專利名稱：提供快速編程及讀操作的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，尤其涉及一種執(zhí)行讀和編程操作的 非易失性存儲(chǔ)設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備在操作特性上可以被劃分為易失性和非易失性。易失性 半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備一般特征在于高速讀和寫操作，但是在沒有外加電源時(shí)丟失 所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。與此相反，非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備在沒有外加電源時(shí)保持
態(tài)如何都需要數(shù)據(jù)保持的應(yīng)用中。有許多種非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，包括，
作為例子掩模型只讀存儲(chǔ)器(MROM)、可編程ROM(PROM)、可擦可編程 ROM(EPROM)、電子可擦可編程ROM(EEPROM)，等等。
然而，MROM、 PROM和EPROM不允許準(zhǔn)備更新存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@ 些存儲(chǔ)類型不會(huì)輕易被擦除和寫入。與此相反，數(shù)據(jù)可以很容易地從 EEPROM中4察除和編程至EEPROM。因此，EEPROM ^皮越來越多地用于輔 助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和/或系統(tǒng)編程工具，在其中經(jīng)常需要更新穩(wěn)定的(constant) 數(shù)據(jù)。閃存是一種特定類型的EEPROM，其可以以比其它類型的EEPROM 高得多的集成密度制造。這個(gè)特點(diǎn)使得閃存很理想地用于像高容量輔助數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)單元的應(yīng)用中。在閃存類型EEPROM的一4殳范疇中，NAND類閃存 EEPROM(以下，被稱作'NAND閃存，)與其它類型的閃存EEPROM相比， 其極高的集成密度是非常有利的。
像所有的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一樣，閃存是一種特殊形式的集成電路，能夠接
收和存儲(chǔ)(編程)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且之后存取和提供該存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(讀)。 一個(gè)閃 存設(shè)備包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的陣列，其中每個(gè)存儲(chǔ)單元根據(jù)請求能夠唯一地存 儲(chǔ)數(shù)據(jù)和提供所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)單個(gè)位(1位) 或數(shù)據(jù)的多個(gè)位(多位)。如有1位數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)單元中，該存儲(chǔ)單 元的狀態(tài)處于兩個(gè)閾值電壓分布中的一個(gè)，兩個(gè)閾值電壓分布中的一個(gè)分別對應(yīng)于兩個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)"1"和"0"中的一個(gè)。如有2位數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)存 儲(chǔ)單元中，該存儲(chǔ)單元的狀態(tài)處于四個(gè)閾值電壓分布中的一個(gè)，每個(gè)閾值電
壓分布對應(yīng)于四個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)"11"、 "10"、 "01"和"00"中的一個(gè)。同樣， 如有3位數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)單元中，該存儲(chǔ)單元的狀態(tài)處于八個(gè)閾值電 壓分布中的一個(gè)，每個(gè)閾值電壓分布對應(yīng)于八個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)"111"至"000" 中的一個(gè)。近來，4位的閃存單元正在研究。
針對閃存單元的編程已經(jīng)提出了各種編程方法。這些編程方法的速度 (即，編程速率)和準(zhǔn)確度對閃存設(shè)備的整體操作是非常重要的。因此，提高 編程速率是進(jìn)一步改進(jìn)存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的 一個(gè)重要考慮。
相對于閃存設(shè)備，編程存儲(chǔ)單元的所謂的增量步進(jìn)脈沖編程(ISPP)模式
已被使用，并具有良好的效果。該ISPP模式通過將逐漸增加的步進(jìn)脈沖施 加至一個(gè)相應(yīng)的字線來操作以將閃存單元改變至一個(gè)目標(biāo)閾值電壓。因此，
一個(gè)ISPP模式編程方法的編程速率部分地由所使用的步進(jìn)數(shù)目決定。減少 增加編程步進(jìn)的數(shù)目將增加編程速率并且有助于防止閃存單元的過編程。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的實(shí)施例享有提高的編程速率而同時(shí)防止了在非易失性存 儲(chǔ)設(shè)備和系統(tǒng)中的過編程引起的可靠性的退化。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種可在非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)中操作的方 法，其中非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)包括存儲(chǔ)單元陣列，該方法包括接收包括編程 數(shù)據(jù)的編程命令并且指示使用快速編程模式或正常編程模式執(zhí)行該編程命 令，如果指示為快速編程模式，激活多位錯(cuò)誤檢測和/或糾正(ECC)引擎以產(chǎn) 生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的多位ECC碼并且將編程數(shù)據(jù)和多位ECC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)單元陣列中，以及如果指示為正常編程模式，激活一位ECC引擎以產(chǎn)生 與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的一位ECC碼并且將該編程數(shù)據(jù)和一位ECC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)單元陣列中。
在一個(gè)相關(guān)的方面，該方法可進(jìn)一步包括如果指示為正常編程模式， 從第一開始電壓開始產(chǎn)生編程電壓并且使用該編程電壓將編程數(shù)據(jù)和一位 ECC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中，以及如果指示為快速編程模式，從比第一 開始電壓高的第二開始電壓開始產(chǎn)生編程電壓并且使用該編程電壓將編程 數(shù)據(jù)和多位ECC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中。在另 一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種可在非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)中操作的方 法，其中非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)包括存儲(chǔ)單元陣列，該方法包括接收讀命令， 該命令指示讀存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的數(shù)據(jù)以及進(jìn)一步指示使用快速讀模
式或是正常讀模式執(zhí)行讀命令，如果指示為快速讀模式，激活多位錯(cuò)誤檢測
和/或糾正(ECC)引擎以便使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的多位ECC碼檢測/糾 正在該讀數(shù)據(jù)中的一個(gè)錯(cuò)誤位，以及如果指示為正常讀模式，激活一位ECC 引擎以便使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的一位ECC碼檢測/糾正在該讀數(shù)據(jù)中 的一個(gè)錯(cuò)誤位。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，包括主機(jī)，被配置以提供 編程命令，其中編程命令包括編程數(shù)據(jù)并且指示以快速編程模式或是正常編
程模式對與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的編程操作的執(zhí)行，以及閃存設(shè)備，閃存設(shè)備被配 置為通過產(chǎn)生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的一位錯(cuò)誤檢測和/或糾正(ECC)碼在正常模 式下執(zhí)行編程操作，并且使用具有第一開始電壓的第一編程電壓在存儲(chǔ)單元 陣列中存儲(chǔ)該編程數(shù)據(jù)和一位ECC數(shù)據(jù)，或者通過產(chǎn)生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的 多位ECC碼在快速模式下執(zhí)行編程操作，并且使用具有第二開始電壓的第 二編程電壓在存儲(chǔ)單元陣列中存儲(chǔ)該編程數(shù)據(jù)和多位ECC數(shù)據(jù)，其中該第 二開始電壓比該第一開始電壓高。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種閃存設(shè)備，包括存儲(chǔ)單元陣列， 具有被劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域的存儲(chǔ)單元；地址比較器，產(chǎn)生標(biāo)記信號(hào)， 根據(jù)該標(biāo)記信號(hào)確定與讀操作相關(guān)的地址對應(yīng)于第一區(qū)域；高電壓產(chǎn)生器， 在讀操作過程中與該標(biāo)記信號(hào)相關(guān)地提供減少的未選中讀電壓或增高的未 選中讀電壓給存儲(chǔ)單元陣列的未選中字線；頁面緩沖器，在該讀操作過程中 使用第一位線感測時(shí)段或比第一位線感測時(shí)段長的第二位線感測時(shí)段來感 測存儲(chǔ)單元陣列的位線；ECC塊，檢測和/或糾正如由頁面緩沖器所提供的 讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤，以及如果在該錯(cuò)誤中的錯(cuò)誤位的數(shù)目超過了 ECC塊的纟4 正能力時(shí)產(chǎn)生讀失敗信號(hào)；以及狀態(tài)機(jī)，響應(yīng)于該標(biāo)記信號(hào)和讀失敗信號(hào)， 控制該高電壓產(chǎn)生器和頁面緩沖器。
