半导体系统和用于操作半导体系统的方法与流程

本申请要求2016年12月12日提交的申请号为10-2016-0168511的韩国专利申请的优先权，其通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明的各种实施例总体而言涉及一种半导体设计技术，更具体地，涉及一种半导体系统和用于操作半导体系统的方法。

背景技术：

存储器件根据环境条件、操作时间、要访问的访问次数以及其他因素而趋向于劣化。当存储器件的这种劣化超过阈值电平时，就不能确保储存在存储器件中的数据的可靠性。

存储器件包括多个存储区域。存储区域的劣化状态可以彼此不同。存储器件的寿命可以根据最劣化的存储区域来确定。

损耗均衡技术已经被设计以延长存储器件的寿命。损耗均衡技术被设计成将更均匀的访问分配到存储器件的存储区域，从而防止一些存储区域的快速劣化。

通常，损耗均衡技术连续更新用于将访问次数均匀地分配到存储器件的各个区域的地址映射表。例如，损耗均衡技术可以连续地更新包括在地址映射表中的至少一个映射信息。映射信息可以包括写入计数信息以及在逻辑地址与物理地址之间的地址变换(或转换)信息。

然而，这种损耗均衡技术导致半导体存储器件的实际开销增加。例如，当针对每个存储单元或存储区域的写入计数信息被初始化为相同值时，存储单元或存储区域的写入计数访问次数可以同时达到预设限制。对达到预设访问限制的多个存储单元或存储区域同时执行损耗均衡操作导致实际开销增加。

技术实现要素：

本发明的各种实施例涉及一种能够将映射信息初始化为随机值的改进的控制设备、包括控制设备的半导体系统以及用于操作半导体系统的方法。

根据本发明的一个实施例，半导体系统可以包括：易失性存储器件，其储存包括用于非易失性存储器件的映射信息的地址映射表；以及控制设备，其适用于在储存地址映射表之前，从易失性存储器件读取一个或更多个种子值，基于种子值来产生多个随机值，以及将映射信息初始化为多个随机值。

映射信息可以包括用于非易失性存储器件的写入计数信息以及用于非易失性存储器件的逻辑地址与物理地址之间的地址转换信息。

控制设备可以从易失性存储器件读取种子值，并且使用种子值作为随机值。

控制设备可以包括用于基于种子值产生随机值的线性反馈移位寄存器(LFSR)。

控制设备可以基于损耗均衡操作的执行结果来更新映射信息。

半导体系统还可以包括：温度传感器，其适用于测量易失性存储器件的温度，其中控制设备基于温度来设置读取延时，并且在易失性存储器件被初始化且经过读取延迟时间之后，从易失性存储器件读取种子值。

非易失性存储器件可以包括相变随机存取存储器(PCRAM)。

根据本发明的另一个实施例，半导体系统可以包括：非易失性存储器件；易失性存储器件；以及控制设备，其适用于基于包括用于非易失性存储器件的映射信息的地址映射表来访问非易失性存储器件以及基于从易失性存储器读取的一个或更多个种子值来将映射信息初始化为多个随机值。

地址映射表可以被储存在易失性存储器件中，并且可以在地址映射表被储存之前，从易失性存储器件随机产生种子值。

映射信息可以包括用于非易失性存储器件的写入计数信息以及用于非易失性存储器件的逻辑地址与物理地址之间的地址转换信息。

控制设备可以从易失性存储器件读取种子值，并且使用种子值作为随机值。

控制设备可以基于种子值来产生随机值。

控制设备可以包括线性反馈移位寄存器(LFSR)。

控制设备可以基于种子值来产生地址映射表，并且将地址映射表储存在易失性存储器件中。

控制设备可以执行损耗均衡操作，并且基于损耗均衡操作的执行结果来更新映射信息。

半导体系统还可以包括：温度传感器，其适用于测量易失性存储器件的温度，其中控制设备基于温度来设置读取延时，并且在易失性存储器件被初始化且经过读取延迟时间之后，从易失性存储器件读取种子值。

非易失性存储器件可以包括相变随机存取存储器(PCRAM)，而易失性存储器件可以包括动态随机存取存储器(DRAM)。

根据本发明的另一个实施例，用于驱动半导体系统的方法可以包括：在初始化模式下，基于从易失性存储器件读取的一个或更多个种子值，将包括在地址映射表中的映射信息初始化为多个随机值；以及在正常模式下，基于地址映射表来访问非易失性存储器件。

初始化模式可以包括启动模式和复位模式。

在初始化模式下，将包括在地址映射表中的映射信息初始化为随机值的步骤可以包括：初始化易失性存储器件；在经过读取延迟时间之后，从易失性存储器读取种子值；基于种子值来产生随机值；基于随机值来产生地址映射表；将地址映射表储存在易失性存储器件中；以及刷新易失性存储器件。

