專利名稱：存儲器控制器、存儲器芯片和用于操作存儲單元集合的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及二進制數據存儲。更特別地，本發(fā)明針對存儲和檢索 半導體計算機存儲器中的信息的方法。
背景技術：
典型的半導體計算機存儲器是在包含大量的物理存儲單元的陣列 的半導體襯底上制造的。
一般地，二進制數據的一個位表示為與存儲單元相關的物理參數的變化。 一般使用的物理參數包含由于存儲在非易失性電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)中的浮動柵極或捕獲層 中的電荷的量導致的金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)的閾值電 壓變化、相變隨機存取存儲器(PRAM)或奧弗辛斯基統(tǒng)一存儲器 (OUM )中的相變存儲器元件的電阻變化和易失性動態(tài)隨機存取存儲 器(DRAM)中的電荷存儲變化。增加存儲在單一物理半導體存儲單元中的位的數量是降低每位的 制造成本的有效方法。當物理參數的變化可與多個位值相關時，數據 的多個位也可被存儲在單一存儲單元中。該多位存儲存儲單元一般被 稱為多級單元(MLC)。計算機存儲器裝置和電路設計中的大量的努 力致力于使存儲在單一物理存儲單元中的位的數量最大化。對于諸如 一般用作大容量存儲裝置的流行的非易失性閃存的存儲類存儲器尤其 如此。半導體存儲單元中的多位存儲的基本需求是，使物理參數變化的 幅度(spectrum)容納值的多個非交迭的帶。n位單元所需要的帶的 數量是2"。 2位單元需要4個帶，3位單元需要8個帶，等等。因此， 半導體存儲單元中的物理參數的可用的幅度是多位存儲器存儲的限制因素。除了限制的幅寬以外，諸如溫度、功率和時間的環(huán)境變量的波動 影響典型半導體存儲裝置的所有操作和數據完整性。由于環(huán)境變量的 波動，因此數據完整性是數據存儲系統(tǒng)的主要問題。希望設計成本有 效的方法以保護半導體存儲系統(tǒng)中的存儲的數據的完整性。發(fā)明內容本發(fā)明的一個示例性實施例是一種用于操作存儲單元集合(collection)的方法。存儲單元集合包含多個存儲單元，存儲單元集 合中的各個存儲單元存儲由特性參數的預設的值范圍劃界的至少一個 可能的二進制值。另外，特性參數的值范圍隨時間偏移。用于存儲器控制器操作的方法要求讀出(sense)目標存儲單元的 特性參數的偏移值。另 一讀出操作讀出存儲單元集合中的各個存儲單 元的特性參數的偏移值。產生操作對于可能的二進制值中的每一個提 供特性參數的概率分布函數。概率分布函數從存儲單元集合中的各個 存儲單元的特性參數的偏移值產生。確定操作確定目標存儲單元的特 性參數的偏移值處于概率分布函數中的概率。轉換操作將目標存儲單 元的特性參數的偏移值轉換成概率最高的二進制值。該實施例可包括通過將存儲單元的特性參數的值設為初始基準點 對存儲單元集合中的各個存儲單元進行編程。但實際中，存儲單元的 制造中的自然變化導致存儲在存儲單元中的特性參數值形成正態(tài)分 布，從而產生特性參數值范圍。另外，可以通過使用最大可能性估計 量(estimator)從存儲單元集合中的各個存儲單元的特性參數的偏移 值確定特性參數值的概率分布函數。特性參數可以是動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)中的電荷存儲變 化、電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)中的浮動柵極的閾值電壓 變化、相變存儲器(PCM )的電阻變化、電阻隨機存取存儲器(RRAM ) 的電阻變化或光存儲裝置的相變材料的光折射率。本發(fā)明的另 一示例性實施例是用于操作存儲單元集合的存儲器控制器。