本申請要求2015年11月30日向韓國知識產(chǎn)權局提交的申請?zhí)枮?0-2015-0169382的韓國申請的優(yōu)先權，其通過引用整體合并于本文。

技術領域

各種實施例總體而言涉及一種存儲器件、刷新方法和包括其的系統(tǒng)。更具體地，各種實施例可以涉及一種能夠降低存儲器件的刷新電流的技術。

背景技術：

近來，在包括智能手機等的移動電子產(chǎn)品中，存在對具有大容量的DRAM的需求。通常，在諸如DRAM的半導體存儲器件中，存儲在存儲單元中的數(shù)據(jù)可能被泄漏電流改變。因此，為了周期性地對存儲在存儲單元中的數(shù)據(jù)進行再充電，需要刷新操作。

即，諸如DRAM的動態(tài)半導體存儲器中的存儲單元將數(shù)據(jù)存儲在電容性元件上。由于來自電容性元件的電荷泄漏，所以應當周期性地刷新存儲單元。刷新過程典型地包括執(zhí)行讀取操作的步驟，以照原樣地讀取存儲在存儲單元中的電荷的電平。

具體地，諸如DDR SDRAM(雙數(shù)據(jù)速率同步DRAM)的半導體存儲器件包括用于存儲數(shù)據(jù)的多個存儲體，其中，多個存儲體中的每個包括數(shù)千萬個存儲單元或者更多個存儲單元。每個存儲單元包括單元電容器和單元晶體管，并且半導體存儲器件通過將電荷充電至單元電容器或者將電荷從單元電容器放電的操作來存儲數(shù)據(jù)。

存儲在單元電容器中的電荷量應當始終是恒定的，理想地，不存在單獨的控制。然而，實際上，由于外圍電路的電壓差，所以存儲在單元電容器中的電荷量會變化。

即，在單元電容器被充電的狀態(tài)下，電荷可能被放電，或者在單元電容器被放電的狀態(tài)下，電荷可能被引入。如上所述，單元電容器的電荷量中的電荷表示存儲在單元電容器中的數(shù)據(jù)的電荷，其表示存儲數(shù)據(jù)的損耗。為了大體上防止這種數(shù)據(jù)損耗，半導體存儲器件執(zhí)行刷新操作。

隨著時間的推移，已經(jīng)開發(fā)了不同類型的刷新方法。在正常的自動刷新方法中，刷新定時器存在于存儲芯片的外部，并且存儲芯片響應于由控制器供應的周期性刷新命令而執(zhí)行刷新操作。

在自刷新方法中，刷新定時器存在于存儲芯片的內(nèi)部，并且全部的存儲芯片需要來自控制器的刷新開始命令。

技術實現(xiàn)要素：

各種實施例可以針對一種存儲器件、刷新方法以及包括其的系統(tǒng)，并且涉及通過僅對使用程序的區(qū)域執(zhí)行刷新來降低刷新電流。

在一個實施例中，可以提供一種存儲器件。所述存儲器件可以包括激活控制部，被配置為當激活信號被激活時，響應于刷新信號來輸出行激活信號。所述存儲器件可以包括刷新管理部，被配置為響應于刷新命令信號和刷新跳過信號來控制刷新信號以跳過對未用行地址的刷新操作，以及輸出用于控制刷新操作的激活行地址。所述存儲器件可以包括存儲部，被配置為響應于行激活信號和激活行地址來僅對單元陣列中與已用行地址相對應的區(qū)域執(zhí)行刷新操作。

在一個實施例中，可以提供一種存儲器件的刷新方法。存儲器件的刷新方法可以包括如下的步驟：將在存儲器管理單元的表中的虛擬地址映射至物理地址，加載物理地址的特定位，以及設定用于屏蔽存儲器件的刷新操作的信號。存儲器件的刷新方法可以包括：在存儲器件的模式寄存器組中設定用于屏蔽存儲器件的刷新操作的信號的步驟。存儲器件的刷新方法可以包括：當進入刷新管理模式時，響應于在模式寄存器組中設定的行控制信號和刷新信號來僅對已用存儲區(qū)執(zhí)行刷新的步驟。存儲器件的刷新方法可以包括解除刷新管理模式的步驟。

