专利名称：内存装置控制器及内存存取方法
技术领域：
本发明有关于一种内存装置控制器，更具体地，有关于一种内存装置控制器以及内存存取方法。
背景技术：
随着内存装置中半导体装置的尺寸缩小，半导体装置间的不匹配使得内存的最小操作电压受限制，此外，由于半导体装置的可靠度需求使得操作电压的最大值也受到限制。因此，内存的操作电压范围随着内存内部半导体装置尺寸缩小而变得越来越窄。当内存在低操作电压下工作时，例如待机模式或省电模式，内存装置的输出数据可能会发生错误。 因此，期望提供一种内存装置控制器，具有模式选择单元且可在多个模式的至少一个模式中执行修复操作(repair operation)。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种内存装置控制器以及内存存取方法。本发明提供一种内存装置控制器，该内存装置控制器用于存取内存装置的内存，且该内存具有数据存储区域以及数据校正区域，该内存装置控制器包括模式选择单元，用于根据该内存的操作电压来选择该内存装置控制器的模式；其中，当该内存在第一操作电压下工作时，该模式选择单兀选择该内存装置控制器的第一模式，且在该第一模式下，该内存装置控制器将输入数据写入该数据存储区域以作为存储数据，且该内存装置控制器从该数据存储区域读出该存储数据以作为输出数据；以及当该内存在第二操作电压下工作时，该模式选择单元选择该内存装置控制器的第二模式，且在该第二模式下，该内存装置控制器执行校正功能以对该输入数据进行编码以产生已编码输入数据、或者将该已编码输入数据写入该数据存储区域以及该数据校正区域以分别作为该存储数据以及校正数据、或者读出该存储数据及该校正数据以及对该存储数据及该校正数据进行译码以产生该输出数据。本发明另提供一种内存装置控制器，该内存装置控制器用于存取该内存装置的内存，该内存装置控制器包括模式选择单元，用于选择该内存装置控制器的模式；其中，当该内存装置控制器在第一模式下工作时，该内存装置控制器用于将输入数据写入该内存的数据存储区域以作为存储数据，且该内存装置控制器用于自该数据存储区域读出该存储数据以作为输出数据；以及其中，当该内存装置控制器在第二模式下工作时，该内存装置控制器通过执行修复操作来存取该内存。本发明还提供一种内存存取方法，用于存取内存装置的内存，该内存存取方法包括选择存取该内存的模式；当选择第一模式时，通过经标准路径执行标准操作来存取该内存；以及当选择第二模式时，通过执行修复操作来存取该内存。本发明提供的内存装置控制器具有模式选择单元，可在多个模式的至少一个模式中执行修复操作以降低数据输出错误率。
图I为根据本发明实施例的内存装置示意图；图2为根据本发明实施例的控制器的示意图；图3为内存装置的良率与位错误率之间的关系不意图；图4为对于具有不同数据总线宽度的SRAM装置执行ECC功能时的面积成本示意图；图5为根据本发明实施例内存存取方法流程图。
具体实施例方式以下描述为本发明实施的较佳实施例。以下实施例仅用来例举阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。本发明保护范围当视后附的权利要求所界定为准。图I为根据本发明实施例的内存装置I的示意图。参阅图1，内存装置I包括控制器10以及内存11。控制器10耦接内存11且可存取内存11。在此实施例中，内存11可以是静态随机存取存储器(Static Random Access Memory, SRAM)。控制器10接收输入数据DI以存取内存11，且产生输出数据DO。当控制器10在第一模式下工作时，控制器10能通过执行标准操作(normal operation)来存取内存11。当控制器10在第二模式下工作时，控制器10能通过执行修复操作来存取内存11。因此，控制器10可响应第一模式与第二模式之间的切换而选择性地执行标准操作与修复操作的其中之一。在一个实施例中，控制器10的模式选择根据内存11工作时所处的操作电压。举例来说，在第一模式下，内存11可在第一操作电压下工作，且控制器10能通过执行标准操作来存取内存11 ;在第二模式下，内存11可在低于第一操作电压的第二操作电压下工作，且控制器10能通过执行修复操作来内存存取11。在另一个实施例中，例如控制器10通过判断在第一模式下输出数据DO是否与输入数据DI相同或者判断在第一模式下输出数据DO的错误率是否低于临界值，可检测存取内存11是否失败。其中，在第一模式下，控制器10执行标准操作。