存儲單元集合包含多個存儲單元，存儲單元集合中的各個存儲 單元存儲由特性參數的值范圍劃界的至少一個可能的二進制值。存儲 器控制器包含接收單元和產生單元。接收單元接收存儲單元集合中的 各個存儲單元的特性參數的值。產生單元對于存儲單元集合的可能的二進制值中的每一個產生特性參數的概率分布函數。產生單元使用概 率分布函數以確定目標存儲單元的特性參數的偏移值的可能值范圍。 并且，產生單元將目標存儲單元的特性參數值轉換成概率最高的二進 制值。存儲器控制器可包含將模擬信號轉換成代表特性參數的數字信號 的模擬讀出放大器。另外，目標存儲單元的特性參數的偏移值的可能 值范圍可在產生單元中由最大可能性估計量產生。在本發(fā)明的特定實施例中，存儲器控制器與中央處理單元和存儲 單元集合分開。在其它的實施例中，存儲器控制器可被封裝在包含多 個存儲單元集合的存儲器芯片內。因此，本發(fā)明的另一方面是包含存 儲單元集合的存儲器芯片。存儲單元集合包含多個存儲單元，存儲單 元集合中的各個存儲單元存儲由特性參數的值范圍劃界的至少一個可 能的二進制值。存儲器芯片另外包含接收單元和產生單元。接收單元 接收存儲單元集合中的各個存儲單元的特性參數的值。產生單元對于存儲單元集合的可能的二進制值中的每一個產生特性參數的概率分布 函數。產生單元使用概率分布函數以確定目標存儲單元的特性參數的 偏移值的可能值范圍。并且，產生單元將目標存儲單元的特性參數值 轉換成概率最高的二進制值。本發(fā)明的另 一示例性實施例是計算機程序。計算機程序包含體現 用于操作存儲單元集合的計算機程序代碼的有形計算機可讀介質。存 儲單元集合包含多個存儲單元，存儲單元集合中的各個存儲單元存儲 由特性參數的預設的值范圍劃界的至少一個可能的二進制值。特性參 數的值范圍隨時間偏移。計算機程序代碼包含被配置為用于完成以下步驟的可執(zhí)行指令接收目標存儲單元的特性參數的偏移值；接收存 儲單元集合中的各個存儲單元的特性參數的偏移值；對于可能的二進制值中的每一個，從特性參數的偏移值產生特性參數的概率分布函數; 對于可能的二進制值中的每一個，確定目標存儲單元的特性參數的偏 移值處于其值范圍內的概率；和將目標存儲單元的特性參數的偏移值 轉換成概率最高的二進制值。


這里參照附圖僅作為例子說明本發(fā)明，其中，圖1示出操作多個存儲單元、存儲單元集合和存儲器單元的系統(tǒng) 的示例性實施例。圖2是示出對于存儲器操作中的數據編程、存儲和檢索的環(huán)境影 響的流程圖。圖3示出特性參數值偏移前后的特性參數值范圍和基準點。 圖4示出用于存儲器系統(tǒng)的操作的存儲器控制器。 圖5是在從存儲器系統(tǒng)讀取數據中包含的邏輯操作的流程圖。 圖6是在向存儲器系統(tǒng)寫入數據中包含的邏輯操作的流程圖。 圖7示出用各個存儲器單元封裝存儲器控制器的存儲器系統(tǒng)的實 施例。圖8示出存儲器控制器位于各個體存儲器單元外面并操作系統(tǒng)中 的所有存儲器單元的存儲器系統(tǒng)的實施例。圖9示出存儲器控制器包含于軟件產品中的實施例的典型元件。
具體實施方式
現在參照圖1 9說明本發(fā)明。當參照附圖時，類似的結構始終由 類似的附圖標記表示。圖1示出由本發(fā)明構思的系統(tǒng)102的示例性實施例。系統(tǒng)102包 含通過存儲器總線108與一個或更多個存儲器單元106耦接的存儲器 控制器104。存儲器單元(memory unit) 106可以是個體封裝的存儲器芯片。 作為替代方案，存儲器單元106可存在于單一封裝件中并被復合在一起。并且，存儲器控制器104可被單獨封裝或與存儲器單元106合并。存儲器單元106不限于特定的存儲器存儲技術。本領域技術人員 可以認識到，不同的存儲器技術使用不同的特性參數以存儲數據。例 如，隨機存取存儲器(DRAM)技術使用電荷存儲變化作為保持二進 制數據的特性參數。相變存儲器(PCM)和電阻隨機存取存儲器 (RRAM )技術使用電阻變化作為存儲二進制數據的特性參數。