在一個實施例中，可以提供一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括中央處理單元，被配置為接收程序命令以及運行相應的程序。所述系統(tǒng)可以包括存儲器管理單元，被配置為響應于從中央處理單元施加的命令信號來將虛擬地址映射至物理地址，以及從物理地址中提取用于僅對程序被運行的區(qū)域執(zhí)行刷新操作的行地址信息。所述系統(tǒng)可以包括存儲器控制器，被配置為響應于從存儲器管理單元施加的行地址信息來輸出命令信號和地址。所述系統(tǒng)可以包括存儲器件，被配置為響應于從存儲器控制器施加的命令信號和地址來執(zhí)行刷新操作，以及響應于在存儲器管理單元中設定的行地址信息來僅對已用存儲區(qū)執(zhí)行刷新操作。

根據(jù)一個實施例，通過僅對使用程序的區(qū)域執(zhí)行刷新可以降低刷新電流。

附圖說明

圖1是圖示根據(jù)一個實施例的包括存儲器件的系統(tǒng)的示例表示的配置圖。

圖2是圖示圖1中的存儲器件的示例表示的配置圖。

圖3是用于解釋根據(jù)圖2的實施例的存儲器件的刷新方法的示例的流程圖表示。

圖4和圖5是表示用于解釋根據(jù)圖2的實施例的存儲器件的操作的示例的示圖。

具體實施方式

在下文中，將通過實施例的各種示例，參考附圖來描述一種存儲器件、刷新方法和包括存儲器件的系統(tǒng)。

圖1是圖示根據(jù)一個實施例的包括存儲器件的系統(tǒng)的示例表示的配置圖。

根據(jù)一個實施例的系統(tǒng)可以包括：CPU(中央處理單元)10、MMU(存儲器管理單元)20、存儲器控制器30以及存儲器件100。

CPU 10接收來自用戶的編程命令，并且執(zhí)行編程命令。這種CPU 10可以包括：控制單元、運算單元和存儲單元等等。

MMU 20可以執(zhí)行實際存儲器與虛擬存儲器之間的地址轉換。即，在包括OS(操作系統(tǒng))的系統(tǒng)中，需要執(zhí)行用于在存儲器件100中動態(tài)地產(chǎn)生程序或將程序從存儲器件100中擦除的操作。

MMU 20處理虛擬存儲區(qū)和物理存儲區(qū)的地址。這種MMU 20將從CPU 10施加的物理地址和命令信號進行轉換，并且將轉換結果輸出至存儲器控制器30。

MMU 20是執(zhí)行大體上管理存儲資源的功能的程序，并且OS通過該程序來大體上管理基于程序的存儲區(qū)。

例如，MMU 20包括：程序ID字段、虛擬地址字段和物理地址字段。此外，MMU 20大體上通過運行用于將虛擬地址映射至物理地址的表來管理存儲器件100。

圖1中的表表示了存儲在MMU 20中的存儲器分配的一個示例。

例如，該表表示了當程序ID被設定為0至5時，程序0至程序5的狀態(tài)被激活的狀態(tài)。與程序ID相對應的虛擬地址可以被設定為8000、A000、5021、8000、BCDD和8000。

該表表示了相應的程序ID將與虛擬地址相對應的存儲區(qū)映射至物理地址的方法。MMU 20將這種虛擬地址轉換至物理地址5AF000、3BF000、2CF000、1DF000、7EF000和6FF000。

使用這種物理地址來產(chǎn)生存儲器件100的地址。物理地址的特定區(qū)域的位被匹配成存儲器件100的行地址。

即，MMU 20將物理地址中的區(qū)域A的位信息設定為存儲器件100的行刷新信息，并且將該行刷新信息輸出至存儲器控制器30。存儲器件100可以對應于從存儲器控制器30施加的行地址信息而跳過刷新操作。

系統(tǒng)在通過MMU 20產(chǎn)生程序時動態(tài)地分配存儲區(qū)，以及在程序不存在時解除存儲區(qū)的分配。因此，MMU 20大體上管理對應的存儲區(qū)，使得在運行其它程序時可以分配這些存儲區(qū)。通過這種方法，系統(tǒng)可以大體上更有效地管理有限的物理存儲區(qū)。