当判断出输出数据DO与输入数据DI不同或者判断出输出数据DO的错误率高于临界值时，则确定内存11的存取在第一模式中失败，控制器10可切换工作于第二模式且通过执行修复操作来存取内存11。输出数据DO的错误可通过执行修复操作来校正。控制器10的详细操作将于下文中说明。图2为根据本发明实施例的控制器10的示意图。控制器10包括编码器100、第一复用器(multiplexer,MUX) 101与第二复用器102、译码器103、以及模式选择单元104。模式选择单元104能选择控制器10在哪一模式下工作。内存11包括数据存储区域110、数据校正区域111以及备份行(row redundancy)区域112。控制器10接收输入数据DI,例如输入数据DI具有128位。编码器100接收输入数据DI且对输入数据DI执行编码以产生已编码输入数据DIen以用于校正功能,其中校正功能可例如错误校正编码(error correctioncode, ECC)功能。在此实施例中，已编码输入数据DIen具有136位，在136位中，128位是输入数据DI的位，而另外8位是用于ECC功能的奇偶校验位(parity bit)。复用器101接收输入数据DI以及已编码输入数据DIen，且选择性地输出输入数据DI以及已编码输入数据DIen的其中之一以写入至内存11。当复用器101输出输入数据DI以写入至内存11时，输入数据DI写入至数据存储区域110以作为存储数据。当复用器101输出已编码输入数据DIen以写入至内存11时，已编码输入数据DIen写入至数据存储区域110以及数据校正区域111以分别作为存储数据以及校正数据，其中，在已编码输入数据DIen的136位中，输入数据DI的128位写入至数据存储区域110作为存储数据，而8位的奇偶校验位写入至数据校正区域111以作为校正数据。当控制器10从内存11读出数据时，译码器103接收分别来自数据存储区域110以及数据校正区域111的存储数据以及校正数据，且对存储数据以及校正数据进行译码以产生已译码数据DOde。复用器102接收来自数据存储区域110的存储数据以及来自译码器103的已译码数据DOde,且选择性地输出存储数据与已译码数据DOde的其中之一者以作为输出数据D0。当内存11在第一操作电压下工作时，或者当控制器10工作在第一模式下且并没有存取11内存失败时，例如输出数据DO等于输入数据DI或输出数据DO的错误率低于临界值时，模式选择单元104可选择控制器10的第一模式。复用器101输出输入数据DI以写入至内存11。输入数据DI被写入至数据存储区域110以作为存储数据，而没有位写入至 数据校正区域111。当控制器10自内存11读出数据时，复用器102接收来自数据存储区域110的存储数据，且直接将存储数据输出以作为输出数据D0。当内存11在第一操作电压下工作时，例如较高的操作电压，输出数据DO具有错误的概率较低或等于零，控制器10可通过经标准路径执行标准操作来存取内存11而不需执行ECC功能。其中通过标准路径执行标准操作来存取内存即可为习知的标准操作。当内存11在低于第一操作电压的第二操作电压下工作时，或者当控制器10工作在第一模式下而存取内存11发生错误时，例如输出数据DO与输入数据DI不同或输出数据DO的错误率高于临界值，假使控制器10透过上述标准路径来存取内存11而不执行ECC功能，输出数据DO可能会出现错误或者仍然具有错误。因此，模式选择单元104选择控制器10的第二模式。控制器10切换至通过执行修复操作来内存存取11。下文说明修复操作。参阅图2，为了内存11的每个字线(word line)的ECC功能，编码器100可接收输入数据DI，且对输入数据DI进行编码以产生已编码输入数据DIen。复用器101输出已编码输入数据DIen以写入至内存11。在已编码输入数据DIen中的128位写入至数据存储区域110以作为存储数据，而在已编码输入数据DIen中的另外8位写入至数据校正区域111以作为校正数据。当控制器10自内存读出数据时，译码器103接收分别来自数据存储区域110的存储数据以及来自数据校正区域111的校正数据，且对存储数据以及校正数据进行译码以产生已译码数据D0de。复用器102接收已译码数据DOde并将已译码数据DOde输出以作为输出数据D0。根据上述，当控制器10在第二模式下工作时，控制器10通过具有ECC功能的校正路径执行修复操作来存取内存11。当内存11在低于第一操作电压的第二操作电压下工作时，输出数据DO具有错误的概率变为较高，或者由于存取内存11失败而使得输出数据DO具有错误，此时输出数据DO可在第二模式下获得校正。