闪存存储器工作性能仿真方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种闪存存储器工作性能仿真方法和装置，其中，该方法包括：根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，闪存存储单元仿真模型包括MOS管仿真模型、等效FN隧穿电流的电流源模型、等效SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，等效浮栅电荷变化的电源的负极与MOS管仿真模型的控栅极连接，正极与浮栅极连接，仿真运算放大器与MOS管仿真模型的衬底极连接；根据老化后的物理参数和闪存存储器仿真模型，获取老化后的闪存存储器的工作性能。解决了现有技术中的问题，实现了对闪存存储器的仿真。
【专利说明】闪存存储器工作性能仿真方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及芯片【技术领域】，尤其涉及一种闪存存储器工作性能仿真方法和装置。
【背景技术】
[0002]随着闪存设计思路的不断进步和生产工艺不断的更新，闪存存储器(FlashMemory)的尺寸一再缩小，在小尺寸的闪存存储器的条件下保证稳定的闪存存储器存储功能和高可靠性显得尤为重要。因此，在对闪存存储器的研发阶段，需要考虑闪存存储器进行老化仿真研究。
[0003]现有技术中，可以通过设置一个闪存存储器仿真模型，闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，图1为现有技术中闪存存储单元仿真模型示意图，如图1所示，现有技术的闪存存储器单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管(Meta lOxide Semiconductor,简称:M0S管)仿真模型、仿真电源(Vfg)模型、等效应力引起的泄露电流(Stress Induced Leakage Current,简称:SILC) ( Isilc)的电流源模型、等效福勒一诺德海姆(Fowler-Nordheim,简称:FN)隧穿电流(Ifn)的电流源模型,仿真电源模型用于仿真浮栅极(Floating Gate,简称:FG)的电压(VFe)。MOS管仿真模型包括:控制栅极(ControlGate，简称:CG)的电压(Vcg)、FG的电容(Cfc)、FG的电压(Vfg)、源极(Source，简称:S)的电压(Vs)、漏极(Drain,简称:D)的电压(VD)、衬底极(Substrate,简称:SUB)的电压(VB)。该闪存存储单元(Flash Memory cell)仿真模型基于电中性原理，即稳定时,FG极的电荷总量为O。Q (MOS)为MOS管上的电荷、Q (Cfc)为FG上的电荷、Q (W/E)为Isilc和Iffl的电荷，即Q (MOS)+Q (Cfc)-Q (W/E)=0。由于图1所示的模型引入了 Isilc电流源模型和Ifn电流源模型等，因此能够模拟Flash Memory cell的read (读)、program (写)、erase (擦除)等性能。
[0004]然而，闪存存储器是由多个Flash Memory cell组成的(如成千上万个FlashMemory cell),难以在仿真过程中确定各个Flash Memory cell的FG的电压,从而难以实现闪存存储器的仿真。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种闪存存储器工作性能仿真方法和装置，用于解决现有技术中的问题，实现了对闪存存储器的仿真。
[0006]第一方面，本发明实施例提供一种闪存存储器工作性能仿真方法，包括:根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管仿真模型、等效福勒一诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接；
[0007]根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。
[0008]在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，包括:
[0009]根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；
[0010]根据所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。
[0011]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，包括:
[0012]获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间At内的漏源极电压和栅源极电压；
[0013]根据所述At内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比；
[0014]根据所述At内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；
[0015]确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；
[0016]所述根据所述闪存存储器的饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数，包括:
[0017]根据所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。
[0018]结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态:读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。
[0019]第二方面，本发明实施例提供一种闪存存储器工作性能仿真装置，包括:第一处理单元，用于根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管仿真模型、等效福勒一诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接；
[0020]第二处理单元，用于根据所述第一处理单元获取的所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。
[0021]在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述第一处理单元包括:
