操作非易失性存储器的方法与装置的制作方法

专利名称：操作非易失性存储器的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种操作非易失性存储器的方法与装置，且特别是有关于一种用
以可靠地操作非易失性存储器的方法与装置。
背景技术：
非易失性存储器(Non-Volatile Memory NVM)装置被广泛地应用在各种工业，商 业和消费性产品中。手机，个人数字助理(PDA)和调制解调器(Modem)只是一些将嵌入式 非易失性存储器模块设置在其一般配置中的应用例子。 即使供应存储器的电力消失，储存在非易失性存储器中的资料的完整性仍可以保 存。例如，当手机关机后，使用者电话簿中的姓名和电话号码仍可正常地保存于手机的非 易失性存储器中。不像其它型式的存储器，例如是掩膜式只读存储器(Masked Read-Only Memory MR0M)，正常情况下只能在制造时被编程，且编程完后若要改变，只能去更改那昂贵 的定义掩膜式只读存储器内容的掩膜。但储存在非易失性存储器中的资料则可以被非易失 性存储器中所嵌入的装置所修改。例如，使用者可以编程储存于手机非易失性存储器中的 姓名，电话号码和其它资料的储存值。这些储存需要相当复杂的操作，而这些操作不是使用 者所能看见的，却是维持被储存的资料的完整性所必需的。 基本上，根据非易失性存储器制造商所提供的规格表去操作该非易失性存储器或 /和其它相关的存储器控制器，是非易失性存储器装置使用者(例如，手机制造商)的责任。 虽然如此，这些使用者却可能有违反制造商规格表的动作。而存储器控制器可以由比较所 提供的操作电压的值(例如是Vcc)与高电压限制HVCC和低电压限制LVCC，来侦测这些违 反的动作，而且当Vcc的数值并没有介于高电压限制和低电压限制范围内时，存储器控制 器可以禁止任何企图去写入非易失性存储器的动作。然而，操作上的变异和温度效应可能 导致LVCC和HVCC侦测器变得不准确，导致当特定的操作电压限制已被违反时，存储器控制 器从非易失性存储器中进行读取或写入的失败。 所以，当非易失性存储器的操作可靠度被质疑时，先前技术存在有避免对一非易 失性存储器进行读取或写入的需求。

发明内容
本发明由提供操作一存储器装置的方法来满足这些需求，存储器装置有一资料样 本储存在其中。于此揭露的方法的实施方式中，其包括接收为一已知数值的一资料样本，从 存储器装置中读取资料样本以产生一测试读取数值，并比较测试读取数值与已知数值。此 实施方式还包括当测试读取数值相异于已知数值时，禁止一写入指令。 此方法的实施方式还包括接收一操作电压，接收一高电压限制，接收一低电压限
制，且当操作电压是大于高电压限制或小于低电压限制时，禁止一写入指令。 此方法的另一实施方式可包括接收一正整数N，重复(资料样本的)读取N次，且
当此N次测试读取数值中至少一次与此已知数值相异时，禁止此写入指令。
此方法的进一步实施方式可包括当此操作电压是不大于高电压限制，当操作电压 是不小于低电压限制，且当此N次测试读取数值中每一次皆完全相同于此已知数值时，处 理此写入指令。 本发明的装置的实施例包括用以控制具有一资料样本储存于其中的一存储器装 置的一存储器控制器。此资料样本具有一已知数值，其对应于从此存储器装置中读取此资 料样本时所应得到的读取的数值。此存储器控制器是用以从此存储器装置读取此资料样 本，因此产生一测试读取数值，且比较此测试读取数值与此已知数值，例如是此存储器装置 中的资料样本的实际数值，且当此测试读取数值相异于此已知数值时，禁止此写入指令。
从上下文、说明书中所载明者、和所属技术领域中具有通常知识者的知识来看，如 果于任何特征的组合中，其特征不会相互不一致的话，则所叙述的任一特征或特征的组合 是包含于本发明的范围之内。另外，任一特征或特征组合可被特别地从本发明的任一实施 例中排除。为了总结本发明的目的，本发明中一些方面，优点和新颖特征将被叙述。当然， 可明了的是，将所有的方面，优点和特征实施于本发明任一特别实施方式中不是必需的。本 发明中其它的优点和方面将清楚地描述于下文的实施方式与申请专利范围中。


