动态随机存取存储器及其操作方法与流程

本申请主张享有2017年12月22日申请的美国临时申请案第62/609,721号及2018年1月11日申请的美国正式申请案第15/868,417号的优先权及益处，该美国临时申请案及该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

本公开涉及一种动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)及其操作方法，尤其涉及管理一dram的刷新操作

背景技术：

动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)是一种随机存取存储器的型态。该种型态的随机存取存储器将每个位元的数据存储在单独的电容器中。最简单的dram单元包括单个n型金属氧化物半导体(n-typemetal-oxide-semiconductor，nmos)晶体管和单个电容器。如果电荷存储在电容器中，则根据所使用的惯例，该单元被称为存储逻辑高。如果不存在电荷，则称该单元存储逻辑低。由于电容器中的电荷随时间消耗，因此dram系统需要额外的刷新电路来周期性地刷新存储在电容器中的电荷。由于电容器只能存储非常有限的电荷量，为了快速区分逻辑1和逻辑0之间的差异，通常每个位元使用两个位元线(bitline，bl)，其中位元线对中的第一位被称为位元线真(bitlinetrue，blt)，另一个是位元线补数(bitlinecomplement，blc)。单个nmos晶体管的栅极由字元线(wordline，wl)控制。

上文的“现有技术”说明仅提供背景技术，并未承认上文的“现有技术”说明揭示本公开的目的，不构成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应作为本申请的任一部分。

技术实现要素：

本公开的一实施例中，提供一种动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)。该dram包括一存储器阵列、一刷新元件、一存取元件。该刷新元件经配置以对该存储器阵列执行一自刷新操作(self-refreshoperation)，其中该自刷新操作对应于一存取命令而被中断。该存取元件经配置以对应于中断该自刷新操作的动作及对应于该存取命令来存取该存储器阵列。

在本公开的一些实施例中，对应于执行完该存取命令，该刷新元件经配置以被指示以对该存储器阵列执行一受控刷新操作，其中该刷新元件受到该dram外部的一处理器的指示。

在本公开的一些实施例中，对应于执行完该受控刷新操作，该刷新元件经配置以重新执行该自刷新操作。

在本公开的一些实施例中，该存储器阵列包含一刷新单元，其中，对应于执行完当前在该刷新单元上执行的该自刷新操作，中断该自刷新操作。

在本公开的一些实施例中，该存储器阵列包括一第一刷新单元以及一第二刷新单元。该第一刷新单元位于一刷新时程表的一第一位置。该第二刷新单元位于该刷新时程表的一第二位置，其中该第二位置在该第一位置之后，其中对应于执行完当前在该第一刷新单元上执行的该自刷新操作，中断该自刷新操作，其中对应于执行完该存取命令，该刷新元件更经配置以被指示以对该第二刷新单元执行一受控刷新操作，其中该刷新元件受到该dram外部的一处理器的指示。

在本公开的一些实施例中，对应于执行完在该第二刷新单元上执行的该受控刷新操作，该刷新元件经配置以重新执行该自刷新操作。

在本公开的一些实施例中，该dram经配置以向该处理器提供与该第二刷新单元相关联的一地址，并且其中对应于接收到执行该受控刷新操作的一请求，该dram经配置以从该处理器接收该地址，其中该刷新元件另经配置以根据该地址被指示对该第二刷新单元执行该受控刷新操作。

