存储器、包括存储器的存储系统及存储器控制器的操作方法
【专利摘要】一种存储系统包括存储器，所述存储器包括被配置成检测存储器状态的状态检测电路、和被配置成输出通过状态检测电路检测的存储器状态的状态输出电路。存储器控制器被配置成响应于存储器状态来调整存储器的操作性能。
【专利说明】存储器、包括存储器的存储系统及存储器控制器的操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年2月28日提交的申请号为10-2013-0022061的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
【技术领域】
[0003]本公开的示例性实施例涉及一种存储器、一种存储器控制器以及一种包括所述存储器和所述存储器控制器的存储系统。
【背景技术】
[0004]通常，存储器控制器控制诸如动态随机存取存储器(DRAM)的存储器。存储器控制器可以采用芯片组的形式存在于PC板上、中央处理单元(CPU)中或图形处理单元(GPU)中。
[0005]由不同晶片制成的多个存储器可能会呈现出性能变化，这种变化可能是由存储器制造工艺期间的工艺参数的变化引起的。多个存储器的性能变化也可以取决于在操作工艺期间存储器的电压和温度状态的变化。
[0006]为了避免包括多个存储器的存储系统发生故障，存储系统需要考虑具有最差性能的存储器。因此，存储系统需要采用比与具有较好性能的其它存储器相对应的速度大体更低的速度来操作。
【发明内容】
[0007]本公开的一个实施例涉及一种利用与存储器的性能相关的状态信息来调整存储器的操作性能的系统和方法。
[0008]根据一个实施例，一种存储系统包括:存储器，所述存储器包括被配置成检测存储器状态的状态检测电路、和被配置成输出通过状态检测电路检测的存储器状态的状态输出电路；以及存储器控制器，所述存储器控制器被配置成响应于存储器状态来调整存储器的操作性能。
[0009]存储器状态可以包括:温度信息、工艺信息以及电压信息中的一个或更多个。此夕卜，存储器控制器可以响应于存储器状态，通过调整存储器的时钟频率、存储器的延迟、以及施加至存储器的命令的模式中的一个或更多个来调整存储器的操作性能。
[0010]根据另一个实施例，一种存储器包括:温度检测单元，所述温度检测单元被配置成检测存储器的温度；工艺检测单元，所述工艺检测单元被配置成检测存储器的工艺变化；电压检测单元，所述电压检测单元被配置成检测存储器的电源电压；以及状态输出电路，所述状态输出电路被配置成输出存储器状态，所述存储器状态包括通过温度检测单元、工艺检测单元以及电压检测单元获得的检测结果。
[0011]根据另一个实施例，一种存储器控制器的操作方法包括以下步骤:从存储器中接收存储器状态；判断存储器状态是否处于差的状态；以及当判定出存储器状态处于差的状态时，调整存储器的性能。
[0012]根据本公开，存储器的操作性能根据从存储器中接收的存储器状态来调整，使得可以最优化存储器的操作性能。
[0013]此外，当在存储系统中提供有多个存储器时，可以单独地优化每个存储器的最佳性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是根据一个实施例的存储系统的框图。
[0015]图2是根据一个实施例的存储器的框图。
[0016]图3是根据一个实施例的状态检测电路的框图。
[0017]图4是根据一个实施例的工艺检测单元的框图。
[0018]图5是根据一个实施例的电压检测单元的框图。
[0019]图6A和图6B是说明存储器状态CONDITION从存储器传输至存储器控制器的示图。
[0020]图7是说明存储器控制器响应于从存储器接收的存储器状态而调整存储器的操作性能的实施例的流程图。
[0021]图8是说明施加至存储器的时钟CLK的频率通过存储器控制器来调整的示图。
[0022]图9是说明存储器的写入延迟WL通过存储器控制器来调整的示图。
[0023]图10是说明施加至存储器的命令模式通过存储器控制器来调整的示图。
[0024]图11是根据另一个实施例的存储系统的框图。
【具体实施方式】
[0025]下面将参照附图更详细地描述实施例。然而，本公开可以包括不同形式的实施例，而不应解释为局限于本文中所列的实施例。确切地说，提供这些实施例使得本公开充分与完整，并且向本领域的技术人员充分地传达本公开的范围。在本公开中，相同的附图标记在本公开的各种附图和实施例中表示相同的部分。
[0026]图1是根据一个实施例的存储系统的框图。
[0027]参见图1，存储系统包括存储器110和存储器控制器120。
[0028]存储器110被配置成在存储器控制器120的控制下操作。存储器110响应于从存储器控制器120施加至存储器110的命令CMD而执行操作(例如，激活、读取、写入、预充电、刷新，或模式寄存器设定(MRS)操作)。存储器110利用地址ADD来存取存储器110的单元阵列中与地址ADD相对应的存储器单元。数据DATA表示从存储器控制器120传输至存储器110的写入数据、和从存储器110传输至存储器控制器120的读取数据。存储器110与从存储器控制器120施加的时钟CLK同步操作。从存储器110传输至存储器控制器120的存储器状态CONDITION表示存储器110的状态。例如，存储器状态CONDITION包括存储器110的温度信息、工艺信息、以及电压信息中的一个或更多个。