为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作 详细说明如下，其中 图1是说明于一非易失性存储器装置中保护资料的先前技术的方法的流程图；
图2是描述根据本发明于一非易失性存储器装置中保护资料的方法的流程图；
图3是描述根据本发明于一非易失性存储器装置中保护资料的另一方法的流程 图； 图4是为使用一非易失性存储器装置的系统的实施例的方块图；以及
图5是为根据本发明来保护存储器系统的实施例的方块图。
具体实施例方式
现将详细的撰写本发明中较佳实施例的参考，也将于伴随附图中说明其例子。于 附图与实施方式中，相同或相似的参考号码会被用来指向相同或类似的部份。应被注意的 是，附图为一简化形式，且于所有实施例中，附图不是自动地被假设成依照精确的尺寸所绘 制。也就是说，它们意指本发明中不同方面的实施例的例子，且根据一些但不是全部的实 施例，为按比例縮放。当根据一些特定的实施例，这些附图中的结构被解释成有縮放的话， 于其它实施例中相同的架构则不应解释成有縮放。于本发明中一些方面，附图与实施方式 中，相同的指定号码的使用是企图意指相似或类似但不一定相同的部件或元件。根据其它 方面，附图与实施方式中，相同的指定号码的使用是企图被解释成指向相同、实质相同、或 功能相同的部件和元件。关于实施方式，只为了方便和清楚的目的，方向性用语，例如是顶、 底、左、右、上、下、在上面、在上方、下、在下面、在下方、后面，以及前面，将伴随附图使用。这 些方向性用语于任一方面都不应该被解释为限制发明范围。 虽然于此实施方式与一些所描述的实施例有关，该明了的是这些实施例是以例子 的方式呈现，而不是以构成限制的方式存在。该伴随此说明书的目的为由以下的实施方式
5的说明来讨论示范性的实施例，实施方式可解释为包含为由专利范围所定义的本发明的精 神和范围的范围内的所有的润饰、改变或等效实施例。该明了的是，于此描述的方法步骤和 结构不包含为了非易失性存储器的操作的一完整方法流程。本发明可与不同的操作方法 与其它被使用于此领域的习知技术一起使用，且只有共同实施的步骤会包含于此实施方式 中，以理解本发明。本发明于此半导体装置和一般操作领域有可应用性。然而为了说明目
的，下述描述是针对一非易失性存储器装置和相关方法。 更具体的请参照附图，图1为一说明一于存储器装置(可为一非易失性存储器装 置(non-volatile memory, NVM))中保护资料的先前技术的方法的流程图。当一操作电压 Vcc是超越范围，则此说明的先前技术的方法企图去侦测，且当侦测到这些情况时禁止一写 入到此非易失性存储器中。由接收一写入指令和接收一提供电压值Vcc，此方法开始于步 骤5且继续至步骤10。于步骤15中，比较此操作电压Vcc与一高限制HVCC。若此操作电 压是大于此高限制，则跳到步骤30去禁止此写入指令。若此操作电压没有大于此高限制， 则比较此操作电压与一低限制LVCC。若此操作电压是小于此低限制，则跳到步骤30去禁止 此写入指令。若此操作电压既没有大于高限制也没有小于低限制，则跳到步骤25允许写入 指令，且此方法于步骤35中中止。也就是说，若由和HVCC和LVCC的比较来判断出操作电 压Vcc为在范围内，则此先前方法允许写入至NVM。 不幸的是，当HVCC和LVCC侦测器的准确性受操作变异与温度影响连累时，图1的 先前技术方法无法适当地保护一 NVM免于被因错误资料而操作错误。 图2为描述根据本发明的保护储存于一NVM中的资料的方法的一种实施方式的流 程图。此实施方式的说明可开始于步骤50，例如是偕同一整数N来制造NVM，而于步骤55接 收一资料样本(当作一测试资料样本且/或一参考或此测试资料样本的已知数值)。根据 本发明的一特征，在一测试操作时此资料样本可当作一可被读取(例如是从非易失性存储 器中)的预先决定量。此已知数值可当作一参考(例如是储存于存储器控制器)来指出从 此资料样本的测试读取结果应该为何。换句话说，此已知数值可对应于从储存于NVM中此 资料样本的一测试读取结果应该为何。因此，于一简单的实施方式中(如步骤55)，此资料 样本中此已知数值可仅仅只是此资料样本。架构上来说，此资料样本可被储存于此NVM(为 了测试读取使用，以产生测试读取数值)和储存于一存储器控制器(和此"已知数值"一样， 用于对比此测试读取数值的参考或比较)。在一般的实施例中，此资料样本可例如包括8位 (bit)，且N的数值的范围例如是介于1到64。 一代表性的实施例使用一数值16来代表N。
