專利名稱：用于存儲(chǔ)器的可定制糾錯(cuò)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式總體上涉及存儲(chǔ)器中的糾錯(cuò)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方 式涉及具有模擬感測(cè)的可定制糾錯(cuò)。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備可能需要糾錯(cuò)以訪問(wèn)包含在這些設(shè)備內(nèi)的存儲(chǔ)器。糾錯(cuò)碼(ECC)或前向 糾錯(cuò)(FEC)碼是被添加到發(fā)送方的消息中的冗余數(shù)據(jù)。如果錯(cuò)誤的數(shù)目在正使用的代碼的 容量范圍內(nèi)，則接收方可以使用額外的信息來(lái)發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤的位置并糾正這些錯(cuò)誤。糾錯(cuò) 碼被用于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。由于技術(shù)的發(fā)展，將來(lái)的高密度存儲(chǔ)器，特別是非易失性存儲(chǔ)器，將會(huì)呈現(xiàn)出在 10E-3范圍內(nèi)的高原始誤碼率。通常的ECC機(jī)不能很好地滿足這些需求。另外，不同的ECC 需求和不同的產(chǎn)品開發(fā)造成設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試和制造成本問(wèn)題以及投入市場(chǎng)的附加時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種設(shè)備，該設(shè)備包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器陣列；耦合到所述存儲(chǔ)器陣列的模數(shù)感測(cè)單元，該模數(shù)感測(cè)單元用于感測(cè)與所述存儲(chǔ)器 陣列相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)并用于將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布；以及耦合到所述模數(shù)感測(cè)單元的糾錯(cuò)碼單元，該糾錯(cuò)碼單元用于從所述模數(shù)感測(cè)單元 接收數(shù)字值的分布并獲得具有與數(shù)字值的分布相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤概率值的錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置包括具有至少一個(gè)處理器核的處理單元；以及耦合到所述處理單元的系統(tǒng)存儲(chǔ)器，該系統(tǒng)存儲(chǔ)器具有包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 器陣列的集成電路裝置；耦合到所述存儲(chǔ)器陣列的模數(shù)感測(cè)單元，該模數(shù)感測(cè)單元用于感測(cè)與所述存儲(chǔ)器 陣列相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)，并將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布；以及耦合到所述模數(shù)感測(cè)單元的糾錯(cuò)碼單元，該糾錯(cuò)碼單元用于從所述模數(shù)感測(cè)單元 接收所述數(shù)字值的分布并獲得具有與所述數(shù)字值的分布相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤概率值的錯(cuò)誤概率 數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，該方法包括在存儲(chǔ)器陣列中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；使用模數(shù)感測(cè)單元來(lái)感測(cè)與所述存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)；使用所述模數(shù)感測(cè)單元將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布；將所述數(shù)字值的分布從所述模數(shù)感測(cè)單元發(fā)送到糾錯(cuò)碼單元；以及生成與每個(gè)數(shù)字值相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。


在附圖中以示例的方式而非限制的方式示出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，其 中相似的參考標(biāo)記指示相似的元件，其中圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的數(shù)據(jù)處理裝置；圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的提供具有可定制糾錯(cuò)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)的設(shè)備；圖3示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的提供具有可定制糾錯(cuò)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)的設(shè)備；圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的單元電流和電壓閾值分布以及由模數(shù)感測(cè)單元 生成的數(shù)字值的可能柵格(grid)；圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的模數(shù)感測(cè)單元的示例性實(shí)施方式；圖6示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的由模數(shù)感測(cè)單元生成的數(shù)字值的分布；圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于存儲(chǔ)器裝置中的糾錯(cuò)的方法。
