计时装置及计时方法与流程

本发明是有关于一种计时装置及一种计时方法。

背景技术：

对于电子电路来说，通常会需要计算一特定事件的经过时间。一种测量经过时间的典型的方法是使用一计时电路去计算经过的时间。然而，这种方法需要提供电力到计时电路以持续计算时间。而只要计时电路被中断或经历一电源损失事件(power loss event)，所追踪的经过时间就会遗失。避免电源损失事件造成的问题的进一步的做法是加上一电池或一电容以持续追踪时间。然而，当电池有错误或者电力用完时，此系统仍会面对相似的问题，特别是在电源损失周期超过一段长时间的时候。因此，有必要提供一种新的方法以在不需要提供电源的情况下得到经过时间。

技术实现要素：

根据本发明的一实施例，提供一种计时装置。计时装置包含一存储器装置以及一处理器。存储器装置包含一第一电性参数。处理器用以感测存储器装置的第一电性参数的一初始值，以及感测存储器装置经过一第一时间的第一电性参数的一第一值。处理器更用以根据存储器装置的第一电性参数的初始值及存储器装置的第一电性参数的第一值计算第一时间。

根据本发明的一实施例，提供一种使用一存储器装置的计时方法。此计时方法包含以下步骤：感测存储器装置的一第一电性参数的一初始值，并感测存储器装置经过一第一时间的第一电性参数的一第一值。此计时方法更包含根据存储器装置的第一电性参数的初始值及存储器装置的第一电性参数的第一值计算第一时间。

以下所附的图式，构成了本说明书的一部份，用以配合下文的描述以说明揭露的实施例，为了解释揭露的实施例。

附图说明

图1绘示依据本发明第一实施例的计时装置的示意图。

图2绘示依据本发明第一实施例的相变化存储器的电阻值随时间漂移的示意图。

图3绘示一例的锗锑碲相变化存储器的电阻值在一复位操作后随时间漂移的实验结果图。

图4绘示依据本发明另一实施例的两种组成的相变化存储器的电阻值随时间漂移的示意图。

图5绘示依据本发明又一实施例的多个相变化存储器的电阻值随时间漂移的示意图。

图6绘示依据本发明另一实施例的具有不同漂移系数的多个相变化存储器的电阻值随时间漂移的示意图。

图7绘示依据本发明第二实施例的计时装置的示意图。

图8绘示依据本发明第二实施例的浮栅存储器的阈值电压随时间漂移的示意图。

图9绘示依据本发明使用第一实施例的存储器装置的一计时方法的一流程图。

图10绘示依据本发明使用第一实施例的存储器装置的另一计时方法的流程图。

图11绘示依据本发明使用第一实施例的存储器装置的又一计时方法的流程图。

【符号说明】

10：计时装置

100：存储器装置

110：上部电极

120：底部电极

130：相变化材料

140：相变化区域

150：处理器

R0、R1、Rmax：电阻值

t0、t1、tx：时间

Rth、Rth1、Rth2：临界值

A1、A2：漂移模式

B1、B2、B3：存储器装置

700：浮栅存储器

Vt、Vt0：阈值电压

710：控制栅极

720：多晶硅间电介质

730：浮动栅极

740：隧穿氧化层

750：漏极

760：源极

770：基底

S111：感测存储器装置的第一电性参数的一初始值

S120：感测存储器装置经过一第一时间的第一电性参数的一第一值

S130：根据存储器装置的第一电性参数的初始值及存储器装置的第一电性参数的第一值计算第一时间

S140：判断存储器装置的第一电性参数的第一值是否大于一第一临界值

S150：复位存储器装置的第一参数的到初始值

S160：感测存储器装置的第一电性参数的初始值以及第二电性参数的初始值

S170：感测存储器装置经过第一时间的第一电性参数的第一值以及经过第一时间的第二电性参数的第一值

S180：根据存储器装置的第一电性参数的初始值、存储器装置的第一电性参数的第一值、存储器装置的第二电性参数的初始值及存储器装置的第二电性参数的第一值计算第一时间

S190：感测存储器装置的第一电性参数的初始值以及第二存储器装置的第一电性参数的初始值

S200：感测存储器装置经过第一时间的第一电性参数的第一值以及第二存储器装置经过第一时间的第一电性参数的第一值

S210：根据存储器装置的第一电性参数的初始值、存储器装置的第一电性参数的第一值、第二存储器装置的第一电性参数的初始值及第二存储器装置的第一电性参数的第一值计算第一时间

S220：判断存储器装置的第一电性参数的第一值是否大于一第一临界值

S230：根据第二存储器装置的第一电性参数的初始值及第二存储器装置的第一电性参数的第一值计算第一时间

具体实施方式

在本发明中，提供一种计时装置及一种计时方法以避免电源损失事件造成的经过时间的消失。在本文中提供多个实施例，并参照所附图式以描述相关结构及流程。然而，本发明并不以此为限。相同的参考符号将使用来表示附图中相同或相似的部分。