再之后，于步骤56中接收一写入指令和一操作电压Vcc的数值。于步骤60中，可 比较一 Vcc的数值和一高电压限制HVCC。若Vcc是大于HVCC，则进入步骤100来禁止写入 到NVM的动作，因而保护储存于NVM的资料。这种情况下，整个方法可终止于步骤105。若 在步骤60中，Vcc是没有大于HVCC，则于步骤65中比较Vcc与低电压限制LVCC。若Vcc是 小于LVCC，则于步骤100中禁止写入指令，并跳至骤105中止整个方法。若于步骤60与步 骤65两步骤中，发现Vcc的数值为介于操作限制，亦即既不大于HVCC和也不小于LVCC，则 可实施NVM完整性的附加检查。 就这个附加的检查来说，开始于步骤70， 一计数器i是初始化为0。读取(例如 是从非易失性存储器)此资料样本(例如是于步骤55中储存于NVM)于步骤75以产生一 测试读取数值，举例来说，它可以储存至工作存储器(Working Memory)。步骤80中，可比
6较计数器i的数值与N，假若i是小于N，可于步骤90中增加i的值，而此方法可以从步骤 75继续。若在步骤80中，i是大于或等于N，则请注意工作存储器中已经加载N笔测试取 数值，可于步骤85中比较每一被加载的测试读取数值和此已知数值(从步骤55)。若所有 N个比较结果都是成功的，指的是若此N个测试读取数值中每一个都等于此已知数值，则可 于步骤95中处理此写入指令，且此实施方式可中止于步骤105。若在步骤85中至少有一个 (例如是一个或一个以上)比较结果是不成功的，则于步骤100中禁止此写入指令，且此方 法可再次中止于步骤105。只有当步骤85中所有N个比较结果都成功，才于步骤95中处理 此写入指令。在任何情况下，此方法可能中止于步骤105，或是根据另一个实施方式(没有 说明)，此方法可从步骤56偕同一更新的写入指令数值和一 Vcc的更新后的数值来重复进 行。 图3的流程图说明一保护NVM资料的方法的修改后的实施方式。此实施方式的前 几个步骤可完全相同于上述的对应步骤，如图2所示。亦即是步骤50、55、56、60、65、70和 75于此两个实施例中可以是完全相同的。此处所说明的实施例可由比较此测试读取数值 和此已知数值继续于步骤81。若比较结果是成功的，即若此测试读取数值是完全相同于此 已知数值，则可重复读取和比较流程(步骤75和81)。例如在步骤86中，可比较此计数器 i的一现值与N。若i没有大于N，则可于步骤90中增加i的值，且可再次于步骤75中再 读取此资料样本以产生一新的测试读取数值。若在步骤81中，此新的测试读取数值不等于 此已知数值，则将至步骤100禁止此写入指令，且此方法可于步骤105中中止。只有当步骤 81中的比较结果连续N次成功，则于步骤95中处理此写入指令。和图2的实施方式一样， 此方法可中止于步骤105，或是此方法可从步骤56偕同一更新的写入指令数值和一 Vcc更 新后的数值来重复进行。 图4是用以实施图2和图3所描述的方法的装置的实施例的一方块图。所描 述的实施例包括一集成电路150，其包括一存储器阵列(例如是一非易失性存储器阵列 (NVM) 160)，一存储器控制器175，一高电压限制侦测器190和一低电压限制侦测器195。此 NVM 160可储存一资料样本(例如是有一数值，此控制器175同样地知道此数值)于其中 (例如是在一地址，此存储器控制器175知道的地址)，存储器控制器175可能读取此资料 样本。此集成电路150可包括一插脚(Pin)165，其连接至一操作电压Vcc，操作电压Vcc于 集成电路150内部中连接至NVM 160和连接至存储器控制器175。 Vcc更可连接至一高电压 限制侦测器190的输入184和一低电压限制侦测器195的输入189。存储器控制器175可由 一地址/资料/控制总线170与一外部使用者处理单元(User Processing Unit，UPU)155 沟通，借着地址/资料/控制总线170， UPU 155可传送待写入资料至NVM 160。