具體實(shí)施例方式在此描述了一種提供用于存儲(chǔ)器陣列的可定制糾錯(cuò)的方法和設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方 式中，設(shè)備包括存儲(chǔ)器裝置，該存儲(chǔ)器裝置具有存儲(chǔ)器單元陣列以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器單元布 置成η行和m列。該設(shè)備還包括用于選擇和適當(dāng)?shù)仄盟鰡卧慕獯a模塊，和耦合到存 儲(chǔ)器陣列的模數(shù)感測(cè)單元。模數(shù)感測(cè)單元感測(cè)與存儲(chǔ)器陣列單元相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)(例如 電流或閾值電壓)，并將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布。該設(shè)備還包括耦合到模數(shù)感測(cè) 單元的糾錯(cuò)碼(ECC)單元。該ECC單元從模數(shù)感測(cè)單元接收數(shù)字值的分布?？膳渲貌檎冶?生成包括錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)的ECC參數(shù)，并將ECC參數(shù)提供給ECC單元以用于糾錯(cuò)。錯(cuò)誤概率 數(shù)據(jù)包括與數(shù)字值的分布相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤概率值。ECC單元執(zhí)行ECC算法以使用錯(cuò)誤概率數(shù) 據(jù)來(lái)提供糾錯(cuò)?？膳渲貌檎冶砘谀M信號(hào)的分布來(lái)更新錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。與存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的 感測(cè)到的模擬信號(hào)和相應(yīng)的數(shù)字值可以在存儲(chǔ)器陣列的產(chǎn)品壽命期間改變，例如由于制造 過(guò)程中的分布范圍或由于電壓和/或溫度操作條件的變化?？膳渲貌檎冶碓谀軌蚋路峙?給每個(gè)數(shù)字值的“錯(cuò)誤概率”方面提供了很大的靈活性。在產(chǎn)生與溫度或電壓操作相關(guān)的變 化的情況下，能夠使用來(lái)自電壓或溫度傳感器的輸入來(lái)改變錯(cuò)誤概率以更新查找表的值。圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的具有存儲(chǔ)器訪問(wèn)和糾錯(cuò)的數(shù)據(jù)處理裝置。數(shù)據(jù)處 理裝置100包括處理單元110和耦合到處理單元110的系統(tǒng)存儲(chǔ)器120，處理單元110具 有第一處理器核116、第二處理器核118和主控制器119。主控制器119可以位于處理單元 110的內(nèi)部或位于處理單元110的外部。第一處理器核116和第二處理器核118分別包括 嵌入式非易失性存儲(chǔ)器130和132。系統(tǒng)存儲(chǔ)器120包括電路裝置122和各種類型的存儲(chǔ) 器(例如，DRAM 124, RAM 1 和ROM 1 )，該電路裝置122可以是集成電路裝置。電路裝 置122使用模數(shù)感測(cè)單元、查找表和ECC單元來(lái)提供具有可定制糾錯(cuò)的非易失性存儲(chǔ)器訪 問(wèn)(例如，NVM 123)。這些部件將結(jié)合圖2、圖3和圖5進(jìn)行更詳細(xì)的描述。本公開的可定 制糾錯(cuò)也可以被實(shí)施以用于訪問(wèn)存儲(chǔ)器130和存儲(chǔ)器132，并且其可以位于NVM 123的內(nèi)部 或者由主控制器119驅(qū)動(dòng)。數(shù)據(jù)處理裝置100可以可選擇地包括耦合到處理單元110的收發(fā)器112。收發(fā)器 112利用天線114接收空中信號(hào)，并且可以包括發(fā)送器160和接收器162。如在該無(wú)線實(shí)施方式中所示，數(shù)據(jù)處理裝置100包括一個(gè)或多個(gè)天線結(jié)構(gòu)114，以允許無(wú)線電裝置與其他空 中數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行通信。這樣，數(shù)據(jù)處理裝置100可以用作蜂窩式通信裝置或在無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)中工作的裝置。配置在裝置100的同一平臺(tái)中的無(wú)線電子系統(tǒng)提供了利用RF/位置空間 中的不同頻帶來(lái)與網(wǎng)絡(luò)中的其他裝置進(jìn)行通信的能力。應(yīng)該理解，本發(fā)明的范圍不受可以 由數(shù)據(jù)處理裝置100所使用的通信協(xié)議的類型、數(shù)量或頻率的限制。該實(shí)施方式示出了天線結(jié)構(gòu)114與收發(fā)器112的耦合，以適于調(diào)制/解調(diào)?？偟?來(lái)說(shuō)，模擬前端收發(fā)器112可以是獨(dú)立的射頻(RF)離散或集成模擬電路，或收發(fā)器112可 以嵌有具有一個(gè)或多個(gè)處理器核116和118的處理器。這多個(gè)處理器核允許處理工作量在 這些處理器核之間共享，并處理基帶功能和應(yīng)用功能。可以使用接口來(lái)提供處理器和系統(tǒng) 存儲(chǔ)器120中的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)之間的通信或信息。系統(tǒng)存儲(chǔ)器120可以由一種或多種不同類型的存儲(chǔ)器提供，系統(tǒng)存儲(chǔ)器120既可 以包括可選的DRAM、RAM和/或ROM又可以包括具有非易失性存儲(chǔ)器(NVM) 123的電路裝置 122。NVM 123可以包括相變材料。