存儲器控制器30對應于從MMU 20施加的物理地址和控制信號來輸出用于控制存儲器件100的操作的命令信號CMD和地址ADD。

例如，存儲器件100對應于從存儲器控制器30施加的命令信號CMD和地址ADD來執(zhí)行激活操作、預充電操作、刷新操作、讀取操作和寫入操作等等。這種存儲器件100可以包括隨后將要描述的存儲器件100中的刷新管理部120。

隨著計算系統(tǒng)的存儲容量增加，用于操作存儲器的電流也增加。具體地，由于DRAM根據(jù)其特性來使用與存儲容量成比例的刷新電流，所以存儲器的刷新電流的問題在未來大容量的存儲計算系統(tǒng)中可能成為最大的問題。

存儲系統(tǒng)基本上刷新全部的存儲單元陣列。在本文中，該系統(tǒng)刷新全部的單元，而與相應區(qū)域是否被使用無關。因此，減少對實際上未用區(qū)域的刷新是一種降低電流同時大體上保持系統(tǒng)的可靠性的方法。

在存儲系統(tǒng)中，OS(操作系統(tǒng))MMU 20大體上保持關于存儲單元的物理地址是否被實際使用的信息。OS具有用于操作其中的MMU 20的程序。該程序操作以使得有限的物理存儲區(qū)可以由若干個程序來使用。因此，可以通過OS程序而實際得知被使用的物理地址區(qū)或被丟棄的物理地址區(qū)。

在一個實施例中，通過物理地址來確定系統(tǒng)中不使用程序的區(qū)域和使用程序的區(qū)域。存儲器件100的命令解碼器通過存儲器控制器30從MMU 20接收關于不使用程序的行地址的信息以及使用程序的行地址的信息。

此外，在一個實施例中，對存儲器件100不使用程序的區(qū)域的刷新被控制為跳過，使得可以降低存儲器件100的刷新電流。

圖2是圖示圖1中的存儲器件的示例表示的配置圖。

根據(jù)一個實施例的存儲器件100可以包括：命令解碼器110、刷新管理部120、預充電控制部130、激活控制部140以及存儲部150。

刷新管理部120可以包括：控制部分121、MRS(模式寄存器組)122、計數(shù)器123、組合部分124、刷新控制部分125和選擇部分126。存儲部150包括：單元陣列151、行解碼器152以及列解碼器153。

命令解碼器110對從預充電控制部130施加的命令信號CMD解碼，并且輸出激活信號PACT、刷新命令信號PREF和刷新跳過信號REF_SKIP。

命令解碼器110將激活信號PACT輸出至激活控制部140，將刷新命令信號PREF輸出至刷新控制部分125，以及將刷新跳過信號REF_SKIP輸出至MRS 122。在刷新跳過信號REF_SKIP被激活的狀態(tài)下，不執(zhí)行刷新操作。

刷新管理部120對應于刷新命令信號PREF、激活信號PACT、地址ADD以及刷新跳過信號REF_SKIP來輸出用于控制對預充電控制部130和激活控制部140的刷新操作的刷新信號REF，并且將激活行地址ATROW(例如，激活行地址ATROW[0:15])輸出至存儲部150。

例如，在刷新命令信號PREF和刷新跳過信號REF_SKIP的激活時刻，刷新管理部120去激活及輸出刷新信號REF。在刷新跳過信號REF_SKIP的去激活時刻，刷新管理部120對應于刷新命令信號PREF來控制刷新信號REF。

控制部分121接收激活信號PACT和地址ADD，并且將釋放信號FREE輸出至MRS 122。地址ADD例如可以被設定為鎖存地址TLA[15]。鎖存地址TLA[15]可以是在從存儲器控制器30緩沖之后被鎖存的地址中的特定地址。在正常操作中，當激活信號PACT被激活時，控制部分121對應于鎖存地址TLA[15]來激活釋放信號FREE。

MRS 122接收刷新跳過信號REF_SKIP和釋放信號FREE，并且將行控制信號RA15_CTRL和RA15B_CTRL輸出至組合部分124。行控制信號RA15B_CTRL為行控制信號RA15_CTRL的反相信號。在釋放信號FREE的激活時刻，MRS 122重置行控制信號RA15_CTRL和RA15B_CTRL。

