专利名称:一种可提高存储器重复读写率的方法及存储器的制作方法
技术领域：
本发明是提供一种可提高重复读写率的存储器，尤指一种利用多组多次可编程存储器区块及多组记录单元来提高重复读写率的存储器。
背景技术：
在各类的电子产品之中，非易失性存储器(Non-Volatile Memory)因其除了储存数据的存储器功能外，特色在于当电源关掉后，存储数据不会消失，一直以来都是许多装置不可或缺的元件之一。这种产品主要用途在于各种个人化、可携式及家庭化的电子产品，例如电视游乐器、移动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、数字相机、信息家电(InformationAppliances，IA)等产品，均有使用到非易失性存储器来作为储存数据的工具。
非易失性存储器又分为两种，一种是罩幕式只读存储器(Mask ROM)，其数据在写入后便不能修改，最有名的用途就是在任天堂Nintendo 64游戏机软件的应用上。另一种则是闪存(Flash Memory)，其写入的数据可以随意修改，目前最主要的用途就在于手机上的芯片上。广义地讲，硬盘机、闪存及单次可编程存储器(One-Time Programmable Memory，OTP Memory)等存储装置都可以算是非易失性存储器，因其所储存的数据在未被供予电源的情况下仍能保存，而其中闪存与单次可编程存储器算是较受欢迎的两项产品。闪存与单次可编程存储器的原理是经由控制其存储器单元(Memory Cell)导通时的临界电压(Threshold Voltage)来储存二进制数据“0”或“1”，而这两者之间最主要的不同点在于闪存所储存的数据是可反复地加以更新，然而单次可编程存储器却只能被写入一次，且一旦其数据被写入之后，其所储存的数据即无法更改。
请参考图1。图1为现有技术的闪存单元10的结构示意图。闪存单元10包含基底12、源极13、漏极14、浮动栅极(Floating Gate)15及控制栅极(Control Gate)16。氧化层(Oxide Layer)18形成于通道19与浮动栅极15之间，而基底12是电连接于电压Vcg(一般而言为接地电压0伏特)，源极13是电连接于电压Vs，漏极14则电连接于电压Vd。若基底12为p型基底(P-Substrate)，则源极13与漏极14皆为n型掺杂区；相反地，若基底12为n型基底(N-Substrate)，则源极13与漏极14皆为p型掺杂区。因为储存于浮动栅极15上的电子数量会影响闪存单元10的临界电压而决定是否产生信道19，因此储存于浮动栅极15上的电子数量可进一步地用来决定闪存单元10所储存的二进制数据，亦即通过闪存单元10的导通状态来代表相对应二进制数值“1”或“0”。
请继续参考图1。当要更新闪存单元10所储存的数据之前，必须对其进行数据抹除的操作。目前最有名也最被常使用的闪存抹除技术是一种称为福乐-诺汉穿透电子(Fowler-Nordheim Tunneling，FN Tunneling)技术，例如在美国专利第5,642,311号“Overerase Correction for Flash Memory whichLimits Overerase and Prevents Erase Verify Errors(用来限制过度抹除与防止抹除验证错误的过度抹除闪存单元的校正方法)”中即提到，当欲对类似于图1中的闪存单元10进行抹除时，是通过连续地施加抹除电压脉冲至要被抹除的闪存单元10的方式来达成，该抹除电压脉冲会在闪存单元10的控制栅极16与漏极14之间形成电压差为负值的电动势，例如当闪存单元10被施加抹除电压脉冲时，其控制栅极16的电压值Vcg为负10伏特，漏极14的电压值Vd为正5.5伏特的电压，而源极13则处于浮接状态。通过以上的抹除操作，闪存单元10浮动栅极15中的累积电子会因电子穿过存储器单元10中的薄介电层(Thin Dielectric Layer)而减少，进而导致存储器单元10的临界电压值(Threshold Voltage)降低。