NVM 123可以被稱為相變存儲(chǔ)器(PCM)、相變隨機(jī)存取 存儲(chǔ)器(PRAM或PCRAM)、雙向標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器(OUM)或硫族化物隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(C-RAM)。NVM 123可以包括閃存存儲(chǔ)器(例如，NOR、NAND)、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器和卡/棒存儲(chǔ)器。圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的提供具有可定制糾錯(cuò)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)的設(shè)備。設(shè) 備200(例如，電路裝置12 包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列210(例如，NVM 123)。行選擇單元220和列選擇與偏置單元230用于訪問(wèn)陣列210。讀寫電路與邏輯240 控制行選擇單元和列選擇單元，以提供存儲(chǔ)器訪問(wèn)。模數(shù)感測(cè)單元250耦合到存儲(chǔ)器陣列 210。模數(shù)感測(cè)單元250感測(cè)與存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)，并將該模擬信 號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的一個(gè)或多個(gè)分布，這將結(jié)合圖4-6更詳細(xì)地進(jìn)行描述。模擬信號(hào)可以包 括與存儲(chǔ)器單元的邏輯狀態(tài)(例如，0，1，00，01，10，11)相關(guān)聯(lián)的電流或電壓值的分布。用 戶數(shù)據(jù)和奇偶校驗(yàn)(parity)信息也可以從陣列210被發(fā)送到模數(shù)感測(cè)單元250。在一個(gè)實(shí)施方式中，糾錯(cuò)碼(ECC)單元260耦合到模數(shù)感測(cè)單元250。ECC單元 260包括編解碼機(jī)，該編解碼機(jī)從模數(shù)感測(cè)單元250接收數(shù)字值的分布(例如，N0[k:0], Nl[k:0],...Ni[k:0]),并使用查找表270提供的錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行ECC算法以便為一個(gè) 或多個(gè)陣列提供糾錯(cuò)。該查找表可以通過(guò)更新數(shù)字值的分布得到更新。ECC算法可以存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器(例如，ROM)的ECC單元中并可以由微控制器來(lái)實(shí)施，或者可以被實(shí)現(xiàn)為有限狀 態(tài)機(jī)或布爾電路?？膳渲梅且资圆檎冶?70耦合到ECC單元沈0?？膳渲梅且资圆檎冶?70生 成包括錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)的ECC參數(shù)(例如，ECC參數(shù)1 [ j 0]，. . . ECC參數(shù)i [ j 0])，并將ECC 參數(shù)提供給ECC單元沈0以用于糾錯(cuò)?？膳渲梅且资圆檎冶?70可以位于ECC單元沈0 的外部或者與ECC單元260相集成?？膳渲梅且资圆檎冶砘陉嚵兄袉卧娏鞯淖兓?電阻或閾值電壓分布的變化來(lái)更新錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)?？梢岳缭诰A測(cè)試期間或在設(shè)備啟動(dòng) 時(shí)或者在給定的讀取狀態(tài)時(shí)來(lái)檢測(cè)這些變化。而且，可以在合適的電壓傳感器280和溫度 傳感器290檢測(cè)到工作溫度和/或電壓變化時(shí)更新錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。錯(cuò)誤概率值可以基于分 布中的數(shù)字值距參考水平的距離，這將結(jié)合圖4詳細(xì)描述。在一個(gè)實(shí)施方式中，模數(shù)感測(cè)單元250感測(cè)與存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的 模擬信號(hào)，以提供初始數(shù)字值。在其他實(shí)施方式中，模數(shù)感測(cè)單元基于陣列中的單元電流的變化或電阻或閾值電壓分布的變化來(lái)感測(cè)與存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)， 從而更新數(shù)字值。模擬信號(hào)和相應(yīng)的數(shù)字值可以在存儲(chǔ)器陣列的產(chǎn)品壽命期間改變。具有 不同類型存儲(chǔ)器的不同類型的產(chǎn)品也可以具有不同的模擬信號(hào)。查找表270在更新分配給每個(gè)數(shù)字值的“錯(cuò)誤概率”方面(即使是在產(chǎn)品壽命期 間)提供了很大的靈活性。工藝變化、不同的產(chǎn)品說(shuō)明(例如，較多或較少的讀/寫周期、 不同的溫度范圍、工藝參數(shù)微調(diào)等)被跟蹤和存儲(chǔ)在查找表中。不同的可靠性標(biāo)準(zhǔn)以及不 同的預(yù)期編程存儲(chǔ)器單元分布可以與每個(gè)給定讀取狀態(tài)的錯(cuò)誤概率相關(guān)連，并且該信息可 以被發(fā)送到ECC單元。ECC單元使用來(lái)自查找表的該信息來(lái)優(yōu)化對(duì)于特定需求的糾錯(cuò)，而不 需要任何新的掩碼命令(mask order)。隨后的產(chǎn)品鑒定周期(qualification phase)也可 以被大大減少。例如，模擬讀取并轉(zhuǎn)換成數(shù)字值可以在電子晶圓分類、電子表征或產(chǎn)品鑒定期間 執(zhí)行。編程后的存儲(chǔ)器單元分布(比如電流或電壓分布)可以被分成不同的和離散的單元 群(population)，每個(gè)單元群都具有在對(duì)脈沖或算法進(jìn)行編程后被正確置于邏輯狀態(tài)中的 不同的統(tǒng)計(jì)概率。以這種方式，所述概率可以被有用地收集在查找表中，并在ECC單元的糾 錯(cuò)期間被使用。