計數(shù)器123對刷新信號iREF計數(shù)，將行地址RA[15]輸出至組合部分124，并且將行地址RA[0:15]輸出至選擇部分126。

組合部分124將行地址RA[15]與行控制信號RA15_CTRL和RA15B_CTRL彼此組合，并且將刷新使能信號EN_REF輸出至刷新控制部分125。這種組合部分124包括多個反相器IV1和IV2以及多個邏輯門(例如，與非門ND1至ND3)。

例如，與非門ND1對行地址RA[15]與行控制信號RA15_CTRL執(zhí)行與非運算。與非門ND2對通過反相器IV1反相的行地址RA[15]與行控制信號RA15B_CTRL執(zhí)行與非運算。與非門ND3將與非門ND1的輸出與與非門ND2的輸出反相，并且將反相結果輸出至反相器IV2。反相器IV2將與非門ND3的輸出反相，并且輸出刷新使能信號EN_REF。

例如，當行地址RA[15]處于高電平，并且行控制信號RA15_CTRL處于高電平時，刷新使能信號EN_REF進入低電平，使得不執(zhí)行刷新操作。然而，當行地址RA[15]處于低電平，并且行控制信號RA15B_CTRL處于高電平時，刷新使能信號EN_REF進入高電平，使得執(zhí)行刷新操作。

刷新控制部分125對應于刷新命令信號PREF和刷新使能信號EN_REF來將刷新信號REF輸出至預充電控制部130、激活控制部140和選擇部分126，并且將刷新信號iREF輸出至計數(shù)器123。

選擇部分126對應于刷新信號REF來選擇行地址RA[0:15]和地址ADD中的任意一個。例如，地址ADD可以被設定為鎖存地址TLA[0:15]。鎖存地址TLA[0:15]可以是在從存儲器控制器30緩沖之后被鎖存的地址。

選擇部分126將激活行地址ATROW輸出至行解碼器152。例如，當刷新信號REF處于高電平時，選擇部分126對應于行地址RA[0:15]來輸出激活行地址ATROW。例如，當刷新信號REF處于低電平時，選擇部分126對應于鎖存地址TLA[0:15](其是外部地址)來輸出激活行地址ATROW。

預充電控制部130對應于刷新信號REF來將預充電信號PRE_REF輸出至激活控制部140。在刷新信號REF被激活之后，當延遲了預定時間時，預充電控制部130激活用于預充電激活控制部140的預充電信號PRE_REF。當預充電信號PRE_REF被激活時，存儲部150的禁止區(qū)可以被使能。

例如，在存儲部150中，為了訪問其它的行區(qū)域，預充電信號PRE_REF可以被控制為復位并且被再次激活。在這種情況下，關于對應行線是使能行線還是禁止行線的信息可以通過從存儲器控制器30施加的地址ADD(例如，鎖存地址TLA[0:15])來得知。

激活控制部140對應于預充電信號PRE_REF、激活信號PACT和刷新信號REF來 將行激活信號RACT輸出至行解碼器152。

在存儲部150的單元陣列151中，對應于行解碼器152和列解碼器153的解碼信號而在選中單元中執(zhí)行數(shù)據(jù)的讀取操作、寫入操作、預充電操作或者刷新操作。行解碼器152對應于激活行地址ATROW和行激活信號RACT來選擇單元陣列151的行線。列解碼器153對應于列地址來選擇單元陣列151的列線。參見圖2，位線BL從列解碼器153延伸至單元陣列151，而字線WL從行解碼器152延伸至單元陣列151。

圖3是用于解釋根據(jù)圖2的實施例的存儲器件的刷新方法的示例的流程圖表示。

進入MRP(管理式刷新處理)模式(步驟S1)，并且基本設定值Result被設定為“FFFF..”(FFFF為十六進制的位值)(步驟S2)。物理地址被加載為來自MMU 20的Py值(步驟S3)。例如，提取物理地址的區(qū)域A的行地址。

然后，“存儲器的行地址區(qū)屏蔽”被設定為屏蔽(MASK)值，并且Py值被設定為Py&MASK值(&表示與運算)(步驟S4)。例如，讀取全部的行地址，并且根據(jù)尺寸來分配與區(qū)域A相對應的行地址。在存儲器件100中，通過參照MASK值來屏蔽和忽略刷新操作的方法，刷新操作可以被控制為不執(zhí)行?；驹O定值Result被設定為Result&Py的值(步驟S5)。