參照以下附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中相似的附圖標(biāo)記表示相同或類 似的元件。在圖中圖1是#^居本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的編程開始電壓的波形圖2是顯示過編程的存儲(chǔ)單元的閾值電壓分布的圖3是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖4是表示圖3中顯示的ECC塊的功能結(jié)構(gòu)的框圖5是總結(jié)了用于圖3中顯示的存儲(chǔ)系統(tǒng)的示例性編程方法的流程圖6是表示根據(jù)本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖7是總結(jié)了用于圖6中顯示的存儲(chǔ)系統(tǒng)的編程方法的流程圖8是表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖9是總結(jié)了用于圖8中顯示的存儲(chǔ)系統(tǒng)的讀方法的流程圖IO是顯示由讀電壓導(dǎo)致產(chǎn)生的電壓應(yīng)力效應(yīng)的圖11是進(jìn)一步表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的讀方法的電路
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可以減少由讀電壓引起的應(yīng)力的 閃存設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)的框圖13是總結(jié)了由圖12中的閃存設(shè)備執(zhí)行的讀操作的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例 的流程圖14是總結(jié)了由圖12中的閃存設(shè)備執(zhí)行的讀操作的本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施 例的流程圖；以及
圖15是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算邏輯系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將以NAND類型的閃存設(shè)備為例描述本發(fā)明的實(shí)施例，說明本發(fā) 明的結(jié)構(gòu)和操作特征。
然而，本發(fā)明可以以多種不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不可解釋為4又局限于這 里所提出的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施作為示例性例子。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的編程開始電壓的波形圖。參見圖1,在
編程操作中，施加到存儲(chǔ)單元的字線上的編程電壓Vpgm在每一次增量編程循 環(huán)(loop)中增加步進(jìn)電壓AV。該編程電壓Vpgm逐漸增高直到最后編程電 壓VpgmJast在最后一次編程循環(huán)中施加到該存j諸單元。
為了提高一個(gè)組成閃存設(shè)備的總體編程速率，必須減少編程循環(huán)的數(shù)目。因此，該最后編程電壓Vpgm—^t被設(shè)置在滿足能夠成功編程所選存儲(chǔ)單 元和正確操作存儲(chǔ)單元的基本條件的最低電平。為了減少編程循環(huán)的數(shù)目， 調(diào)整該編程開始電壓Vs加的電平也是有利的。該編程開始電壓Vstan可以被 設(shè)置成第一或第二開始電壓Vw和Vst2其中之一。在圖l所示實(shí)施例中，第 一和第二開始電壓Vw和Vw彼此不同，并且被與兩個(gè)編程循環(huán)相關(guān)的電平 分離。也就是，第二開始電壓Vst2可以從脈沖電壓VpgmJ Vpgm—x中選擇，脈 沖電壓Vpgm—! Vpgmx在電壓電平上和編程循環(huán)發(fā)生時(shí)彼此不同地被建立。例 如，如果Vpgm2的第二開始電壓Vst2被選擇作為該編程開始電壓Vstart，存儲(chǔ) 單元被使用比最大編程循環(huán)數(shù)目少2的編程循環(huán)數(shù)目編程。在這種方式下， 閃存設(shè)備的編程速率提高了 。
圖2是顯示過編程的存儲(chǔ)單元的閾值電壓分布的圖。參見圖2，存儲(chǔ)單 元的初始閾值電壓被假定在擦除狀態(tài)10。根據(jù)所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的編程結(jié)果，存儲(chǔ) 單元的閾值電壓將存在于擦除狀態(tài)IO或編程狀態(tài)20。在編程操作中，為了 將閾值電壓保持在擦除狀態(tài)IO，屬于擦除狀態(tài)IO的存儲(chǔ)單元被禁止編程(即， 編程禁止操作被執(zhí)行)。然而，閾值電壓改變成對應(yīng)于編程狀態(tài)20的存儲(chǔ)單 元，從第一開始電壓Vst,或第二開始電壓Vst2開始使用ISPP模式被編程。如 果存儲(chǔ)單元是從該第二開始電壓Vst2開始被編程，就能夠加快該編程速率。 但是，如果有一些存儲(chǔ)單元比其它存儲(chǔ)單元更快(即，更易于被編程)，這些 存儲(chǔ)單元的編程電壓分布可能被改變超過其預(yù)定的范圍(即，該編程電壓可 能延伸向上)。這種結(jié)果被稱作"過編程"或"過編程效應(yīng)"。與過編程的存儲(chǔ)單 元相關(guān)的區(qū)域30在圖2中示出。
由過編程所造成的麻煩在隨后的讀操作中尤其明顯。在讀操作中，讀電 壓^皮施加到未選中的字線上，而OV^皮施加到選中的字線上。此時(shí)，在與未 選中的字線相關(guān)的過編程存儲(chǔ)單元中沒有足夠的導(dǎo)電存儲(chǔ)單元。在這種情況 下，所選中的存儲(chǔ)單元(其是一個(gè)ON單元)將^皮錯(cuò)誤地感測為OFF單元。 在單元狀態(tài)檢測中這種故障的頻繁發(fā)生可能會(huì)大大損害閃存設(shè)備的可靠性。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的適合高頻率(或快速)編程操作的存 儲(chǔ)系統(tǒng)200的框圖。參見圖3,存儲(chǔ)系統(tǒng)200被配置為響應(yīng)于來自主機(jī)100 的命令存儲(chǔ)已接收的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)一步被配置為提供由主機(jī)IOO請求的讀數(shù) 據(jù)。主機(jī)IOO傳遞清楚的編程命令，其指示將由存儲(chǔ)系統(tǒng)200執(zhí)行快速編程 操作還是正常編程操作。存儲(chǔ)系統(tǒng)200從主機(jī)100接收編程命令并且使用 ISSP編程模式將所接收的數(shù)據(jù)編程至單元陣列210包含的存儲(chǔ)單元中，其中該ISSP編程才莫式以i殳置在第 一開始電壓Vstl或第二開始電壓Vst2的編程脈沖 開始。
當(dāng)需要寫數(shù)據(jù)至存儲(chǔ)系統(tǒng)200時(shí)，主機(jī)100參考編程數(shù)據(jù)的指示優(yōu)先級 確定編程模式(快速或正常)。在這種情境下，"優(yōu)先級，，可以基于與數(shù)據(jù)類型、 數(shù)據(jù)的使用特性、可靠性要求等等相關(guān)的多個(gè)不同變量來確定。如果該編程 數(shù)據(jù)必須相當(dāng)可靠，主機(jī)100選4奪并且傳遞正常編程命令至存儲(chǔ)系統(tǒng)200， 并且對應(yīng)的編程操作在第一開始電壓Vw處開始操作。在這種情況下，主機(jī) 接口 270傳遞一個(gè)內(nèi)部正常編程命令(NPGM)至狀態(tài)機(jī)250，以在正常編程 模式下操作存儲(chǔ)系統(tǒng)200。否則，如果該編程數(shù)據(jù)的優(yōu)先級與快速編程相關(guān)， 主機(jī)IOO提供快速編程命令并且對應(yīng)的編程操作在第二開始電壓Vw處開始 操作。在這種情況下，該主機(jī)接口 270傳遞一個(gè)內(nèi)部快速編程命令(FPGM) 至狀態(tài)機(jī)250,以在快速編程模式下操作存儲(chǔ)系統(tǒng)200。(以類似方式，如果 一個(gè)讀命令被指示為內(nèi)部快速讀命令或內(nèi)部正常讀命令，其將被從主機(jī)接口 270傳遞至狀態(tài)機(jī)250)。
響應(yīng)于接收自主機(jī)100的不同的編程命令(NPGM和FPGM)，存儲(chǔ)系統(tǒng) 200使用互不相同的編程開始電壓進(jìn)行^操作以編程數(shù)據(jù)。在快速和正常編程 模式過程中，糾錯(cuò)功能也彼此不同并且根據(jù)不同的(快速/正常)編程模式被激 活。
存儲(chǔ)單元陣列210是由配置的多個(gè)閃存單元形成的，在梯:作特性上既可 以是一位也可以是多位。在單元陣列210中，各個(gè)閃存單元并不是由快速和 慢速編程模式物理區(qū)分的。即，相同的存儲(chǔ)單元可以被使用快速或慢速編程 才莫式編程。
頁面緩沖器220根據(jù)所選的操作模式(編程或讀)作為一個(gè)寫驅(qū)動(dòng)器或感 測放大器運(yùn)行。在編程操作過程中，頁面緩沖器220從數(shù)據(jù)緩沖器230接收 編程數(shù)據(jù)。頁面緩沖器220接著經(jīng)由相關(guān)的字線和位線將該編程數(shù)據(jù)寫入存 儲(chǔ)單元陣列210的存儲(chǔ)單元中，如同慣常所理解的。在讀操作過程中，頁面 緩沖器220 4喿作以感測并鎖存存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列210的所選存儲(chǔ)單元中的 數(shù)據(jù)，同樣如慣常所理解的。
數(shù)據(jù)緩沖器230臨時(shí)存儲(chǔ)由存儲(chǔ)系統(tǒng)200接收的編程數(shù)據(jù)和/或由存儲(chǔ)系 統(tǒng)200輸出的讀數(shù)據(jù)。在編程操作過程中，數(shù)據(jù)緩沖器230將編程數(shù)據(jù)和從 該編程數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的錯(cuò)誤代碼提供給頁面緩沖器220。在讀操作過程中，與 該讀數(shù)據(jù)相關(guān)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)被臨時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖器230中，并且能通過例如與由錯(cuò)誤檢查和糾正(ECC)塊240提供的錯(cuò)誤代碼PAR合并來修復(fù)該讀數(shù) 據(jù)。
響應(yīng)于由狀態(tài)機(jī)250 !l:供的快速^f莫式信號(hào)FST, ECC塊240沖企測并糾正 在該編程數(shù)據(jù)或該讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。在所述實(shí)施例中，ECC塊240可操作于 兩種(2)不同的ECC模式；即，ECC塊240可以操作于能夠修復(fù)1位錯(cuò)誤的 一位ECC模式和能夠修復(fù)超過2位的多位錯(cuò)誤的多位ECC模式。如果快速 模式信號(hào)FST是激活的，在相應(yīng)的編程或讀操作中ECC塊240在多位ECC 模式中操作。相反，如果該快速模式信號(hào)FST是無效的，在相應(yīng)的編程或讀 操作中ECC塊240以 一位ECC模式操作。
響應(yīng)于由主機(jī)接口 270響應(yīng)于接收自主機(jī)100的外部命令而提供的內(nèi)部. 操作命令iCMD，狀態(tài)機(jī)250控制與編程、讀以及擦除操作相關(guān)的整體的執(zhí) 行步驟序列。特別地，在編程操作過程中，狀態(tài)機(jī)250響應(yīng)于快速模式信號(hào) FST控制高電壓產(chǎn)生器260和頁面緩沖器220。在編程操作過程中，如果快 速模式信號(hào)FST是激活的，狀態(tài)機(jī)250促使高電壓產(chǎn)生器260從第二開始電 壓Vw開始產(chǎn)生ISPP編程電壓Vpgm。狀態(tài)機(jī)250也控制頁面緩沖器220與 該ISPP編程電壓Vpgm同步地將編程數(shù)據(jù)寫至存儲(chǔ)單元。在讀操作過程中， 狀態(tài)機(jī)250促使高電壓產(chǎn)生器260和頁面緩沖器220正確偏置與存儲(chǔ)單元相 關(guān)的字線，這些存儲(chǔ)單元是由來自主機(jī)100的讀命令所指示，以及預(yù)充電和 感測4目關(guān)的4立線。
