用于非易失性存儲器的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]如今的電子設(shè)備通常需要存儲器以便操作。存在兩種類型的存儲器。易失性或動態(tài)存儲器和非易失性或靜態(tài)存儲器。易失性存儲器需要功率，諸如刷新循環(huán)，以保持存儲在其中的數(shù)據(jù)。易失性存儲器通常比非易失性存儲器更快而且更便宜。使用編程或?qū)懭氩僮鲗?shù)據(jù)寫入易失性存儲器單元，并使用讀取操作從易失性存儲器單元讀取數(shù)據(jù)。然而，當失去功率時，數(shù)據(jù)也會失去。
[0002]非易失性存儲器也使用功率來操作，但能夠在沒有功率時保持數(shù)據(jù)。通過施加相當大的改變了存儲器的存儲器單元狀態(tài)的電壓，數(shù)據(jù)被寫入非易失性存儲器。該相當大的電壓是破壞性的，并限制了這種存儲器能夠執(zhí)行的寫入周期的數(shù)量。此外，讀取操作往往較慢。
[0003]電子設(shè)備使用的存儲器類型通常取決于設(shè)備的需要。例如，如果數(shù)據(jù)需要在沒有功率的情況下被保持，通常使用非易失性存儲器。如果不是這樣，則使用易失性存儲器。
【附圖說明】
[0004]圖1為示出了一種自供電的存儲器系統(tǒng)100的框圖，所述存儲器系統(tǒng)100使用易失性功率之外的非易失性功率，以便保持數(shù)據(jù)。
[0005]圖2為示出了使用自供電存儲器的系統(tǒng)的框圖。
[0006]圖3為示出了可與自供電存儲器系統(tǒng)一同使用的硅電池的橫截面視圖。
[0007]圖4為示出了一種自供電的實時時鐘系統(tǒng)的框圖。
[0008]圖5為示出了自供電的角度傳感器系統(tǒng)的框圖。
[0009]圖6為具有操作為功率緩沖器的集成電池部件的系統(tǒng)的示意圖。
[0010]圖7為示出了使用集成電池來提供持久性存儲器的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]現(xiàn)在將參照各附圖描述本發(fā)明，其中通篇使用相同的附圖標記來指代相同的元件，并且其中所圖示的結(jié)構(gòu)和設(shè)備不一定按比例繪制。
[0012]所公開的系統(tǒng)和方法有助于使用靜態(tài)或非易失性存儲器的系統(tǒng)和方法。提供了一種具有片上電池的自供電的存儲器系統(tǒng)，其允許在使用動態(tài)/易失性存儲器時的靜態(tài)存儲器行為。
[0013]圖1為示出了一種自供電存儲器系統(tǒng)100的框圖，所述自供電存儲器系統(tǒng)100在易失性功率之外還使用非易失性功率，以便保持數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)100針對當主功率或易失性功率不可用的時候利用非易失性功率。因此，能夠向易失性存儲器提供持久性功率。因此，即使主功率或易失性功率不存在時，存儲器內(nèi)部的內(nèi)容或數(shù)據(jù)得以保持。
[0014]該系統(tǒng)100包括讀寫邏輯102、易失性存儲器104、開關(guān)部件106、易失性或主要功率部件108、和電池部件110。作為示例，系統(tǒng)總線122與系統(tǒng)100傳送數(shù)據(jù)。
[0015]易失性存儲器104是這樣一種類型的存儲器，當不供電時所存儲的數(shù)據(jù)可能會失去數(shù)據(jù)完整性。易失性存儲器104可以包括，例如，動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、隨機存取存儲器(RAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)等。在一個示例中，易失性存儲器104包括6個基于反饋CMOS反相器結(jié)構(gòu)(2X2晶體管)的晶體管SRAM結(jié)構(gòu)。
[0016]一般來說，相比于易失性存儲器，例如存儲器104，非易失性存儲器具有一些缺點。非易失性存儲器需要特別的相對高的電壓以用于寫入操作。例如，非易失性存儲器通常通過對單元施加相當大的電壓以便編程或?qū)懭?。這些大的電壓是破壞性的，并且每次在施加時使單元劣化。若干個周期之后，非易失性單元劣化到無法正確或可靠地工作的程度。例如，非易失性單元可以被限制到小于1000個寫入周期。此外，相比于易失性存儲器，在存取時間、編程/寫入時間和讀取時間方面，非易失性存儲器是相對較慢的。非易失性存儲器需要特殊的電壓以及更復雜的讀取/寫入邏輯來實現(xiàn)。因此，存儲器操作(存取時間、讀取時間、編程時間)通常需要更長的時間來執(zhí)行。因此，使用它們的系統(tǒng)可能必須等待較慢的存儲器操作。而且，非易失性存儲器需要更大并且更復雜的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，并因此需要比易失性存儲器更大的晶片。非易失性存儲器需要特殊的技術(shù)，諸如隧道氧化物，以最小化編程電壓和電荷泵以允許片上編程。讀取是有難度的，這是因為用于寫入的電平差異和場強。