然后，確定MMU 20的操作程序是否結束(步驟S6)。當操作程序未結束時，MMU 20的程序ID值逐步地增加，并且順序地加載物理地址Py值(步驟S7)。

當操作程序結束時，確定全部的基本設定值Result是否都為“0”(步驟S8)。當全部的基本設定值Result都不為“0”時，MRS 122被設定為使得對與“1”相對應的行地址在基本設定值Result中為“0”的區(qū)域不執(zhí)行刷新。

然而，當全部的基本設定值Result都為“0”時，設定值Result被設定為“0000..”(0000為十六進制的位值)(步驟S10)。然后，物理地址被加載為來自MMU 20的Py值(步驟S11)。即，提取出物理地址的區(qū)域A的行地址。

然后，“存儲器的行地址區(qū)屏蔽”被設定為屏蔽(MASK)值，并且Py值被設定為Py&MASK值(&表示與運算)(步驟S12)。基本設定值Result被設定為Result|Py值(|表示或運算)(步驟S13)。

然后，確定MMU 20的操作程序是否結束(步驟S14)。當操作程序未結束時，MMU 20的程序ID值逐步地增加，并且順序地加載物理地址Py值(步驟S15)。

當操作程序結束時，確定全部的基本設定值Result是否都為“1”(步驟S16)。當全部的基本設定值Result都不為“1”時，MRS 122被設定為使得對與“0”相對應的行地址在基本設定值Result中為“1”的區(qū)域不執(zhí)行刷新(步驟S17)。

在一個實施例中，以上所述的刷新控制操作的算法可以通過CPU 10來運行。然而，實施例不限制于此，并且這種算法還可以通過MMU 20或者存儲器控制器30來運行。

根據(jù)一個實施例的存儲器件的刷新方法可以主要分為四個步驟：MRP(管理式刷新程序)步驟、MRS(模式寄存器組)設定步驟、MR(管理式刷新，刷新管理模式)步驟以及釋放FREE步驟。

在MRP步驟中，MMU 20的OS操作為大體上保持刷新程序。在MRS設定步驟中，存儲器控制器30設定存儲器件100的MRS 122。在MR步驟中，存儲器件100對應于MRS 122的設定模式來執(zhí)行刷新減少操作。在刷新步驟中，避開MR步驟。

以下將描述每個步驟的操作。

MRP步驟可以通過OS MMU 20來開始。當在通過系統(tǒng)監(jiān)控的存儲器分配情況下存在相對的裕度時，OS可以執(zhí)行MRP步驟。

這類似于存儲器管理操作(諸如，垃圾收集)，并且可以在分配的閑暇時間執(zhí)行以改善系統(tǒng)性能。這是因為當被分配至存儲器的程序小時，基本刷新減少是可能的。因此，OS可以使用MRP模式作為節(jié)電的理念。

當MMU 20滿足特定條件時，進入MRP模式，并且執(zhí)行MRP操作，其為MR(管理式刷新)的先前步驟。在MRP步驟中，如例如圖1中所示，使用了MMU 20的表。

在MMU 20的表中，可以使用在針對每個程序ID所設定的物理地址Py之中、與存儲器件100的行地址相對應的區(qū)域A。

例如，如圖4中所示，可以假設映射至MMU 20的表的物理地址為5AF000、3BF000、2CF000、1DF000、7EF000和6FF000。

可以假設，物理地址的上面的4位(1-六)為存儲器件100的行地址。從物理地址中提取區(qū)域A的行地址，并且對全部的值執(zhí)行或運算。

表1

即，如以上表1中所示，當執(zhí)行5|3|2|1|7|6的或運算(|表示或運算)時，運算結果為7。

7＝4’b0111，并且其表示MMU 20基本上僅管理在4位行地址RA[3]、RA[2]、RA[1]和RA[0]中最高有效1位為“0”的區(qū)域。即，由于4位行地址不超過8，所以其表示在存儲器件100的單元陣列151中不需要刷新8或更大的行地址。

在另一個示例中，如圖5中所示，假設映射至MMU 20的表的物理地址為2AF000、3BF000、6CF000、ADF000、BEF000和FFF000。此外，從物理地址中提取區(qū)域A的行地址，并且對全部的值執(zhí)行與運算。