在狀態(tài)機(jī)250的控制下，高電壓產(chǎn)生器260將對應(yīng)于當(dāng)前操作(編程、 擦除、讀)的高電壓提供給存儲(chǔ)單元陣列210。當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)200操作于快速編 程模式時(shí)，快速模式信號(hào)FST是激活的并且高電壓產(chǎn)生器260從第二開始電 壓Vw開始產(chǎn)生ISPP編程電壓Vpgm。另一方面，當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)200操作于正 常編程模式時(shí)，快速模式信號(hào)FST是無效的并且高電壓產(chǎn)生器260從第一開 始電壓Vsu開始產(chǎn)生ISPP編程電壓Vpgm。在^f壬意一種情況下，該ISPP編程 電壓Vpgm被施加于與存儲(chǔ)單元相關(guān)的存儲(chǔ)單元陣列210的所選的字線，這 些存儲(chǔ)單元是由編程、讀或擦除命令所指示。
主機(jī)接口 270交互主機(jī)100和存儲(chǔ)系統(tǒng)200之間的數(shù)據(jù)流。特別是，響 應(yīng)于接收自主機(jī)100的命令，主機(jī)接口 270提供內(nèi)部快速/正常編程/讀命令 FPGM和MPGM其中之一至狀態(tài)機(jī)250。
將上述的存儲(chǔ)系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)作為例子，本發(fā)明的實(shí)施例能夠減少慣常 在快速編程模式過程中由過編程造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。在這點(diǎn)上，ECC塊240在本發(fā)明的某些實(shí)施例中的角色是重要的那個(gè)。
圖4是表示圖3中顯示的ECC塊240的示例性功能結(jié)構(gòu)的框圖。參見 圖4, ECC塊240包括一個(gè)一位ECC引擎241和一個(gè)多位ECC引擎242。 一位和多位ECC引擎241和242根據(jù)快速模式信號(hào)FST的激活/無效狀態(tài)被 交替選擇。
在編程操作過程中，ECC塊240按如下操作。如果快速模式信號(hào)FST 是無效的，編程選擇器244從主機(jī)接口 270將編程lt據(jù)D—IF傳送至一位ECC 引擎241。 一位ECC引擎241產(chǎn)生一位奇偶碼P—secc,其被用于才企測和糾正 在編程數(shù)據(jù)D—IF中的一位錯(cuò)誤。在所述實(shí)施例中，該一位奇偶碼P一secc被 傳送至多路器(MUX) 243，并且多路器243將一位奇偶碼P—secc傳送至數(shù)據(jù) 緩沖器230。在所述實(shí)施例中，奇偶位數(shù)據(jù)被用于闡述一個(gè)寬范圍的可能錯(cuò) 誤氺企測和/或糾正數(shù)據(jù)。
然而，如果快速模式信號(hào)FST是激活的，編程選擇器244將編程數(shù)據(jù) D—IF從主機(jī)接口 270傳送至多位ECC引擎242。多位ECC引擎242產(chǎn)生一 個(gè)多位奇偶碼P—mecc,其被用于檢測和糾正在編程數(shù)據(jù)D—IF中的一個(gè)多位 錯(cuò)誤。該多位奇偶碼P—mecc被傳送至多路器(MUX)243,并且多路器243接 著將該多位奇偶碼P一mecc傳送至數(shù)據(jù)緩沖器230。根據(jù)所指示的編程模式， 該編程數(shù)據(jù)和對應(yīng)的奇偶碼(或錯(cuò)誤代碼)被共同編碼至在存儲(chǔ)單元陣列210 中的存儲(chǔ)單元。
在讀操作過程中，ECC塊240按如下操作。如果快速模式信號(hào)FST是 無效的，讀選擇器245將讀數(shù)據(jù)D—CORE從頁面緩沖器220傳送至一位ECC 引擎241。 一位ECC引擎241從讀數(shù)據(jù)D—CORE中獲得一位奇偶碼P—secc 并且檢測/糾正在該讀數(shù)據(jù)D—CORE中的一位錯(cuò)誤。該一位奇偶碼P—secc也 可以被傳送至多路器(MUX)243，并且從多路器243到數(shù)據(jù)緩沖器230與讀 數(shù)據(jù)D—CORE —起輸出。
然而，如果快速模式信號(hào)FST是激活的，讀選擇器245將讀數(shù)據(jù)D—CORE 從頁面緩沖器220傳送至多位ECC引擎242。多位ECC引擎242獲得多位 奇偶碼P一mecc并且使用該多位奇偶碼P—mecc去檢測/糾正在讀數(shù)據(jù) D—CORE中的一個(gè)多位錯(cuò)誤。多位ECC引擎242也可以產(chǎn)生該多位奇偶碼 P一mecc并且將其傳送至多路器243并且接著傳送到數(shù)據(jù)緩沖器230與讀數(shù) 據(jù)D一CORE —起輸出。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該被檢測的錯(cuò)誤可以通 過將讀數(shù)據(jù)與在數(shù)據(jù)緩沖器230中的相應(yīng)奇偶碼P—mecc(或P—secc)合并來修復(fù)。
如上所述，響應(yīng)于快速模式信號(hào)FST的激活狀態(tài)， 一位ECC引擎241 或多位ECC引擎242兩者被交替選擇。即，在快速編程模式過程中，選擇 多位ECC引擎242，而在正常編程模式過程中，選沖奪一位ECC引擎241。 這種操作性選擇能夠使存儲(chǔ)系統(tǒng)200充分解決在編程或讀數(shù)據(jù)中的一個(gè)錯(cuò) 誤，該錯(cuò)誤可能是在快速編程模式過程中已經(jīng)由過編程效應(yīng)造成的。換句話 說，提供與快速編程模式相關(guān)的更強(qiáng)大的ECC功能，識(shí)別出由過編程造成 的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的可能性就會(huì)增加。
圖5是總結(jié)了用于圖3中顯示的存儲(chǔ)系統(tǒng)的示例性編程方法的流程圖。 參見圖5，根據(jù)接收自主機(jī)100的命令交替選擇快速或正常編程模式。有關(guān) 快速或正常編程模式的確定可以使用像操作系統(tǒng)(OS)的軟件或駐留在主機(jī) 100中的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。
如在圖5中所示，首先，響應(yīng)于電源供電，通過初始化主機(jī)100和存儲(chǔ) 系統(tǒng)200的操作來執(zhí)行系統(tǒng)引導(dǎo)步驟(SIO)。在完成系統(tǒng)引導(dǎo)后，主機(jī)100 詢問請求操作的緩存或隊(duì)列，其可包括指示指向?qū)⒃诖鎯?chǔ)系統(tǒng)200中存儲(chǔ)的 數(shù)據(jù)的編程操作的命令的命令(S20)。 一旦暗示一種編程模式的命令被識(shí)別 (S30^是)，主機(jī)100確定快速編程模式是否是適當(dāng)?shù)?S40)。 一旦確定是調(diào)用 快速編程模式(S4(^是)，命令以及控制存儲(chǔ)系統(tǒng)200執(zhí)行如上所述的快速編 程操作(S50)。存儲(chǔ)系統(tǒng)200接著激活多位ECC引擎242以從編程數(shù)據(jù)中產(chǎn) 生多位奇偶碼P一mecc,其中該編程數(shù)據(jù)是與快速編程命令一起被提供的， 并且使用從第二開始電壓Vw開始的ISPP編程電壓Vpgm，該多位奇偶碼 P—mecc和該編程數(shù)據(jù)被編程至存儲(chǔ)單元陣列210的存儲(chǔ)單元中(S60)。
然而， 一旦確定是調(diào)用正常編程模式(840=否)，命令以及控制存儲(chǔ)系統(tǒng) 200執(zhí)行如上所述的正常編程操作(S70)。存儲(chǔ)系統(tǒng)200激活一位ECC引擎 241以從編程數(shù)據(jù)中產(chǎn)生一位奇偶碼P—secc。使用/人第一開始電壓Vw開始 的ISPP編程電壓VPgm，該一位奇偶碼P—secc和該編程數(shù)據(jù)被共同編程至存 儲(chǔ)單元陣列210的存儲(chǔ)單元中(S80)。
根據(jù)前述的方法，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)200的當(dāng)前編程開始電壓和當(dāng)前錯(cuò)誤糾 正機(jī)制取決于關(guān)于主機(jī)IOO對快速編程模式和正常編程模式的交替使用的確 定。因此，該完整的體系享有編程的靈活性(即，潛在使用實(shí)際編程模式)而 沒有隨之而來的損害數(shù)據(jù)的完整性，而損害數(shù)據(jù)的完整性正是傳統(tǒng)使用快速 編程模式增加存儲(chǔ)系統(tǒng)編程速率的方法的特點(diǎn)。圖6是表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)400的功能結(jié)構(gòu)的框 圖。在這個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元陣列410被劃分為快速區(qū)域413和正常區(qū)域 412。存儲(chǔ)單元陣列410還包括一個(gè)地址區(qū)域411，用于存儲(chǔ)定義正常和快速 區(qū)域412和413的地址信息(例如，提供到各自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的地址索引)。
范圍。該地址信息在系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)被提供給地址比較器480和主機(jī)300。
在一個(gè)例子中，通過參照存^f渚在地址區(qū)域411中的地址信息，地址比舉交 器480確定4妄收自主才幾300的作為編程命4^一部分的輸入地址是對應(yīng)于快速 區(qū)域413或是對應(yīng)于正常區(qū)域412。當(dāng)與該編程命令相關(guān)的所接收的地址是 對應(yīng)于快速模式413中的一個(gè)地址時(shí)，地址比較器480產(chǎn)生快速模式信號(hào) FST并且將該快速模式信號(hào)FST施加于狀態(tài)機(jī)450和ECC塊440。使用從 第二開始電壓VM開始的ISPP方法和相應(yīng)的多位ECC引擎，狀態(tài)機(jī)450和 ECC塊440進(jìn)行操作以將數(shù)據(jù)編程至在快速區(qū)域413中的存儲(chǔ)單元。
頁面緩沖器420、數(shù)據(jù)緩沖器430、 ECC塊440、和高電壓產(chǎn)生器460 如同上述圖4中介紹的類似元件具有基本上相同的配置和操作。因此，頁面 緩沖器420、數(shù)據(jù)緩沖器430、 ECC塊440、和高電壓產(chǎn)生器460的操作將 不再闡述。
由于存儲(chǔ)單元陣列410被劃分為正常和快速區(qū)域412和413,在編程操 作過程中，包括在正常區(qū)域412中的存儲(chǔ)單元將被使用相對較低的編程開始 電壓編程，(即，第一開始電壓Vsu)。而同時(shí)，包括在快速區(qū)域413中的存 儲(chǔ)單元將被使用相對較高的編程開始電壓編程，(即，第二開始電壓Vst2)。 與之前一樣，較高的編程開始電壓具有增加在存儲(chǔ)系統(tǒng)400中存儲(chǔ)設(shè)備編程 速率的有益效果。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)行地址的分割，存儲(chǔ)單元陣列410被劃 分為正常和快速區(qū)域412和413。存儲(chǔ)在地址區(qū)域411的地址信息被認(rèn)為是 具有較高的優(yōu)先級并且因此通常被包括在正常區(qū)域412。附加的初始化信息 也可以4皮存儲(chǔ)在地址區(qū)域411，例如一次編程(OTP)lt據(jù)、引導(dǎo)代碼等等。與 任意的附加初始化信息一起被存儲(chǔ)在地址區(qū)域411的地址信息在系統(tǒng)引導(dǎo) (或加電)過程中可以被檢索并且被提供給地址比較器480。
地址比較器480存儲(chǔ)并保留在引導(dǎo)操作過程中從地址區(qū)域411讀取的該 地址信息(以及可選的初始化信息)。地址比較器480將該地址信息與一個(gè)由 主機(jī)接口 470提供的內(nèi)部地址iADD進(jìn)行比較，該內(nèi)部地址iADD與接收自主才幾300的一個(gè)命令相關(guān)。如果該內(nèi)部地址iADD對應(yīng)于與快速區(qū)域413相 關(guān)的地址，地址比較器480激活快速模式信號(hào)FST。該快速模式信號(hào)FST接 著被施加于狀態(tài)機(jī)450和ECC塊440。