请参照图1及图2。图1绘示依据本发明第一实施例的计时装置10的示意图。计时装置10包含一存储器装置100以及一处理器150。在第一实施例中，存储器装置100为一相变化存储器。且此项变化存储器有一第一电性参数，例如为一电阻。图2绘示依据本发明第一实施例的相变化存储器的电阻值随时间漂移(drift)的示意图。处理器150感测存储器装置100的初始电阻值R0。并在一第一时间t1后，处理器150感测存储器装置100的第一电阻值R1。之后处理器150根据存储器装置100的初始电阻值R0以及存储器装置100的第一电阻值R1计算第一时间t1。

详细地说，相变化存储器为一具有两端点的装置，并通过控制相变化材料的微结构：非结晶的高阻抗状态(HRS)以及结晶的低阻抗状态(LRS)以储存数据。请再参照图1，存储器装置100包含一上部电极110、一底部电极120、一相变化材料130以及一相变化区域140。而相变化存储器的电阻漂移跟随一可预测的模式。举例来说，电阻会先漂移上升(即一结构松弛(structural relaxation)阶段)，之后在相变化存储器的复位(RESET)状态的一段时间过后再下降(即一再结晶阶段)。在一编程脉冲之后，例如一复位(RESET)脉冲，相变化存储器的电阻在没有电源供应的情况下会漂移一段时间。这种相变化存储器的电阻的漂移通常跟随着一可预测的模型，例如电阻R＝R0+A*log(t)，其中R0为时间点t0的电阻值，A为漂移系数，而t为经过时间。

图3绘示一例的锗锑碲相变化存储器的电阻值在一复位操作后随时间漂移的实验结果图。因此，可根据初始电阻值R0及经过一段时间的电阻值R由上述公式计算经过时间。并且，计时装置可随时被复位。举例来说，计算装置可通过施加一复位操作到相变化存储器而被复位，在此状况下电阻值的漂移会回到R，因此计时装置可重新计时。

然而，由于相变化存储器的电阻在一段时间后，例如tx之后会下降，此时我们无法得知测量到的电阻值是对应到tx之前或是tx之后的时间。因此，在一些实施例中，处理器150判断存储器装置100的电阻值是否大于一第一临界值Rth，此第一临界值例如为最大的电阻值Rmax的90％。并且当存储器装置100的电阻值大于一第一临界值Rth时，处理器150复位存储器装置100的电阻值回到初始值R0。

在一些实施例中，可以调整漂移系数A。图4绘示依据本发明另一实施例的两种组成的相变化存储器的电阻值随时间漂移的示意图。举例来说，可根据锗∶锑∶碲的组成比例、掺杂的相变化材料、相变化存储器的尺寸、相变化存储器上的覆盖材料(capping material)、编程算法(设定SET或复位RESET)、以及时间点t0的电阻电平等而调整锗锑碲相变化存储器的漂移系数。通过调整相变化存储器的漂移系数，相变化存储器的漂移模式可从A1改变为A2。也就是说，电阻漂移模式可从A1改变为A2，而计时装置可在需要被复位之前感测更长的时间。另一方面，电阻漂移模式可从A2改变为A1以使处理器150可感测计时装置并更精准地计算出经过时间。

在一些实施例中，计时装置可包含多个存储器装置。图5绘示依据本发明又一实施例的多个相变化存储器的电阻值随时间漂移的示意图。在此例中，处理器150可感测所有存储器装置的多个电性参数并分别计算出对应的时间点，之后再将个别计算出的时间点平均以得到更精准的经过时间。

此外，计时装置也可包含具有不同漂移系数的多个存储器装置。图6绘示依据本发明另一实施例的具有不同漂移系数的多个相变化存储器的电阻值随时间漂移的示意图。在此例中，处理器可根据第一存储器装置B1的测量电阻值及第二存储器装置B2的测量电阻值而得知电阻值是对应到tx之前或是tx之后的时间。在一些实施例中，处理器可判断第一存储器装置B1的电阻值是否大于一第一临界值Rth1，且当第一存储器装置B1的电阻值大于一第一临界值Rth1时，处理器感测第二存储器装置B2在第一时间后的电阻值并据以计算第一时间。

并且，计时装置更可包含一第三存储器装置B3。处理器更可判断第二存储器装置B2的电阻值是否大于一第二临界值Rth2，且当第二存储器装置B2的电阻值大于一第二临界值Rth2时，处理器感测第三存储器装置B3在第一时间后的电阻值并据以计算第一时间。