如圖所示，各存儲器單元106被分成多個存儲單元集合110。各 存儲單元集合IIO由多個存儲單元(memory cell) 112構成。并且， 各個體存儲單元112包含初始由特性參數的預設值范圍劃界的至少一 個可能的二進制值。如上面討論的那樣，特性參數可以是但不限于 DRAM中的電荷存儲變化、電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM) 的浮動柵極中的閾值電壓變化、光存儲器(CD、 DVD)的光折射率 和電阻變化(PCM和RRAM)。如下面更詳細地討論的那樣，存儲器控制器104被配置為操作存 儲器單元106。存儲器控制器通過不僅讀取目標存儲單元112的特性 參數值而且讀取包含目標存儲單元112的存儲單元集合110的特性參 數值，有益地補償特性參數值隨時間的偏移。單元集合110內的存儲單元的物理位置接近目標單元112并因此 經受類似的特性參數劣化。在一個實施例中，存儲器控制器104通過 存儲器總線108接收目標存儲單元112的特性參數的模擬值。存儲器 控制器104還從存儲單元集合110讀出特性參數值。存儲器控制器104 然后將目標存儲單元112的特性參數值與存儲單元集合110的特性參 數值相比較。通過使用統(tǒng)計分析，存儲器控制器104確定最可能存儲 在目標存儲單元112中的二進制值?？梢岳斫?，存儲器控制器104可通過使用本領域技術人員公知的 各種技術與電子裝置接口。由存儲器控制器104確定的二進制數據可 例如被輸出到計算機系統(tǒng)中的中央數據總線114。數據總線114還可 將二進制數據傳送給存儲器控制器104用于在存儲器單元106中記錄。對系統(tǒng)102中的目標存儲單元112編程包含由存儲器控制器104執(zhí)行的統(tǒng)計操作。在一個實施例中，存儲器控制器104從中央數據總 線114接收數據。該數據包含一個或更多個目標存儲單元112需要編 程的指示和目標存儲單元112需要存儲的二進制值。作為響應，存儲器控制器104通過將單元的特性參數設為預定值 將目標存儲單元112編程為希望的二進制值。例如，存儲器控制器可 將Ol的二進制值與存儲在目標單元的浮動柵極中的200個電子的特性 參數值相關聯。一旦目標單元112被編程，那么存儲器控制器104還對包含目標 存儲單元112的存儲單元集合110中的所有存儲單元進行編程。通過 使用與用于讀取目標單元112的統(tǒng)計分析技術相同的統(tǒng)計分析技術， 控制器104讀取存儲單元集合110中的所有存儲單元，并確定存儲在 其中的二進制值。存儲器控制器104然后將各存儲單元重新編程為與 讀取的二進制值對應的預定的特性參數值。這樣，目標單元112和目 標單元112屬于的整個存儲單元集合110均在大致相同的時間被編程。 通過同時對存儲器集合IIO中的所有單元編程，可以使用下述的統(tǒng)計 技術對各單元中的寄生效應進行補償。可以設想本發(fā)明的其它實施例 可在對目標存儲單元112編程之前對存儲單元集合110進行編程。圖2—般表示根據本發(fā)明的用于存儲和檢索存儲單元中的數據的 過程。在步驟202中，獲得要被存儲的數據。數據202可來自各種源， 諸如中央處理單元(CPU)或與包含存儲單元的存儲器單元耦接的外 圍裝置。在編程操作204中，獲取的數據被寫入存儲單元中。根據使用的 存儲技術，寫入數據可包含將電荷存儲在用于電荷存儲的電容器中； 向浮動柵極晶體管中的源極、漏極或控制柵極施加電壓用于閾值電壓 變化；熔化并冷卻相變材料以改變光折射率或熔化并冷卻相變材料以 改變電阻。在數據被寫入存儲器之后，它在存儲操作206中被存儲一 段時間。在將來的某個時間，在讀取操作208中從存儲單元檢索(retrieve ) 數據。用于檢索數據的確切過程也依賴于使用的技術。例如，當讀取DRAM存儲器時，晶體管被激活，從而將存儲單元電容器連接到讀出 線。當讀取 PCM 存儲單元時，晶化/結晶 (non-amorphizing/crystallizing )電流穿過單元的相變材料。