在初始化模式下，将包括在地址映射表中的映射信息初始化为随机值的步骤还可以包括：测量易失性存储器件的温度；以及根据温度来设置读取延时。

在正常模式下，可以基于损耗均衡操作的执行结果来更新映射信息。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的半导体系统的框图。

图2是示出图1所示的控制设备的框图。

图3是示出根据本发明的实施例的地址映射表的示图。

图4是示出图1所示的半导体系统的示例性操作的流程图。

图5是示出图4所示的初始化处理的流程图。

图6是示出图1所示的半导体系统的示例性操作的流程图。

图7是示出图7所示的初始化处理的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图更详细地描述本发明的各种实施例。提供这些实施例使得本公开是彻底和完整的。本公开中提及的所有“实施例”涉及本文公开的发明构思的实施例。所呈现的实施例仅仅是示例，而并非意在限制本发明的范围。

此外，应当注意，本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文中所使用，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式意在也包括复数形式。还将理解的是，术语“包含”、“包含有”、“包括”和/或“包括有”在本说明书中使用时表示所述特征的存在，但不排除一个或更多的其它特征的存在或添加。如本文中所用，术语“和/或”表示一个或更多个相关联的列出项的任何组合和所有组合。还应注意，在本说明书中，“连接/耦接”是指一个部件不仅直接耦接另一个部件，而且还通过中间部件间接耦接另一个部件。

将理解的是，虽然在本文中可以使用术语“第一”、“第二”和“第三”等来描述各种元件，但这些元件不受这些术语的限制。这些术语是用来将一个元件与另一元件区分开。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，下面描述的第一元件也可以被称作第二元件或第三元件。

附图不一定按照规定比例，在某些情况下，为了清楚地图示实施例的特征，比例可能被夸大了。

在下面的描述中，阐述了大量具体细节以提供对本发明的透彻理解。可以在无这些具体细节中的一些或全部的情况下实施本发明。在其它情况下，未详细描述公知的工艺结构和/或工艺，以免不必要地混淆本发明。

还应注意，在某些情况下，对于相关领域的技术人员明显的是，与一个实施例有关描述元件(也可以称为特征)可以单独使用或者与其它实施例的其它元件组合使用，除非另外具体说明。

在下文中，将参考附图详细描述本发明的各种实施例。

图1是示出根据本发明的实施例的半导体系统的框图。

参考图1，半导体系统可以包括第一存储器件100、第二存储器件200、温度传感器300以及控制设备400。

第一存储器件100可以包括非易失性存储器件。非易失性存储器件可以包括相变随机存取存储器(PCRAM)。在正常模式下，第一存储器件100可以储存从控制设备400接收到的写入数据，或者将读取的数据输出到控制设备400。

第二存储器件200可以包括刷新操作所需的易失性存储器件。易失性存储器件可以包括动态随机存取存储器(DRAM)。在初始化模式下，第二存储器件200可以将随机产生的一个或更多个种子值供给到控制设备400，并且储存从控制设备400产生的地址映射表。种子值可以从包括在第二存储器件200中的存储单元阵列来产生。例如，由于包括在DRAM中的存储单元阵列可以在初始化之后保持浮置状态，所以DRAM可以读取从存储单元阵列中随机定义的种子值。

温度传感器300可以测量第二存储器件200的温度。温度传感器300可以与第二存储器件接触(优选地直接接触)。例如，温度传感器可以设置在第二存储器件200上、与第二存储器件200相邻或在第二存储器件200中。

在正常模式下，控制设备400可以基于地址映射表来访问第一存储器件100。在初始化模式下，控制设备400可以基于种子值来将包括在地址映射表中的映射信息初始化为多个随机值。控制设备400可以基于第二存储器件200的温度来设置读取延时，并且在第二存储器件200被初始化且经过读取延迟时间之后，从第二存储器件200读取种子值。由于第二存储器件200的电路性能、运行特性等可以随着第二存储器件200的温度而变化，所以控制设备400可以根据第二存储器件200的温度来设置读取延时，从而在第二存储器件200被优化的操作条件下读取种子值。

图2是示出根据本发明的实施例的控制设备(例如，图1所示的控制设备400)的框图。

参考图2，控制设备400可以包括第一接口块410、第二接口块420、损耗均衡块430以及控制块440。

第一接口块410可以执行与第一存储器件100的数据通信。例如，第一接口块410可以从第一存储器件100接收读取数据或将写入数据输出到第一存储器件100。

第二接口块420可以执行与第二存储器件200的数据通信。例如，第二接口块420可以从第二存储器件200接收种子值，或者将地址映射表输出到第二存储器件200。

损耗均衡块430可以执行损耗均衡操作。例如，损耗均衡块430可以将更新值供给到控制块440，该更新值用于利用存储单元之中其劣化状态相对较好的存储单元来替换包括在第一存储器件100中的多个存储单元之中的其劣化状态相对较差的存储单元。