请参考图2。图2为现有技术的闪存装置20的示意图。闪存装置20包含多次可编程存储器区22、控制电路24、列解码器27以及行解码器28。多次可编程存储器区22包含M个多次可编程存储器区块231-23M，其中每一个多次可编程存储器区块是由多个多次可编程存储器单元所构成，而每一多次可编程存储器单元是用来储存一位的数据，如图1所示的闪存单元10即为多次可编程存储器单元。控制电路24是耦接于该M个多次可编程存储器区块231-23M，用来控制该M个多次可编程存储器区块231-23M的编程(Programming)与抹除(Erasing)的操作。列解码器27是耦接于控制电路24与该M个多次可编程存储器区块231-23M之间，而行解码器28是耦接于控制电路24与该M个多次可编程存储器区块231-23M之间。闪存装置20为非易失性存储器(Non-Volatile Memory)。
请继续参考图2。假设使用者欲写入数据至闪存装置20的第一多次可编程存储器231，当第一多次可编程存储器231尚未被写入数据，使用者直接将数据写入第一多次可编程存储器231。于下一次使用者欲写入数据至第一多次可编程存储器231，需先将前一次已写入第一多次可编程存储器231的数据抹除，才能进行写入的操作。
由于需通过储存于浮动栅极15上的电子数量来来决定闪存单元10所储存的二进制数据，亦即通过闪存单元10的导通状态来代表相对应二进制数值“1”或“0”，每一次的抹除及写入的操作会对通道19造成破坏，因此，该M个多次可编程存储器区块231-23M的寿命会受限于多次可编程存储器单元能被抹除及写入的次数。此外，存储器数据的抹除是相当耗时的，花费的时间远比写入数据来得多很多。
发明内容本发明是提供一种提高存储器重复读写率的方法，该存储抹除方法包含检测记录单元是否为其所属的一组记录单元的最后一记录单元；以及若该记录单元为其所属的该组记录单元的最后一记录单元，则抹除该组记录单元所对应的一组多次可编程存储器区块的数据及抹除该组记录单元。
本发明是提供一种提高存储器重复读写率的方法，该存储抹除方法包含检测记录单元是否为其所属的一组记录单元的最后一记录单元；以及若该记录单元并非为其所属的该组记录单元的最后一记录单元，则对该组记录单元中对应于第一个未编程记录单元的数据进行编程。
本发明是提供一种可提高重复读写率的存储器，该存储器包含多组多次可编程存储器区决、多组记录单元以及控制电路。其中，每一组多次可编程存储器区块包含多个多次可编程存储器区块，而每一记录单元是对应于多次可编程存储器区决，用来记录相对应的多次可编程存储器区块的状态。该控制电路是耦接于该多组多次可编程存储器区块及该多组记录单元，用来根据该多组记录单元的数据状态控制该多组多次可编程存储器区块的编程与抹除的操作。
图1为现有技术一闪存单元的结构示意图。
图2为现有技术一闪存装置的示意图。
图3为本发明一闪存装置的示意图。
图4为本发明一提高存储器重复读写率方法的流程的示意图。
图5为本发明提高一存储器重复读写率方法的流程的示意图。
图6为用来解说图4的流程的示意图。
图7为用来解说图4的流程的另一示意图。
10 闪存单元 12 基底13 源极 14 漏极15 浮动栅极 16 控制栅极18 氧化层 19 通道Vcg、Vd、Vs 电压20、30 闪存装置22、32 多次可编程存储器区24、34 控制电路 27、37 列解码器28、38 行解码器36 记录单元36A、36B、46A1、46A2、46B1、46B2 记录单元状态231-23M、MTP11-MTPMN 多次可编程存储器区块331 第一组多次可编程存储器区块332 第二组多次可编程存储器区块33M 第M组多次可编程存储器区块40、50 流程402-408、502-504 步骤361、461 第一组记录单元 362、462 第二组记录单元36M、46M 第M组记录单元具体实施方式