在本公开的一些实施例中，对应于执行完在该第二刷新单元上执行的该受控刷新操作，该刷新元件经配置以重新执行该自刷新操作。

在本公开的一些实施例中，该dram还包括一控制元件。对应于中断该自刷新操作的动作，该控制元件经配置以主动向该处理器提供该地址。

在本公开的一些实施例中，该dram还包括一控制元件。对应于中断该自刷新操作的动作，该控制元件经配置以被动地向该处理器提供该地址。

在本公开的另一实施例中，提供一种动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)的操作方法。该操作方法包括：在一存储器阵列上执行一自刷新操作；对应于一存取命令，中断该自刷新操作；以及对应于中断该自刷新操作的动作和对应于该存取命令，存取该存储器阵列。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：对应于执行完该存取命令，接收一指令以对该存储器阵列执行一受控刷新操作，其中该指令来自该dram外部的一处理器。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：对应于执行完该受控刷新操作，重新执行该自刷新操作。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：对应于执行完当前在一刷新单元上执行的该自刷新操作，中断该自刷新操作。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：对应于执行完当前在一第一刷新单元上执行的该自刷新操作，中断该自刷新操作，该第一刷新单元位于一刷新时程表的一第一位置；以及对应于执行完该存取命令，从该dram外部的一处理器接收对一第二刷新单元执行一受控刷新操作的一指示，该第二刷新单元位于该刷新时程表的一第二位置，其中该第二位置在该第一位置后。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：对应于执行完在该第二刷新单元上执行的该受控刷新操作，重新执行该自刷新操作。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：向该处理器提供与该第二刷新单元相关联的一地址；对应于接收到执行该受控刷新操作的一请求，从该处理器接收该地址；以及接收根据该地址对该第二刷新单元执行该受控刷新操作的一指示。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：对应于执行完在该第二刷新单元上执行的该受控刷新操作，重新执行该自刷新操作。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：对应于中断该自刷新操作的动作，主动向该处理器提供该地址。

在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括：对应于中断该自刷新操作的动作，被动提供该地址给该处理器。

在本接露中，该自刷新操作能够被中断以执行该存取命令。采用该操作方法进行操作的一dram的操作相对有效率。此外，因为有了该受控刷新操作，该第二刷新单元能够被迅速刷新。结果，由该第二刷新单元存储的数据(例如，该第二刷新单元的一存储单元储存的数据)相对不太可能丢失。

上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，以使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的申请专利范围标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中普通技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中普通技术人员亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的申请专利范围所界定的本公开的精神和范围。

附图说明

参阅实施方式与申请专利范围合并考量附图时，可得以更全面了解本申请的揭示内容，图中相同的元件符号指相同的元件。

图1为根据本公开的一些实施例的包括一动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)的一种电子系统的示意图。

图2为根据本公开的一些实施例的一种dram的操作方法的流程图。

图3为根据本公开的一些实施例的图1的该电子系统的示意图。

图4为示意图，说明图3所示的该dram的一自刷新操作。

图5为示意图，说明图3所示的该dram的一存取操作。

图6为示意图，说明图3所示的该dram的一受控刷新操作。

图7为示意图，说明图3所示的该dram的一重新执行的自刷新操作。

图8为示意图，说明图3所示的该dram的一重新执行的自刷新操作。

图9为根据本公开的一些实施例的另一种dram的操作方法的流程图。

图10为根据本公开的一些实施例的又另一种dram的操作方法的流程图。

附图标记说明：

10电子系统

12处理器

14dram

140存储器阵列

142刷新元件

144存取元件

146控制元件

160存储单元

bl1位元线

bl2位元线

blm位元线

wl1字元线

wl2字元线

wln字元线

20操作方法

22操作

24操作

26操作

180第一刷新单元

182第二刷新单元

30操作方法

32操作

34操作

40操作方法

42操作

44操作

46操作

具体实施方式

本公开的以下说明伴随并入且组成说明书的一部分的附图，用于说明本公开的实施例，然而本公开并不受限于该实施例。此外，以下的实施例可适当整合以下实施例以完成另一实施例。

“一实施例”、“实施例”、“例示实施例”、“其他实施例”、“另一实施例”等指本公开所描述的实施例可包含特定特征、结构或是特性，然而并非每一实施例必须包含该特定特征、结构或是特性。再者，重复使用“在实施例中”一语并非必须指相同实施例，然而可为相同实施例。