最終在 步驟210中檢索數據。如解釋的那樣，環(huán)境212 (存儲單元內外)影響數據的編程204、 存儲206和讀取208。諸如但不限于濕度、時間、溫度、磁場和電場 的環(huán)境因素可導致DRAM中的電荷泄漏、EEPROM中的閾值電壓偏 移、光存儲器的相變材料中的光折射率的變化或PCM和RRAM中的 電阻水平的變化。更一般地，用于描繪存儲單元中的二進制值的特性 參數可能由于環(huán)境條件隨時間偏移。環(huán)境因素212導致數據畸變，使 得從存儲單元提取的數據可能不與輸入存儲單元的數據相同。如下面 討論的那樣，本發(fā)明的實施例是補償特性參數隨時間的偏移的操作過 程。通過這樣做，存儲單元的存儲密度可增加。現在轉到圖3，該圖示出存儲單元集合中的特性參數偏移的表示。 理想情況下，存儲在存儲單元集合中的二進制值由精確的特性參數值 318、 320、 322、 324表示。但是，實際上，特性參數值形成以初始基 準點318、 320、 322、 324為中心的值范圍302、 304、 306、 308 ( — 般為高斯分布曲線)。這一般是由于存儲單元制造中的自然變化。因 此，初始基準點318、 320、 322、 324是最初在存儲單元集合中對數據 編程時的特性參數的平均值。值范圍和基準點與數據的二進制值對應。 例如，值范圍302和基準點318可與二進制值00對應，值范圍304 和基準點320可與二進制值01對應，值范圍306和基準點322可與二 進制值10對應，值范圍310和基準點324可與二進制值11對應。并且，如上面討論的那樣，特性參數值作為環(huán)境因素的結果隨時 間偏移。因此，偏移值范圍310、 312、 314、 316代表隨時間從初始值 范圍302、 304、 306、 308偏移的特性參數值范圍。偏移值范圍310、 312、 314、 316以偏移基準點326、 328、 330、 332為中心。例如，值 范圍310代表初始值范圍302以前表示的二進制數據，值范圍312代 表初始值范圍304曾經表示的二進制數據，等等。如下面說明的那樣，根據本發(fā)明的存儲器控制器基于接近要被讀取的目標存儲單元的存儲單元集合構建偏移特性參數曲線310、 312、 314、 316。將目標單元的特性參數值與構建的偏移特性參數曲線310、 312、 314、 316相比較，并確定對于目標存儲單元來說最可能的二進 制值。在本發(fā)明的一個實施例中，每當讀取目標存儲單元或存儲單元 塊時重建存儲單元集合的偏移特性參數曲線310、 312、 314、 316?？?以設想，本發(fā)明的其它實施例可在從最后的曲線構建過去閾值時間間 隔之后重建參數曲線310、 312、 314、 316。這要求數據應在閾值時間 間隔之后并且/或者當存儲單元被編程或被重新編程時被重寫。如上面討論的那樣，時間、熱和其它的環(huán)境因素使特性參數值和 它們的范圍偏移。在一段時間上，值范圍偏移得足以使得它們可變成 一條連續(xù)的曲線。例如，偏移值范圍310、 312、 314、 316不表現出較 大的交迭區(qū)域，但很顯然給予足夠的時間值范圍將明顯交迭。雖然最 大可能性估計量可被用于對于位于交迭區(qū)域中的值產生良好的估計， 但隨著交迭增加，最大可能性估計量的精度降低。通過重建和重寫偏移值范圍310、 312、 314、 316和它們的相應的 基準點326、 328、 330、 332，防止值范圍中的有害的交迭。通過用在 偏移之前寫入的初始特性參數值對存儲單元集合中的單元進行重新編 程，實現這一點。因此，偏移基準點326、 328、 330、 332基本上分別 設回初始基準點318、 320、 322、 324。這樣，曲線返回最小的交迭， 并且數據較好地保持在存儲單元內。以下討論該過程的邏輯操作。