[0029]存储器控制器120被配置成将命令CMDdiaADD以及时钟CLK施加至存储器110，并且与存储器Iio交换数据DATA。此外，存储器控制器120从存储器110中接收存储器状态CONDITION。存储器控制器120利用信息CONDITION来判断存储器110的当前状态是处于好的状态还是处于差的状态。基于判断结果，存储器控制器120可以调整存储器110的操作性能。在一个实施例中，存储器控制器120对存储器110的操作性能的调整可以包括调整时钟CLK的频率、延迟、以及命令模式或顺序。当存储器110的状态被判定为好时，可以进一步地增加针对存储器110的更快操作的存储器110的性能。当存储器110的状态被判定为差时，可以降低针对存储器110的稳定操作的存储器110的性能。
[0030]图2是根据一个实施例的图1中的存储器110的框图。
[0031]参见图2，存储器110包括:命令输入单元210、地址输入单元215、时钟输入单元220、数据输入/输出单元225、行电路230、列电路235、单元阵列240、命令译码器245、设定电路250、状态检测电路255、以及状态输出电路260。
[0032]命令输入单元210被配置成接收从存储器控制器120传输至存储器110的命令CMD。图2说明命令CMD经由一个传输线输入。然而，当命令CMD包括多比特信号时，命令CMD可以经由多个传输线输入。如图2中所示，命令CMD通过命令输入单元210，然后被传输至命令译码器245。
[0033]地址输入单元215被配置成接收从存储器控制器120传输至存储器110的地址ADD。图2说明地址ADD经由一个传输线输入。然而，当地址ADD包括多比特信号时，地址ADD可以经由多个传输线输入。在地址ADD通过地址输入单元215之后，地址ADD被传输至行电路230、列电路235、以及设定电路250。
[0034]时钟输入单元220被配置成接收从存储器控制器120传输至存储器110的时钟CLK。存储器110的内部元件与经由时钟输入单元220输入的时钟CLK同步操作。在一个实施例中，时钟输入单元220可以包括产生要用于存储器110内部的时钟信号的电路。时钟输入单元220可以包括延迟锁定环(delay locked loop, DLL)或锁相环(phase lockedloop, PLL)，其利用从时钟发生系统在外部产生的时钟CLK来产生内部使用的时钟信号。
[0035]命令译码器245被配置成将经由命令输入单元210输入的命令CMD译码，以识别要通过存储器110执行的操作，并且根据识别的操作来控制存储器110的其它元件。要通过存储器110执行的操作的实例可以包括:激活、预充电、读取、写入、刷新操作、以及诸如模式寄存器设定(MRS)的设定操作。图2所说明的经由控制路径CONTROL与命令译码器245连接的元件通过命令译码器245控制。
[0036]当设定操作通过命令译码器245控制时，设定电路250被配置成通过将经由地址输入单元215输入的地址ADD译码来执行设定操作(例如，MRS操作)。通过设定电路250执行的设定操作可以包括:设定存储器110内部使用的各种电压电平、设定各种类型的延迟(诸如写入延迟(WL)或列地址选通(CAS)延迟)、测试模式和操作模式等。通过设定电路250的这些设定操作的结果用于设定存储器110的内部元件。来自设定电路250的设定结果可以被传输至并用于存储器110的内部元件。
[0037]行电路230被配置成在命令译码器245的控制下执行激活、预充电、以及刷新操作。在激活操作中，行电路230将在单元阵列240的字线之中、与从地址输入单元215传输的地址ADD相对应的字线激活。在预充电操作中，行电路230将激活的字线去激活。在刷新操作中，行电路230顺序激活字线。
[0038]列电路235被配置成在命令译码器245的控制下执行读取操作和写入操作。在单元阵列240中的多个列之中，选择与经由地址输入单元215输入的地址ADD相对应的列。在读取操作中，列电路235从单元阵列240中的选中的列中读取数据，并将读取的数据传输至数据输入/输出单元225。在写入操作中，列电路235将从数据输入/输出单元225中传输的数据写入单元阵列240中选中的列中。
[0039]数据输入/输出单元225被配置成输出读取数据，所述读取数据在读取操作中从列电路235传输至存储器控制器120。在写入操作中，数据输入/输出单元225被配置成接收写入数据，所述写入数据从存储器控制器120传输至存储器110中的列电路235。在图2中，数据输入/输出单元225经由一个传输线DATA与存储器控制器120交换数据。然而，可以在存储器110和存储器控制器120之间形成传输多比特数据(例如，8比特、16比特、或32比特数据)的多个传输线以传输多比特数据。
[0040]状态检测电路255被配置成检测存储器110的状态CONDITION。存储器状态CONDITION表示可以影响存储器110的性能的存储器110的可变的状态。这些状态可以包括存储器110中的温度、电压、以及工艺变化。例如，状态检测电路255被配置成能检测温度、电压、以及工艺变量中的一个或更多个状态。