请参考图3。图3为本发明一闪存装置30的示意图。闪存装置30包含多次可编程存储器区32、控制电路34、列解码器37以及行解码器38以及多个记录单元36。多次可编程存储器区32包含M组多次可编程存储器区块331-33M，其中每一组多次可编程存储器区块包含N个多次可编程存储器区块，举例而言，第一组多次可编程存储器区块331包含N个多次可编程存储器区块MTP11-MTP1N，第二组多次可编程存储器区块332包含N个多次可编程存储器区块MTP21-MTP2N，以此类推，第M组多次可编程存储器区块33M包含N个多次可编程存储器区块MTPM1-MTPMN。其中，每一个多次可编程存储器区块是由多个多次可编程存储器单元所构成，而每一多次可编程存储器单元用来储存一位的数据，如图1所示的闪存单元10即为多次可编程存储器单元。控制电路34是耦接于该M组多次可编程存储器区块331-33M，用来控制该M组多次可编程存储器区块331-33M的编程与抹除的操作。列解码器37是耦接于控制电路34与该M组多次可编程存储器区块331-33M之间，而行解码器38是耦接于控制电路34与该M组多次可编程存储器区块331-33M之间。多个记录单元36的每一记录单元是对应于一多次可编程存储器区块，用来记录相对应的多次可编程存储器区块的两种状态，已编程及未被编程。而每一记录单元36是由一多次可编程存储器单元所构成，如图1所示的闪存单元10。于本实施例中，总共有M×N个多次可编程存储器区块MTP11-MTPMN，则相对应的记录单元36总共有M×N个。闪存装置30为非易失性存储器(Non-Volatile Memory)。
请参考图4。图4为本发明一提高存储器重复读写率方法的流程40的示意图。流程40包含以下的步骤步骤402欲抹除一多次可编程存储器区块。
步骤404检测该记录单元是否为其所属的一组记录单元的最后一记录单元。若是，则流程进行到步骤406；若否，则流程进行到步骤408。
步骤406抹除该组记录单元所对应的一组多次可编程存储器区块的数据及抹除该组记录单元。
步骤408对该组记录单元中对应于第一个未编程记录单元的数据进行编程操作。
流程40为对多次可编程存储器区块进行抹除时所执行的步骤。其中，当使用者欲抹除一多次可编程存储器区块时，于步骤404中会先检测该记录单元是否为其所属的一组记录单元的最后一记录单元，只有在该记录单元为其所属的一组记录单元的最后一记录单元时，才会进行抹除的操作。否则，只会编程另一记录单元(对应于第一个未编程记录单元)。
请参考图5。图5为本发明提高一存储器重复读写率方法的流程50的示意图。流程50包含以下的步骤步骤502寻找欲编程的多次可编程存储器区块及其相对应的记录单元。
步骤504将该欲编程的多次可编程存储器区块予以编程。
流程50为对一多次可编程存储器区块进行编程时所执行的步骤。根据该多组记录单元的数据状态将该欲编程的多次可编程存储器区块予以编程，此外，该多组多次可编程存储器区块同一时间内仅能有单一个多次可编程存储器区块可被编程。
请参考图6。图6为用来解说图4的流程40的示意图。331-33M表示图3中的M组多次可编程存储器区块，而第一组多次可编程存储器区块331包含N个多次可编程存储器区块MTP11-MTP1N，第二组多次可编程存储器区块332包含N个多次可编程存储器区块MTP21-MTP2N，以此类推，第M组多次可编程存储器区块33M包含N个多次可编程存储器区块MTPM1-MTPMN。第一组多次可编程存储器区块331对应到第一组记录单元361，第二组多次可编程存储器区块332对应到第二组记录单元362，以此类推，第M组多次可编程存储器区块331对应到第M组记录单元36M，每一组记录单元361-36M包含N个记录单元。36A及36B代表相对应的多次可编程存储器区块目前的状态，36A表示相对应的多次可编程存储器区块记录为使用过，而36B则表示相对应的多次可编程存储器区块记录为未使用过。若使用者欲抹除第一组多次可编程存储器区块331，因为在第一组多次可编程存储器区块331相对应的第一组记录单元361中，会检测到其记录单元为最后一记录单元，其它N-1个记录单元的状态皆为36A(均已使用过)，则抹除第一组多次可编程存储器区块331的数据及抹除第一组记录单元361(抹除所有记录单元的状态为36B)。
