可再编程存储器中的一次编程的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]电子存储设备一般可以分为一次可编程(OTP)存储设备或可再编程存储设备。还存在另一种称作多次可编程(MTP)存储设备的专用存储设备，这涉及了对晶片生产工艺的改变。
[0002]OTP存储设备具有伴随有熔丝和反熔丝的存储元件。一旦将数据值编程到OTP存储元件中，熔丝被烧断以创建永久开路电路，或者反熔丝被编程以创建永久闭合电路。这防止OTP存储元件被再编程为存储不同的数据值。OTP存储元件无限期保持所写入的数据值，或者只要所存储的状态能够被存储元件物理保持就保持所写入的数据值(可以通过经由绝缘体的电子漂移将数据保持限制在例如浮栅晶体管中)。
[0003]可再编程存储设备允许随时间擦除和/或重写独立的数据块(例如，字节、页或其他分段)。按照这种方式，可以用新数据盖写可再编程存储设备上的数据。将数据写入或重写入存储元件的每一个操作被指定为写入周期。通常，这些设备能够承受几千个(例如，3000-5000个或更多)写入周期，同时仍然确保能够准确地从独立的存储元件读取数据。
[0004]电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪存是当前可用类型的可再编程存储设备的示例。EEPROM和闪存介质具有独立可擦分段，所述独立可擦分段在变得不可靠之前能够被多次重写。一些可再编程存储设备跟踪并存储数据写入信息，以便跟踪独立存储元件、块或分段上的累积使用或耗损。因此，这种信息也称作耗损信息。一些存储设备还使用耗损均衡技术来在存储元件的不同块或分段上分布写入操作，以避免存储器的一个块或分段比相同设备上的其他块或分段更快被用坏。
[0005]在传统电路设计中，存储设备专门用作OTP或可再编程存储设备。因此，需要两个单独的专用存储设备以便在相同的电路设计中实现OTP和可再编程存储器两者。存储设备的复制可能在设计时间和芯片尺寸方面消耗非常大。此外，与某些类型的可再编程存储设备相比，OTP存储设备消耗相对大的硅面积。此外，OTP存储设备容易遭受硬件调查(investigat1n)和未授权的比特恢复(例如，使用电子显微镜)，而至少一些类型的可再编程存储设备不能够被轻易调查或读取。
【发明内容】
[0006]公开了存储设备的示例。在一个实施例中，存储设备包括多个电可擦存储元件和控制器。所述多个电可擦存储元件配置为存储数据。每个存储元件在达到写入故障状态之前可编程多个写入周期。控制器耦合到所述多个存储元件。控制器包括接收机和写入引擎。接收机接收用于将所选的存储元件驱动到写入故障状态的指令。写入引擎在多个写入操作中将数据值重复写入所选的存储元件，直到建立所选的存储元件的写入故障状态为止。还描述了存储设备和相应系统的其他实施例。
[0007]还描述方法的实施例。在一个实施例中，所述方法包括:接收指令以将所选的存储元件块驱动到写入故障状态，以永久存储数据值的指令。所述方法还包括:执行多个重复的写入操作以向多个电可擦存储元件中的所选的存储元件块写入数据值。所述方法还包括:确认不同的写入操作不会改变数据值。还描述了方法的其他实施例。
【附图说明】
[0008]通过以本发明的原理的示例结合附图来说明的以下详细描述，根据本发明的其他方面将变得清楚。
[0009]图1示出了具有数据存储能力的计算机设备的一个实施例的示意框图。
[0010]图2示出了图1的存储设备的控制器的更详细实施例的示意框图。
[0011]图3示出了针对永久写入操作来使用可再编程存储设备的一部分的方法的一个实施例的流程图。
[0012]图4示出了向可再编程存储设备内的存储位置重复写入数据值的方法的一个实施例的流程图。
[0013]图5示出了对永久写入可再编程存储器内的存储位置的数据值的状态进行确认的方法的一个实施例的流程图。
[0014]贯穿说明书，相似的参考数字可以用于表示相似的元素。
【具体实施方式】
[0015]将容易理解，本文一般性描述并在附图中示出的实施例的部分是可以以多种不同配置来布置和设计的。因此，如图所示，以下对各个实施例的更详细描述不旨在限制本公开的范围，而仅仅是说明了各个实施例。尽管图中示出了实施例的多个方面，然而除非专门指出，否则附图不必按比例绘制。
[0016]在不脱离本发明的精神和基本特点的前提下，可以以其他特定形式来体现本发明。描述的实施例在各个方面都被看作是说明性的而非限制性的。因此本发明的范围由所附权利要求来指定，而不是由该详细描述来指定。权利要求的等价物的含义和范围之内的所有改变都涵盖在权利要求的范围内。