圖3示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的提供具有糾錯(cuò)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)的設(shè)備。設(shè)備 300(例如，電路裝置12 包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列310。行選擇單元 320和列選擇與偏置單元330用于訪問(wèn)陣列310。讀寫電路與邏輯340控制行選擇單元和 列選擇單元，以提供存儲(chǔ)器訪問(wèn)。模數(shù)感測(cè)單元350耦合到存儲(chǔ)器陣列310。模數(shù)感測(cè)單 元350感測(cè)與存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)，并將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值 的分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，糾錯(cuò)碼(ECC)單元360耦合到模數(shù)感測(cè)單元350。ECC單元 360從模數(shù)感測(cè)單元350接收數(shù)字值的分布(例如，N0[k:0],Nl[k:0],...Ni [k:0]),并從 查找表370接收錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。ECC單元360使用錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)執(zhí)行ECC算法以提供糾錯(cuò)， 所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)可以用數(shù)字值的每個(gè)更新分布來(lái)更新?？膳渲梅且资圆檎冶?70從單元350接收數(shù)字值的分布?？膳渲梅且资圆檎?表370生成包括錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)的ECC參數(shù)(例如，ECC參數(shù)1 [ j 0]，. . . ECC參數(shù)i [ j 0])， 并將ECC參數(shù)提供給ECC單元360以用于糾錯(cuò)。可配置非易失性查找表370可以位于ECC 單元360的外部或者與ECC單元360相集成。可配置非易失性查找表可以基于數(shù)字值分布 的更新時(shí)間來(lái)更新錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)合適的電壓傳感器380和溫度傳感器390檢測(cè) 到工作溫度和/或電壓的變化時(shí)更新錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)字值的分布可以只被提供給查找表370而不被提供給 ECC單元360。ECC單元360訪問(wèn)表370來(lái)獲得更新的錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)，并能夠?qū)⒃摂?shù)據(jù)存儲(chǔ) 在ECC單元360中的存儲(chǔ)器內(nèi)。由于將技術(shù)推向其極限，所以將來(lái)的大容量存儲(chǔ)器(例如，NAND、NOR、PCM)在準(zhǔn) 確恢復(fù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)方面將會(huì)具有越來(lái)越高的錯(cuò)誤概率，這被稱為原始誤碼率(RBER)。通 常，該問(wèn)題通過(guò)實(shí)施ECC機(jī)來(lái)管理，所述ECC機(jī)能夠糾正數(shù)據(jù)串上的多個(gè)錯(cuò)誤。由于ECC的 作用，最終的誤碼率比開始的誤碼率要少一個(gè)數(shù)量級(jí)。如果原始誤碼率(RBER)不太高的 話，則最廣泛使用的ECC機(jī)是基于很有效的代碼(例如，多個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤模式校正編碼(BoseRay-Chaudhuri Hocquenghem)) 0然而，由于技術(shù)的限制，這種條件在不遠(yuǎn)的將來(lái)可能不會(huì) 得到滿足?？梢允褂迷诟逺BER時(shí)更加有效的另一種類型的ECC碼，即軟解碼代碼(例如，所 謂的卷積碼)，但為了起作用，這種ECC碼需要不只是輸入O和1的字符串，而且需要輸入數(shù) 據(jù)的“可靠性”，或者換句話說(shuō)即接收到的0(或1) “真的”是發(fā)送的0(或1)的概率。這不 能利用傳統(tǒng)的感測(cè)放大器來(lái)完成，而是需要圖4所示的新的思想。圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的由模數(shù)感測(cè)單元生成的數(shù)字值的分布。通常的存 儲(chǔ)器單元陣列能夠采用的模擬值(例如，電流、電阻或閾值電壓)的整個(gè)空間被分成由二進(jìn) 制代碼所識(shí)別的N個(gè)“片”，從而分布中的每個(gè)單元都被從感測(cè)電路分配給了限定片。每個(gè) 片都基于該特定片距參考水平410的距離而被所表示數(shù)據(jù)的不同“錯(cuò)誤概率”所表征。例 如，與距離參考水平410較近的片相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)(例如，420和422)將具有較高的錯(cuò)誤概率 和較低的可靠性，這是因?yàn)橛捎诳缭絽⒖妓降姆植贾械囊粋€(gè)分布的感測(cè)精確性限制或存 在“尾部(tail)”，所以它們更有可能是讀取錯(cuò)誤的結(jié)果。與距參考水平410較遠(yuǎn)或接近最 大群片的片相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)(例如，430、432、434)會(huì)具有較低的錯(cuò)誤概率和較高的可靠性， 這是因?yàn)樗鼈儾惶赡苁亲x取錯(cuò)誤的結(jié)果。與接近中間(intermediate)群片的片相關(guān)聯(lián) 的數(shù)據(jù)(例如，440和44 將具有中等的錯(cuò)誤概率和中等的可靠性。