请继续参考图6。若使用者欲抹除第M组多次可编程存储器区块33M，因为第M组多次可编程存储器区块33M相对应的第M组记录单元36M的第一个记录单元的状态为36A而第二个记录单元的状态为36B(未被使用过)，会检测到该记录单元并非最后一记录单元，则对该记录单元的数据进行编程操作，即更新多次可编程存储器区块MTPM2相对应的记录单元(更新状态为36A)。
请参考图7。图7为用来解说图4的流程40的另一示意图。331-33M表示图3中的M组多次可编程存储器区块，而第一组多次可编程存储器区块331包含N个多次可编程存储器区块MTP11-MTP1N，第二组多次可编程存储器区块332包含N个多次可编程存储器区块MTP21-MTP2N，以此类推，第M组多次可编程存储器区块33M包含N个多次可编程存储器区块MTPM1-MTPMN。第一组多次可编程存储器区块331对应到第一组记录单元461，第二组多次可编程存储器区块332对应到第二组记录单元462，以此类推，第M组多次可编程存储器区块331对应到第M组记录单元46M，每一组记录单元461-46M包含2N个记录单元，因此每一个多次可编程存储器区块MTP11-MTPMN皆会对应到两个记录单元，其中第一个记录单元是用来记录相对应的多次可编程存储器区块是否已被编程，其具有两种状态，记录单元状态46A1、46B1，第二个记录单元则是用来记录相对应的多次可编程存储器区块是否已被抹除，亦具有两种状态，记录单元状态46A2及46B2。其中，第一个记录单元的记录单元状态46A1表示相对应的多次可编程存储器区块已被编程，而记录单元状态46B1则表示相对应的多次可编程存储器区块未被编程，第二个记录单元的记录单元状态46A2表示相对应的多次可编程存储器区决已被抹除，记录单元状态46B2表示相对应的多次可编程存储器区块尚未被抹除。每当使用者欲进行抹除或者编程的操作，会先检查每一个多次可编程存储器区块MTP11-MTPMN相对应的两个记录单元的状态，再进行抹除或是编程的操作。
以上所述的实施例仅用来说明本发明，并不局限本发明的范畴。文中所提到数值M与N并不限定为固定的数值，可视使用者需求而改变。若提高数值M时，可增加闪存装置30的容量，若提高数值N时，则可提高闪存装置30的重复读写率(Endurance)。此外，每一个多次可编程存储器区块及记录单元是由多次可编程存储器单元所构成，并不限定为闪存单元，也可以是其它种类的多次可编程存储器单元。此外，每一个多次可编程存储器区块MTP11-MTPMN所对应到的记录单元并不限定为单一个记录单元，亦可对应到两个甚至是多个记录单元，视使用者的需求而决定。
由上可知，本发明提供一种可提高存储器重复读写率的方法及存储器。假设闪存装置10所包含的多次可编程存储器区块231-23M与闪存装置30所包含的多次可编程存储器区块MTP11-MTPMN制程皆相同，闪存装置10可重复读写的次数为1K次，而闪存装置30可重复读写的次数可提高至N×K次。此外，通过本发明的方法，还可以减少有效抹除时间(Effective Erase Time)，因为只有在检测到该记录单元为其所属的一组记录单元的最后一记录单元，才会进行抹除的操作，其余情形只会对该组记录单元中对应于第一个未编程记录单元的数据进行编程操作，假设抹除数据时间为Ters，更新该记录单元的时间为编程时间Tpgm，则有效抹除时间可表示为(Ters+(N-1)Tpgm)/N，由于编程时间Tpgm远小于抹除数据时间Ters，因此，通过本发明的方法，可以缩短有效抹除时间，进而提高闪存30的效能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求