地址/资 料/控制总线170更可允许UPU 155接收从NVM 160所读取的资料。此存储器控制器175 也可由配置于此集成电路150中的此地址/资料/控制总线185来与NVM 160沟通。此高 电压限制侦测器190和低电压限制侦测器195可由各别地耦合此高电压限制侦测器190和 低电压限制侦测器195至此存储器控制器175的输入H和L的连接线，来提供信号至此存 储器控制器175。举例来说，若此操作电压Vcc是大于一高电压限制，此高电压限制侦测器 190可设定连至存储器控制器175的H输入为"l"。同样的，若此操作电压Vcc是小于一低 电压限制，此低电压限制侦测器195可设其连至存储器控制器175的低(L)输入为"1"。否 则，高(H)和低(L)输入应设为"O"。
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在一般参照图3和图4的操作中，例如是在集成电路150的制造过程中，可储存为 已知数值的N的一数值和一资料样本(如步骤55)于NVM 160中的一位置176。 UPU 155 由地址/资料/控制总线170传送一写入指令(其可包括一数值和一储存资料的地址)至 此存储器控制器175，可储存资料于该NVM 160。此存储器控制器175由此地址/资料/控 制总线185与NVM 160相沟通，可写入资料至NVM 160。相反地，UPU 155由此地址/资料 /控制总线170传送一读取指令(其可包括一读取地址)至此存储器控制器175，可读取储 存于此NVM 160的资料。相同且/或已知的协议，至少某种程度上，除了与于此揭露的实施 例或特征互斥外，可伴随于NVM 160中的资料的储存且/或接收。 举例来说，当此存储器控制器175由地址/资料/控制总线170从UPU155接收一 写入指令(步骤56)，则此存储器控制器175可各别询问来自此HVCC侦测器190和此LVCC 侦测器195的高和低输入。若高和低输入中其一处于"l"的状态，则(步骤60和65)此存 储器控制器175可由地址/资料/控制总线170与UPU 155沟通一信号以告知UPU 155此 写入指令被禁止(步骤100)。 另一方面，若此高和低输入皆处于"O"的状态，则此存储器控制器175可起始一内 部计数器于0 (步骤70)，可由此地址/资料/控制总线185从此NVM 160中执行此资料样 本的读取，和由相同的总线185接收一测试读取数值。此存储器控制器175可比较(步骤 81)此测试读取数值与此已知数值。若此比较结果是不成功，即若此测试读取数值异于已知 数值，则此存储器控制器175可由此地址/资料/控制总线170传送一禁止此写入指令的 信号至此UPU 155(步骤100)。另一方面，若步骤81中的比较结果是成功的，即此测试读取 数值是完全相同于此已知数值，则可比较此内部计数器的一数值与N(步骤86)。若此内部 计数器有一数值小于N，则可增加此内部计数器的值(步骤90)，且此存储器控制器175可 由重复步骤75来再次读取此NVM 160中的资料样本。可重复此读取和比较步骤(步骤75 和81)直到此内部计数器的数值是不再小于N(步骤86)，表示此资料样本已经被成功的读 取N次，之后此存储器控制器175可处理此写入指令(步骤95)。 图5的方块图是说明一根据本发明来保护存储器的装置的实施例。此被说明的实 施例包括一装置151，包括一存储器阵列161，例如可为一非易失性存储器，此存储器阵列 161有参考资料样本储存于其中。此装置151还包括一存储器控制器174。例如，此存储器 控制器174可由一控制单元200，只读存储器177，一比较器210，一禁止信号产生器250和 一致能信号产生器255来达成，其将被描述于后。 此控制单元200可由一连接元件171与一外部使用者处理单元(UserProcessing Unit UPU) 155沟通，由此存储器控制器174从此UPU 155接收读取指令与写入指令。控制 单元200更可由一连接元件186连接至此存储器阵列161，由此控制单元200可根据读取指 令和写入指令从存储器阵列161写入资料和读取资料。 只读存储器177可由一连接元件215连接至控制单元200，只读存储器177可储存 有对应于储存在此存储器阵列161的参考资料样本的实际数值的一已知数值。