狀態(tài)機(jī)450控制整體指令序列以及相關(guān)的控制信號(hào)，這些指令和控制信 號(hào)是有效地進(jìn)行由接收自主機(jī)300的命令所請求的編程、讀、和擦除操作和 有效定義由主機(jī)接口 470提供的內(nèi)部命令iCMD所必須的。特別是，在一個(gè) 編程操作過程中，與快速模式信號(hào)FST的狀態(tài)相關(guān)地，狀態(tài)機(jī)450控制高電 壓產(chǎn)生器460和頁面緩沖器420。在該編程操作過程中，如果快速模式信號(hào) FST是激活的，狀態(tài)機(jī)450促使高電壓產(chǎn)生器460從第二開始電壓Vst2開始 產(chǎn)生ISPP編程電壓Vpgm。狀態(tài)機(jī)450也控制頁面緩沖器420將數(shù)據(jù)編程至 存儲(chǔ)單元，與該編程電壓Vpgm同步。在一個(gè)讀操作過程中，狀態(tài)機(jī)450促使 高電壓產(chǎn)生器460和頁面緩沖器420執(zhí)行操作以偏置存儲(chǔ)單元的字線、預(yù)充 電位線、并感測來自存儲(chǔ)單元的lt悟。
主機(jī)接口 470控制主機(jī)300和存儲(chǔ)系統(tǒng)400之間的數(shù)據(jù)流。主機(jī)300將 命令和相關(guān)編程數(shù)據(jù)提供至存儲(chǔ)系統(tǒng)400，或從存儲(chǔ)系統(tǒng)400接收讀數(shù)據(jù)。 為了將數(shù)據(jù)編程至存儲(chǔ)系統(tǒng)400的快速區(qū)域413中的存儲(chǔ)單元，主機(jī)300能 夠通過數(shù)據(jù)地址控制存儲(chǔ)系統(tǒng)400。相應(yīng)地，在引導(dǎo)操作過程中，使用存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)系統(tǒng)400的地址區(qū)域411中的初始化信息，主機(jī)300可以將該地址信 息存儲(chǔ)至一個(gè)工作存儲(chǔ)器(例如， 一個(gè)R/W中間結(jié)果存儲(chǔ)器)。
利用上述結(jié)構(gòu)，才艮據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的閃存系統(tǒng)能夠4企測并糾正可能 由請求快速編程模式的過編程造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。可以通過將一個(gè)ECC塊結(jié) 合一位和多位ECC的能力來靈活提供這種能力。在讀操作過程中，如果與 快速區(qū)域413相關(guān)的存儲(chǔ)單元由相應(yīng)的讀命令識(shí)別，則多位ECC引擎被選 擇用于檢測和糾正在讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。
圖7是總結(jié)了用于圖6中顯示的存儲(chǔ)系統(tǒng)的示例性編程方法的流程圖。 在編程操作過程中，參照由主機(jī)300提供的地址選擇快速編程模式或正常編 程模式其中一個(gè)。但是在開始，主機(jī)300必須能夠根據(jù)相對優(yōu)先級確定編程 數(shù)據(jù)是與快速區(qū)域413或是與正常區(qū)域412相關(guān)，如上所述。主機(jī)300接著 向相應(yīng)的地址傳送編程命令并將數(shù)據(jù)編程至存儲(chǔ)系統(tǒng)400。存儲(chǔ)系統(tǒng)400將 參照其地址接著將數(shù)據(jù)編程至存儲(chǔ)單元的快速區(qū)域413或是正常區(qū)域412 中。
也就是， 一旦加電，存儲(chǔ)系統(tǒng)400被引導(dǎo)(S110)。主機(jī)300接著發(fā)出一個(gè)或多個(gè)命令將存儲(chǔ)在地址區(qū)域411中的地址信息(以及可選的初始化信息)
復(fù)制至地址比較器480和主機(jī)300中的工作存儲(chǔ)器(S120)。 一旦隨后接收到 來自主機(jī)300的一個(gè)指示編程操作的編程命令時(shí)，地址比較器480確定由主 機(jī)接口 470提供的相應(yīng)內(nèi)部地址iADD是否對應(yīng)于與快速區(qū)域413相關(guān)的地 址(S130)。如果該內(nèi)部地址iADD對應(yīng)于快速區(qū)域413中的一個(gè)地址，地址 比較器480產(chǎn)生一個(gè)激活的快速模式信號(hào)FST。
一旦確定該內(nèi)部地址iADD對應(yīng)于在快速區(qū)域413中的一個(gè)地址(S140二 是，并且快速模式信號(hào)FST是激活的)，狀態(tài)機(jī)450控制多位ECC引擎242(參 見圖4)和高電壓產(chǎn)生器460的操作。高電壓產(chǎn)生器460產(chǎn)生一個(gè)從第二開始 電壓Vw開始的ISPP編程電壓Vpgm。該編程數(shù)據(jù);故提供給如上所述的多位 ECC引擎242并且該ISPP編程電壓Vpgm被用于將該數(shù)據(jù)編程至在快速區(qū)域 413的存儲(chǔ)單元中(S150)。
然而， 一旦確定該內(nèi)部地址iADD對應(yīng)于在正常區(qū)域412中的一個(gè)地址 (8140=否，并且快速模式信號(hào)FST是無效的)，狀態(tài)機(jī)450控制一位ECC引 擎241(參見圖4)和高電壓產(chǎn)生器460的操作。高電壓產(chǎn)生器460產(chǎn)生一個(gè)從 第一開始電壓V^開始的ISPP編程電壓Vpgm。該編程數(shù)據(jù)被提供給如上所 述的一位ECC引擎241并且該ISPP編程電壓Vpgn^皮用于將該數(shù)據(jù)編程至在 正常區(qū)域412的存儲(chǔ)單元中(S160)。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)500的功能結(jié)構(gòu)的框 圖。這個(gè)實(shí)施例強(qiáng)調(diào)從存儲(chǔ)單元陣列的快速或正常區(qū)域中讀數(shù)據(jù)的能力。參 見圖8，響應(yīng)于接收自主機(jī)的讀命令，存儲(chǔ)系統(tǒng)500從存儲(chǔ)單元陣列510中 讀數(shù)據(jù)。注意，即使一個(gè)讀數(shù)據(jù)錯(cuò)誤超過了 ECC塊540的能力(即，數(shù)據(jù)錯(cuò) 誤超過了 ECC塊540定義的可糾正范圍)，存儲(chǔ)系統(tǒng)500仍然能夠糾正在該 讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤位。
存儲(chǔ)單元陣列510、頁面緩沖器520、數(shù)據(jù)緩沖器530、地址比較器580、 和主機(jī)接口 570與在圖6中所示的實(shí)施例中相關(guān)地描述的類似元件具有相同 的配置和操作。但是，存儲(chǔ)系統(tǒng)500進(jìn)一步包括讀重試控制器590。
如果讀命令指示讀存儲(chǔ)在快速區(qū)域513中的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)系統(tǒng)500使用所 提供的地址啟動(dòng)多位ECC引擎242(參見圖4)并且從快速區(qū)域513中讀該數(shù) 據(jù)。在讀數(shù)據(jù)操作過程中感測的讀數(shù)據(jù)被鎖存在頁面緩沖器520中。該讀數(shù) 據(jù)接著祐:從頁面緩沖器520傳送至ECC塊540。 ECC塊540 ^r測在該讀數(shù) 據(jù)中的錯(cuò)誤。如果由多位ECC引擎242檢測的讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤位的數(shù)目大于可以由多位ECC引擎242糾正的位數(shù)目時(shí)，則ECC塊540將一個(gè)糾正失 敗信號(hào)ECC—fail發(fā)送給讀重試控制器590。
響應(yīng)于該糾正失敗信號(hào)ECC—fail,讀重試控制器590將增加的讀重試信 號(hào)RRStep—0至n發(fā)送至狀態(tài)機(jī)550，并且當(dāng)前讀操作在相同頁面繼續(xù)。響 應(yīng)于第一讀重試信號(hào)RRStep一l,狀態(tài)機(jī)550使用增加的位線感測時(shí)間從所 指示的(以及讀失敗的)頁面重讀所讀數(shù)據(jù)。如果在第一次讀重試操作之后， 在重讀頁面數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤位的數(shù)目仍然超過ECC塊540的錯(cuò)誤糾正能力，則 ECC塊540再次產(chǎn)生糾正失敗信號(hào)ECC—fail,糾正失敗信號(hào)ECC—fail被施 加于讀重試控制器590,而讀重試控制器590依次產(chǎn)生第二讀重試信號(hào) RRStep_2。響應(yīng)于該第二讀重試信號(hào)RRStep_2，狀態(tài)機(jī)550控制高電壓產(chǎn) 生器560產(chǎn)生一個(gè)讀電壓Vread，其能補(bǔ)償過編程存儲(chǔ)單元的一個(gè)閾值電壓增 量。如果在這個(gè)使用加強(qiáng)的讀電壓的第二讀重試操作之后，包括在讀數(shù)據(jù)中 的錯(cuò)誤位的數(shù)目落在ECC塊540的錯(cuò)誤糾正能力范圍內(nèi)，則這些錯(cuò)誤位被 糾正而無需產(chǎn)生另一個(gè)糾正失敗信號(hào)ECC—fail。
在使用前述方法從快速區(qū)域513讀數(shù)據(jù)中，存儲(chǔ)系統(tǒng)500能夠執(zhí)行多個(gè) 讀重試操作，個(gè)讀重試操作具有(1)不同的感測時(shí)間和(2)增強(qiáng)的讀電壓Vread。
圖9是總結(jié)了用于圖8中顯示的存儲(chǔ)系統(tǒng)500的讀方法的流程圖，其中 該讀方法包括讀重試功能。參見圖9，通過在存儲(chǔ)系統(tǒng)500中首先增加讀數(shù)
據(jù)感測時(shí)間，并且接著增強(qiáng)(增加)施加的讀電壓Vread的電平來執(zhí)行該讀重試 操作。
在讀操作一開始，狀態(tài)機(jī)550控制頁面緩沖器520和高電壓產(chǎn)生器560 去感測、放大以及提供所選頁面的數(shù)據(jù)至ECC塊540(S210)。從所選頁面接 收該讀數(shù)據(jù)的ECC塊540檢測在讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤位(S215)。 ECC塊540接 著確定所檢測的錯(cuò)誤位的數(shù)目是否落在與ECC塊540錯(cuò)誤糾正能力相關(guān)的 預(yù)定范圍內(nèi)(S220)。如果檢測的錯(cuò)誤位的數(shù)目落在ECC塊540的可糾正范圍 內(nèi)(例如，組成多位ECC引擎242)，則ECC塊540執(zhí)行錯(cuò)誤糾正操作以修 復(fù)在讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤位(S260)。
然而，如果檢測的錯(cuò)誤位的數(shù)目落在它的可糾正范圍外，ECC塊540 產(chǎn)生糾正失敗信號(hào)ECC—fail并且所述方法執(zhí)行第一讀重試操作(S225)。也就 是，當(dāng)產(chǎn)生第一糾正失敗信號(hào)ECC—fail時(shí)，讀重試控制器590產(chǎn)生第一讀重 試信號(hào)RRStep—1并且將其傳輸至狀態(tài)機(jī)550。狀態(tài)機(jī)550接著控制第一讀 重試操作的執(zhí)行，其中一個(gè)增加的讀數(shù)據(jù)感測時(shí)間被應(yīng)用于讀存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列510中的所指示數(shù)據(jù)的操作中。第一重讀頁面數(shù)據(jù);陂獲得并且被傳送 至ECC塊540以及與該第一重讀頁面數(shù)據(jù)相關(guān)的錯(cuò)誤位也被再次檢測。如 果ECC塊540確定所檢測的錯(cuò)誤位的數(shù)目落在可糾正范圍內(nèi)(S235-是)，則 第 一重讀頁面數(shù)據(jù)的所檢測的錯(cuò)誤位在所應(yīng)用的錯(cuò)誤糾正操作過程中被 ECC塊540糾正(S260)。然而，如果錯(cuò)誤位的數(shù)目仍然落在ECC塊540的 可糾正范圍外(S235二否)，則ECC塊540傳輸?shù)诙m正失敗信號(hào)ECC—fail至 讀重試控制器5卯，并且讀重試控制器590提供相應(yīng)的第二讀重試信號(hào) RRStep—2至狀態(tài)機(jī)550。作為回應(yīng)，狀態(tài)機(jī)550促使高電壓產(chǎn)生器560和頁