范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种可提高存储器重复读写率的方法，包含有检测记录单元是否为其所属的一组记录单元的最后一记录单元；以及若该记录单元为其所属的该组记录单元的最后一记录单元，则抹除该组记录单元所对应的一组多次可编程存储器区块的数据及抹除该组记录单元。
2.根据权利要求
1所述的方法，其还包含若该记录单元并非为其所属的该组记录单元的最后一记录单元，则对该组记录单元中对应于第一个未编程记录单元的数据进行编程。
3.根据权利要求
1所述的方法，其还包含寻找欲编程的多次可编程存储器区块及其相对应的记录单元。
4.根据权利要求
3所述的方法，其还包含将该欲编程的多次可编程存储器区块予以编程。
5.根据权利要求
1所述的方法，其还包含限制该多组多次可编程存储器区块同一时间内仅能有单一个多次可编程存储器区块可被编程。
6.一种可提高存储器重复读写率的方法，包含有检测记录单元是否为其所属的一组记录单元的最后一记录单元；以及若该记录单元并非为其所属的该组记录单元的最后一记录单元，则对该组记录单元中对应于第一个未编程记录单元的数据进行编程。
7.根据权利要求
6所述的方法，其还包含寻找欲编程的多次可编程存储器区块及其相对应的记录单元。
8.根据权利要求
7所述的方法，其还包含将该欲编程的多次可编程存储器区块予以编程。
9.根据权利要求
6所述的方法，其还包含限制该多组多次可编程存储器区块同一时间内仅能有单一个多次可编程存储器区块可被编程。
10.一种可提高重复读写率的存储器，包含有多组多次可编程存储器区块，每一组多次可编程存储器区块包含多个多次可编程存储器区块；多组记录单元，每一记录单元是对应于一多次可编程存储器区块，用来记录相对应的多次可编程存储器区块的状态；及控制电路，耦接于该多组多次可编程存储器区块及该多组记录单元，用来根据该多组记录单元的数据控制该多组多次可编程存储器区块的编程与抹除的操作。
11.根据权利要求
10所述的存储器，其还包含行解码器，耦接于该控制电路与该多组多次可编程存储器区块之间。
12.根据权利要求
10所述的存储器，其还包含列解码器，耦接于该控制电路与该多组多次可编程存储器区块之间。
13.根据权利要求
10所述的存储器，其中该多组记录单元的每一个记录单元记录相对应的多次可编程存储器区块的两种状态，已编程及未被编程。
14.根据权利要求
10所述的存储器，其中该多组多次可编程存储器区块的每一个多次可编程存储器区块是由多个多次可编程存储器单元所构成。
15.根据权利要求
10所述的存储器，其中该多组记录单元的每一记录单元是由一多次可编程存储器单元所构成。
16.根据权利要求
10所述的存储器，其中该多组记录单元的每一记录单元是由多个多次可编程存储器单元所构成。
17.根据权利要求
10所述的存储器，其为非易失性存储器。
18.根据权利要求
10所述的存储器，其为闪存。
专利摘要
提高存储器重复读写率的方法包含检测记录单元是否为其所属的一组记录单元的最后一记录单元；以及若该记录单元为其所属的该组记录单元的最后一记录单元，则抹除该组记录单元所对应的一组多次可编程存储器区块的数据及抹除该组记录单元。该方法还包含若该记录单元并非为其所属的该组记录单元的最后一记录单元，则对该组记录单元中对应于第一个未编程的记录单元进行编程。
文档编号G11C11/56GK1996497SQ200610092589
公开日2007年7月11日 申请日期2006年6月16日
发明者林庆源, 林元泰 申请人:力旺电子股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan