一种NAND闪存设备及其操作方法与制造工艺

本发明属于NAND闪存的结构设计领域，尤其涉及一种NAND闪存设备及其操作方法。

背景技术：
随着半导体工艺的进步，NAND闪存设备的价格稳步下降，其应用领域也得到了拓展。公知地，NAND闪存芯片中的各存储单元在结构上采用浮栅晶体管，对NAND闪存芯片的操作可以是擦除操作、写入操作或读取操作，通过对浮空栅的充/放电，实现数据的存储/释放，进而实现NAND闪存芯片中数据的写入/擦除。详细地，每一NAND闪存芯片包括一定数目的块，每个块又分为一定数目的页，对NAND闪存芯片中数据的擦除是以块为单位进行的，对NAND闪存芯片中数据的写入和读取是以页为单位进行的，且在执行写入操作前必须先执行擦除操作。在现有技术中，由于对NAND闪存芯片的写入操作和擦除操作涉及浮栅晶体管的充/放电，且NAND闪存芯片工作在额定工作电压下，因此执行写入操作和擦除操作的速度远比执行读取操作要慢，从而影响了NAND闪存芯片的性能，降低了用户使用的体验性。例如，对于一种典型的、每页数据大小为4K字节的多阶存储单元（Multi-levelCell,MLC），其擦除操作的执行时间为3000微秒，其写入操作的执行时间为1300微秒，而读取操作的执行时间仅为25微秒。特别是对于写入操作，由于写入、擦除和读取的操作不能并行执行而只能串行执行，因此写入操作的执行速度成为制约NAND闪存芯片存储性能的瓶颈。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种NAND闪存设备，旨在解决现有的NAND闪存芯片由于写入操作和擦除操作涉及浮栅晶体管的充/放电，且NAND闪存芯片工作在额定工作电压下，因此写入操作和擦除操作的速度慢，影响NAND闪存芯片的性能并降低用户使用的体验性的问题。本发明是这样实现的，一种NAND闪存设备，所述NAND闪存设备包括至少一个由至少一个NAND闪存芯片构成的闪存组，与所述闪存组连接的NAND闪存控制器，以及向所述NAND闪存芯片输出实际工作电压的电压调节电路，所述NAND闪存控制器包括：主控电路，用于向所述NAND闪存芯片发送块的擦除指令；至少一个计数器，用于在所述主控电路发送块的擦除指令后，根据所述主控电路的计数指令对相应块的擦除次数进行计数，之后根据计数结果统计得到擦除次数的平均值；至少一个电压动态计算单元，用于根据对应的所述计数器统计得到的所述擦除次数的平均值，查找得到所述擦除次数的平均值对应的NAND闪存芯片的实际工作电压，并向所述电压调节电路输出相应的控制信号，所述电压调节电路向相应的NAND闪存芯片输出与所述控制信号对应的实际工作电压。本发明的另一目的在于提供一种如上所述的NAND闪存设备的操作方法，所述方法包括：主控电路向闪存组中的NAND闪存芯片发送块的擦除指令；在所述主控电路发送所述块的擦除指令后，计数器根据所述主控电路的计数指令对相应块的擦除次数进行计数，之后根据计数结果统计得到擦除次数的平均值；电压动态计算单元根据对应的所述计数器统计得到的所述擦除次数的平均值，查找得到所述擦除次数的平均值对应的NAND闪存芯片的实际工作电压，并向电压调节电路输出相应的控制信号；所述电压调节电路根据所述控制信号，向对应的NAND闪存芯片输出相应的实际工作电压。本发明提出的NAND闪存设备及其操作方法是根据NAND闪存芯片擦除次数而动态调整NAND闪存芯片的实际工作电压，可使得相应NAND闪存芯片的实际工作电压在允许的范围内具有较高值，从而在保证NAND闪存芯片可靠工作的同时，提高擦除操作和写入操作的执行速度，使得NAND闪存芯片在执行擦除操作和写入操作时具有较高的性能，提升了用户使用的体验性。附图说明图1是本发明第一实施例提供的NAND闪存设备的结构图；图2是本发明第二实施例提供的NAND闪存设备的结构图；图3是本发明第三实施例提供的NAND闪存设备的操作...