每單元使用多個狀態位以處理寫操作期間的電源故障的製作方法
2023-08-10 11:29:36 3
專利名稱：每單元使用多個狀態位以處理寫操作期間的電源故障的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體存儲器，特別是多電平單元存儲器。
背景技術：
多電平單元存儲器由多電平單元組成，每個單元都可以存儲多個電荷狀態或電平。每個電荷狀態與存儲元件位模式相關。
快速電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)存儲單元和其它類型的存儲單元可用於存儲多個閾值電平(VT)。例如，在每單元能夠存儲兩個數據位的存儲單元中，使用了四個閾值電平(VT)。對於每個閾值電平為這些位賦值。
在一個實施例中，多電平單元可以存儲四個電荷狀態。電平三保持高於電平二的電荷量，電平二保持高於電平一的電荷量，電平一保持高於電平零的電荷量。參考電壓可以區分多個電荷狀態。例如，第一參考電壓可以區分電平三和電平二，第二參考電壓可以將電平二從電平一中區分開來，第三參考電壓可以將電平一從電平零中區分開來。
多電平單元存儲器可以基於電荷狀態的數量來存儲一位以上的數據。例如，能夠存儲四個電荷狀態的多電平單元存儲器可以存儲兩位數據，能夠存儲八個電荷狀態的多電平單元存儲器可以存儲三位數據，能夠存儲十六個電平狀態的多電平單元存儲器可以存儲四位數據。對於每個N位多電平單元存儲器來說，各存儲元件位模式與各個不同的電荷狀態相關。
然而，可存儲在多電平單元中的電荷狀態的數量並不限於二的冪。例如，三個電荷狀態的多電平單元存儲器存儲1.5位數據。當該多電平單元與附加的解碼邏輯電路組合，並耦合到第二個類似的多電平單元時，兩個單元組合的輸出為三位數據。各種其它多電平組合也是可能的。
在每個單元存儲器的單個位中，單個位可以用作狀態位，以確定編程或寫操作被電源故障所中斷時是否已對單元進行編程。採用多電平單元存儲器，由於具有更多的單元電平，因此在對單元進行編程時，可以進行更多轉換。結果，如果發生了電源故障，則單個位的狀態位將是沒有意義的。
因此，需要一種在發生與多電平存儲寫操作相關的電源故障時能夠提供狀態信息的系統。
圖1是根據本發明的一個實施例的多電平存儲單元的示意圖；圖2是用於本發明的一個實施例的軟體的流程圖；圖3是用於本發明的另一實施例的軟體的流程圖；和圖4是根據本發明的一個實施例的多電平存儲器的示意圖。
具體實施例方式
參考圖1，多電平單元存儲器的一個實施方式可以包括兩個狀態位，包括一個為最高有效位(MSB)的狀態位和另一個為最低有效位的狀態位(LSB)。因此，當從擦除狀態向編程狀態進行轉變時(其中，在擦除狀態下兩個狀態位都為一，在編程狀態下兩個狀態位都為零)，存儲器從電平零經過電平一和電平二轉變到電平三，其中，在電平一狀態下，最高有效位為一，最低有效位為零，在電平二狀態下，最高有效位為零，最低有效位為一。
藉助於與每個單元存儲器中單個位相關的狀態位，可以禁止一個位從零到一的轉變。為了與單個位狀態指示系統兼容，也可以在多位方案中取消從零到一的轉變。由此，例如，可以不對圖1中所示的快閃記憶體單元編程，以使狀態位例如從「1，0」向「0，1」轉變。在使單元處於錯誤狀態的電力損失的情況下，如果允許狀態位從零轉變為一，則不能確定正確的狀態。這意味著需要提供多位電力損失恢復系統來彌補單個多電平存儲單元中存在一個以上狀態的事實。這樣，該系統可以避免在包含狀態位由零變為一的轉變過程中發生電力損失的可能性，狀態位由零變為一的轉變有可能使單元處於不確定狀態，在這種狀態下，有時讀取「1，0」狀態位，有時讀取「0，1」狀態位。
在圖1所示類型的器件中，每單元具有兩個位，單個存儲單元具有四個可能的狀態位狀態11，10，01和00。這些狀態可以被定義為如果在編程或寫操作過程中有電力損失則總有可能恢復到下一狀態。為了確保電力損失的情況下的數據完整性，每單元器件的兩個位中的每個單元都表現一個狀態。這會使更少的單元在不確定狀態下結束。
由此，單元可以從電平零轉變為電平一；從電平一轉變為電平三；同樣，從電平二轉變為電平三。然而，在一個實施例中不允許其它的轉變。在每單元系統的兩個位中，任何其它的轉變都將包含從零位向一位的轉變。
參考圖2，一旦對存儲單元進行初始化，軟體10將確定存儲單元是否具有狀態位，該狀態位對每單元實施例兩個位中的最高有效位和最低有效位都具有值一。當然，也可以採用狀態位多於兩個的其它實施方式。
如果電源故障之後的兩個狀態位都為一，則假定未執行編程操作。在這種情況下，所述位保持「1」狀態位，如方框14所示。
相反，如果在菱形框12中確定兩個位都不是一，則兩個位都設為零，且假定已經進行了寫操作。這樣，在一個實施方式中，狀態位轉變總是發生從一向零的轉變，而從不發生從零向一的轉變。