面緩沖器520使用增強(qiáng)的讀電壓Vread執(zhí)行第二讀重試操作，以響應(yīng)于該第二
讀重試信號(hào)RRStep—2(S240)。所得的第二重讀頁面數(shù)據(jù)被頁面緩沖器530鎖 存并且被傳送至ECC塊540,其中ECC塊540再次;險(xiǎn)測在第二重讀頁面數(shù) 據(jù)重讀數(shù)據(jù)中的位(S245)。如果，此后，ECC塊540確定在第二重讀頁面數(shù) 據(jù)中的所檢測的錯(cuò)誤位落在可糾正范圍內(nèi)(S250二是)，則這些錯(cuò)誤位被糾正 (S260)。然而，如果錯(cuò)誤位的數(shù)目超過ECC塊540的錯(cuò)誤糾正能力，ECC 塊540確定在存儲(chǔ)系統(tǒng)500中的讀失敗并且產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的讀失敗消息 (S255)。
根據(jù)前述的讀操作，本發(fā)明的實(shí)施例能夠使用ECC塊540的固定的錯(cuò) 誤糾正能力與增加的感測時(shí)間和增強(qiáng)的讀電壓相關(guān)地(潛在地，并且所需地) 使用相對高的編程開始電壓來讀數(shù)據(jù)。
圖10是顯示由讀電壓導(dǎo)致產(chǎn)生的電壓應(yīng)力效應(yīng)的圖，并且進(jìn)一步概略 地描繪在讀操作過程中被頻繁訪問的特定存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域中的存儲(chǔ)單元 的閾值電壓分布，諸如那些存儲(chǔ)地址信息和OTP相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元。參 見圖10，存儲(chǔ)初始化信息例如引導(dǎo)碼或OTP數(shù)據(jù)的頻繁讀區(qū)域，在第一次 編程操作后在存儲(chǔ)系統(tǒng)？ 1導(dǎo)操作過程中被反復(fù)讀取。與這種類型數(shù)據(jù)相一 致，該頻繁讀區(qū)域在它們第一次編程操作后不(或非常少>故編程。因此，在 多個(gè)讀操作過程中在頻繁讀區(qū)域中的存儲(chǔ)單元被反復(fù)暴露于施加至未選中
字線的讀電壓Vread(此后，稱為"未選中讀電壓Vread")。
通常，未選中讀電壓Vread應(yīng)當(dāng)結(jié)合分布區(qū)域625來考慮哪個(gè)閾值電壓狀
態(tài)620由于過編程在擴(kuò)展。換句話說，為了中斷過編程效應(yīng)，其與編程和擁-
除操作的數(shù)目成正比，所建立的未選中讀電壓Vread應(yīng)當(dāng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)脑Ａ俊?即，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在圖10中未選中讀電壓^^沒置為一個(gè)增高 的讀電壓Vread2。但是，如果該增高的讀電壓Vread2被重復(fù)的讀操作反復(fù)施加于存儲(chǔ)單元陣列的頻繁讀區(qū)域，則在頻繁讀區(qū)域中的存儲(chǔ)單元可以柔和地編 程。由于該原因，在讀操作過程中受這個(gè)效應(yīng)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這 樣具有對應(yīng)于擦除狀態(tài)610的閾值電壓的存儲(chǔ)單元由增高的讀電壓Vready^ 編程，其中增高的讀電壓Vread2被反復(fù)施加于未選中的字線。這種現(xiàn)象一般 被稱為'軟編程，或'軟編程效應(yīng)，。根據(jù)這種效應(yīng)(即，存儲(chǔ)單元假設(shè)是一個(gè)擴(kuò) 展的電壓分布615),軟編程效應(yīng)造成將打算在擦除狀態(tài)610被編程的存儲(chǔ)單
元的閾值電壓輕微增加。這樣的存儲(chǔ)單元615可以包括已經(jīng)被編程至閾值電 壓大于OV的存儲(chǔ)單元。在這種情況下，在通過將OV施加至耦合軟編程存 儲(chǔ)單元的字線時(shí)讀數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生位錯(cuò)誤。
本發(fā)明的特定實(shí)施例提供了 一種讀方法，能夠在從存儲(chǔ)單元陣列的頻繁 讀區(qū)域讀數(shù)據(jù)時(shí)，通過最小化軟編程效應(yīng)的產(chǎn)生來減少錯(cuò)誤位。即，從這樣 的區(qū)域"頻繁讀數(shù)據(jù)"，被應(yīng)用于未選中讀電壓的電壓被設(shè)置成低于增高的讀
電壓V^d2的、減少的未選中讀電壓Vreadl 。在這些條件下執(zhí)行的讀操作的結(jié)
間來執(zhí)行一個(gè)讀重試操作。根據(jù)這種擴(kuò)展的感測時(shí)間讀操作，將賦予存儲(chǔ)頻 繁讀數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元最小的電壓應(yīng)力。結(jié)果，應(yīng)用于存儲(chǔ)頻繁讀數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 單元的讀循環(huán)的數(shù)目顯著增加。
圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例闡述應(yīng)用于存儲(chǔ)單元的讀操作的特征的 電路圖。圖ll示意性示出如何使用圖10的減少的未選中讀電壓Vread,和增 高的未選中讀電壓Vread2從頻繁讀存儲(chǔ)單元或存儲(chǔ)塊中讀數(shù)據(jù)。參見圖11 , 第一字線電壓組630在第一讀操作過程中被施加于選中塊的字線。選擇性的 讀電壓Vrd被施加于選中塊的選擇字線WL<X>,而減少的未選中讀電壓Vreadl
被施加于未選中的字線。該減少的未選中讀電壓vreadl比被提供給正常字線
的增高的未選中的讀電壓Vread (例如，4.5V)低。如果在從第一字線電壓組630 中所得的讀數(shù)據(jù)中出現(xiàn)錯(cuò)誤位，則執(zhí)行使用擴(kuò)展位線感測時(shí)間的第一讀重試 操作。在該第一讀重試操作后，如果仍然存在一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位，則使用增
高的未選中讀電壓Vread2執(zhí)行第二讀重試操作。
在該第二讀重試操作過程中，被施加于選中塊的字線的電壓是那些所示
出的與第二字線電壓組640相關(guān)的電壓。如果在第二字線電壓組640條件后 在第二重讀頁面數(shù)據(jù)中仍然存在一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位，則使用所示出的與第三 字線電壓組650相關(guān)的電壓條件執(zhí)行第三讀重試操作。
在該第三字線電壓組650中， 一個(gè)增高的電壓電平/人-故施加于選中字線的正常選擇讀電壓Vrd開始調(diào)整上升。即，增高的選擇讀電壓以Vrd+(X電平
被施加，其中aX)。才艮據(jù)每一個(gè)字線組630、 640和650，可以允許對讀數(shù)據(jù) 進(jìn)一步執(zhí)行ECC操作。從錯(cuò)誤檢測的結(jié)果中，如果所檢測的錯(cuò)誤位落在所 建立的可糾正范圍外，該存儲(chǔ)系統(tǒng)視需要可以通過改變所施加字線電壓的屬 性來執(zhí)行連續(xù)的讀重試操作。使用擴(kuò)展位線感測時(shí)間的讀重試操作即使在讀 操作之間也能通過圖10所示的字線偏置模式被執(zhí)行。
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可以減少由所施加的讀電壓引起 的應(yīng)力的閃存設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)的框圖，其中以與圖11相關(guān)的所述的方式對 相關(guān)頻繁讀存儲(chǔ)單元或頻繁讀存儲(chǔ)塊執(zhí)行該讀操作。參見圖12，如果在指向 一個(gè)頻繁讀存儲(chǔ)塊中的讀操作過程中有一個(gè)讀失敗，狀態(tài)機(jī)650通過改變選 中塊的字線電壓來重復(fù)該讀重試才喿作。頁面緩沖器620、數(shù)據(jù)緩沖器630、 ECC塊640、讀重試控制器690和主4幾4妻口 670與在圖8中類似元件具有相 同的配置和操作。但是，地址比較器680存儲(chǔ)地址信息，其包括在系統(tǒng)引導(dǎo) 過程中按上述被存儲(chǔ)的頻繁的面向讀的塊(Read-Oriented-Block ， ROB)信息 611。
因此，存儲(chǔ)單元陣列610包括ROB區(qū)域612和正常區(qū)域613，其在傳 統(tǒng)意義上是可編程和可擦除的。ROB區(qū)域612使用ROB范圍信息被編程。 ROB區(qū)域612—般被寫入引導(dǎo)碼、OTP數(shù)據(jù)、OS代碼和應(yīng)用代碼。在ROB 區(qū)域612中的這些數(shù)據(jù)可以由讀操作存取，除非存在異常。如果未選中讀電
壓Vread以高電平被連續(xù)施加于存儲(chǔ)單元，則存儲(chǔ)單元的閾值電壓被提高以最
終限制讀循環(huán)的數(shù)目。
在一個(gè)讀纟喿作過程中，地址比4交器680確定輸入地址iADD是否對應(yīng)于 存儲(chǔ)在ROB區(qū)域612中的地址信息。如果該輸入地址iADD對應(yīng)于ROB區(qū) 域612信息，則地址比較器680激活并提供一個(gè)ROB標(biāo)記信號(hào)至狀態(tài)才幾650。 狀態(tài)機(jī)650控制高電壓產(chǎn)生器660和頁面緩沖器620在第一讀操作過程中利
用減少的未選中讀電壓Vreadi來讀頁面數(shù)據(jù)。在該操作過程中，讀數(shù)據(jù)被通
過頁面緩沖器620傳送至ECC塊640,并且ECC塊640 4企測在該讀數(shù)據(jù)中 的錯(cuò)誤位。這里，ECC塊640可以被配置成僅執(zhí)行一個(gè)錯(cuò)誤檢測功能，或一 個(gè)錯(cuò)誤檢測和錯(cuò)誤糾正功能。
ECC塊640提供指示一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位或一個(gè)不能被修復(fù)的錯(cuò)誤位的 第一糾正失敗信號(hào)ECC_fail給讀重試控制器690。讀重試控制器690參照第 一糾正失敗信號(hào)ECC—fail,輸出第一讀重試信號(hào)RRStep—1至狀態(tài)機(jī)650。響應(yīng)于該第一讀重試信號(hào)RRStep—1，狀態(tài)機(jī)650促使高電壓產(chǎn)生器660和 頁面緩沖器620使用擴(kuò)展的位線感測時(shí)間執(zhí)行第一讀重試操作。如果該糾正 失敗信號(hào)ECC—fail被再次產(chǎn)生，讀重試控制器690輸出第二讀重試信號(hào) RRStep—2。響應(yīng)于該第二讀重試信號(hào)RRStep—2，狀態(tài)機(jī)650促使高電壓產(chǎn)
生器660和頁面緩沖器620使用增高的未選中讀電壓Vread2讀取同一頁面。
如果糾正失敗信號(hào)ECC—fail仍然再次被產(chǎn)生，讀重試控制器690提供第三讀 重試信號(hào)RRStep—3至狀態(tài)機(jī)650。響應(yīng)于該第三讀重試信號(hào)RRStep一3，狀 態(tài)機(jī)650控制高電壓產(chǎn)生器660和頁面緩沖器620使用增高的未選中讀電壓 Vread2和增高的選擇讀電壓(Vrd+a)讀取同 一頁面。
如上所述，通過在第一讀操作過程中使用減少的未選中讀電壓Vreadl, 該存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠大大減少讀電壓相關(guān)應(yīng)力，其對在ROB區(qū)域612中所指示 的存儲(chǔ)單元陣列510的相關(guān)部分的存儲(chǔ)單元尤其敏銳。這個(gè)方法允許選擇增 加讀操作的最大數(shù)目，包括指向在ROB塊612中所識(shí)別的存儲(chǔ)單元的讀重
試操作。
圖13是總結(jié)了由圖12中相關(guān)的閃存設(shè)備執(zhí)行的讀操作的流程圖。參見 圖13，在該讀操作過程中，ECC塊640被假定僅執(zhí)行錯(cuò)誤檢測而沒有錯(cuò)誤 糾正。
如果接收的作為部分主機(jī)命令的地址指示在ROB區(qū)域612中識(shí)別的存 儲(chǔ)單元，讀4喿作開始至ROB區(qū)域612的選中頁面。首先，至該選中頁面的 讀操作是在狀態(tài)機(jī)650的控制下執(zhí)行的。該選中讀電壓Vrd被施加于選中塊 的選中字線，而減少的未選中讀電壓Vreadl被施加于未選中的字線。在這些 偏置條件下讀的頁面數(shù)據(jù)由頁面緩沖器620感測和鎖存并且被傳送至ECC 塊640(S310)。 ECC塊640檢測在該讀頁面數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤位(S315)。 ECC塊 640接著確定在該讀頁面數(shù)據(jù)中是否存在一個(gè)錯(cuò)誤位(S320)。除非有一個(gè)錯(cuò) 誤位被檢測出，否則該讀頁面數(shù)據(jù)被輸出至該主機(jī)或某一其它外部電路 (S375)。
然而如果該讀數(shù)據(jù)包括一個(gè)錯(cuò)誤位，ECC塊640輸出糾正失敗信號(hào) ECC—fail并且執(zhí)行第一讀重試操作(S325)。當(dāng)該第一糾正失敗信號(hào)ECC_fail 被產(chǎn)生，讀重試控制器690輸出第一讀重試信號(hào)RRStep一l至狀態(tài)機(jī)650。 響應(yīng)于該第一讀重試信號(hào)RRStep—1,狀態(tài)機(jī)650使用擴(kuò)展的位線感測時(shí)間 控制第一讀重試操作的執(zhí)行(S325)。第一重讀頁面數(shù)據(jù)作為結(jié)果被傳送至 ECC塊640。接著，ECC塊640檢測在該第一重讀頁面數(shù)據(jù)中是否有一個(gè)錯(cuò)誤位(S330)。
如果沒有錯(cuò)誤位被檢測出，則該讀數(shù)據(jù)被輸出(S375)。然而，如果在該 第一重讀頁面數(shù)據(jù)中出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤位，狀態(tài)機(jī)650調(diào)整該未選中讀電壓Vread 的電平以產(chǎn)生增高的未選中讀電壓Vread2，并且使用這個(gè)電壓執(zhí)行第二讀重 試操作(S340)。也就是，響應(yīng)于第二讀重試信號(hào)RRStep一2，狀態(tài)機(jī)650控制
高電壓產(chǎn)生器660和頁面緩沖器620使用該增高的未選中讀電壓Vread2(大約
4.5V)執(zhí)行第二讀重試操作(S340)。該第二重讀頁面數(shù)據(jù)接著被傳送至ECC 塊640并且相關(guān)于該第二重讀頁面數(shù)據(jù)再次執(zhí)行錯(cuò)誤位檢測(S345)。
如果ECC塊640確定在該第二重讀頁面數(shù)據(jù)中沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤位(8350= 否)，則接著該讀數(shù)據(jù)被輸出(S375)。然而，如果仍然從該第二重讀頁面數(shù)據(jù) 中檢測出錯(cuò)誤位，則ECC塊640再次將該糾正失敗信號(hào)ECC—fail傳輸至讀 重試控制器690，并且讀重試控制器690提供第三讀重試信號(hào)RRStep—3至 狀態(tài)機(jī)650,表明第三次讀失敗。響應(yīng)于該第三讀重試信號(hào)RRStep一3，狀態(tài) 機(jī)650接著控制高電壓產(chǎn)生器660和頁面緩沖器620不僅使用增高的未選中
讀電壓Vread2，而且使用增高的選中讀電壓Vrd+(X，再次讀所指示的頁面數(shù)據(jù)
(S355)。
第三重讀頁面數(shù)據(jù)作為結(jié)果被鎖存在頁面緩沖器620中并被傳送至 ECC塊640。 ECC塊640檢測在該第三重讀頁面數(shù)據(jù)中是否出現(xiàn)錯(cuò)誤位 (S360)。如果沒有，該讀數(shù)據(jù)被輸出(S375)。然而，如果ECC塊640確定一 個(gè)錯(cuò)誤位出現(xiàn)在該第三重讀頁面數(shù)據(jù)中(S365二是)，則由存儲(chǔ)系統(tǒng)600指示一 個(gè)讀失敗結(jié)果(例如，由狀態(tài)機(jī)640接收的第四讀重試信號(hào)RRStep—4產(chǎn)生一 個(gè)指示讀失敗狀態(tài)的狀態(tài)信號(hào)iStatus)(S370)。
結(jié)合圖13如上所述，所述的方法實(shí)施例可以在一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)中執(zhí)行， 該存儲(chǔ)系統(tǒng)包括僅能執(zhí)行錯(cuò)誤檢測而沒有錯(cuò)誤糾正的ECC電路。由于指向 ROB區(qū)域612的讀操作使用減少的未選中讀電壓Vreadl而被執(zhí)行，產(chǎn)生軟編 程效應(yīng)的可能性就減少了。因此，使用變化的讀條件(例如，偏置電壓)，與 包括在ROB區(qū)域612中的存儲(chǔ)單元相關(guān)地，讀操作的數(shù)目(或在讀操作中的 讀循環(huán))可能被增加。
圖14是總結(jié)了由圖12中的閃存設(shè)備執(zhí)行的讀操作的另一個(gè)實(shí)施例的流 程圖，包括由ECC塊640執(zhí)行的與讀數(shù)據(jù)相關(guān)的錯(cuò)誤糾正功能。
響應(yīng)于對應(yīng)于ROB區(qū)域信息611的地址，開始對ROB區(qū)域612的所選 頁面的讀操作。該讀操作在狀態(tài)機(jī)650的控制下進(jìn)行至所選頁面。在這個(gè)過程中，在選中的塊中，選中讀電壓Vrd被施加于選中字線而未選中讀電壓Vreacn 被施加于未選中的字線。在這個(gè)偏置條件下，讀出的頁面數(shù)據(jù)由頁面緩沖器
620感測和鎖存并且接著被傳送至ECC塊(S410)。該ECC塊640從傳輸至 其的頁面數(shù)據(jù)中檢測錯(cuò)誤位(S415)。該ECC塊640還確定該檢測出的錯(cuò)誤位 的數(shù)目是否在可糾正范圍內(nèi)(S420)。如果錯(cuò)誤位的數(shù)目在ECC塊640的可糾 正范圍(或錯(cuò)誤糾正能力)內(nèi)，則該ECC塊640利用所檢測出的錯(cuò)誤位執(zhí)行錯(cuò) 誤糾正操作(S475)。相反，如果錯(cuò)誤位的數(shù)目在ECC塊640的可糾正范圍外， 該ECC塊640輸出糾正失敗信號(hào)ECC—fail并且過程進(jìn)入一個(gè)重讀步驟S425。 響應(yīng)于糾正失敗信號(hào)ECC—fail的第 一次產(chǎn)生，讀重試控制器690輸出第 一讀 重試信號(hào)RRStepJ至狀態(tài)機(jī)650。響應(yīng)于該第一讀重試信號(hào)RRStep—1,狀 態(tài)機(jī)650使用長度擴(kuò)展的位線感測時(shí)間使能該重讀操作(S425)。重讀頁面數(shù) 據(jù)被傳送至ECC塊640。該ECC塊640從該重讀頁面數(shù)據(jù)中檢測錯(cuò)誤位 (S430)。并且，該ECC塊640確定所檢測出的錯(cuò)誤位的數(shù)目是否在可糾正范 圍(或錯(cuò)誤糾正能力)內(nèi)(S435)。如果在長度擴(kuò)展的位線感測時(shí)間中重讀的頁 面數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤被確定為可糾正的，該ECC塊640開始錯(cuò)誤糾正操作(S475) 并且頁面數(shù)據(jù)被沒有錯(cuò)誤地輸出(S480)。
另 一方面，如果包括在由第 一重讀操作讀出的頁面數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤位的數(shù) 目超過了 ECC塊640的錯(cuò)誤糾正能力，該ECC塊640輸出糾正失敗信號(hào) ECC—fail并且該讀重試控制器690輸出第二讀重試信號(hào)RRStep_2至狀態(tài)積』 650。響應(yīng)于該第二讀重試信號(hào)RRStep—2，狀態(tài)機(jī)650通過未選中的讀電壓 Vread2啟動(dòng)該重讀操作(S440)。重讀頁面數(shù)據(jù)被傳送至ECC塊640。該ECC
塊640從該重讀頁面數(shù)據(jù)中檢測錯(cuò)誤位(S445)。該ECC塊640確定所檢測出 的錯(cuò)誤位的數(shù)目是否在其可糾正范圍內(nèi)(S450)。如果由未選中的讀電壓Vread2 的增加電平重讀出的頁面數(shù)據(jù)中的所檢測出的錯(cuò)誤位被確定為可糾正的，該 ECC塊640開始錯(cuò)誤糾正操作(S475)。但是如果錯(cuò)誤位的數(shù)目仍然超過可糾 正范圍，該ECC塊640傳送糾正失敗信號(hào)ECC—fail至讀重試控制器690。 該讀重試控制器690在該第二讀失敗條件下，提供第三讀重試信號(hào)RRStep—3 至狀態(tài)機(jī)650。響應(yīng)于該第三讀重試信號(hào)RRStep一3，狀態(tài)機(jī)650控制高電壓 產(chǎn)生器660和頁面緩沖器620利用增高的選中讀電壓Vrd+a繼續(xù)該讀操作 (S455)。鎖存在頁面緩沖器620中的第三重讀頁面數(shù)據(jù)被傳送至ECC塊640。 該ECC塊640從該重讀頁面數(shù)據(jù)中檢測錯(cuò)誤位(S460)。并且，該ECC塊640 確定所檢測出的錯(cuò)誤位在錯(cuò)誤糾正能力中是否是可糾正的(S465)。如果錯(cuò)誤位的數(shù)目在可糾正范圍內(nèi)，過程進(jìn)入到錯(cuò)誤糾正步驟S475。但是如果錯(cuò)誤 位的數(shù)目超過錯(cuò)誤糾正能力，ECC塊640再次發(fā)出糾正失敗信號(hào)ECC—fail 至讀重試控制器690。響應(yīng)于該第四糾正失敗信號(hào)ECC_fail，該讀重試控制 器690產(chǎn)生第四讀重試信號(hào)RRStep—4。響應(yīng)于該第四讀重試信號(hào)RRStep—4， 狀態(tài)機(jī)產(chǎn)生讀失敗消息和將該讀失敗消息寫入狀態(tài)寄存器(未示出)。
根據(jù)在圖14中前述的讀方法，該過程通過首先引導(dǎo)對利用低未選中讀
電壓Vre^從ROB區(qū)域讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤糾正操作來執(zhí)行。如果有一個(gè)錯(cuò)
誤位不能由ECC塊640修復(fù)，則在相同的字線偏置條件下利用長度擴(kuò)展的 位線感測時(shí)間來繼續(xù)所述讀操作。此后，如果錯(cuò)誤位的數(shù)目仍然超過可糾正 范圍，該讀操作進(jìn)一步利用未選中的讀電壓Vread2和增加的選中電壓Vrd+a
繼續(xù)。即使是在利用未選中的讀電壓Vread2和增加的選中電壓Vrd+Ol重讀頁 面的情況下，錯(cuò)誤糾正步驟也被包括在其中。相應(yīng)地，軟編程效應(yīng)可以從中
被打斷，由于對ROB區(qū)域612的讀操作在第一時(shí)間^皮執(zhí)行。結(jié)果，它大大 增加了對ROB區(qū)域612的存儲(chǔ)單元的讀循環(huán)的可用數(shù)目。在此，重讀操作 的順序可以不限制于前述的實(shí)施例。