在本發(fā)明的一個實施例中，通過概率分布函數產生特性參數曲線，p(々，…乂 ^，c^(-J^)，e ^這里， 是在第A個值范圍中具有特性參數的存儲單元的數量， 附是每個存儲單元的位存儲值的數量，V是與特定曲線相關的存儲單 元讀取的特性參數值的值，不是x的A次方；因此，x;指示來自存儲 單元集合中的第一特性參數值范圍的第一特性參數。值范圍/曲線的數量和讀取的特性參數值的平均值(7 )由"1，...，2 7 =丄￡/限定。另外，^是第A個值范圍的平均值，也被用作圖3中的基準點，^是 第A:個值范圍的方差。最大可能性估計量由下式給出這里，^是第/t個值范圍的平均估計量，^是第A個值范圍的方 差估計量。最大可能性估計量被用于通過使用最小二乘法確定特定值 屬于的值范圍從而確定存儲單元包含的二進制數據。來自存儲單元的 讀出的值被放在存儲單元集合的各個體值范圍中，并且，基于該值及 其與值范圍的平均值的關系向各個值范圍分配概率。如果各個體存儲單元被單獨地編程，那么出現構建新的分布曲線的問題。由于各存儲單元可能在編程之間的不同的持續(xù)時間上暴露于 環(huán)境因素，因此各特性參數的偏移將不同。例如，在EEPROM中， 作為時間和熱的結果，存儲在浮動柵極中的電子可能泄漏。在不同的 時間編程的存儲單元將根據初始編程之后的環(huán)境暴露的持續(xù)時間具有 不同的電子泄漏量。并且，特性參數曲線可在存儲單元集合之間大大 不同。不管需要編程的存儲單元的數量如何，在它們的整體上被編程的 存儲單元集合考慮到存儲單元集合中的一致的數據偏移。這防止在單 一存儲單元集合中特性參數值偏移量在存儲單元之間不同的上述問 題?，F在可通過使用概率分布函數和最大可能性估計量用一致偏移的 數據產生新的分布曲線。圖4表示根據本發(fā)明的用于操作存儲單元的示例性存儲器控制器 104。存儲器控制器104包含接收單元404和產生單元406。接收單元 404接收用于存儲器陣列402中的各存儲單元的特性參數的值?？衫?如通過使用輸入存儲器陣列402的塊地址對接收單元404檢查的存儲 單元尋址。產生單元406與接收單元404耦接，并被配置成為存儲器 陣列402的可能的二進制值中的每一個產生特性參數的概率分布函數。更具體地，通過定位包含希望的數據的存儲器陣列402的塊地址， 存取數據。原始數據作為模擬信號被模擬讀出放大器408讀取。模擬 讀出放大器408放大信號并將信號發(fā)送給模數轉換器410。模數轉換 器410將模擬信號轉換成可被產生單元406讀取和處理的數字數據。 在本發(fā)明的一個實施例中，模數轉換器410的分辨率是存儲在各個存 儲單元中的位的數量的倍數。例如，模數轉換器410的分辨率可具有 三倍于每個存儲單元存儲的位的數量的分辨率。對于存儲兩個位的存 儲單元，分辨率因此等于六位。產生單元406中的分布參數估計器412用概率分布函數為存儲器 塊產生正態(tài)分布曲線。還通過分布參數估計器412計算這些分布曲線 的平均值和方差。與參數估計器412耦接的二進制數據檢索單元414 將目標存儲單元的特性參數的值轉換成概率最高的二進制值。圖5表示由本發(fā)明的實施例設想的用于操作存儲單元集合的流程 圖。應當注意，可以用這里一般均可稱為"電路"、"模塊"或"系 統(tǒng)"的完全為硬件的實施例、完全為軟件的實施例(包含固件、駐留 軟件、微碼等)或組合軟件和硬件方面的實施例實現示出的邏輯操作。 并且，本發(fā)明可采取具有在介質中實現的計算機可用程序代碼的計算 機可用存儲介質上的計算機程序產品的形式?？梢岳萌魏芜m當的計算機可用或計算機可讀介質。計算機可用 或計算機可讀介質可以為，例如但不限于，電子、磁、光、電磁、紅 外或半導體系統(tǒng)、設備或裝置。計算機可讀介質的更具體的例子(非 詳盡的列表)包含具有一根或更多根導線的電連接、便攜式計算機 磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可 擦可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)、光纖、便攜式光盤只讀存 儲器(CD-ROM)、光存儲裝置或磁存儲裝置?？