在一个实施例中，当控制器10在第二模式下工作时，对于修复操作，不仅执行校正路径的ECC功能也会执行由备份行区域112所提供的取代功能(replacing function)。由于在此实施例中，ECC功能可校正在内存11的一个字线上的单一位，因此，当在两个位中发生错误时，ECC功能则无法同时校正此两位。为了处理在一个字线上两个位的两个错误，当执行ECC功能时，控制器10可更致能备份行区域112，以取代在该字线上至少一部分已使用数据存储区域110和已使用数据校正存储区域111。也可将备份行区域112区分为两个子区域数据存储区域以及数据校正区域。当致能备份行区域112时，备份行区域112的数据存储区域能取代该字线的至少一部分已使用数据存储区域110，而备份行区域112的数据校正区域能取代该字线的至少一部分已使用数据校正区域111。在另一个实施例中，当控制器在第二模式下工作时，对于修复操作，只执行备份行区域112所提供的取代功能。注意，在此情形中，控制器10透过不具有ECC功能的标准路径来内存存取11，而并不透过具有ECC功能的校正路径。因此，复用器101选择输出输入数据DI以写入至内存11。输入数据DI可被写入至备份行区域112的数据存储区域以作为存储数据，而没有位被写入至备份行区域112的数据校正区域。当控制器10自内存11读出数据时，复用器102接收来自备份行区域112的数据存储区域的存储数据且直接输出存储数据以作为输出数据D0。根据上述，在此例子中，当控制器10在第二模式下操作时，控制器10存取内存11是透过不具ECC功能的标准路径来执行修复操作。其中，由备份行区域112的取代功能提供修复功能。 图3为内存装置(例如SRAM装置)的良率(yield)与位错误率之间的关系示意图。垂直轴表示良率，而水平轴表示位错误率。本领域技术人员已知位错误率与SRAM装置的操作电压成反比。参阅图3，曲线30表示在不具任何ECC功能的情况下良率与位错误率间的关系，曲线31表示在具有ECC-32(位)功能的情况下良率与位错误率间的关系，曲线32表示在具有ECC-128 (位)功能的情况下良率与位错误率间的关系，而曲线33表示在具有ECC-128(位)功能以及备份行的情况下良率与位错误率间的关系。根据曲线30，当位错误率足够小时，良率可到达90%。如曲线31所示，当执行ECC-32功能时，可容许在良率90%下的位错误率大于曲线30。如曲线32所示，当执行ECC-128功能时，在良率90%下的位错误率小于曲线31。此外，如曲线33所示，当执行ECC-128功能且使用备份行时，在良率90%下的位错误率几乎等于在曲线31的良率为90%时的位错误率。图4为对于具有不同数据总线宽度(data bus width)的SRAM装置执行ECC功能时的面积成本(area overhead)示意图。参阅信息行40,当执行ECC-16 (位)功能时,需要5个奇偶校验位，且具有31. 3%的面积成本。奇偶校验位的数量由以下式子来计算获得2n> m+n+1,其中表示执行ECC功能时数据位的数量,η表示奇偶校验位的数量。参阅信息行41，当执行ECC-32功能时，需要6个奇偶校验位，且具有18. 8%的面积成本。参阅信息行42，当执行ECC-64功能时，需要7个奇偶校验位，且具有10. 9%的面积成本。参阅信息行43，当执行ECC-128功能时，需要8个奇偶校验位，且具有6. 3%的面积成本。因此，由于ECC-128功能的面积成本最小，因此具有ECC-128功能的SRAM装置可具有最低的成本。然而，参阅图3，当执行ECC-128功能时(曲线32)良率为90%时的位错误率小于执行ECC-32功能时(曲线31)良率为90%时的位错误率。在一个实施例中，当内存11在第二操作电压下工作时或当控制器11在第二模式下工作时，可执行ECC-128功能且可使用备份行区域112。参阅曲线33及曲线31，曲线33在良率为90%时的位错误率几乎等于在曲线31的良率90%为时的位错误率。此外，ECC-128功能具有6. 3%的面积成本以及备份行区域具有I. I %的面积成本，两者所导致的整体面积成本小于执行ECC-32功能时的18. 8%的面积成本。因此，根据此实施例，校正数据量较宽的ECC功能(wide ECC function)(例如ECC-128功能)与备份行区域的组合可降低内存芯片成本，更能使位错误率容忍度(tolerance)维持与校正数据量较窄的ECC功能(narrowECC function)(例如ECC-32功能)相同于根据此实施例,控制器10提供具有ECC功能的修复机制(repair scheme)、备份行区域、以及ECC功能与备份行区域的结合。