圖15是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算邏輯平臺(tái)700(例如，信息處 理系統(tǒng)、移動(dòng)電子設(shè)備、等等)的框圖，計(jì)算邏輯平臺(tái)700包括閃存設(shè)備或 閃存系統(tǒng)710。參見圖15,閃存系統(tǒng)710可以被嵌入在計(jì)算平臺(tái)700中。本 發(fā)明的這個(gè)特定實(shí)施例可以包括調(diào)制解調(diào)器720、顯示器單元730、中央處 理單元(CPU)740、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)750、和輸入/輸出單元760,所有 這些都通過系統(tǒng)總線770電連接至閃存系統(tǒng)710。閃存系統(tǒng)710可以被配置 成與前述的存儲(chǔ)系統(tǒng)或閃存系統(tǒng)基本上相同。閃存系統(tǒng)710可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)， 所述數(shù)據(jù)通過輸入/輸出單元760被提供，或被處理或?qū)⒂蒀PU 740處理。
閃存系統(tǒng)710甚至可以被配置成固態(tài)驅(qū)動(dòng)器或磁盤(SSD)。在這種配置 中，計(jì)算平臺(tái)700能夠使用高速數(shù)據(jù)存取操作將大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閃存系統(tǒng) 710中。因此這樣能夠從閃存系統(tǒng)710中提供高度可靠的數(shù)據(jù)給計(jì)算邏輯平 臺(tái)700。盡管未在圖15中示出，計(jì)算邏輯平臺(tái)700可以進(jìn)一步包括應(yīng)用專用 芯片組、相機(jī)圖像處理器(例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像感測器； 即，CIS)、用戶接口等等。
閃存設(shè)備或系統(tǒng)710或該存儲(chǔ)系統(tǒng)可以通過各種封裝類型與計(jì)算邏輯平 臺(tái)700相結(jié)合安裝在印刷電路板上。例如，閃存系統(tǒng)710或該存儲(chǔ)系統(tǒng)可以 通過任意封裝類型安裝在其上，例如，層疊封裝(PoP)、球柵陣列(BGA)、芯片尺寸級封裝(CSP)、塑膠引線載體封裝(PLCC)、塑料雙列直插封裝
(PDIP)、壓模晶片封裝、壓模晶片形式、板上芯片(COB)、雙列直插式陶 瓷封裝(CERDIP)、塑料公制四方扁平封裝(MQFP)、薄四方扁平封裝
(TQFP)、小外形(SOIC)、收縮型小外形封裝(SSOP)、薄小外形封裝
(TSOP)、薄四方扁平封裝(TQFP)、系統(tǒng)級封裝(SIP)、多芯片封裝(MCP)、 晶圓級制造封裝(WFP )、晶圓級處理堆疊封裝(WSP )或晶圓級處理封裝
(WSP )。
上面披露的主題應(yīng)當(dāng)被理解成說明性的，而并非限制性的。并且所附權(quán) 利要求是用來覆蓋所有這些修改、增強(qiáng)、和其它實(shí)施例，其都落在本發(fā)明的 范圍內(nèi)，如同由下列權(quán)利要求所定義的。因此，在法律所允許的最大限度內(nèi)， 本發(fā)明的范圍由下列權(quán)利要求和它們的等同物最廣泛可容許的闡述所確定。
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2007年8月16日提交的韓國專利申請?zhí)?0-2007-82330 的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用結(jié)合至此。
權(quán)利要求
1、一種可在非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)中操作的方法，其中非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)包括存儲(chǔ)單元陣列，該方法包括接收編程命令，其中編程命令包括編程數(shù)據(jù)并且指示使用快速編程模式或正常編程模式執(zhí)行編程命令；如果指示為快速編程模式，激活多位錯(cuò)誤檢測和/或糾正(ECC)引擎以產(chǎn)生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的多位ECC碼并且將該編程數(shù)據(jù)和多位ECC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中；以及如果指示為正常編程模式，激活一位ECC引擎以產(chǎn)生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的一位ECC碼并且將該編程數(shù)據(jù)和一位ECC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，進(jìn)一步包括如果指示為正常編程模式，從第一開始電壓開始產(chǎn)生編程電壓并且使用 該編程電壓將編程數(shù)據(jù)和一位ECC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中；以及如果指示為快速編程模式，從比第一開始電壓高的第二開始電壓開始產(chǎn)元陣列中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中接收包括編程數(shù)據(jù)并且指示使用快速 編程模式或正常編程模式執(zhí)行編程命令的編程命令步驟包括參照該編程命令產(chǎn)生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的內(nèi)部地址；將該內(nèi)部地址與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列的地址區(qū)域的地址信息相比較；以及參照該內(nèi)部地址與地址信息的比較，確定指示的是快速編程模式還是正 常編程纟莫式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括對應(yīng)于該編程命令，接收在非易失性系統(tǒng)外部產(chǎn)生的命令；以及 將內(nèi)部地址與外部產(chǎn)生的命令劃分開。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中該地址信息指示在存儲(chǔ)單元陣列中的 地址對應(yīng)于正常區(qū)域和快速區(qū)域；在快速編程模式下存儲(chǔ)該編程數(shù)據(jù)和多位ECC碼的步驟包括使用從第 二開始電壓開始的編程電壓在快速區(qū)域至少存儲(chǔ)該編程數(shù)據(jù)；以及在正常編程模式下存儲(chǔ)該編程數(shù)據(jù)和一位ECC碼的步驟包括使用從第 一開始電壓開始的編程電壓在正常區(qū)域至少存儲(chǔ)該編程數(shù)據(jù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括在對非易失性存儲(chǔ)器的系統(tǒng)引導(dǎo)操作過程中將地址信息從存儲(chǔ)單元陣 列的地址區(qū)域復(fù)制至地址比較器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該地址區(qū)域進(jìn)一步存儲(chǔ)用于非易失性 存儲(chǔ)系統(tǒng)在系統(tǒng)S1導(dǎo)操作過程中被存取的初始化信息。
8、 一種可在非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)中操作的方法，其中非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng) 包括存儲(chǔ)單元陣列，該方法包括接收讀命令，該讀命令指示讀存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的數(shù)據(jù)以及進(jìn)一步 指示使用快速讀模式或是正常讀模式執(zhí)行讀命令；如果指示為快速讀模式，激活多位錯(cuò)誤檢測和/或糾正(ECC)引擎以便使 用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的多位ECC碼檢測/糾正在該讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤位； 以及如果指示為正常讀模式，激活一位ECC引擎以便使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元 陣列中的一位ECC碼檢測/糾正在該讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤位。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中接收進(jìn)一步指示使用快速讀模式或正 常讀模式執(zhí)行讀命令的讀命令的步驟包括參照該讀命令產(chǎn)生與讀數(shù)據(jù)相關(guān)的內(nèi)部地址；及參照該內(nèi)部地址與地址信息的比較，確定指示的是快速讀模式還是正常 讀模式。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括對應(yīng)于該讀命令，接收在非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)外部產(chǎn)生的命令；以及 將內(nèi)部地址與外部產(chǎn)生的命令劃分開。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中該地址信息指示在存儲(chǔ)單元陣列中的 地址對應(yīng)于正常區(qū)域和快速區(qū)域；在快速讀模式下讀取該讀數(shù)據(jù)和多位ECC碼的步驟包括從快速區(qū)域至 少讀取該讀數(shù)據(jù)；以及在正常讀模式下讀取該讀數(shù)據(jù)和一位ECC碼的步驟包括從正常區(qū)域至少讀取該讀ltl居。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括在對非易失性存儲(chǔ)器的系統(tǒng)引導(dǎo)操作過程中將地址信息從存儲(chǔ)單元陣 列的地址區(qū)域復(fù)制至地址比較器。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中該地址區(qū)域進(jìn)一步存儲(chǔ)用于非易失 性存儲(chǔ)系統(tǒng)在系統(tǒng)？ 1導(dǎo)操作過程中被存取的初始化信息。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中指示為快速讀模式，并且該方法進(jìn)一 步包括從存儲(chǔ)單元陣列讀該讀數(shù)據(jù)和多位ECC數(shù)據(jù)后，使用該多位ECC數(shù)據(jù) 確定在該讀數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤；以及如果該錯(cuò)誤是使用該多位ECC數(shù)據(jù)可糾正的，則使用多位ECC數(shù)據(jù)執(zhí) 行錯(cuò)誤糾正操作以糾正該錯(cuò)誤；或如果該錯(cuò)誤是使用該多位ECC數(shù)據(jù)不可糾正的，則使用擴(kuò)展的位線感 測時(shí)間對存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的該讀數(shù)據(jù)執(zhí)行第一讀重試操作以提供第 一重讀數(shù)據(jù)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括使用多位ECC數(shù)據(jù)確定在第一重讀數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤；以及 如果該錯(cuò)誤是使用該多位ECC數(shù)據(jù)可糾正的，則使用多位ECC數(shù)據(jù)執(zhí)行錯(cuò)誤糾正操作以糾正該錯(cuò)誤；或如果該錯(cuò)誤是使用該多位ECC數(shù)據(jù)不可糾正的，則使用增高的讀電壓在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的該讀數(shù)據(jù)上執(zhí)行第二讀重試操作，該增高的讀電
