基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法及装置与流程

1.本发明涉及信息记录方法，特别涉及一种基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法及装置。


背景技术：

2.在系统中，通常计时器都需要带电工作，关闭电源后计时器就无法记录时间信息。在某些场景，如果没有外部电源且电池耗尽，集成电路是无法记录任何信息的。
3.因此需要一种方法，能够在关闭电源时仍然可以记录信息如时间/温度等，经过校准后可以提供一定精度的计时要求。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法，能够在关闭电源时仍然可以记录信息如时间/温度等。
5.本发明还提出一种基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置。
6.根据本发明的第一方面实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法，应用于电子设备计时，所述设备包括由浮栅晶体管组成存储单元的存储器，包括以下步骤：响应于关闭电源指令或设备断电，对所述存储器中预设的存储单元进行编程操作，并进行第一adc采样所述存储单元的电荷量，记为第一电荷量；电源开启后，对所述存储单元进行第二adc采样所述存储单元的电荷量，记为第二电荷量；根据所述第一电荷量和所述第二电荷量，基于所述浮栅晶体管的电荷泄漏速度计算关闭电源操作和开启电源操作的时间间隔。
7.根据本发明实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法，至少具有如下有益效果：本发明实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法通过浮栅晶体管的电荷泄漏特性，实现在关闭电源或没有外部电源且电池耗尽时仍然可以记录时间信息。
8.根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：在进行编程操作之前，在所述存储单元中预置浮栅晶体管阵列，所述浮栅晶体管阵列为多个浮栅结构的晶体管构成一个阵列，共用一个栅极，同一行的晶体管级联；进行编程操作时，对所述浮栅晶体管阵列从晶体管漏极注入电荷；进行第一adc采样和第二adc采样时，从晶体管源极进行adc采样。
9.根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：在进行编程操作之前，在所述存储单元中预置不同浮栅厚度的浮栅晶体管，并记录不同浮栅厚度对应的电荷泄漏速度；根据所需计时精度，选择相应的浮栅晶体管，并进行编程操作。
10.根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：在进行编程操作之前，在所述存储单元中预置不同栅极结构的浮栅晶体管，并记录不同栅极结构对应的电荷泄漏速度；根据所需计时精度，选择相应的浮栅晶体管，并进行编程操作。
11.根据本发明的第二方面实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法，应用于电子设备记录温度，所述设备包括由浮栅晶体管组成存储单元的存储器，所述浮栅晶体管的绝缘层采用对温度敏感的材料，当温度超过指定的值，所述绝缘层特性发生变化，所述方法包
括以下步骤：预置不同温度特性的绝缘层，记录所述绝缘层对应的温度阈值；选择一个或多个所述温度阈值对应的浮栅晶体管，注入电荷，并进行第一adc采样，记为第一电荷量；对所述浮栅晶体管进行第二adc采样，记为第二电荷量；根据所述第一电荷量和第二电荷量，基于所述温度阈值，记录温度变化。
12.根据本发明实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法，至少具有如下有益效果：本发明实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录方法通过浮栅晶体管的电荷泄漏特性，实现在关闭电源或没有外部电源且电池耗尽时仍然可以记录温度信息。
13.根据本发明的一些实施例，所述浮栅晶体管包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的浮栅下的绝缘层对应第一温度阈值，所述第二晶体管的浮栅上的绝缘层对应第二温度阈值，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值，在进行第二adc采样时，记录温度变化的方法包括：对所述第一晶体管和所述第二晶体管的源极进行第二adc采样，得到第一晶体管电荷量和第二晶体管电荷量；根据所述第一晶体管和所述第二晶体管的第一电荷量、所述第一晶体管电荷量和所述第二晶体管电荷量，确定所述第一晶体管的绝缘层和所述第二晶体管的绝缘层的特性是否发生变化；若所述第一晶体管的绝缘层特性不发生变化，则当前温度小于所述第一温度阈值；若所述第一晶体管的绝缘层特性发生变化且所述第二晶体管的绝缘层特性不发生变化，则当前温度大于所述第一温度阈值，小于所述第二温度阈值；若所述第一晶体管的绝缘层特性和所述第二晶体管的绝缘层特性均发生变化，则当前温度大于所述第二温度阈值。
14.根据本发明的第三方面实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置，应用于电子设备计时，包括：由浮栅晶体管组成存储单元的第一存储器；与所述第一存储器电性连接的adc采样模块；处理器；第二存储器，存储有计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序，实现如本发明的第一方面实施例所述的方法。
15.根据本发明实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置，至少具有如下有益效果：本发明实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置实现在关闭电源或没有外部电源且电池耗尽时仍然可以记录时间信息。
16.根据本发明的一些实施例，所述浮栅晶体管组成浮栅晶体管阵列，所述浮栅晶体管阵列为多个浮栅结构的晶体管，共用一个栅极，同一行的晶体管级联；所述浮栅晶体管包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的浮栅厚度不同。
17.根据本发明的一些实施例，所述浮栅晶体管包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管的栅极结构和所述第四晶体管的栅极结构不同。
18.根据本发明的第四方面实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置，应用于电子设备记录温度，包括：由浮栅晶体管组成存储单元的第一存储器；所述浮栅晶体管的绝缘层为对温度敏感的材料，当温度超过指定的值，所述绝缘层特性发生变化；与所述第一存储器电性连接的adc采样模块；处理器；第二存储器，存储有计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序，实现根据本发明的第二方面实施例所述的方法。
19.根据本发明实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置，至少具有如下有益效果：本发明实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置实现在关闭电源或没有外部电源且电池耗尽时仍然可以记录温度信息。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本发明第一实施例的方法的流程示意图。
22.图2为本发明第二实施例的方法的流程示意图。
23.图3为本发明实施例的浮栅晶体管结构示意图。
24.图4为本发明实施例的晶体管阵列结构示意图。
25.图5为本发明另一实施例的晶体管阵列结构示意图。
26.图6为本发明实施例的晶体管栅极结构示意图。
27.图7为本发明另一实施例的晶体管栅极结构示意图。
28.图8为本发明绝缘层为对温度敏感材料的晶体管结构示意图。
29.图9为本发明第三或第四实施例的装置结构示意框图。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
32.本发明实施例提供一种记录信息方法，利用半导体器件漏电特性，在关闭电源时仍然可以记录信息如时间/温度等，经过校准后可以提供一定精度的计时要求。其基本机理和通过检测物质内部放射性元素半衰期来判断其年代类似。
33.参照图3，本发明实施例通过浮栅晶体管记录信息，其原理为：当存储电荷到浮栅后，随着时间的变化，浮栅中的电荷会缓慢泄露。如同设定闹钟一样，在计时开始时将电荷编程到栅极，然后经过adc采样记录其初始电荷量。经过一段时间后，电荷会逐渐下降。如果用adc进行采样，根据曲线就可以计算出时间。中间的过程是不需要供电的。
34.参照图1，本发明第一实施例的方法应用于电子设备计时，电子设备包括由浮栅晶体管组成存储单元的存储器，包括以下步骤：a100、响应于关闭电源指令或设备断电，对存储器中预设的存储单元进行编程操作，并进行第一adc采样存储单元的电荷量，记为第一电荷量；a200、电源开启后，对存储单元进行第二adc采样存储单元的电荷量，记为第二电荷量；a300、根据第一电荷量和第二电荷量，基于浮栅晶体管的电荷泄漏速度计算关闭电源操作和开启电源操作的时间间隔。
35.在一些实施例中，参照图4和图5，本发明实施例的方法还包括：预置浮栅晶体管阵
列，该浮栅晶体管阵列为多个浮栅结构的晶体管构成一个阵列，共用一个栅极，同一行的晶体管级联；对浮栅晶体管阵列从晶体管漏极注入电荷；从晶体管源极进行adc采样。本实施例构造一个阵列，用于对器件特性的校准（简单的算法可以是取平均值）。如图4所示，图4中多个浮栅结构的晶体管阵列共用一个栅极，在注入电荷时每个晶体管分别注入电荷，由于制造精度等原因，各晶体管注入浮栅的电荷数量很难保持一致，这也是影响精度的原因之一。本发明实施例采用共浮栅结构，虽然各晶体管注入的电荷可能有多有少，但在浮栅内部随着时间的推移会趋向平均分布，如图5所示。图5中同一行的晶体管级联，在级联后的漏源极施加电压，由于栅极存在电荷（该电荷随时间流逝而不断减小），则晶体管处于半导通状态，等效于一个电阻，通过一个adc可以测量改电流的大小，从而得到栅极剩余电荷的数据。同一行晶体管级联可以平均化单个晶体管由于制造精度问题导致的误差，从而增加测量精度。
36.在一些实施例中，本发明实施例的方法还包括：预置不同浮栅厚度的浮栅晶体管，并记录不同浮栅厚度对应的电荷泄漏速度；根据所需计时精度，选择相应的浮栅晶体管，并进行编程操作。本实施例通过对浮栅厚度的设计，可以构造泄漏速度不一的栅极单元，组合在一起就可以实现对时间精度的控制。
37.在一些实施例中，参照图6和图7，本发明实施例的方法还包括：预置不同栅极结构的浮栅晶体管，并记录不同栅极结构对应的电荷泄漏速度；根据所需计时精度，选择相应的浮栅晶体管，并进行编程操作。通常的晶体管结构都是平面结构，比如栅极都希望是相等厚度的薄层，这样一致性才好。本实施例希望通过可控技术来控制浮栅中电荷的泄露速度，可以如上述实施例通过控制栅极的厚度来解决，但通常栅极的厚度是不均匀的，存在一定的偏差。为克服该问题，本实施例通过控制栅极的形状来达成可控的电荷泄露。如图6和图7所示，如将图6中栅极的结构改为t型的阶梯栅极结构（图7）两边是绝缘sio2，中间t型部分是导电的多晶硅，这个结构的漏电速度与图6所示结构的漏电速度是不同的。
38.研究表明，温度升高，浮栅结构中的电子更容易泄露，因此也可以通过这个特性通过浮栅电荷剩余的多少来记录温度的变化。如利用对温度敏感的材料制成绝缘层，当温度超过指定的值时，改绝缘层的特性发生变化，导致浮栅中的电荷快速流失。
39.参照图2和图8，本发明第二实施例的方法应用于电子设备记录温度，设备包括由浮栅晶体管组成存储单元的存储器，浮栅晶体管的绝缘层（图8所示绝缘层b）采用对温度敏感的材料，当温度超过指定的值，该绝缘层特性发生变化，本实施例的方法包括以下步骤：b100、预置不同温度特性的绝缘层，记录绝缘层对应的温度阈值；b200、选择一个或多个温度阈值对应的浮栅晶体管，注入电荷，并进行第一adc采样，记为第一电荷量；b300、对浮栅晶体管进行第二adc采样，记为第二电荷量；b400、根据第一电荷量和第二电荷量，基于温度阈值，记录温度变化。
40.在一些实施例中，本实施例的浮栅晶体管包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管的浮栅下的绝缘层对应第一温度阈值，第二晶体管的浮栅上的绝缘层对应第二温度阈值，第一温度阈值小于第二温度阈值，本实施例的记录温度方法包括：对第一晶体管和第二晶体管的源极进行adc采样，得到第一晶体管电荷量和第二晶体管电荷量；根据第一晶体管电荷量和第二晶体管电荷量，确定第一晶体管的绝缘层和第二晶体管的绝缘层的特性是否
发生变化；若第一晶体管的绝缘层特性不发生变化，则当前温度小于第一温度阈值；若第一晶体管的绝缘层特性发生变化且第二晶体管的绝缘层特性不发生变化，则当前温度大于第一温度阈值，小于第二温度阈值；若第一晶体管的绝缘层特性和第二晶体管的绝缘层特性均发生变化，则当前温度大于第二温度阈值。
41.在一具体的实施例中，3个晶体管浮栅下的绝缘层分别用60度、80度、100度特性的绝缘层来设计，当温度超过60度时，60特性的晶体管最先泄露电荷，如温度超过100度，则3个晶体管的浮栅电荷都会泄露完。
42.参照图9，本发明第三实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置，应用于电子设备计时，包括：由浮栅晶体管组成存储单元的第一存储器；与第一存储器电性连接的adc采样模块；处理器；第二存储器，存储有计算机程序；处理器执行计算机程序，实现上述第一实施例的计时方法。
43.参照图5，在一些实施例中，浮栅晶体管组成浮栅晶体管阵列，该浮栅晶体管阵列为多个浮栅结构的晶体管，共用一个栅极，同一行的晶体管级联；本实施例构造一个阵列，用于对器件特性的校准（简单的算法可以是取平均值）。如图4所示，图4中多个浮栅结构的晶体管阵列共用一个栅极，在注入电荷时每个晶体管分别注入电荷，由于制造精度等原因，各晶体管注入浮栅的电荷数量很难保持一致，这也是影响精度的原因之一。本发明实施例采用共浮栅结构，虽然各晶体管注入的电荷可能有多有少，但在浮栅内部随着时间的推移会趋向平均分布，如图5所示。图5中同一行的晶体管级联，在级联后的漏源极施加电压，由于栅极存在电荷（该电荷随时间流逝而不断减小），则晶体管处于半导通状态，等效于一个电阻，通过一个adc可以测量改电流的大小，从而得到栅极剩余电荷的数据。同一行晶体管级联可以平均化单个晶体管由于制造精度问题导致的误差，从而增加测量精度。
44.在一些实施例中，浮栅晶体管包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管的浮栅厚度不同。本实施例通过对浮栅厚度的设计，可以构造泄漏速度不一的栅极单元，组合在一起就可以实现对时间精度的控制。
45.参照图6和图7，在一些实施例中，浮栅晶体管包括第三晶体管和第四晶体管,第三晶体管的栅极结构和第四晶体管的栅极结构不同。通常的晶体管结构都是平面结构，比如栅极都希望是相等厚度的薄层，这样一致性才好。本实施例希望通过可控技术来控制浮栅中电荷的泄露速度，可以如上述实施例通过控制栅极的厚度来解决，但通常栅极的厚度是不均匀的，存在一定的偏差。为克服该问题，本实施例通过控制栅极的形状来达成可控的电荷泄露。如图6和图7所示，如将图6中栅极的结构改为t型的阶梯栅极结构（图7）两边是绝缘sio2，中间t型部分是导电的多晶硅，这个结构的漏电速度与图6所示结构的漏电速度是不同的。
46.参照图8和图9，本发明第四实施例的基于浮栅电荷泄漏的信息记录装置，应用于电子设备记录温度，包括：由浮栅晶体管组成存储单元的第一存储器；浮栅晶体管的绝缘层为对温度敏感的材料，当温度超过指定的值，绝缘层特性发生变化；与第一存储器电性连接的adc采样模块；处理器；第二存储器，存储有计算机程序；处理器执行计算机程序，实现上述第二实施例的记录温度的方法。
47.应当认识到，本发明实施例中的方法步骤可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以
使用标准编程技术。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
48.此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个微处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个微处理器执行的多个指令。
49.进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
50.计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。