對(duì)漏電流的分析，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)一個(gè)或更多個(gè)禁止電壓的電平的控制信號(hào)。
[0019]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了一種電阻型存儲(chǔ)器系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器控制器和電阻型存儲(chǔ)器裝置，其中，所述存儲(chǔ)器控制器包括:命令輸出單元，輸出請(qǐng)求存儲(chǔ)器操作的命令；電力調(diào)節(jié)器，用于輸出用于調(diào)節(jié)電阻型存儲(chǔ)器裝置中使用的一個(gè)或更多個(gè)電壓的電平的控制信號(hào)；漏電流分析單元，從電阻型存儲(chǔ)器裝置接收漏電流測(cè)量結(jié)果，分析漏電流測(cè)量結(jié)果并且產(chǎn)生分析結(jié)果，其中，根據(jù)分析結(jié)果，電力調(diào)節(jié)器輸出控制信號(hào)，使得控制信號(hào)互不相同。
【附圖說明】
[0020]在附圖中的相關(guān)部分中示出了發(fā)明構(gòu)思的某些實(shí)施例，在附圖中:
[0021]圖1是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的包括電阻型存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖；
[0022]圖2是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的圖1的存儲(chǔ)器裝置的框圖；
[0023]圖3是示出圖2的存儲(chǔ)器單元陣列的示例的電路圖；
[0024]圖4A至圖4C是圖3的存儲(chǔ)器單元的修改示例的電路圖；
[0025]圖5A和圖5B是示出在數(shù)據(jù)寫操作期間會(huì)出現(xiàn)的漏電流的示例的電路圖；
[0026]圖6是示出在數(shù)據(jù)讀操作期間會(huì)出現(xiàn)的漏電流的示例的電路圖；
[0027]圖7是漏電流的電流-電壓特性的曲線圖；
[0028]圖8是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一個(gè)實(shí)施例的包括測(cè)量單元和分析單元的存儲(chǔ)器裝置的框圖；
[0029]圖9是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的圖8的存儲(chǔ)器裝置的操作的電路圖；
[0030]圖10是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的圖8的漏電流分析單元的框圖；
[0031]圖11A和圖11B是列出根據(jù)各種狀況調(diào)節(jié)禁止電壓的電平的表；
[0032]圖12是總結(jié)根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的操作方法的流程圖；
[0033]圖13是總結(jié)根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的圖12中示出的方法的漏電流測(cè)量步驟和漏電流分析步驟的流程圖；
[0034]圖14是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的框圖；
[0035]圖15是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的框圖；
[0036]圖16和圖17是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的框圖；
[0037]圖18是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的框圖；
[0038]圖19是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖；
[0039]圖20是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的可包含電阻型存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存儲(chǔ)卡系統(tǒng)的框圖；
[0040]圖21示出了根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的電阻型存儲(chǔ)器模塊；
[0041]圖22是根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的包括電阻型存儲(chǔ)器系統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]現(xiàn)在，將參照附圖在某些方面額外詳細(xì)地描述發(fā)明構(gòu)思的某些實(shí)施例。然而，可以以許多不同形式實(shí)施發(fā)明構(gòu)思，并且發(fā)明構(gòu)思不應(yīng)被理解為僅限于示出的實(shí)施例。因此，發(fā)明構(gòu)思可包括被包括在與本發(fā)明構(gòu)思相關(guān)的構(gòu)思和技術(shù)范圍內(nèi)的所有修改形式、等同物或替代形式。在整個(gè)書面描述和附圖中，同樣的參考標(biāo)號(hào)和標(biāo)記用于指代同樣或相似的元件。
[0043]此外，這里敘述的所有示例和條件語言將被理解為不限于這些具體敘述的示例和條件。在整個(gè)說明書中，單數(shù)形式可包括復(fù)數(shù)形式，除非存在與之相反的特別描述。另外，諸如“包括”或“包含”的術(shù)語用于指明存在所述形式、數(shù)量、工序、操作、組件和/或它們的組，并沒有排除存在一個(gè)或更多個(gè)其它所述形式、一個(gè)或更多個(gè)其它數(shù)量、一個(gè)或更多個(gè)其它工序、一個(gè)或更多個(gè)其它操作、一個(gè)或更多個(gè)其它組件和/或它們的組。