[0022]第一处理子单元，用于根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；
[0023]第二处理子单元，用于根据所述第一处理子单元获取的所述饱和电流退化百分t匕，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。
[0024]结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第一处理子单元具体用于获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间At内的漏源极电压和栅源极电压；根据所述At内的所述漏源极电压和热载流子注AHCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比；根据所述At内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比；
[0025]所述第二处理子单元具体用于根据所述第一处理子单元确定的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。
[0026]结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态:读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。
[0027]本发明实施例提供的闪存存储器工作性能仿真方法和装置，通过根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括MOS管仿真模型、等效FN隧穿电流的电流源模型、等效SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接；根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。本实施例中可以精确模拟Flash Memory cell的各项工作性能，同时，本实施例的闪存存储器仿真模型中通过设置有等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，可以实现在仿真过程各确定各个闪存存储单元的FG的电压，以及可以精确摸拟FN的饱和效应，解决了现有技术中的问题，实现了对闪存存储器的仿真。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0029]图1为现有技术中闪存存储单元仿真模型示意图；
[0030]图2为本发明闪存存储器工作性能仿真方法实施例一的流程图；
[0031]图3为本发明提供的闪存存储单元仿真模型的一种示意图；
[0032]图4为图3所示的闪存存储单元处于读工作状态的一种示意图；
[0033]图5为图3所示的闪存存储单元处于编程/擦除工作状态的一种示意图；
[0034]图6为图3所示的闪存存储单元处于保持工作状态的一种示意图；
[0035]图7为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例一的结构示意图；
[0036]图8为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例二的结构示意图；
[0037]图9为本发明闪存存储器工作性能仿真装置实施例三的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]图2为本发明闪存存储器工作性能仿真方法实施例一的流程图，如图2所示，本实施例的方法可以包括:
[0040]S101、根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数。
[0041]S102、根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。
[0042]可选地，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态:读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。
[0043]本实施例中，图3为本发明提供的闪存存储单元仿真模型的一种示意图，如图3所示，闪存存储单元(Flash Memory cell)仿真模型包括MOS管仿真模型、FN隧穿电流(Ifn)的电流源模型、SILC ( Isilc)的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极(CG)连接，所述等效浮栅电荷变化的电源的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极(FG)连接，所述仿真运算放大器(OPAMP)与所述MOS管仿真模型的衬底极(SUB)连接；本实施例提供的闪存存储器仿真模型包括至少一个如图3所示的Flash Memory cell仿真模型,本实施例可以根据包括至少一个如图3所示的Flash Memory cell仿真模型的闪存存储器仿真模型对闪存存储器的各个工作状态进行仿真，具体地，本实施例可以根据如图3所示的闪存存储单元仿真模型对闪存存储单元的各个工作状态进行仿真。闪存存储单元的工作状态可以为读(read)工作状态、编程(Programme)工作状态、擦除(erase)工作状态、保持(retention)工作状态。
[0044]图4为图3所示的闪存存储单元处于读工作状态的一种示意图，如图4所示，虽然图3示出的为一个闪存存储单元(Flash Memory cell)的仿真模型,但是在Flash Memorycell处于读工作状态中，只有图4所示的仿真模型起作用，浮栅极的电压(VFe)等于仿真电源的电压，仿真电源的电压为Flash Memory cell的编程阈值电压(Vp)或者Flash Memorycell的擦除阈值电压(Ve)，Vp或者Ve可以通过对实际的Flash Memory cell进行测量得出。入为大于O的一个电压值，Vp为小于O的一个电压值。