在一些实施例中，相变化存储器的设定(SET)状态的电阻值也会以一可预测的模式随着时间漂移。因此相变化存储器的设定状态也可用来当作计时装置。

在一些实施例中，相变化存储器100可以为一氧化物电阻变化装置(oxide resistance change device)、一导电桥装置(conductive bridge device)、一浮栅装置及一电荷捕获设备、或者其他具有一随着时间变化的电性参数的存储器装置。而在一些实施例中，第一电性参数可以为一阈值电压、一电容、一电感或一电容中的电荷数目、或其他随着时间变化的电性参数。并且处理可感测存储器装置的上述其中一个电性参数的初始值并感测存储器装置经过一第一时间后的电性参数的第一值。据此，处理器根据存储器装置的第一电性参数的初始值、存储器装置的第一电性参数的第一值、存储器装置的第二电性参数的初始值及存储器装置的第二电性参数的第一值计算第一时间。

图7绘示依据本发明第二实施例的计时装置的示意图。在此实施例中，存储器装置为浮栅存储器700。图8绘示依据本发明第二实施例的浮栅存储器700的阈值电压Vt随时间漂移的示意图。详细地说，浮栅存储器700包含一控制栅极710、一多晶硅间电介质(inter-poly dielectric)720、一浮动栅极730、一隧穿氧化层740、一漏极750、一源极760及一基底770。且浮栅存储器的阈值电压Vt以一可预测的模式随时间漂移。

并且，浮栅存储器的阈值电压Vt的漂移系数也可被调整。举例来说，可根据隧穿氧化层740的厚度、多晶硅间电介质720的厚度及组合、及隧穿氧化层740的掺杂物等而调整浮栅存储器的阈值电压Vt的漂移系数。而在此实施例中，可通过施加一热电子编程(hot-electron programming)步骤到浮栅存储器以复位计时装置，在此时浮栅存储器的阈值电压Vt会重置回时间点t0的阈值电压Vt0。

图9绘示依据本发明使用第一实施例的存储器装置的一计时方法的一流程图。使用存储器装置的计时方法包含以下步骤。首先，执行步骤S111以感测存储器装置的第一电性参数的一初始值。之后执行步骤S120以感测存储器装置经过一第一时间的第一电性参数的一第一值。最后，执行步骤S130以根据存储器装置的第一电性参数的初始值及存储器装置的第一电性参数的第一值计算第一时间。

在一些实施例中，计时方法执行步骤S140以判断存储器装置的第一电性参数的第一值是否大于一第一临界值。如果没有大于第一临界值，则执行步骤S130以计算第一时间。然而，如果存储器装置的第一电性参数的第一值大于一第一临界值，则执行步骤S150以复位存储器装置的第一参数的到初始值。之后执行步骤S111以重新感测。

在一些实施例中，计时方法可感测存储器装置的第二电性参数计算经过时间。图10绘示依据本发明使用第一实施例的存储器装置的另一计时方法的流程图。首先，执行步骤S160以感测存储器装置的第一电性参数的初始值以及第二电性参数的初始值。之后执行步骤S170以感测存储器装置经过第一时间的第一电性参数的第一值以及经过第一时间的第二电性参数的第一值。再执行步骤S180以根据存储器装置的第一电性参数的初始值、存储器装置的第一电性参数的第一值、存储器装置的第二电性参数的初始值及存储器装置的第二电性参数的第一值计算第一时间。

在一些实施例中，计时方法更感测一第二存储器装置的第一电性参数计算经过时间。图11绘示依据本发明使用第一实施例的存储器装置的又一计时方法的流程图。首先，执行步骤S190以感测存储器装置的第一电性参数的初始值以及第二存储器装置的第一电性参数的初始值。之后执行步骤S200以感测存储器装置经过第一时间的第一电性参数的第一值以及第二存储器装置经过第一时间的第一电性参数的第一值。再执行步骤S210以根据存储器装置的第一电性参数的初始值、存储器装置的第一电性参数的第一值、第二存储器装置的第一电性参数的初始值及第二存储器装置的第一电性参数的第一值计算第一时间。

相似于步骤S140，计时方法可包含步骤S220以判断存储器装置的第一电性参数的第一值是否大于一第一临界值。如果没有大于第一临界值，则执行步骤S210以计算第一时间。然而，如果存储器装置的第一电性参数的第一值大于一第一临界值，则执行步骤230以根据第二存储器装置的第一电性参数的初始值及第二存储器装置的第一电性参数的第一值计算第一时间。值得注意的是，图9、图10和图11的步骤可视设计而重复执行。并且如上所述的，上述流程可在多个具有不同电性参数的存储器上或在不同种类的存储器装置上重复执行。

根据上述实施例，提供了多个可在不需要提供电源装置到计时装置而得到经过时间的计时装置以及多个计时方法。因此即使在包含计时装置的系统遭受电源损失事件时仍可轻易的测量到经过时间。通过上述的计时方法，也可降低包含计时装置的系统的电源功耗。

综上所述，虽然本发明已以多个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视随附的权利要求范围所界定的为准。