在一些實(shí)施方式中，查找表包括可再編程(NVM)寄存器，在其中存儲(chǔ)錯(cuò)誤概率或 與片的錯(cuò)誤概率相關(guān)的某些參數(shù)。查找表中的數(shù)字值用來(lái)選擇給定的錯(cuò)誤概率或其他有用 信息(例如，ECC參數(shù)&:0])。ECC參數(shù)可以與來(lái)自從存儲(chǔ)器陣列讀取的所有碼字的其他 類似信息相結(jié)合，并被發(fā)送到ECC單元。在一些實(shí)施方式中，片不是固定不變的，而是可以一個(gè)裝置一個(gè)裝置地改變，或在 裝置壽命期間發(fā)生改變。ECC單元可以恢復(fù)與其中設(shè)置有特定單元的片相關(guān)的信息和來(lái)自查找表的相關(guān)錯(cuò) 誤概率以及其他信息(例如，奇偶校驗(yàn)信息、N個(gè)片、產(chǎn)品數(shù)據(jù)單信息等)，將這些信息結(jié)合 起來(lái)，并然后實(shí)施卷積碼以有效地減少誤碼率。查找表在根據(jù)存儲(chǔ)器單元陣列的模型、干 擾因素、工藝變化、寫入速度要求、耐久性和總的可靠性說(shuō)明等等來(lái)改變被分配給每個(gè)片的 “錯(cuò)誤概率”方面提供了顯著的靈活性(即使在產(chǎn)品壽命期間)。從而，本設(shè)計(jì)大大地提高 了 ECC單元本身的有效性。查找表(例如，非易失性寄存器)可以以各種方式(例如，通過(guò) 壓膜(die)、通過(guò)晶圓、通過(guò)分組(lot))定制?？紤]了可靠性信息(例如，概率、似然值等)的ECC被稱為軟決策算法。當(dāng)前的 ECC設(shè)計(jì)使用軟解碼。只使用接收到的比特值的ECC機(jī)被稱為硬決策算法。通常，和硬解 碼相比，在信噪比上軟解碼可以提供多達(dá)3dB的增益。換句話說(shuō)，硬決策ECC在處理誤碼 率上可以給出和軟決策ECC相同的性能，其可以處理大于三個(gè)數(shù)量級(jí)的誤碼率。軟決策技 術(shù)包括卷積碼、網(wǎng)格編碼調(diào)制、turbo碼和低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。生成可靠性信息的 有效能力使得即使對(duì)于片上ECC控制器而言也能應(yīng)用軟決策ECC。本設(shè)計(jì)可以用于級(jí)聯(lián)碼 (concatenated code)或非級(jí)聯(lián)碼?，F(xiàn)有的糾錯(cuò)方法不使用查找表。對(duì)錯(cuò)誤概率的估計(jì)通過(guò)數(shù)學(xué)假設(shè)來(lái)完成，例如假 設(shè)高斯分布。這樣，不能夠使錯(cuò)誤概率適用于更精確的、基于表征(characterization)的 陣列分布的模型化或隨著外部條件的變化(諸如上面所述的所有那些條件)而改變它們。
圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的模數(shù)感測(cè)單元的示例性實(shí)施。模擬信號(hào)從存儲(chǔ) 器單元被感測(cè)，并以電流Icell或電壓Vcell的形式形成輸入510。電流或電壓斜波520，
，用于將感測(cè)自存儲(chǔ)器單元的電流或電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。數(shù)模生成器與感測(cè)單元530 接收輸入510和電流或電壓階躍(或連續(xù)斜波)輸入信號(hào)512。單元530輸出停止信號(hào)，該 停止信號(hào)被接收作為N生成單元MO的輸入。單元540還接收啟動(dòng)信號(hào)輸入。在一個(gè)實(shí)施方式中，單元530基于初始值N和參考輸入信號(hào)1st印(Vst印)512來(lái) 生成電流或電壓斜波信號(hào)520的模擬水平。生成的斜波信號(hào)520等于I st印(Vstep) 512的N 倍，并被用作比較水平；N是2個(gè)邏輯信號(hào)(啟動(dòng)信號(hào)與停止信號(hào))和一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的函數(shù)。 如果啟動(dòng)信號(hào)是0，則N是0。如果存儲(chǔ)器單元的電流(Icell)510比生成的電流N*Ist印 大，則在每個(gè)時(shí)鐘周期N加上1 (N = N+1)，并且生成等于(N+l)*Ist印的新的電流。N增加 的這種條件對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)信號(hào)等于1且停止信號(hào)等于0。上述循環(huán)持續(xù)到單元的電流小于所 生成的水平。當(dāng)單元電流等于或超過(guò)比較電流時(shí)，則發(fā)出停止信號(hào)，等于N*Ist印的生成的 電流保持恒定(N保持為N)，并且單元電流被量化為η比特的數(shù)字輸出，該η比特的數(shù)字輸 出被鎖存然后表示N本身。如果所感測(cè)和生成的電流水平被所感測(cè)和生成的電壓水平替 代，則也可以應(yīng)用相同的原理。圖6示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的由模數(shù)感測(cè)單元生成的數(shù)字值的分布。用于通 常的多級(jí)(例如，這種情況下的2比特/單元、1. 5比特/單元、3比特/單元、4比特/單元 等)存儲(chǔ)器單元陣列(例如，PCM)的00、01、10和11邏輯狀態(tài)的整個(gè)空間被分成N個(gè)“片”， 從而分布中的每個(gè)單元都被從感測(cè)電路分配給了限定片。每個(gè)片都基于那個(gè)特定片距參考 水平的“距離”或容限(margin)而由所表示數(shù)據(jù)的不同的“錯(cuò)誤概率”來(lái)表征。例如，容限 610,620和630可以分別由參考水平612、614、622、624、632和634來(lái)限定。在實(shí)施方式中，對(duì)于多級(jí)單元(MLC)存儲(chǔ)器(例如，PCM)而言，圖6示出了在Vsafe 等于450毫伏的情況下對(duì)單元存儲(chǔ)元件進(jìn)行偏置時(shí)的電流斜波。特別地，具有四個(gè)邏輯狀 態(tài)(例如，00、01、10和11)的2比特/單元的裝置。PCM存儲(chǔ)器單元可以模型化為可變電阻 器，該可變電阻器可以基于硫族化物材料的相位而采取不同的值。