操作上，此控制单元200可由连接元件171从UPU 155接收一写入指令，且可从此 存储器阵列161读取为一测试读取数值的参考资料样本。控制单元200例如可由一连接元 件225来传送此测试读取数值到比较器210。控制单元200更可从只读存储器177读取此 已知数值，并且例如可由另一连接器230来传送已知数值到比较器210。
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比较器210可利用一对连接元件225和230和第三个连接元件235来连接至控制 单元200，比较器210可用以接收测试读取数值和已知数值，且由连接元件235来传送一比 较结果信号至控制单元200。当测试读取数值和已知数值是完全相同时，则比较器210可 (由连接元件235)传送指出已知数值和测试读取数值之间没有差异的比较结果信号。当已 知数值和测试读取数值相异时，比较器210可传送指出两个数值之间是非没有差异的比较 结果信号。当此控制单元200接收一有差异的指示时，此控制单元200例如是可由连接元 件249，传送一信号到一禁止信号产生器250，禁止信号产生器250可由一连接器172传送 一指示到UPU 155来禁止此写入指令。 根据图5的存储器装置的另一实施例，存储器控制器174可还包括工作存储器 (Working Memory) 205，控制单元200可由一连接元件220与工作存储器205沟通。此外， 只读存储器177可储存一整数N。 N的典型数值范围可从1到大约64，而根据另一示范实施 例，N的数值为16。控制单元200在这样实施例下可从UPU 155接收一写入指令，从只读存 储器177读取整数N。为了产生N笔测试读取数值，重复读取存储器阵列161中的参考资 料样本的N次。可储存此N笔测试读取数值于工作存储器205中。控制单元200可传送此 N笔测试读取数值的每一个和此已知数值到上述的比较器210，且控制单元200可响应地接 收N笔比较结果信号。若N笔比较结果信号中至少有一指出此N笔测试读取数值中的其中 一笔和已知数值有差异，则控制单元200可禁止此写入指令。 而图5存储器装置的另一实施例可包括一高电压限制侦测器(HVCC) 191和一低电 压限制侦测器(LVCC)196，其由各别的连接元件240和245连接至控制单元200。根据一典 型操作模式，由连接元件240和245，控制单元200可根据一操作电压的一数值来接收指示。 举例来说，当此操作电压是超过一高电压限制，则HVCC 191可由连接元件240传送一第一 禁止写入信号到此控制单元200。同样的，当操作电压是未达一低电压限制，LVCC 196可由 连接元件245传送一第二禁止写入信号到控制单元200。当控制单元200接收到第一或第 二禁止写入信号时，它可由连接元件249传送一信号至禁止信号产生器250，禁止信号产生 器250可由连接元件172传送一信号去禁止写入指令。另外，控制单元200可由连接元件 245传送一信号到致能信号产生器255，致能信号产生器255可由连接元件173传送一信号 到UPU 155去致能此写入指令。 综上所述，所属技术领域中具有通常知识者可明了本发明的方法可使只读存储器 装置的形成较为容易，且特别是集成电路中的非易失性只读存储器装置。上述实施例是以 例子的方式提出，本发明并不限于这些例子。那些所属技术领域中具有通常知识者根据上 述说明的考量，在不互相排斥的前提的下，可得到所揭露的实施例的多个改变和润饰。此 外，对于所属技术领域中具有通常知识者了解此实施方式之后，可得到其它的组合、省略、 取代和修饰。因此，本发明不为所揭露的实施例所限制，其范围是以权利要求范围为准。
权利要求
一种操作存储器装置的方法，包括接收为一已知数值的一资料样本；从该存储器装置读取该资料样本以产生一测试读取数值；比较该测试读取数值与该已知数值；以及当该测试读取数值相异于该已知数值时，禁止一写入指令。