[0017]易失性存儲器104提供了相對較快的存儲器操作，由于較低的復雜度，需要較少的晶片或面積，并且在寫入周期方面具有較長的使用壽命。易失性存儲器104使用較低的電壓(不是特殊電壓)，這避免了使用高電壓功率電路。此外，存儲器操作，包括讀取和寫入/編程，更快地發(fā)生，部分是由于使用較低的電壓。壽命可以超過100，000個寫入周期。
[0018]一般來說，易失性存儲器在沒有功率時不保持數(shù)據(jù)。易失性存儲器104具有持久性電源116，使得其保持所存儲的數(shù)據(jù)。
[0019]一種易失性或主要電源部件108產(chǎn)生易失性電源112。易失性電源112是隨時間變化的電源，其可以處于OFF和/或低于針對系統(tǒng)100保持操作的部件的閾值的功率水平。這些閾值包括這樣的值，該值使得易失性存儲器104在沒有附加電源的情況下就無法恰當?shù)乇３謹?shù)據(jù)。易失性部件是典型的在電子設(shè)備中使用的電源。當更大的系統(tǒng)關(guān)斷時，電源部件108是關(guān)斷的。例如，在汽車系統(tǒng)中，易失性部件108在汽車停止時將不提供功率。易失性電源部件108向一個或多個部件提供電源，包括電路、邏輯、傳感器、控制器等。為了幫助理解，示出易失性電源112被提供給開關(guān)部件106，然而要理解的是，易失性電源112可以被提供給其他部件。
[0020]電池部件110提供了一種非易失性功率114。非易失性功率114通常總是可供使用。電池部件110包括持久性電源，諸如電池、電容器或某些其它能夠存儲功率的物件。電池部件110包括不可充電型(主要)和可充電型(次要)。在一個示例中，電池部件110包括硅基電池。此外，在一個示例中，電池部件110可以包括電壓調(diào)節(jié)，以提供選定電壓或電壓范圍的功率輸出。電池部件110通常形成在與易失性存儲器104、讀/寫邏輯102等相同的晶片或芯片上。
[0021]開關(guān)部件106接收易失性電源112和非易失性電源114，并向易失性存儲器104提供持久性電源116。在一個示例中，開關(guān)部件106利用易失性存儲器112，除非它是不可用的。當易失性電源112不可用時，使用非易失性電源114。在另一個示例中，開關(guān)部件106在電壓低于閾值的易失性電源112上提供非易失性電源114。
[0022]在一個示例中，開關(guān)部件106包括與易失性電源108和電池部件110連接的二極管。該二極管防止電流或功率流向電池部件110。在另一個示例中，開關(guān)部件106包括無源或有源半導體元件而不是二極管。該半導體元件，諸如雙極晶體管、結(jié)型-FET或MOS-晶體管，提供附加的電流流動的主動控制。主動控制包括例如在系統(tǒng)發(fā)生故障使電池部件110過載的情況下的保護性關(guān)斷功能，或者用于系統(tǒng)控制和診斷目的。
[0023]可選地，系統(tǒng)100可以包括耦合到易失性電源108和電池110的電池電路124。電池電路124被配置為監(jiān)控電池部件110，且為其剩余電量下降到閾值或某些其它觸發(fā)點以下的電池部件110充電。
[0024]讀/寫邏輯102與易失性存儲器相互作用，以執(zhí)行存儲器操作118，包括讀取操作和寫入操作。讀/寫邏輯102使用比用于在常規(guī)非易失性存儲器系統(tǒng)上執(zhí)行存儲器操作的邏輯更低的電壓和復雜度。
[0025]系統(tǒng)總線122被配置為與系統(tǒng)100的讀/寫邏輯102和其它部件傳送數(shù)據(jù)120。因此，數(shù)據(jù)120可以從總線122提供給邏輯以用于寫入，以及通過讀取操作從邏輯102提供。數(shù)據(jù)120可以使用系統(tǒng)總線122來與其它部件(未示出)進行傳送。例如，數(shù)據(jù)120可以用于控制系統(tǒng)、汽車電子系統(tǒng)等。
[0026]要理解的是，也可以考慮系統(tǒng)100的適當變型。
[0027]圖2為示出了使用自供電存儲器的系統(tǒng)200的框圖。該系統(tǒng)200被提供作為示例以說明系統(tǒng)內(nèi)自供電存儲器的使用。然而，要理解的是，其它系統(tǒng)以及系統(tǒng)200的變型也可以使用自供電存儲器。
[0028]系統(tǒng)200包括自供電存儲器系統(tǒng)100、系統(tǒng)總線122、系統(tǒng)控制器22