[0041]状态输出电路260被配置成将通过状态检测电路255检测的存储器状态CONDITION输出至存储器控制器120。在一个实施例中，状态输出电路260可以响应于从存储器控制器120接收的状态信息请求命令而输出存储器状态CONDITION。可替选地，状态输出电路260可以以预定的时间间隔将存储器状态CONDITION输出至存储器控制器120。在另一个实施例中，状态输出电路260可以实时地将存储器状态CONDITION输出至存储器控制器120。图1和图2说明存储器状态CONDITION经由与传输命令CMD、地址ADD、以及数据DATA的其它通道分开的通道从存储器110传输至存储器控制器120。然而，存储器状态CONDITION也可以经由传输命令CMD、地址ADD、或者数据DATA的通道传输。
[0042]图3是根据一个实施例的图2中的状态检测电路255的框图。
[0043]参见图3，状态检测电路255包括:温度检测单元310、工艺检测单元320、以及电压检测单元330。图3说明状态检测电路255包括全部的温度检测单元310、工艺检测单元320、以及电压检测单元330。然而，在另一个实施例中，状态检测电路255可以包括这些元件310、320、以及330中的一个或两个。
[0044]温度检测单元310被配置成检测存储器110的温度，并输出温度信息TEMP〈0:3>。在一个实施例中，温度检测单元310可以被配置成利用诸如片上热传感器(on-die thermalsensor, ODTS)的电路。一般地，当存储器的温度低时，存储器处于好的状态。
[0045]工艺检测单元320被配置成检测存储器110的工艺变化，并输出工艺信息PR0CESS〈0:3>。工艺信息PR0CESS〈0:3>表示存储器110的内部元件以高速操作还是以低速操作。内部元件的这种不同的操作速度是由在存储器110的制造工艺期间发生的工艺变化引起的。一般地，当存储器110的内部元件以高速操作时，内部元件处于好的状态。
[0046]电压检测单元330被配置成检测施加至存储器110的电源电压VDD的变化，并输出表示是否稳定提供电源电压VDD的电压信息V0L〈0:3>。
[0047]下文的表I示出工艺信息PR0CESS〈0: 3>、电压信息V0L〈0: 3>、以及温度信息TEMP<0:3>的实例。这些类型的信息包括4比特的信号，其中，4比特信号的较高两比特〈2: 3>表示信息的类型，而4比特信号的较低两比特〈O: 1>表示与信息类型相对应的状态的状态。[0048]表1
[0049]
【权利要求】
1.一种存储系统，包括: 存储器，所述存储器包括被配置成检测存储器状态的状态检测电路和被配置成输出通过所述状态检测电路检测的所述存储器状态的状态输出电路；以及 存储器控制器，所述存储器控制器被配置成响应于所述存储器状态来调整所述存储器的操作性能。
2.如权利要求1所述的存储系统，其中，所述状态检测电路包括: 温度检测单元，所述温度检测单元被配置成检测所述存储器的温度， 其中，所述存储器状态包括温度信息。
3.如权利要求1所述的存储系统，其中，所述状态检测电路包括: 工艺检测单元，所述工艺检测单元被配置成检测所述存储器的工艺变化， 其中，所述存储器状态包括工艺信息。
4.如权利要求3所述的存储系统，其中，所述工艺检测单元包括: 环形振荡器，所述环形振荡器被配置成产生周期波；以及 周期检测部，所述周期检测部被配置成检测所述周期波的周期，并产生所述工艺信息。
5.如权利要求1所述的存储系统，其中，所述状态检测电路包括: 电压检测单元，所述电压检测单元被配置成检测所述存储器的电源电压， 其中，所述存储器状态包括电压信息。
6.如权利要求5所述的存储系统，其中，所述电压检测单元包括: 分压部，所述分压部被配置成划分电源电压，并产生分压； 电压比较器，所述电压比较器被配置成比较所述分压与一个或更多个参考电压；以及 码发生部，所述码发生部被配置成利用所述电压比较器的所述比较结果来产生所述电压信息。
7.如权利要求1所述的存储系统，其中，所述状态检测电路包括: 温度检测单元，所述温度检测单元被配置成检测所述存储器的温度； 工艺检测单元，所述工艺检测单元被配置成检测所述存储器的工艺变化；以及 电压检测单元，所述电压检测单元被配置成检测所述存储器的电源电压， 其中，所述存储器状态包括:温度信息、工艺信息、以及电压信息。
8.如权利要求1所述的存储系统，其中，所述存储器控制器被配置成响应于所述存储器状态来调整所述存储器的时钟频率。
9.如权利要求1所述的存储系统，其中，所述存储器控制器被配置成响应于所述存储器状态来调整所述存储器的延迟。
10.如权利要求9所述的存储系统，其中，所述存储器的延迟包括:列地址选通CAS延迟和写入延迟中的一个或更多个。
【文档编号】G11C11/4074GK104021813SQ201310495413
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年2月28日
【发明者】宋根洙 申请人:爱思开海力士有限公司