表2

即，如以上表2中所示，當執(zhí)行2&3&6&10&11&14&15的與運算(&表示與運算)時，運算結果為2。

2＝4’b0010，并且其表示僅在4位行地址RA[3]、RA[2]、RA[1]和RA[0]的最低有效位中，第二位為1(行地址RA[1]＝1)的區(qū)域被使用。在這種情況下，在存儲器件100的單元陣列151中，在行地址中具有較低的第二位“0”的行地址不需要被刷新。

在MRS步驟中，OS查找不需要被刷新的行地址的空位，并且基于該空位而通過存儲器控制器30來設定存儲器件100。

然后，存儲器控制器30將命令信號CMD施加至命令解碼器110，并且當刷新跳過信號REF_SKIP被施加至MRS 122時，進入MR步驟。此時，鎖存地址TLA[15]作為地址ADD可以被施加至控制部分121。

為了執(zhí)行MR模式，可能需要根據(jù)行地址RA處于邏輯高電平還是處于邏輯低電平來選擇性地執(zhí)行刷新的電路。

為此，當行地址RA[15]處于邏輯高電平時，刷新管理部120跳過刷新。為此，MRS 122將行控制信號RA15_CTRL輸出為高電平。當行地址RA[15]進入邏輯高電平時，刷新使能信號EN_REF進入邏輯低電平。

當行地址RA[15]處于邏輯低電平時，刷新管理部120跳過刷新。為此，MRS 122將行控制信號RA15B_CTRL輸出為高電平。當行地址RA[15]進入邏輯低電平時，刷新使能信號EN_REF進入邏輯低電平。

然后，刷新控制部分125將刷新信號REF輸出為邏輯低電平。因此，激活控制部140將行激活信號RACT輸出為邏輯低電平，使得存儲部150不執(zhí)行刷新。

當行激活信號RACT處于低電平時，其表示了存儲器件100的相應存儲區(qū)處于禁止狀態(tài)。然后，行解碼器152被去激活，使得對相應的區(qū)域不執(zhí)行刷新操作。

通過MMU 20和存儲器控制器30來將程序分配至存儲器件100。因此，存儲器件100不知道存儲部150的數(shù)據(jù)區(qū)被使能(程序分配)還是被禁止(程序分配解除)。在這種情況下，由于在存儲部150中解除了程序分配的存儲區(qū)是沒有意義的，所以不需要刷新。

因此，在一個實施例中，可以對應于MMU 20的物理地址而僅對在存儲器件100的數(shù)據(jù)區(qū)上被使能的區(qū)域執(zhí)行刷新。因此，在一個實施例中，可以降低由于不必要的刷新操作導致的刷新電流的損耗。

在釋放FREE步驟中，解除刷新跳過模式。當有必要解除刷新被阻止的區(qū)域時，系統(tǒng)可以使用該區(qū)域。

在激活操作中，當激活信號PACT被激活，并且相應的地址ADD被輸入時，控制部分121將釋放信號FREE激活至高電平。然后，MRS 122將全部的行控制信號RA15_CTRL和RA15B_CTRL去激活。

例如，當行控制信號RA15_CTRL進入低電平，并且行地址RA[15]進入高電平時，刷新使能信號EN_REF進入邏輯高電平。因此，存儲部150解除刷新跳過區(qū)被設定的模式。

當刷新跳過區(qū)被解除時，激活控制部140將行激活信號RACT輸出為高電平。當行激活信號RACT進入高電平時，其表示存儲部150的相應區(qū)域處于使能狀態(tài)。然后，行解碼器152被激活，使得對相應的區(qū)域執(zhí)行刷新操作。

在一個實施例中，描述了刷新控制部分125設置在存儲器件100中的示例。然而，實施例不限制于此，以及刷新控制部分125還可以被包括在MMU 20或者存儲器控制器30中，或者還可以單獨地位于MMU 20、存儲器控制器30和存儲器件100的外部。

盡管以上已經(jīng)描述了各種實施例，但是對于本領域的技術人員將理解的是，所述的實施例僅作為示例。因此，本文中所述的存儲器件、刷新方法以及包括其的系統(tǒng)不應當基于所述的實施例而受到限制。

附圖中每個元件的附圖標記

10：CPU(中央處理單元)

20：MMU(存儲器管理單元)

30：存儲器控制器

100：存儲器件