梢砸灾T如Java、 Smalltalk或C+十等的面向對象的編程語言編 寫用于實施本發(fā)明的操作的計算機程序代碼。但是，也可以以諸如"C" 編程語言或類似的編程語言的常規(guī)過程編程語言編寫用于實施本發(fā)明的操作的計算機程序代碼。在讀出操作502中，接收目標存儲單元的特性參數的偏移值。換 句話說，目標存儲單元的特性參數值被讀取。其例子是使用晶化/結晶 電壓的電流以檢測PCM單元的電阻。在完成讀出操作502后，控制 轉到讀出操作504。在讀出操作504中，接收存儲單元集合中的各存儲單元的特性參 數的偏移值。如上面討論的那樣，偏移值是隨時間改變特性參數的寄 生因素的結果。可以設想，在讀出操作504中讀出的存儲單元集合包 含數量足夠多的存儲單元，使得可產生用于所有的二進制值的精確的 特性參數曲線。在本發(fā)明的一個實施例中，存儲單元集合中的單元的 數量是1028個單元?？梢栽O想，可以使用許多其它的數量的單元以限 定單元集合。在完成讀出操作504之后，流程前進到產生操作506。在產生操作506中，對于存儲單元能夠存儲的可能的二進制值中 的每一個產生特性參數的概率分布函數。還從概率分布函數提取偏移 值的平均值和方差。在本發(fā)明的特定實施例中，從在讀出操作504中 讀出的各存儲單元的模擬信號獲得概率分布函數。由于如上面討論的 那樣存儲單元集合中的所有存儲單元同時被編程，因此概率分布函數數偏移。在完成產生操作5(J之后，控制轉^確定操作;08。在確定操作508中，通過使用最大可能性估計量和偏移值的平均 值和方差計算目標存儲單元的特性參數的偏移值處于各個產生的概率 分布函數的值范圍內的概率。因此，將在讀出操作502中從目標存儲 單元讀出的模擬數據與在產生操作506中構建的概率分布函數的值范 圍相比較。 一旦完成確定操作508，控制就轉到轉換操作510。在轉換操作510中，目標存儲單元的特性參數的偏移值被轉換成 在確定操作508中計算的概率最高的二進制值。存儲器控制器向請求 二進制值的數據總線或其它的電路輸出二進制值。圖6所示的流程圖詳述示例性存儲器控制器將數據編程到存儲單 元集合中的目標存儲單元時執(zhí)行的操作。同樣，可以在完全為硬件的實施例、完全為軟件的實施例或組合硬件和軟件的實施例中實現這些 邏輯操作。對目標存儲單元編程從讀出操作602開始。在該操作中，對于包 含目標存儲單元的存儲器集合中的各個存儲單元檢測特性參數的偏移 值。如上面討論的那樣，可以通過從與存儲器集合中的各個單元電耦 接的模擬讀出放大器讀取模擬信號執(zhí)行讀出偏移的特性參數值。模數 轉換器可被用于將模擬信號轉換成數字數據。在完成讀出操作602之 后，控制轉到確定操作604。在確定操作604中，通過使用上述的統(tǒng)計分析確定由存儲單元集 合中的各個單元存儲的二進制值。簡言之，對于存儲單元集合中的各 個可能的二進制值產生偏移的特性參數的概率分布函數。計算存儲單元集合中的各個單元的偏移的特性參數處于各個函數中的概率。最后， 與概率分布函數對應的二進制值被分配給存儲單元。在完成確定操作 604之后，控制轉到重寫操作606。在重寫操作606中，在確定操作604中計算的二進制值被編程回 存儲單元集合中的單元。在該步驟中，各單元的特性參數基本上恢復 到其預定值?？紤]例如在其浮動柵極中初始用200個電子編程以存儲 二進制值01的單元。隨著時間的過去，電子電荷可降為175個電子。 確定操作604基于存儲單元集合計算出175個電子的特性參數值與二 進制值Ol對應。重寫操作606使用該信息以將存儲單元重新編程回其 200個電子的初始電荷?？梢栽O想，可以在操作604中確定所有的二進制值之后立即執(zhí)行 重寫操作606。作為替代方案，可以在存儲器控制器逐步通過存儲單 元集合時對于各個單元以遞歸的方式執(zhí)行讀出操作602、確定操作604 和重寫操作606。