如果材料是無(wú)定形的，這 對(duì)應(yīng)于復(fù)位狀態(tài)00，則相關(guān)的電阻非常高，其范圍從幾百千歐姆到高于IM歐姆。如果材料 是結(jié)晶的，則相關(guān)的電阻的范圍為幾千歐姆(例如，小于ΚΚΩ)。合適形狀、寬度和幅值的 電流(或電壓)脈沖被用于從一個(gè)相位切換到另一個(gè)相位。對(duì)于MLC操作，使用中間狀態(tài)， 并且這些狀態(tài)由中間電阻值所表征。例如，復(fù)位狀態(tài)00具有大于200KΩ的電阻。第一中 間狀態(tài)01具有35與50ΚΩ之間的電阻。第二中間狀態(tài)10具有20與2 Ω之間的電阻。 置位狀態(tài)11具有小于16ΚΩ的電阻。落入具有其中一個(gè)容限中的電阻或具有接近其中一個(gè)容限的電阻的片中的數(shù)據(jù) 具有更高的錯(cuò)誤概率和更低的可靠性，因?yàn)榕c落入具有在其中一個(gè)邏輯狀態(tài)的中間中的電 阻的片(例如，12)中的數(shù)據(jù)相比，該數(shù)據(jù)更有可能是讀取錯(cuò)誤的結(jié)果。不同邏輯狀態(tài)之間 的轉(zhuǎn)變也可以以連續(xù)方式由相對(duì)概率來(lái)驅(qū)動(dòng)，而不需要指定任何的容限窗口。圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于具有存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器裝置中的糾錯(cuò)的 方法。該方法包括，在框702處，在存儲(chǔ)器陣列中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。該方法包括，在框704處，使用 模數(shù)感測(cè)單元來(lái)感測(cè)與存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)。接下來(lái)，該方法包括，在框706處， 使用模數(shù)感測(cè)單元將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布。例如，每個(gè)分布可以與單級(jí)或多級(jí)存儲(chǔ)器陣列的邏輯狀態(tài)(例如，0、1、00、01、10、11)相關(guān)聯(lián)。在框708處，模數(shù)感測(cè)單元將數(shù)字 值的分布發(fā)送給糾錯(cuò)碼(ECC)單元。在框710處，查找表向ECC單元提供包括錯(cuò)誤概率數(shù) 據(jù)的ECC參數(shù)，該錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)與每個(gè)數(shù)字值相關(guān)聯(lián)。在框712處，ECC單元使用錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行ECC算法以提供糾錯(cuò)。在一個(gè)實(shí) 施方式中，在框714處，分別在存儲(chǔ)器裝置啟動(dòng)時(shí)或在給定的讀取狀態(tài)時(shí)或合適的電壓傳 感器或溫度傳感器檢測(cè)到工作電壓或溫度變化時(shí)，用與存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤信息來(lái)更 新非易失性查找表。可配置非易失性查找表基于數(shù)字值的分布來(lái)更新錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)，其中 錯(cuò)誤概率值基于分布中的數(shù)字值距參考水平的距離，如圖4和圖6中所示。從對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)比特或二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行操作的算法和符號(hào)表示 方面給出了部分詳細(xì)描述。這些算法描述和表示可以是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員用來(lái)向本 領(lǐng)域其他技術(shù)人員傳達(dá)其工作實(shí)質(zhì)的技術(shù)。在此，算法通常被認(rèn)為是產(chǎn)生期望結(jié)果的有條理的一系列動(dòng)作或操作。這些包括 對(duì)物理量的物理操作。通常，雖然不是必要的，但是這些量可以采用能夠被存儲(chǔ)、傳送、組 合、比較或者以其他方式操作的電或磁信號(hào)形式。主要出于通用的原因，將這些信號(hào)稱作比 特、值、元素、符號(hào)、字符、項(xiàng)、數(shù)字等有時(shí)被證明是方便的。然而應(yīng)該理解，所有這些或類似 術(shù)語(yǔ)要與合適的物理量相關(guān)聯(lián)并且只是應(yīng)用于這些量的方便標(biāo)記。除非以其他方式特別指出，否則可以理解，在整個(gè)說(shuō)明書中，使用諸如“處理”、“計(jì) 算(computing) ”、“運(yùn)算(calculating) ”、“確定”等術(shù)語(yǔ)的論述都指代計(jì)算機(jī)或計(jì)算系統(tǒng) 或者類似電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和/或處理，其中所述計(jì)算機(jī)或計(jì)算系統(tǒng)或者類似電子計(jì)算 設(shè)備操作和/或轉(zhuǎn)換在計(jì)算系統(tǒng)的寄存器和/或存儲(chǔ)器內(nèi)部被表示為物理(諸如電子)量 的數(shù)據(jù)，使這些數(shù)據(jù)成為在計(jì)算系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、寄存器或其他這樣的信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示 設(shè)備內(nèi)部類似地被表示為物理量的其他數(shù)據(jù)。本發(fā)明的實(shí)施方式可以包括用于執(zhí)行本文的操作的設(shè)備。該設(shè)備可以是為期望 目的而特別構(gòu)建的，或者該設(shè)備可以包括通用計(jì)算機(jī)，其中該通用計(jì)算機(jī)由存儲(chǔ)在該計(jì)算 機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序有選擇地激活或重新配置。