控制块440可以基于种子值来将映射信息初始化为随机值。控制块440可以产生包括映射信息的地址映射表，并且通过第二接口块420将地址映射表供给到第二存储器件200。控制块440可以基于更新值来更新包括在地址映射表中的映射信息。

控制块440可以从第二存储器件200接收多个种子值，并且使用种子值作为随机值。可选地，控制块440可以从第二存储器件200接收一个或更多个种子值，并且基于一个或更多个种子值来产生随机值。在这种情况下，控制块440可以包括线性反馈移位寄存器(LFSR)。LFSR可以基于一个或更多个种子值来产生随机值。

图3是示出根据本发明的实施例的地址映射表的示图。

参考图3，地址映射表可以包括与包括在第一存储器件100中的存储单元相对应的逻辑地址信息LADD、物理地址信息PADD、写入计数信息WCNT以及在逻辑地址与物理地址之间的地址转换信息KEY。映射信息可以包括写入计数信息WCNT以及在逻辑地址与物理地址之间的地址转换信息KEY。写入计数信息WCNT可以与每个存储单元被写入的次数相对应。在逻辑地址与物理地址之间的地址转换信息KEY可以与映射值相对应，该映射值用于根据每个存储单元已经被写入的次数来利用其劣化状态相对较好的存储单元替换其劣化状态相对较差的存储单元。

在下文中，将参考图4至图7来描述根据本发明的实施例的半导体系统的操作。

图4是示出根据本发明的实施例半导体系统(例如，图1的半导体系统)的操作的流程图。

参考图4，用于操作半导体系统的方法可以包括：在步骤S100中，在初始化模式下，将地址映射表初始化为多个随机值，以及在步骤S200中，在正常模式下，基于地址映射表来访问第一存储器件。

具体地，在步骤S100中，在初始化模式下，包括在地址映射表中的多个映射信息可以基于从第二存储器件200读取的多个种子值来初始化为随机值。初始化模式可以包括启动模式和复位模式。

在步骤S200中，可以在正常模式下通过基于地址映射表访问第一存储器件100来执行写入操作或读取操作。此外，在步骤S200中，可以基于损耗均衡操作的执行结果来更新映射信息。

图5是示出根据本发明的实施例的初始化处理的流程图。例如，图5示出了图4所示的在初始化模式下将地址映射表初始化为随机值的步骤S100的详细流程。

参考图5，在步骤S110中，图1的温度传感器300可以在控制设备400的控制下测量第二存储器件200的温度。在步骤S120中，控制设备400可以基于测量的温度来设置读取延时。

在步骤S130中，可以在控制设备400的控制下来初始化第二存储器件200。在步骤S140中，在控制设备400的控制下，第二存储器件200可以在经过读取延时之后将种子值输出到控制设备400。换言之，控制设备400可以在经过读取延时之后从第二存储器件200来读取种子值。由于第二存储器件200的电路性能、执行特性等可以随着温度而变化，所以可以在第二存储器件200经过预先设定的读取延时之后被优化的操作条件下来读取种子值。因此，种子值可以被随机定义。例如，由于包括在第二存储器件200中的存储单元阵列可以在初始化之后具有维持浮置状态的特性，所以第二存储器件200可以从存储单元阵列读取被随机定义的种子值。

在步骤S150中，控制设备400可以使用种子值作为多个随机值。在步骤S160中，控制设备400可以基于随机值来产生地址映射表。控制设备400可以将包括在地址映射表中的映射信息初始化为随机值。在步骤S170中，在产生地址映射表之后，控制设备400将地址映射表供给到第二存储器件200，以及第二存储器件200可以储存地址映射表。

最后，在步骤S180中，第二存储器件200可以在控制设备400的控制下来执行刷新操作，以防止地址映射表的丢失。

图6是示出根据本发明的另一个实施例的半导体系统(例如图1所示的半导体系统)的操作的流程图。图7是示出根据本发明的另一个实施例的初始化处理的流程图。例如，图7示出了图6所示的在初始化模式下将地址映射表初始化为随机值的步骤S300的详细流程。

图6和图7所示的半导体系统的操作可以分别与图4和图5所示的半导体系统的操作基本相似。然而，在图6和图7所示的半导体系统的操作中，可以从第二存储器件200来读取一个或更多个种子值(S340)，并且控制设备400可以基于种子值来产生多个随机值(S350)。在这种情况下，可以使能包括在控制设备400中的LFSR。

根据本发明的实施例，存在的优点在于，用于产生初始化映射信息所需的随机值的电路是不必要的或最小化的。

根据本发明的实施例，可以容易地产生可以初始化映射信息的随机值。

根据本发明的实施例，随着映射信息被初始化为随机值，由于损耗均衡操作引起的开销可能降低。

虽然已经关于具体实施例描述了本发明，但是实施例并非意在是限制性的，而是描述性的。此外，应注意的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和/或范围的情况下，本领域技术人员可以通过替代、改变和修改来以各种方式实现本发明。