[0045]仿真Flash Memory cell处于读工作状态的具体过程可以为，设置图4所示的控栅极的电压(Vra)为0，浮栅极的电压(Vrc)等于仿真电源的电压，然后判断图4所示的MOS管仿真模型中的漏极(D)到源极(S)是否存在电流，若存在电流，则说明浮栅极的电压(VFe)大于Vra,那么VFe等于Ve,仿真电源的电压为Ve, Flash Memory cell执行过擦除操作，即FlashMemory cell的存储状态由O变更为1，此时Flash Memory cell的存储状态为I ;若不存在电流，则说明VFe小于Vra,那么VFe等于Vp,仿真电源的电压为Vp, Flash Memory cell执行过编程操作，即Flash Memory cell的存储状态由I变更为O,此时Flash Memory cell的存储状态为O。
[0046]图5为图3所示的闪存存储单元处于编程/擦除工作状态的一种示意图，如图5所示，虽然图3示出的为一个闪存存储单元(Flash Memory cell)的仿真模型,但是在FlashMemory cell处于编程/擦除工作状态中，只有图5所示的仿真模型起作用，由于在FlashMemory cell处于编程或者擦除工作状态时，会产生FN隧穿的电流以及FN隧穿的电流饱和效应，因此，图5所示的仿真模型中设置有等效FN隧穿电流(Ifn)的电流源模型，以及用于等效FN隧穿电流饱和效应的仿真运算放大器(Operating Amplifier,简称:0ΡΑΜΡ),其中，仿真运算放大器包括一个电容CM，OPAMP中的电流(Ifndi)等于Ifn，仿真电源的电压(Vrc)等于 vP/ve+vFN。
[0047]仿真Flash Memory cell处于编程工作状态(即将存储状态由I变更为0)的具体过程可以为，设置图5所示的SUB的电压(Vsiffi)等于0，Vra从O开始变化，在初始时刻时，Vcg等于0，Ifn等于0，IFNm等于0，Vfn=O, Vfc=Vfg=V6,随着Vra从O开始增加，Ifn也从O开始增加，Ifndi也从O开始增加，Ifndi也通过图5所示的OPAMP使得Vfn从O开始减少，即Ifn在增加时，根据如下公式:
【权利要求】
1.一种闪存存储器工作性能仿真方法，其特征在于，包括: 根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管仿真模型、等效福勒一诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接； 根据所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，包括: 根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 根据所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，包括: 获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间At内的漏源极电压和栅源极电压；` 根据所述At内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比； 根据所述At内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比； 确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 所述根据所述闪存存储器的饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数，包括: 根据所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态:读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。
5.一种闪存存储器工作性能仿真装置，其特征在于，包括: 第一处理单元，用于根据闪存存储器仿真模型，获取闪存存储器在工作第一时间后的老化后的物理参数，所述闪存存储器仿真模型包括至少一个闪存存储单元仿真模型，所述闪存存储单元仿真模型包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管仿真模型、等效福勒一诺德海姆FN隧穿电流的电流源模型、等效应力引起的泄露电流SILC的电流源模型、等效浮栅电荷变化的电源模型和仿真运算放大器，所述等效浮栅电荷变化的电源的负极与所述MOS管仿真模型的控栅极连接，所述等效浮栅电荷变化的电源模型的正极与所述MOS管仿真模型的浮栅极连接，所述仿真运算放大器与所述MOS管仿真模型的衬底极连接； 第二处理单元，用于根据所述第一处理单元获取的所述老化后的物理参数和所述闪存存储器仿真模型，获取老化后的所述闪存存储器的工作性能。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元包括: 第一处理子单元，用于根据预设的闪存存储器仿真模型，获取所述闪存存储器在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 第二处理子单元，用于根据所述第一处理子单元获取的所述饱和电流退化百分比，获取所述闪存存储器在工作所述第一时间后的老化后的物理参数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一处理子单元具体用于获取所述闪存存储器仿真模型中各闪存存储单元在仿真时间内的漏源极电压和栅源极电压；根据所述At内的所述漏源极电压和热载流子注入HCI导致的饱和电流退化模型，获得HCI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比；根据所述At内的所述栅源极电压和低压温度不稳定性BTI导致的饱和电流退化模型，获得BTI导致的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第二饱和电流退化百分比；确定所述各闪存存储单元在所述第一时间内的第一饱和电流退化百分比与第二饱和电流退化百分比之和为所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比； 所述第二处理子单元具体用于根据所述第一处理子单元确定的所述各闪存存储单元在所述第一时间内的饱和电流退化百分比，获得所述各闪存存储单元在工作所述第一时间后的老化后的物理参 数。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的装置，其特征在于，所述闪存存储器在工作第一时间内处于至少以下一种工作状态:读工作状态、编程工作状态、擦除工作状态、保持工作状态。
【文档编号】G11C29/56GK103778970SQ201410035936
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】郭建平, 湛灿辉 申请人:华为技术有限公司