這種程序可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)媒介上，諸如但不 限于任何類型的盤，包括軟盤、光盤、只讀壓縮磁盤存儲(chǔ)器(CD-ROM)、磁光盤、只讀存儲(chǔ)器 (ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、電可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦除和可編程只讀存儲(chǔ) 器(EEPROM)、磁卡或光卡、或其他任何類型的適于存儲(chǔ)電子指令且能夠耦合到計(jì)算裝置的 系統(tǒng)總線的介質(zhì)?？梢允褂眯g(shù)語(yǔ)“耦合”和“連接”及其衍生詞。應(yīng)該理解，這些術(shù)語(yǔ)并不意圖當(dāng)作 彼此的同義詞。相反地，在特定的實(shí)施方式中，“連接”可以用于表示兩個(gè)或多個(gè)元件彼此直 接物理連接或電連接?！榜詈稀笨梢杂糜诒硎緝蓚€(gè)或多個(gè)元件彼此直接或非直接(它們之間 有其他的中間元件)物理連接或電連接，和/或兩個(gè)或多個(gè)元件彼此配合或相互作用(例 如，在因果關(guān)系中)。在上面的詳細(xì)描述中，列出了多個(gè)特定的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的透徹的理解。然 而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明可以在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他示 例中，已知的方法、過(guò)程、部件和電路沒(méi)有被詳細(xì)描述以避免混淆本發(fā)明。應(yīng)該理解，上述描 述是示例性的，而不是限制性的。通過(guò)閱讀和理解上述說(shuō)明，許多其他的實(shí)施方式對(duì)于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。所以，本發(fā)明的范圍參考所附權(quán)利要求書以及所述權(quán)利要求書有權(quán)要求的等價(jià)物的全部范圍來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，該設(shè)備包括 用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器陣列；耦合到所述存儲(chǔ)器陣列的模數(shù)感測(cè)單元，該模數(shù)感測(cè)單元用于感測(cè)與所述存儲(chǔ)器陣列 相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)并用于將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布；以及耦合到所述模數(shù)感測(cè)單元的糾錯(cuò)碼單元，該糾錯(cuò)碼單元用于從所述模數(shù)感測(cè)單元接收 數(shù)字值的分布并獲得具有與數(shù)字值的分布相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤概率值的錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述糾錯(cuò)碼單元用于使用所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí) 行糾錯(cuò)碼算法以提供糾錯(cuò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括耦合到所述糾錯(cuò)碼單元的可配置非易失性查找表，該可配置非易失性查找表用于生成 包括所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)碼參數(shù)并將該糾錯(cuò)碼參數(shù)提供給用于糾錯(cuò)的所述糾錯(cuò)碼單兀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述可配置非易失性查找表基于所述數(shù)字值的分 布來(lái)更新所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)，其中錯(cuò)誤概率值是基于所述分布中的數(shù)字值距參考水平的距 離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述模數(shù)感測(cè)單元用于在所述設(shè)備啟動(dòng)時(shí)感測(cè)與 所述存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述模數(shù)感測(cè)單元用于在給定所述存儲(chǔ)器陣列的 讀取狀態(tài)時(shí)感測(cè)與所述存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括一個(gè)或多個(gè)另外的存儲(chǔ)器陣列，其中所述糾錯(cuò)碼單元用于為兩個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)器陣列 提供糾錯(cuò)。
8.一種數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置包括 具有至少一個(gè)處理器核的處理單元；以及耦合到所述處理單元的系統(tǒng)存儲(chǔ)器，該系統(tǒng)存儲(chǔ)器具有包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器陣 列的集成電路裝置；耦合到所述存儲(chǔ)器陣列的模數(shù)感測(cè)單元，該模數(shù)感測(cè)單元用于感測(cè)與所述存儲(chǔ)器陣列 相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)，并將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布；以及耦合到所述模數(shù)感測(cè)單元的糾錯(cuò)碼單元，該糾錯(cuò)碼單元用于從所述模數(shù)感測(cè)單元接收 