为了使得本公开可被完全理解，以下说明提供详细的步骤与结构。显然，本公开的实施不会限制本领域技术人员已知的特定细节。此外，已知的结构与步骤不再详述，以免不必要地限制本公开。本公开的较佳实施例详述如下。然而，除了实施方式之外，本公开也可广泛实施于其他实施例中。本公开的范围不限于实施方式的内容，而是由权利要求书的范围定义。

图1为根据本公开的一些实施例的包括一动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)14的一种电子系统10的示意图。参考图1，除了dram14之外，电子系统10还包括一处理器12。处理器12用于通过例如向dram14传输命令和/或其他信息来控制dram14。在一个实施例中，处理器12包括一中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)或计算模组的一部分。

dram14包括一存储器阵列140、一刷新元件142、一存取元件144和一控制元件146。存储器阵列140用于存储数据。存储器阵列140包括以二维阵列布置的多个存储单元160。存储单元160用于存储数据。除了存储单元160之外，存储器阵列140还包括多个字元线wl1至wln和多个位元线bl1至blm，其中n和m是正整数。字元线wl1至wln和位元线bl1至blm用于控制相关联的存储单元160的操作。单列中的存储单元160和用于存取那些存储单元160的字元线可以一起被认为是一存储行。为了讨论的方便和简洁，在以下附图中示出的实施例中，未示出存储单元160、字元线wl1至wln以及位元线bl1至blm。

刷新元件142用于在存储器阵列140上执行一自刷新操作(self-refreshoperation)。该自刷新操作指的是一种程序，在该程序中，刷新元件142通过例如使用一内部的刷新计数器来自动执行一刷新操作。刷新元件142不需要从dram14外部的处理器12获得任何信息来执行该自刷新操作。刷新元件142可以自己生成执行该自刷新操作所需的任何信息。另外，刷新元件142以例如从存储单元160读取一电荷并且该电荷被立即写回到存储单元160的方式刷新存储器阵列140。然而，本公开不限定于此。该刷新操作可以还包括其他具体操作。

存取元件144用于存取存储器阵列140，特别是存储器阵列140的一存储行。

控制元件146用于控制刷新元件142和存取元件144。更详细地，控制元件146用于对应于一存取命令(例如一读取命令、一写入命令、一热读取(burstread)命令或一热写入命令(burstwrite))而中断由刷新元件142执行的一自刷新操作。接下来，控制元件146控制存取元件144，使得存取元件144对应于中断该自刷新操作的动作和对应于该存取命令而存取存储器阵列140。无需等待完成该自刷新操作来执行该存取命令。该存取命令被及时执行。结果，dram10的操作相对有效率。

图2为根据本公开的一些实施例的一种dram的操作方法20的流程图。参考图2，操作方法20包括操作22、24和26。

操作方法20从操作22开始，其中对应于一存取命令，中断一存储器阵列上的一自刷新操作。此外，该存储器阵列对应于该自刷新操作的该中断和该存取命令而被存取。

操作方法20进行到操作24，其中对应于执行完该存取命令，接收到一指令以执行一受控刷新操作。

操作方法20进行到操作26，其中对应于执行完该受控刷新操作，重新执行该自刷新操作。

操作方法20仅仅是一个例子，并不意图将本公开限制在权利要求中明确记载的范围之外。可以在操作方法20之前，期间和之后提供额外的操作，并且可以替换，消除或移动所描述的一些操作以用于该方法的另外的实施例。

在本公开中，该自刷新操作能够被中断以执行该存取命令。采用操作方法20进行操作的一dram的操作相对有效率。此外，由于在完成该存取命令的执行之后执行该受控刷新操作，所以由该dram存储的数据相对不太可能丢失。

图3为根据本公开的一些实施例的图1的电子系统10的示意图。参考图3，存储器阵列14包括一第一刷新单元180和一第二刷新单元182。

第一刷新单元180处于一刷新时程表的一第一位置。第一刷新单元180包括多个存储行。然而，本公开不限于此。在一些实施例中，第一刷新单元180包括单个存储行。此外，在一些实施例中，第一刷新单元180的该等存储行属于单个存储库。然而，本公开不限于此。该等存储行可能属于不同的存储库。也就是说，第一刷新单元180可以包括单个存储库、多个存储库、单个存储行或多个存储行。本公开不限于如前所述的任何特定类型。

第二刷新单元182位于该刷新时程表的一第二位置，第二位置在第一位置之后，这意味着第二刷新单元182在刷新第一刷新单元180之后被刷新。第二刷新单元182包括多个存储行。然而，本公开不限于此。在一些实施例中，第二刷新单元182包括单个存储行。此外，在一些实施例中，第二刷新单元182的存储行属于单个存储库。然而，本公开不限于此。存储行可能属于不同的存储库。即，第二刷新单元182可以包括单个存储库、多个存储库、单个存储行或多个存储行。本公开不限于如前所述的任何特定类型。

图4为示意图，说明图3所示的dram14的一自刷新操作。参考图4，在该自刷新操作中，刷新元件142自动并重复刷新第一刷新单元180和第二刷新单元182。刷新元件142能够自行生成执行该自刷新操作所需的任何信息。

在图4所示的阶段中，刷新元件142首先刷新在第一位置的第一刷新单元180，如实线框所示。

图5为示意图，说明图3所示的dram10的一存取操作。参考图5，处理器12向控制元件146发出一存取命令comm。控制元件146控制刷新元件142，使得该自刷新操作对应于存取命令comm而中断。更详细地说，在当前正在对第一刷新单元18执行的该自刷新操作完成之后，该自刷新操作被中断。换言之，对应于当前正在对第一刷新单元180执行的该自刷新操作的完成，中断该自刷新操作。

控制元件146基于例如该刷新时程表知道第一刷新单元180之前被刷新并且第二刷新单元182未被刷新。该刷新时程表的功能可以通过组合逻辑来实现。在一些实施例中，对应于该自刷新操作的该中断，控制元件146主动向处理器12提供与尚未被刷新的第二刷新单元182相关联的地址addr。在一些实施例中，控制元件146存储地址addr。当处理器12请求地址addr时，控制元件146将地址addr提供给处理器12，这意味着控制元件146对应于来自处理器12的该请求以及中断该自刷新操作的动作被动地提供地址addr给处理器12。因此，处理器12接管对尚未被刷新的第二刷新单元182的一刷新操作，如将参照图6所描述的。

对应于中断该自刷新操作的动作和对应于存取命令comm，存取元件144存取存储器阵列140的第二刷新单元182。在本实施例中，存取命令comm请求存取第二刷新单元182。然而，本公开不限于此。在一些实施例中，当存取命令comm请求存取第一刷新单元180或第一刷新单元180的一存储行时，存取元件144对应于中断的动作和存取命令comm存取第一刷新单元180。

图6为示意图，说明图3所示的dram10的一受控刷新操作。在图5所示的实施例之后，已经执行存取命令comm。参考图6，处理器12指示控制元件146执行该受控刷新操作。控制元件146据此控制刷新元件142。对应于执行存取命令comm的完成，由dram14外部的处理器12指示刷新元件142在第二刷新单元182上执行该受控刷新操作。更详细地，对应于接收到一请求c_ref以执行该受控刷新操作，控制元件146从处理器12接收地址addr。刷新元件142被指示根据地址addr在第二刷新单元182上执行该受控刷新操作。与该自刷新操作相比，刷新元件142不能自己执行该受控刷新操作。执行该受控刷新操作的信息只能由处理器12或dram14外部的其他元件提供。因为有了该受控刷新操作，一旦存取命令comm被执行，第二刷新单元182能够被迅速刷新。结果，由第二刷新单元182存储的数据(例如，第二刷新单元182的存储单元储存的数据)相对不太可能丢失。

图7为示意图，说明图3所示的dram10的一重新执行的自刷新操作。在图6所示的实施例之后，在第二刷新单元182上执行的该受控刷新操作已完成。参考图7，对应于执行完该受控刷新操作，刷新元件142重新执行该自刷新操作。在如图7所示的该自刷新操作中，刷新元件142首先刷新在第一位置的第一刷新单元180。

图8为示意图，说明图3所示的dram10的一重新执行的自刷新操作。参考图8，在该自刷新操作中，在第一位置的第一刷新单元180被刷新之后，刷新元件142刷新第二刷新单元182。

图9为根据本公开的一些实施例的另一种dram的操作方法30的流程图。参考图9，操作方法30类似于参考图2描述和说明的操作方法20，除了例如操作方法30包括操作32和34之外。

操作方法30从操作32开始，其中对应于该存取命令并且对应于执行完当前在一第一位置的一第一刷新单元上执行的该自刷新操作，中断一自刷新操作。此外，对应于该自刷新操作的该中断和该存取命令而存取一存储器阵列。

操作方法30进行到操作34，其中对应于执行完该存取命令，接收一指令以对在第二位置的一第二刷新单元执行一受控刷新操作。

操作方法30仅仅是一个示例，并非旨在将本公开限制在权利要求中明确记载的范围之外。可以在操作方法30之前，期间和之后提供额外的操作，并且可以替换，消除或移动所描述的一些操作以用于该方法的另外的实施例。

在本公开中，该自刷新操作能够被中断以执行该存取命令。采用操作方法30进行操作的dram的操作相对有效率。此外，由于在完成执行该存取命令之后执行该受控刷新操作，所以由该第二刷新单元存储的数据相对不太可能丢失。

图10为根据本公开的一些实施例的又另一种dram的操作方法40的流程图。参考图10，操作方法40与操作方法30相似，除了例如操作方法40还包括操作42、44和46。

在操作42中，将与在一第二位置的一第二刷新单元相关联的一地址提供给该dram外部的一处理器。

操作方法40进行到操作44，其中对应于接收到执行一受控刷新操作的一请求，从该处理器接收该地址。

操作方法40继续到操作46，其中对应于执行完该存取命令，接收一指令以根据该地址对该第二刷新单元执行该受控刷新操作。

操作方法40仅仅是一个示例，并非旨在将本公开限制在权利要求中明确记载的范围之外。可以在操作方法40之前，期间和之后提供额外的操作，并且可以替换，消除或移动所描述的一些操作以用于该方法的另外的实施例。

在本公开中，不需要等待完成该自刷新操作来执行该存取命令comm。存取命令comm被及时执行。结果，dram10的操作相对有效率。而且，因为有了该受控刷新操作，一旦执行存取命令comm，第二刷新单元182能够被迅速刷新。结果，由第二刷新单元182存储的数据(例如，第二刷新单元182的存储单元储存的数据)相对不太可能丢失。

本公开的一实施例中，提供一种随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)。该dram包括一存储器阵列、一刷新元件、一存取元件。该刷新元件经配置以对该存储器阵列执行一自刷新操作(self-refreshoperation)，其中该自刷新操作对应于一存取命令而被中断。该存取元件经配置以对应于中断该自刷新操作的动作及对应于该存取命令来存取该存储器阵列。

在本公开的另一实施例中，提供一种动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)的操作方法。该操作方法包括：在一存储器阵列上执行一自刷新操作；对应于一存取命令而中断该自刷新操作；以及对应于该自刷新操作的该中断和该存取命令的两者来存取该存储器阵列。

虽然已详述本公开及其优点，然而应理解可进行各种变化、取代与替代而不脱离本申请权利要求书范围所定义的本公开的精神与范围。例如，可用不同的方法实施上述的许多工艺，并且以其他工艺或其组合替代上述的许多工艺。

再者，本申请的范围并不受限于说明书中所述的工艺、机械、制造、物质组成物、手段、方法与步骤的特定实施例。本领域技术人员可自本公开的揭示内容理解可根据本公开而使用与本文所述的对应实施例具有相同功能或是达到实质相同结果的现存或是未来发展的工艺、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤。据此，此等工艺、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤包含于本申请的权利要求书的范围内。