[0044]當(dāng)術(shù)語“第一”和“第二”用于描述各種組件時(shí)，顯而易見的是，這些組件不限于術(shù)語“第一”和“第二”。術(shù)語“第一”和“第二”只用于將各組件之間區(qū)分開。例如，在不與發(fā)明構(gòu)思發(fā)生沖突的情況下，第一組件可指示第二組件或者第二組件可指示第一組件。
[0045]除非另外明確描述，否則這里使用的所有術(shù)語(包括描述性術(shù)語或技術(shù)術(shù)語)應(yīng)該被理解為具有對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的意思。另外，在通用字典中定義的并且用在以下描述中的術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與相關(guān)描述中使用的意思等同的意思，并且除非這里另外明確描述，否則這些術(shù)語不應(yīng)該被理解為是理想或過度正式的。
[0046]如這里使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任何組合和全部組合。諸如“…中的至少一個(gè)/ 一種”的表述當(dāng)在一列元件/元素之后時(shí)修飾的是整列元件/元素，而不是修飾該列中的個(gè)別元件/元素。
[0047]圖1是大體上包括電阻型存儲(chǔ)器裝置100和存儲(chǔ)器控制器101的電阻型存儲(chǔ)器系統(tǒng)10的框圖。為了簡(jiǎn)明起見，電阻型存儲(chǔ)器裝置100將被簡(jiǎn)稱為“存儲(chǔ)器裝置”100，并且在圖1的圖示實(shí)施例中包括具有電阻型存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器單元陣列110、寫/讀電路120、控制邏輯器130、測(cè)量和分析單元140。
[0048]響應(yīng)于從主機(jī)接收的讀請(qǐng)求，存儲(chǔ)器控制器101將控制存儲(chǔ)器裝置100的操作，以檢索存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元陣列110的選擇的電阻型存儲(chǔ)器單元中的“讀數(shù)據(jù)”。類似地，響應(yīng)于從主機(jī)接收的寫請(qǐng)求，存儲(chǔ)器控制器101將控制存儲(chǔ)器裝置100的操作，以將“寫數(shù)據(jù)”存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元陣列110的選擇的電阻型存儲(chǔ)器單元中。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)基本的存儲(chǔ)器系統(tǒng)操作，例如，存儲(chǔ)器控制器101將至少一個(gè)地址ADDR、至少一個(gè)命令CMD和一個(gè)或更多個(gè)控制信號(hào)CTRL提供到存儲(chǔ)器裝置100。這里，寫數(shù)據(jù)和/或讀數(shù)據(jù)在圖1中被統(tǒng)一或單獨(dú)標(biāo)識(shí)為正在存儲(chǔ)器控制器101和存儲(chǔ)器裝置100之間交換的“DATA”。
[0049]存儲(chǔ)器控制器101可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、處理單元、主機(jī)接口和存儲(chǔ)器接口，其中，處理單元可使用RAM作為操作存儲(chǔ)器。處理單元可控制存儲(chǔ)器控制器101的內(nèi)部操作?？墒褂弥鳈C(jī)接口來實(shí)現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議，所述數(shù)據(jù)通信協(xié)議允許在主機(jī)和存儲(chǔ)器控制器101之間交換數(shù)據(jù)。例如，存儲(chǔ)器控制器101可使用一個(gè)或更多個(gè)傳統(tǒng)上理解的數(shù)據(jù)通信協(xié)議(諸如，USB, MMC、PC1-E、ATA、串行ATA、并行ATA、SCS1、ESDI和IDE)來與主機(jī)(或某個(gè)其它外部源)通信。
[0050]存儲(chǔ)器單元陣列110包括分別設(shè)置在第一信號(hào)線和第二信號(hào)線交叉的區(qū)域的多個(gè)電阻型存儲(chǔ)器單元。在下文中描述的圖示實(shí)施例中，假設(shè)第一信號(hào)線是位線，第二信號(hào)線是字線。
[0051]存儲(chǔ)器單元陣列110的電阻型存儲(chǔ)器單元可被構(gòu)造成作為能夠每個(gè)存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)一比特?cái)?shù)據(jù)的單層單元(SLC)和/或能夠每個(gè)存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)兩比特或更多比特?cái)?shù)據(jù)的多層單元(MLC)。SLC按照兩個(gè)電阻層分布進(jìn)行操作，而N比特MLC按照2N電阻層分布進(jìn)行操作。
[0052]存儲(chǔ)器單元陣列110可被實(shí)現(xiàn)為二維(或水平)結(jié)構(gòu)或三維(或垂直)結(jié)構(gòu)。
[0053]存儲(chǔ)器單元陣列110可包括電阻型存儲(chǔ)器單元，電阻型存儲(chǔ)器單元包括具有可變電阻器的可變電阻器裝置(未示出)。對(duì)于一個(gè)示例，當(dāng)由相變材料(例如，Ge-Sb-Te)形成的可變電阻器裝置的電阻根據(jù)溫度而變化時(shí)，電阻型存儲(chǔ)器裝置可以是相變RAM (PRAM)。對(duì)于