因此，举例来说，当内存11在较低操作电压下工作时或者控制器10在第二模式下工作时，在低消耗的同时输出错误率可低于临界值，例如，当在控制器10的第一模式下输出错误率高于临界时，控制器10可切换为在第二模式下工作以校正输出错误。图5为根据本发明实施例内存存取方法流程图。参阅图1-2及图5，首先，在步骤S50中，模式选择单元104选择控制器10的第一模式或第二模式，判断控制器10工作在第一模式或第二模式。在步骤S51中，当控制器10在第一模式下工作，控制器10通过经标准路径执行标准操作来存取内存11。当控制器10在第二模式下工作时，控制器10通过执行修复操作来存取内存11。在此实施例中，对于修复操作存在三种方法来内存存取11。第一种方法是，在步骤S52中，控制器10通过经校正路径执行ECC功能来存取内存11。第二种 方法是，在步骤S53中，控制器10通过经校正路径执行ECC功能且执行由内存11的备份行区域112所提供的取代功能来存取内存11。第三种方法是，在步骤S54中，控制器10通过经标准路径执行取代功能来内存存取11。换句话说，在第二模式下，根据系统需求，控制器10可通过经校正路径执行ECC功能、经标准路径执行取代功能、或是执行ECC功能以及取代功能来存取内存。图5所示的方法步骤仅做为示例。可改变执行方法步骤的顺序，以及/或一些步骤可根据设计需求而省略。本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用来限定本发明的范围，任何所属领域技术人员，在不脱离本发明精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种内存装置控制器，该内存装置控制器用于存取内存装置的内存，且该内存具有数据存储区域以及数据校正区域，该内存装置控制器包括 模式选择单元，用于根据该内存的操作电压来选择该内存装置控制器的模式； 其中，当该内存在第一操作电压下工作时，该模式选择单元选择该内存装置控制器的第一模式，且在该第一模式下，该内存装置控制器将输入数据写入该数据存储区域以作为存储数据，且该内存装置控制器从该数据存储区域读出该存储数据以作为输出数据；以及其中，当该内存在第二操作电压下工作时，该模式选择单元选择该内存装置控制器的第二模式，且在该第二模式下，该内存装置控制器执行校正功能以对该输入数据进行编码以产生已编码输入数据、或者将该已编码输入数据写入该数据存储区域以及该数据校正区域以分别作为该存储数据以及校正数据、或者读出该存储数据及该校正数据以及对该存储数据及该校正数据进行译码以产生该输出数据。
2.如权利要求I所述的内存装置控制器，其特征在于，该内存更包括备份行区域，且在该第二模式下，该内存装置控制器更致能该备份行区域以修复该存储数据。
3.如权利要求I所述的内存装置控制器，其特征在于，该第二操作电压低于该第一操作电压。
4.如权利要求I所述的内存装置控制器，其特征在于，该内存装置控制器更包括 编码器，用于接收该输入数据且对该输入数据进行编码以产生该已编码输入数据； 第一复用器，用于接收该输入数据以及该已编码输入数据，且选择性地输出该输入数据与该已编码输入数据的其中之一以写入至该内存； 译码器，用于接收分别来自该数据存储区域的该存储数据以及该数据校正区域的该校正数据，且对该存储数据以及该校正数据进行译码以产生已译码数据；以及 第二复用器，用于接收来自该数据存储区域的该存储数据以及来自该译码器的该已译码数据，且选择性地输出该存储数据与该已译码数据的其中之一以作为该输出数据。
5.如权利要求4所述的内存装置控制器，其特征在于，当该内存装置控制器在该第一模式下工作时，该第一复用器输出该输入数据以写入至该内存，且该第二复用器输出该存储数据以作为该输出数据。
6.如权利要求4所述的内存装置控制器，其特征在于，当该内存在该第二操作电压下工作时，该第一复用器输出该已编码输入数据以写入至该内存，且该第二复用器输出该已译码数据以作为该输出数据。
7.如权利要求4所述的内存装置控制器，其特征在于，该内存更包括备份行区域，且在该第二模式下，该内存装置控制器更致能该备份行区域以取代至少一部分的该数据存储区域。