在寫入操作608中，目標存儲單元被編程為與分配給該單元的二 進制值對應的預定特性參數值。可以設想，可以在讀出操作602之前 執(zhí)行寫入操作608。圖7示出由本發(fā)明設想的存儲器系統(tǒng)的實施例，其中，存儲器控制器104被加入各個體存儲器單元106中。在本實施例中，各個存儲 器單元106包含其自身的存儲器控制器104。因此，在各個存儲器單 元106中獨立地執(zhí)行數據的處理(轉換數據、產生曲線、檢索二進制 數據)。各個存儲器單元106將二進制數據發(fā)送給數據總線114,該 數據總線114可將二進制數據發(fā)送給中央處理單元(未示出)?？梢?設想，存儲器控制器104能夠執(zhí)行同步交換或被另外配置為避免同時 將數據寫入數據總線114。圖8表示由本發(fā)明設想的存儲器系統(tǒng)的另一實施例。在本實施例 中，存儲器控制器104位于存儲器單元106外面。在存儲器單元106 中讀出的模擬值被發(fā)送給中央存儲器控制器104。存儲器控制器104 如上面討論的那樣處理數據(轉換數據、產生曲線、檢索二進制數據)。 存儲器控制器104進一步將二進制數據發(fā)送給數據總線114，該數據 總線114可將數據傳送給中央處理單元(未示出)。可以設想，存儲器控制器可以實現為嵌入的計算機。在圖9中給 出這種計算機的元件中的一些，其中，示出具有輸入/輸出(1/0)單 元904、中央處理單元(CPU) 909和主存儲單元908的處理器902。 主存儲單元908 —般存儲處理器902使用的程序指令和數據。例如可 以在存儲器908中實現實施本發(fā)明的指令和指令序列?？梢栽谥鞔鎯?單元908中利用各種類型的存儲器技術，諸如隨機存取存儲器 (RAM)、只讀存儲器(ROM)和閃存。I/O單元904與輸入裝置單元912與輸出裝置單元914連接。輸 入裝置單元912可包含諸如模數轉換器的輸入硬件。輸出裝置單元914 可以是諸如數據緩沖器的輸出硬件。圖9中的箭頭代表計算機的系統(tǒng) 總線結構，但是，這些箭頭僅用于示意目的。這里使用的術語目的僅是用于說明特定的實施例，并且意圖不在 于限制本發(fā)明。如這里使用的那樣，除非上下文另外清楚地指出，單 數形式"一"、"一個"和"該"意圖在于還包含復數形式，還應理 解，在本說明書中使用的術語"包含"和/或"包括"規(guī)定陳述的特征、 整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多個其它的特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組的存在或添 加。以下的權利要求中的所有裝置或步驟加功能元件的相應的結構、材料、動作和等同物意圖在于包含用于執(zhí)行與特別要求權利的其它要求權利的元件組合的功能的任何結構、材料或動作。已出于解釋和說明的目的給出本發(fā)明的說明，但其意圖不在于詳盡無遺或限于所公開的形式的發(fā)明。在不背離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，本領域技術人員很容易想到許多修改和變化。實施例的選擇和說明是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用，以及使得本領域技術人員能夠理解本 發(fā)明的具有適于所設想的特定用途的各種修改的各種實施例。由此參照其實施例詳細說明了本申請的發(fā)明，很顯然，在不背離 在所附的權利要求中限定的本發(fā)明的范圍的條件下，修改和變化是可 能的。
權利要求
1.一種用于操作存儲單元集合的方法，該存儲單元集合包含多個存儲單元，存儲單元集合中的各個存儲單元存儲由特性參數的預設的值范圍劃界的至少一個可能的二進制值，其中，特性參數的值范圍隨時間偏移，該方法包括讀出目標存儲單元的特性參數的偏移值；讀出存儲單元集合中的各個存儲單元的特性參數的偏移值；從存儲單元集合中的各個存儲單元的特性參數的偏移值產生用于可能的二進制值中的每一個的特性參數的概率分布函數；對于可能的二進制值中的每一個，確定目標存儲單元的特性參數的偏移值處于其概率分布函數中的概率；和將目標存儲單元的特性參數的偏移值轉換成概率最高的二進制值。
2，根據權利要求1的方法，還包括通過將存儲單元的特性參數的 值設為可能的二進制值中的 一個的預設值范圍的中心，對存儲單元集 合中的各個存儲單元進行編程。
3. 根據權利要求l的方法，其中，通過使用最大可能性估計從存 儲單元集合中的各個存儲單元的特性參數的偏移值確定特性參數的概 率分布函數中的每一個。
4. 根據權利要求l的方法，其中，特性參數是動態(tài)隨機存取存儲 器(DRAM)中的電荷存儲變化。
5. 根據權利要求l的方法，其中，特性參數是電可擦可編程只讀 存儲器(EEPROM)中的浮動柵極的閾值電壓變化。
6. 根據權利要求1的方法，其中，特性參數是相變存儲器(PCM) 的電阻變化。
7. 根據權利要求l的方法，其中，特性參數是電阻隨機存取存儲 器(RRAM)的電阻變化。
8. 根據權利要求l的方法，其中，特性參數是光存儲裝置的光折射率。
9. 一種用于操作存儲單元集合的存儲器控制器，該存儲單元集合 包含多個存儲單元，存儲單元集合中的各個存儲單元存儲由特性參數 的值范圍劃界的至少一個可能的二進制值，該方法包括用于接收存儲單元集合中的各個存儲單元的特性參數的值的接收 單元5和用于對于存儲單元集合的可能的二進制值中的每一個產生特性參 數的概率分布函數的產生單元，該產生單元使用概率分布函數以確定 目標存儲單元的特性參數的偏移值的可能值范圍，并且該產生單元將目標存儲單元的特性參數值轉換成概率最高的二進制值。
10. 根據權利要求9的存儲器控制器，其中，存儲器控制器與中 央處理單元和存儲單元集合分開。
11. 根據權利要求9的存儲器控制器，其中，接收單元包含將模 擬信號轉換成代表特性參數的數字信號的模擬讀出放大器。
12. 根據權利要求9的存儲器控制器，其中，目標存儲單元的特 性參數的偏移值的可能值范圍由最大可能性估計量產生。
13. —種存儲器芯片，包括包含多個存儲單元的存儲單元集合，存儲單元集合中的各個存儲 單元存儲由特性參數的值范圍劃界的至少一個可能的二進制值；用于接收存儲單元集合中的各個存儲單元的特性參數的值的接收單元；用于對于存儲單元集合的可能的二進制值中的每一個產生特性參 數的概率分布函數的產生單元，該產生單元使用概率分布函數以確定 目標存儲單元的特性參數的偏移值的可能值范圍，并且該產生單元將目標存儲單元的特性參數值轉換成概率最高的二進制值。
14. 根據權利要求13的存儲器芯片，其中，多個存儲單元集合被包含。
15. 根據權利要求13的存儲器芯片，其中，接收單元包含將模擬 信號轉換成代表特性參數的數字信號的模擬讀出放大器。16.根據權利要求13的存儲器芯片，其中，目標存儲單元的特性 參數的偏移值的可能值范圍由最大可能性估計量產生，
全文摘要
本發(fā)明涉及存儲器控制器、存儲器芯片和用于操作存儲單元集合的方法。操作過程提供用于使有關存儲單元的特性參數的水平的數量最大化的成本有效方法。所述過程利用統(tǒng)計分析以確定與特性參數值相關的最可能的二進制值。在一個實施例中，接收單元讀取包含目標存儲單元的存儲單元集合中的各存儲單元的特性參數的值。產生單元對于存儲單元集合的可能的二進制值中的每一個產生特性參數的概率分布函數。產生單元使用所述概率分布函數以確定目標存儲單元的特性參數的偏移值的可能值范圍。目標存儲單元的特性參數值被轉換成概率最高的二進制值。
文檔編號G11C7/10GK101217057SQ20081000197
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月4日 優(yōu)先權日2007年1月7日
發(fā)明者林仲漢 申請人:國際商業(yè)機器公司