所述數(shù)字值的分布并獲得具有與所述數(shù)字值的分布相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤概率值的錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其中所述糾錯(cuò)碼單元用于使用所述錯(cuò)誤概率 數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行糾錯(cuò)碼算法以提供糾錯(cuò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置還包括耦合到所述糾錯(cuò)碼單元的可配置非易失性查找表，該可配置非易失性查找表用于生成 包括所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)碼參數(shù)并將該糾錯(cuò)碼參數(shù)提供給用于糾錯(cuò)的所述糾錯(cuò)碼單兀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其中所述可配置非易失性查找表基于所述 數(shù)字值的分布來(lái)更新所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)，其中所述錯(cuò)誤概率值是基于所述分布中的數(shù)字值 距參考水平的距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其中所述數(shù)字值表示所述存儲(chǔ)器陣列中的 存儲(chǔ)器單元的電流或電壓分布。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其中所述非易失性查找表被配置為基于所 述陣列中單元電流的變化或電阻或閾值電壓分布的變化來(lái)接收更新的數(shù)字值。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其中所述非易失性查找表位于所述糾錯(cuò)碼 單元的外部或嵌入所述糾錯(cuò)碼單元內(nèi)。
15.一種方法，該方法包括 在存儲(chǔ)器陣列中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；使用模數(shù)感測(cè)單元來(lái)感測(cè)與所述存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)； 使用所述模數(shù)感測(cè)單元將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布； 將所述數(shù)字值的分布從所述模數(shù)感測(cè)單元發(fā)送到糾錯(cuò)碼單元；以及 生成與每個(gè)數(shù)字值相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，該方法還包括使用所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)利用所述糾錯(cuò)碼單元來(lái)執(zhí)行糾錯(cuò)碼算法以提供糾錯(cuò)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，該方法還包括使用非易失性查找表來(lái)將包括所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)碼參數(shù)提供到所述糾錯(cuò)碼單元。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，在啟動(dòng)存儲(chǔ)器裝置時(shí)或在給定所述存儲(chǔ)器陣列的 讀取狀態(tài)時(shí)，利用與所述存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的更新后的錯(cuò)誤信息來(lái)更新所述非易失性查找表。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，該方法還包括當(dāng)合適的電壓傳感器或溫度傳感器分別檢測(cè)到工作電壓或溫度的變化時(shí)，利用與所述 存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的更新后的錯(cuò)誤信息來(lái)更新所述非易失性查找表。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中可配置非易失性查找表基于所述數(shù)字值的分 布來(lái)更新所述錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)，其中錯(cuò)誤概率值是基于所述分布中的數(shù)字值距參考水平的距離。
全文摘要
在此描述了一種用于給存儲(chǔ)器陣列提供可定制糾錯(cuò)的方法和設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器陣列，和耦合到存儲(chǔ)器陣列的模數(shù)感測(cè)單元。該模數(shù)感測(cè)單元用于感測(cè)與存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的模擬信號(hào)，并用于將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的分布。糾錯(cuò)碼(ECC)單元從模數(shù)感測(cè)單元接收數(shù)字值的分布?？膳渲梅且资圆檎冶砩砂ㄥe(cuò)誤概率數(shù)據(jù)的ECC參數(shù)并將ECC參數(shù)提供給用于糾錯(cuò)的ECC單元。錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)具有與數(shù)字值的分布相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤概率值。ECC單元使用錯(cuò)誤概率數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行ECC算法以提供糾錯(cuò)。
文檔編號(hào)G11C29/42GK102117661SQ20101054631
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者F·貝德斯基, P·阿瑪托, R·加斯塔爾迪 申請(qǐng)人:恒憶公司