8.—种内存装置控制器，该内存装置控制器用于存取该内存装置的内存，该内存装置控制器包括 模式选择单元，用于选择该内存装置控制器的模式； 其中，当该内存装置控制器在第一模式下工作时，该内存装置控制器用于将输入数据写入该内存的数据存储区域以作为存储数据，且该内存装置控制器用于自该数据存储区域读出该存储数据以作为输出数据；以及 其中，当该内存装置控制器在第二模式下工作时，该内存装置控制器通过执行修复操作来存取该内存。
9.如权利要求8所述的内存装置控制器，其特征在于，该模式选择单元根据该内存的操作电压来选择该内存装置控制器的该模式。
10.如权利要求9所述的内存装置控制器，其特征在于，当该内存在第一操作电压下工作时，该内存装置控制器在该第一模式下工作，以及当该内存在第二操作电压下工作时，该内存装置控制器在该第二模式下工作，该第二操作电压低于该第一操作电压。
11.如权利要求8所述的内存装置控制器，其特征在于，该模式选择单元根据该内存的存取是否失败来选择该内存装置控制器的该模式； 其中，当该内存的存取没有失败时，该模式选择单元选择该第一模式；以及 其中，当该内存的存取失败时，该模式选择单元选择该第二模式。
12.如权利要求8所述的内存装置控制器，其特征在于，当该内存装置控制器在该第二模式下工作时，该内存装置控制器通过经校正路径执行错误校正编码功能来执行该修复功倉泛。
13.如权利要求8所述的内存装置控制器，其特征在于，该内存更具有备份行区域，且当该内存装置控制器在该第二模式下工作时，该内存装置控制器用于通过经校正路径执行错误校正编码功能来执行该修复操作且该内存装置控制器通过致能该备份行区域来执行该修复操作。
14.如权利要求8所述的内存装置控制器，其特征在于，该内存更具有备份行区域，且当该内存装置控制器在该第二模式下工作时，该内存装置控制器通过致能该备份行区域来执行该修复操作。
15.如权利要求8所述的内存装置控制器，其特征在于，该内存装置控制器更包括 编码器，用于接收该输入数据且对该输入数据进行编码以产生已编码输入数据； 第一复用器，用于接收该输入数据以及该已编码输入数据，且输出该输入数据以写入至该内存作为该存储数据或者输出该已编码输入数据以写入至该内存以作为该存储数据以及校正数据； 译码器，用于接收来自该内存的该存储数据以及该校正数据，且对该存储数据以及该校正数据进行译码以产生已译码数据；以及 第二复用器，用于接收来自该内存的该存储数据以及来自该译码器的该已译码数据，且选择性地输出该存储数据与该已译码数据的其中之一以作为该输出数据。
16.如权利要求15所述的内存装置控制器，其特征在于，当该内存装置控制器在该第一模式下工作时，该第一复用器输出该输入数据以写入至该内存，且该第二复用器输出该存储数据以作为该输出数据。
17.如权利要求15所述的内存装置控制器，其特征在于，当该内存装置控制器在该第二模式下工作时，该内存装置控制器通过执行错误校正编码功能来执行该修复功能；以及 当该内存装置控制器执行该错误校正编码功能时，该第一复用器输出该已编码输入数据以写入至该内存，且该第二复用器输出该已译码数据以作为该输出数据。
18.如权利要求17所述的内存装置控制器，其特征在于，该内存更包括备份行区域，且当该内存装置控制器在该第二模式下工作时，该内存装置控制器用于致能该备份行区域以取代至少一部分的该数据存储区域。
19.一种内存存取方法，用于存取内存装置的内存，该内存存取方法包括 选择存取该内存的模式； 当选择第一模式时，通过经标准路径执行标准操作来存取该内存；以及 当选择第二模式时，通过执行修复操作来存取该内存。
20.如权利要求19所述的内存存取方法，其特征在于，该通过执行该修复操作来存取该内存的步骤包括 经校正路径来执行错误校正编码功能。
21.如权利要求19所述的内存存取方法，其特征在于，该通过执行该修复操作来存取该内存的步骤包括 经校正路径来执行错误校正编码功能以及致能该内存的备份行区域。
22.如权利要求19所述的内存存取方法，其特征在于，该通过执行该修复操作来存取该内存的步骤包括 致能该内存的备份行区域。
全文摘要
本发明提供一种内存装置控制器以及内存存取方法。其中，所述的内存存取方法包括选择存取内存的模式；当选择第一模式时，通过经标准路径执行标准操作来存取内存；以及当选择第二模式时，通过执行修复操作来存取内存。本发明提供的内存装置控制器具有模式选择单元，可在多个模式的至少一个模式中执行修复操作以降低数据输出错误率。
文档编号G11C29/44GK102768861SQ20121013419
公开日2012年11月7日 申请日期2012年5月2日 优先权日2011年5月5日
发明者王嘉维 申请人:联发科技股份有限公司