16、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中指示為快速讀模式，并且該方法進(jìn)一 步包括在使用減少的未選中讀電壓從存儲(chǔ)單元陣列中讀該讀數(shù)據(jù)和多位ECC 數(shù)據(jù)后，使用該多位ECC數(shù)據(jù)檢測在該讀數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤；以及如果檢測到錯(cuò)誤，則使用擴(kuò)展的位線感測時(shí)間執(zhí)行第 一讀重試操作以提 供第一重讀數(shù)據(jù)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括使用多位ECC數(shù)據(jù)確定在第一重讀數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤；以及 如果檢測到錯(cuò)誤，則使用增高的未選中讀電壓在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的該讀數(shù)據(jù)上執(zhí)行第二讀重試操作以提供第二重讀數(shù)據(jù)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括使用多位ECC數(shù)據(jù)確定在第二重讀數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤；以及 如果檢測到錯(cuò)誤，則使用增高的未選中讀電壓和增高的選中讀電壓一起 在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的該讀數(shù)據(jù)上執(zhí)行第三讀重試操作。
19、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中指示為快速讀模式，并且該方法進(jìn)一 步包括數(shù)據(jù)后，使用該多位ECC數(shù)據(jù)檢測在該讀數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤；以及如果檢測到錯(cuò)誤并且錯(cuò)誤被確定為在非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)的ECC能力內(nèi)，則糾正該錯(cuò)誤并且輸出該讀數(shù)據(jù)；否則使用擴(kuò)展的位線感測時(shí)間執(zhí)行第 一讀重試操作以提供第 一重讀數(shù)據(jù)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括使用多位ECC數(shù)據(jù)確定在第一重讀數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤；以及 如果檢測到錯(cuò)誤并且錯(cuò)誤被確定為在非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)的ECC能力內(nèi)， 則糾正該錯(cuò)誤并且輸出第 一重讀數(shù)據(jù)；執(zhí)行第二讀重試操作以提供第二重讀數(shù)據(jù)。
1 ' '
21、 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括使用多位ECC數(shù)據(jù)確定在第二重讀數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤；以及 如果檢測到錯(cuò)誤并且錯(cuò)誤被確定為在非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)的ECC能力內(nèi)，則糾正該錯(cuò)誤并且輸出該第二重讀數(shù)據(jù)；否則使用增高的未選中讀電壓和增高的選中讀電壓 一起在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的該讀數(shù)據(jù)上執(zhí)行第三讀重試操作。
22、 一種系統(tǒng)，包4舌主機(jī)，被配置以提供編程命令，其中編程命令包括編程數(shù)據(jù)并且指示以 快速編程模式或是正常編程模式執(zhí)行與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的編程操作；以及閃存設(shè)備，被配置通過產(chǎn)生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的一位錯(cuò)誤檢測和/或糾正 (ECC)碼在正常模式下執(zhí)行編程操作，并且使用具有第一開始電壓的第一編 程電壓在存儲(chǔ)單元陣列中存儲(chǔ)該編程數(shù)據(jù)和一位ECC數(shù)據(jù)，或者通過產(chǎn)生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的多位ECC碼在快速模式下執(zhí)行編程操作，并且使用具有第二開始電壓的第二編程電壓在存儲(chǔ)單元陣列中存儲(chǔ)該編程數(shù)據(jù)和多位ECC數(shù)據(jù)，其中該第二開始電壓比該第一開始電壓高。
23、 才艮據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中該閃存設(shè)備包括 存儲(chǔ)單元陣列；高電壓產(chǎn)生器，施加第一編程電壓或第二編程電壓至存儲(chǔ)單元陣列中的 選中字線；ECC塊，產(chǎn)生一位ECC碼或多位ECC碼；以及狀態(tài)機(jī)，參照快速編程模式或正常編程模式控制該高電壓產(chǎn)生器和ECC塊。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中該ECC塊包括一位ECC引擎，在正常編程;漠式過程中產(chǎn)生與編程凄史據(jù)相關(guān)的 一位ECC 碼；以及多位ECC引擎，在快速編程模式過程中產(chǎn)生與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的多位ECC碼。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中該ECC塊進(jìn)一步包括 編程選擇器，將編程數(shù)據(jù)提供給該一位ECC引擎或該多位ECC引擎其中之一；以及多路器，選擇一位ECC碼或多位ECC碼。
26、 根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中該狀態(tài)機(jī)被配置為在快速編程模式 過程中控制該ECC塊以激活該多位ECC引擎并且進(jìn)一步被配置為在快速編 程模式過程中控制該高電壓產(chǎn)生器以產(chǎn)生具有第二開始電平的編程電壓。
27、 根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中該存儲(chǔ)單元陣列被劃分為在快速編 程模式過程中存儲(chǔ)編程數(shù)據(jù)的快速區(qū)域和在正常編程模式過程中存儲(chǔ)編程 數(shù)據(jù)的正常區(qū)域。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中基于與編程數(shù)據(jù)相關(guān)的地址和在存 儲(chǔ)單元陣列的快速區(qū)域和正常區(qū)域中的地址的比較，主機(jī)指示快速編程模式 或是正常編程模式。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中該閃存設(shè)備進(jìn)一步包括 參照與中的地址的比較，地址比較器產(chǎn)生快速模式信號(hào)；其中狀態(tài)機(jī)、ECC塊和高電壓產(chǎn)生器響應(yīng)于該快速模式信號(hào)的激活/無 效，分別參照快速編程模式或是正常編程模式進(jìn)行操作。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中存儲(chǔ)單元陣列進(jìn)一步包括地址區(qū)域， 用于存儲(chǔ)至少與快速區(qū)域和正常區(qū)域其中之一有關(guān)的地址信息。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中地址比較器存儲(chǔ)基于系統(tǒng)引導(dǎo)操作 的執(zhí)行、從地址區(qū)域接收的地址信息。
32、 一種閃存設(shè)備，包括存儲(chǔ)單元陣列，具有被劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域的存儲(chǔ)單元； 地址比較器，產(chǎn)生標(biāo)記信號(hào)，以基于此確定與讀操作相關(guān)的地址對應(yīng)于 第一區(qū)域；高電壓產(chǎn)生器，在讀操作過程中參照該標(biāo)記信號(hào)提供減少的未選中讀電 壓或增高的未選中讀電壓給存儲(chǔ)單元陣列的未選中字線；頁面緩沖器，在該讀操作過程中使用第 一位線感測時(shí)段或比第 一位線感 測時(shí)段長的第二位線感測時(shí)段來感測存儲(chǔ)單元陣列的位線；ECC塊，檢測和/或糾正在讀數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤，如由頁面緩沖器所提供的 讀數(shù)據(jù)，以及如果在該錯(cuò)誤中的錯(cuò)誤位的數(shù)目超過了 ECC塊的糾正能力時(shí) 產(chǎn)生讀失敗信號(hào)；以及狀態(tài)機(jī)，響應(yīng)于該標(biāo)記信號(hào)和讀失敗信號(hào)，控制該高電壓產(chǎn)生器和頁面 緩沖器。
33、 根據(jù)權(quán)利要求32的閃存設(shè)備，其中第一區(qū)域與頻繁讀存儲(chǔ)單元或 頻繁讀存儲(chǔ)塊相關(guān)。
34、 根據(jù)在權(quán)利要求33中提出的閃存設(shè)備，其中第一區(qū)域包括存儲(chǔ)與 第一區(qū)域相關(guān)的地址信息的存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域。
35、 根據(jù)權(quán)利要求34的閃存設(shè)備，其中地址比較器被配置以存儲(chǔ)該地 址信息。
36、 根據(jù)權(quán)利要求35的閃存設(shè)備，其中該地址信息在引導(dǎo)操作過程中 從存儲(chǔ)單元陣列中被讀出以及被存儲(chǔ)在地址比較器中。
37、 根據(jù)權(quán)利要求32的閃存設(shè)備，進(jìn)一步包括讀重試控制器，計(jì)數(shù)由ECC塊產(chǎn)生的讀失敗信號(hào)并且使?fàn)顟B(tài)機(jī)使用擴(kuò) 展的數(shù)據(jù)感測時(shí)段來重讀該讀數(shù)據(jù)。
38、 根據(jù)權(quán)利要求37的閃存設(shè)備，其中讀重試控制器進(jìn)一步使?fàn)顟B(tài)機(jī)通過改變施加于選中和未選中字線的讀電壓來重讀該讀凝:據(jù)，以響應(yīng)每一次讀失敗信號(hào)。
39、 根據(jù)權(quán)利要求38的閃存設(shè)備，其中狀態(tài)機(jī)使高電壓產(chǎn)生器和頁面 緩沖器在第一讀操作過程中施加減少的未選中讀電壓。
40、 根據(jù)權(quán)利要求39的閃存設(shè)備，其中狀態(tài)機(jī)使高電壓產(chǎn)生器和頁面 緩沖器在第二和隨后的讀操作過程中施加增高的未選中讀電壓。
全文摘要
揭示了一種用于非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)的編程和讀方法，包括確定以快速和正常模式之一編程第一數(shù)據(jù)；在快速模式中，將由多位ECC引擎產(chǎn)生的錯(cuò)誤代碼提供給第一數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)；通過具有比第一開始電平高的第二開始電平的編程電壓在單元陣列中編程該第二數(shù)據(jù)；以及從該單元陣列中讀該第二數(shù)據(jù)，該第二數(shù)據(jù)在由多位ECC引擎從該第二數(shù)據(jù)中檢測和糾正一個(gè)錯(cuò)誤處理后被輸出。
文檔編號(hào)G11C19/10GK101436434SQ20081018879
公開日2009年5月20日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日
發(fā)明者任容兌, 曹成奎 申請人:三星電子株式會(huì)社