2. 如权利要求1所述的操作存储器装置的方法，还包括 接收一操作电压；接收一高电压限制； 接收一低电压限制；当该操作电压大于该高电压限制时，禁止一写入指令；以及 当该操作电压小于该低电压限制时，禁止该写入指令。
3. 如权利要求2所述的操作存储器装置的方法，还包括 接收一正整数N;重复读取N次；以及当于N次中至少有一次该测试读取数值与该已知数值相异时，禁止该写入指令。
4. 如权利要求3所述的操作存储器装置的方法，其中N的一数值介于1到64。
5. 如权利要求4所述的操作存储器装置的方法，其中所述N的数值为16。
6. 如权利要求3所述的操作存储器装置的方法，还包括当该操作电压不大于该高电压 限制，当该操作电压不小于该低电压限制，且当该测试读取数值于N次中的每一次与该已 知数值皆相同时，处理该写入指令。
7. —种操作存储器装置的方法，该方法包括 接收为一已知数值的一资料样本； 接收一正整数N;从该存储器装置读取该资料样本N次以产生一复数笔测试读取数值； 比较该测试读取数值中每一个与该已知数值；以及当一个或一个以上的该测试读取数值与该已知数值相异时，禁止该写入指令。
8. 如权利要求7所述的操作存储器装置的方法，其中N的一数值介于1到64。
9. 如权利要求8所述的操作存储器装置的方法，其中所述N的数值为16。
10. 如权利要求7所述的操作存储器装置的方法，还包括 接收一操作电压；接收一高电压限制； 接收一低电压限制；当该操作电压是大于该高电压限制时，禁止一写入指令；以及 当该操作电压是小于该低电压限制时，禁止该写入指令。
11. 一种存储器装置，用以处理来自 一外部使用者处理单元的读取与写入指令，该存储 器装置包括一存储器阵列，有一参考资料样本储存于其中；以及一存储器控制器，耦合于该存储器阵列和该使用者处理单元，该存储器控制器包括 一控制单元，用以接收该读取与写入指令，并根据该读取与写入指令来从该存储器阵列写入与读取资料，且读取该参考资料样本成为一测试读取数值；以及一比较器，耦合于该控制单元，该比较器用以接收来自该控制单元的该测试读取数值 与该已知数值，并根据介于该测试读取数值与该已知数值的差异来传送一比较结果信号至 该控制单元，当该比较结果信号显示该测试读取数值与已知数值有差异时，该控制单元禁 止一写入指令。
12. 如权利要求11所述的存储器装置，其中该存储器控制器还包括 工作存储器，耦合于该控制单元且用以储存测试读取数值；以及一禁止信号产生器，耦合于该控制单元且用以根据来自该控制单元的一输入来传送一 禁止写入信号至使用者处理单元，其中该控制单元更用以从该只读存储器中读取一整数N， 重复该参考资料的读取N次以获得N笔测试读取数值，储存该N笔测试读取数值于工作存 储器中，传送N个测试读取数值中每一个和该已知数值至该比较器，接收来自该比较器中 根据介于该N笔测试读取数值与该已知数值的差异的比较结果信号，且当该N个比较结果 信号中至少有一个指出该N笔测试读取数值中至少一笔与该已知数值有差异，则送一输入 至该禁止信号产生器。
13. 如权利要求12所述的存储器装置，还包括一高电压限制侦测器，用以接收一操作电压，且当该操作电压超过一高电压限制时，则 传送一第一禁止写入信号至该控制单元。一低电压限制侦测器，用以接收该操作电压，且当该操作电压小于一低电压限制时，则 传送一第二禁止写入信号至该控制单元，其中当该控制单元接收到第一或第二其中一个禁 止写入信号时，该控制单元禁止该写入指令。
14. 如权利要求13所述的存储器装置，还包括一致能信号产生器用以根据来自该控 制单元的一输入来传送一致能写入信号至该使用者处理单元。
全文摘要
一种操作非易失性存储器的方法与装置。只有当操作电压介于指定的范围和储存在非易失性存储器中的资料样本是重复地被正确读取时，写入指令才被执行。
文档编号G11C16/10GK101763897SQ200910260480
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月15日 优先权日2008年12月16日
发明者张坤龙, 洪俊雄, 王裕谦, 郭乃萍, 陈耕晖 申请人:旺宏电子股份有限公司