[0017]贯穿本说明书对特征、优点的引述或类似语言并不意味着本发明实现的所有特征和优点应当在或就在本发明的任意单个实施例中。而是，将引述特征和优点的语言理解为意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对对特征和优点的论述以及类似的语言可以但不是必须指的是相同的实施例。
[0018]此外，描述的本发明的特征、优点和特性可以以任意合适的方式组合在一个或多个实施例中。通过本文的描述，相关领域技术人员将认识到，没有特定实施例的某些特征或优点中的一个或多个也可以实现本发明。在其他实例中，特定实施例中可以认识到附加的特征和优点，这些附加的特征和优点可以不是在本发明的全部实施例中都存在的。
[0019]贯穿本说明书对“一个实施例”、“实施例”的引述或类似语言意味着结合指定实施例而描述的具体特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或类似语言可以但不是必须全都指的是相同的实施例。
[0020]尽管本文描述了多个实施例，然而所描述的实施例中的至少一些在可再编程存储设备中实现了等同的OTP功能。不将熔丝(或反熔丝)实现到存储器芯片设计中，而是通过将数据值写入所需的次数以将对应的存储元件强制为写入故障状态来在可再编程存储设备中实现永久存储能力。通过将存储元件驱动到写入故障状态，写入的数据值变成被烧入或熔断到存储元件中。这防止了后续的写入操作改变所存储的数据值。
[0021]本文使用的术语“永久”用于描述存储不能被后续写入操作改变的数据值。然而应理解，存储位置处存储的实际电子可以因为诸如保持故障等其他因素而随时间改变。保持故障可以由于存储的电子迀移通过相邻绝缘体而引起，这导致随时间流逝存储的电子越来越少。因此，本文中对于将数据“永久”写入存储位置的描述指的是能够在新位置写入新数据，而不意味着对任何具体存储技术的保持能力的任何限制。
[0022]此外，尽管本说明书中经常提到EEPROM及其功能，然而其他类型的存储设备和技术也可以实现该功能(或等同的功能)。一些实施例可以利用对闪存(块可寻址，而不是字节可寻址)的特定引述来实现，一些实施例可以利用诸如SmartMedia或xD Picture Card存储格式等外部存储器来实现。尽管每种类型的可再编程存储器可以以不同方式存储数据，然而本文中的描述以存储元件作为数据的单一比特的基本存储大小(或以对应的技术可实现的最小原子大小)。存储元件可以操作为块或其他成组的分段，以便于在存储设备上读取、写入和/或擦除数据。
[0023]本文描述的永久存储功能的实施例可以实现在存储设备内的一部分或一小部分存储元件上。对于实现模块的设备，这意味着可以使用模块中的一些来永久存储数据值，而可以使用其余模块进行数据值的再编程。可以使用映射图或其他跟踪数据结构来存储关于以下的指定:保留哪些模块(或其他分段)以用于存储永久数据值。相反，跟踪数据结构可以指定可再编程模块，而其余模块用于永久数据存储。备选地，在一些实施例中，可以使用存储设备内的所有存储元件来存储永久数据值(这在某种意义上等同于专用OTP存储设备)。
[0024]可以利用多种类型的存储器通过改变设计参数来促使在存储设备的部分或小部分上实现本文描述的功能。当前正在开发多种类型的潜在存储技术，以便与EEPROM竞争，提出的这些设计旨在通过允许数百万或数十亿或更多的写入周期来最小化老化问题。在一些实施例中，可以改变设计参数和/或制造技术，以便有目的地仅在存储设备中的少许存储元件上再引入潜在的老化问题。按照这种方式，受影响的存储元件可以用于OTP存储器存储，而不影响已有存储设备设计上的其他存储元件的增加的老化和可写入性。
[0025]图1示出了具有数据存储能力的计算机设备100的一个实施例的示意框图。所示的计算机设备100包括处理器(CPU) 102、输入/输出(I/O)管理器104、储存设备(storagedevice) 106和电子存储设备(electronic memory device) 108。尽管本文中以特定的组件示出并以特定功能描述了所示的计算机设备100，然而计算机设备和系统的其他实施例可以包括更少或更多的组件以实现相同的、更少的或更多的功能。
[0026]计算机设备100可以包括典型计算设备中的其他典型组件，包括但不限于促进贯穿计算机设备100以及在计算机设备100内的多个组件之间的数据通信的电路(总线、桥接器等)。通常，计算机设备100可以是任意类型的计算设备，包括但不限于个人电脑、平板电脑、移动设备、外围设备、工作站、网络服务器、路由器、交换机或包括存储设备108的任何其他设备，如以下所述。在一些实施例中，计算机设备100可以不包含本文描述的附加组件的一些或全