參考圖3，軟體20確認正常讀取操作過程中或換句話說初始化存儲單元之後的狀態。如果已經發生了讀取操作，則在菱形框24的檢驗將確定狀態位的最高有效位是否為1。如果是這樣的話，則假定未執行寫操作，如方框26所示。否則，假定已經執行了寫操作，如方框28所示。
最後，參考圖4，多單元存儲器30可以包括處理器34，該處理器經過總線32與元件36耦合。元件36可以包括存儲單元陣列38、接口控制器40和寫狀態機42。寫狀態機42負責對存儲陣列38進行寫入。接口控制器40控制存儲陣列38的讀取操作。在一個實施例中，接口控制器40可以存儲程序10和20。
本發明說明了使用軟體控制的實施方式。當然，也可以採用硬連線的實施方式。另外，雖然就僅採用兩個狀態位而對本發明的實施方式進行了說明，但是本發明還適用於一個以上的任意數量的狀態位和具有任意電平數量的多電平存儲單元。
雖然已經關於限定數量的實施方式對本發明進行了描述，但是還可以對本發明作出各種改進和改變，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。附加的權利要求趨於覆蓋落在本發明的精神和範圍內的所有這些改進和改變。
權利要求
1.一種提供多電平存儲器的方法，包括為多電平存儲器的每個單元提供至少兩個狀態位；和使用所述狀態位確定電力損失之後所述單元的編程狀態。
2.根據權利要求1所述的方法，包括避免狀態位從零轉變為一。
3.根據權利要求1所述的方法，包括確定初始化時至少兩個狀態位是否都為一。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，如果狀態位都為一，則指示未執行編程操作。
5.根據權利要求3所述的方法，包括，如果狀態位都不為一，則將兩個位都設為零。
6.根據權利要求1所述的方法，包括，如果發生了讀取操作，則確定最高有效狀態位是否等於一。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，如果最高有效狀態位為一，則指示未執行寫操作。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，如果最高有效位不等於一，則指示已經執行了寫操作。
9.一種製品，包括存儲指令的介質，該指令可以使基於處理器的系統執行下述操作為多電平存儲器的每個單元提供至少兩個狀態位；和使用所述狀態位確定電力損失之後所述單元的編程狀態。
10.根據權利要求9所述的製品，包括存儲指令的介質，該指令可以使基於處理器的系統避免狀態位從零轉變為一。
11.根據權利要求9所述的製品，包括存儲指令的介質，該指令可以使基於處理器的系統確定初始化時至少兩個狀態位是否都為一。
12.根據權利要求11所述的製品，包括存儲指令的介質，該指令可以使基於處理器的系統在狀態位都為一的情況下指示未執行編程操作。
13.根據權利要求11所述的製品，包括存儲指令的介質，該指令可以使基於處理器的系統在狀態位都不為一的情況下將兩個位都設為零。
14.根據權利要求9所述的製品，包括存儲指令的介質，該指令可以使基於處理器的系統在讀取操作期間確定最高有效狀態位是否等於一。
15.根據權利要求14所述的製品，包括存儲指令的介質，該指令可以使基於處理器的系統在最高有效狀態位為一的情況下指示未執行寫操作。
16.根據權利要求15所述的製品，包括存儲指令的介質，該指令可以使基於處理器的系統在最高有效位不等於一的情況下指示已經執行了寫操作。
17.一種多電平存儲器，包括具有至少兩個狀態位的單元；和使用所述狀態位確定電力損失之後所述單元的編程狀態的接口。
18.根據權利要求17所述的存儲器，其中，所述接口避免狀態位從零轉變為一。
19.根據權利要求17所述的存儲器，其中，所述接口確定初始化時至少兩個狀態位是否都為一。
20.根據權利要求19所述的存儲器，其中，如果狀態位都為一，則所述接口指示未執行編程操作。
21.根據權利要求19所述的存儲器，其中，如果初始化之後狀態位都不為一，則所述接口將兩個位都設為零。
22.根據權利要求17所述的存儲器，其中，所述接口在讀取操作過程中確定最高有效狀態位是否等於一。
23.根據權利要求22所述的存儲器，其中，如果最高有效狀態位為一，則接口指示未執行寫操作。
24.根據權利要求23所述的存儲器，其中，如果最高有效位不等於一，則接口指示已經執行了寫操作。
25.根據權利要求17所述的存儲器，其中，所述接口為狀態機。
26.根據權利要求17所述的存儲器，其中，所述存儲器為閃速存儲器。
全文摘要
一種多電平單元存儲器(30)可以包括至少兩個狀態位，可以通過檢驗該狀態位確定電力損失發生之後是否成功執行了寫操作。
文檔編號G11C16/20GK1633694SQ03803975
公開日2005年6月29日 申請日期2003年1月24日 優先權日2002年2月15日
發明者S·斯裡尼瓦桑, D·S·德雷斯勒, J·C·魯德利克, R·E·法肯塔爾 申請人:英特爾公司