存儲裝置和用於操作這種存儲裝置的方法

2023-07-28 03:05:16 1

專利名稱：存儲裝置和用於操作這種存儲裝置的方法
技術領域：
本發明涉及根據專利權利要求1的前序部分的存儲裝置和用於操作存儲裝置的方法。
按照前序部分類型的存儲裝置例如以靜態隨機存取存儲器(SRAM)類型或不同的可重寫只讀存儲器(ROM)類型之一的半導體存儲器晶片的形式而已知，可重寫只讀存儲器類型諸如是電改寫只讀存儲器(EAROM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃速存儲器等等。所有這些必定包含諸如例如矽之類的半導體材料作為主要成分的晶片類型具有共同的特徵，即存儲在它們中的信息以非破壞性方式讀出，也就是說在讀出操作期間存儲在它們中的信息也被保留在它們中(與此相反，從動態隨機存取存儲器(DRAM)存儲裝置中以破壞性方式讀出所存儲的信息，因而導致已經讀出的信息不得不在它已經被讀出之後立即再次被寫回到受到影響的存儲單元中)。
隨著集成電路的結構的小型化的發展並且因此也隨著按照前序部分類型的存儲裝置的結構的小型化的發展，最近已經做出了嘗試以提供存儲機制不再基於由半導體存儲器已知的存儲機制而是基於其它的存儲機制的存儲裝置。這種其它的存儲機制的實例通常是已知的，例如是鐵電類型(例如FeRAM)和磁類型(例如MRAM)。然而，此外，也正在對現今很大程度上仍然未知的存儲器類型進行研究例如，文章″Die Zukunft des Speichers[The future of memory]″的第2部分對於一般公眾來說可於2003年10月13日在網際網路上得到並且能夠利用地址″www.elektroniknet.de/topics/bauelemente/fachthemen/2002/020223″找到。
所述文章涉及基於聚合物的FeRAM和作為將來新的存儲器技術的″奧弗辛斯基電效應統一存儲器(Ovonics Unified Memory)OUM″。此外，2002年10月發行的期刊″Elettronica Oggi 316″的第118到123頁提出了一種新的具有未來前景的存儲機制，即使用PMC技術(PMC＝可編程金屬化單元(ProgrammableMetallization Cell))的電化學存儲器。然而，在這些存儲機制中的至少一些中可以期望，在適當設計的存儲裝置的情況下，儘管讀操作能夠以基本上非破壞性的方式來實現，但是不能避免由讀出操作所造成的在受到影響的存儲單元中所包含的信息的一定程度的(數量的)減少。因此，當重複地從同一個存儲單元中讀出時，存儲在這個存儲單元中的信息即使具有數字特性，該信息也將在數量上減少，這通常被稱為退化。因此能夠預見，在頻繁地讀出之後，這種存儲單元中所包含的信息的量於是將大體上已降低到如此程度，以致於在進一步的讀出操作期間評價裝置將不再能夠區分這個信息和具有相反邏輯內容的信息項，結果將出現讀錯誤。
對這個問題的在技術上顯而易見的易於實現的解決方案能夠以這樣的方式配置每一個讀操作，使得在該讀操作之後直接跟隨重寫操作，結果是以這樣的方式從存儲器單元中讀出的信息項被立即再次寫回到相同的存儲單元中，因此，在數量上，由於那裡的相關的信號放大，它完全可再次用於進一步的讀操作。因此，這種存儲裝置將需要根據到處已知的動態隨機存取存儲器(DRAM)半導體存儲器來配置和操作。然而，也可能合理的是，如上所述的重寫操作需要時間，這又會將相應的存儲裝置的操作減緩到用戶感覺不可接受的程度。
因此，本發明的目的是以這樣的方式來配置按照前序部分類型的存儲裝置，使得由重複地讀出信息所造成的存儲單元中所存儲的信息的數量減少至少被阻止到這樣的程度，以致作為進一步的讀出操作的結果，不會產生讀錯誤。說明相應的操作方法也是目的。
這個目的在按照前序部分類型的存儲裝置的情況下通過專利權利要求1的表徵特徵以及在相應的操作方法的情況下通過專利權利要求8的特徵來實現。有利的改進和發展在從屬權利要求中表徵。
在下文中將參照附圖更詳細地說明本發明。在這種情況下，

圖1到3示出本發明的不同的實施例。
圖1示出本發明的第一實施例的一部分。它被假定為以單獨的存儲器晶片來實現。如通常為慣例的那樣，這個實施例具有可重寫的存儲單元MC，這些存儲單元沿著字線WL和位線BL布置，即被布置在字線WL和位線BL之間交叉處。存儲單元MC具有這樣的類型，在該類型的情況下存儲在存儲單元中的信息以基本上非破壞性的方式讀出。在現在通常的存儲裝置的情況下，這些存儲裝置因此可以例如是上述的只讀存儲器(ROM)類型或靜態隨機存取存儲器(SRAM)類型的半導體存儲器。然而，它們也可以是具有僅僅在將來會贏得經濟價值的存儲材料和存儲原理的存儲裝置。作為存儲信息的其它可能方式的代表，可以被提及的這些存儲裝置的一個例子是存儲原理基於如下事實的存儲裝置，即當施加適當的電壓時，固體電解質促使金屬離子在另外的絕緣電解質內移動，結果是，根據在這種情況下是否形成金屬導電通路，針對該固體電解質獲得不同的阻力係數，所述阻力係數是所存儲的信息的類型的同義詞(″邏輯0″或″邏輯1″)。
在第一實施例的情況中，本發明現在提供另一個附加的存儲器單元，也就是所謂的標記單元MMC，該標記單元將沿著每一條字線WL來裝置。所述標記單元優選地具有和存儲單元MC相同的存儲單元類型。具體來講，它應該同樣具有允許存儲在其中的信息項以基本上非破壞性的方式讀出的類型。在這種情況下，如果它是非易失性類型的存儲單元，則也是有利的，以便當電源電壓被切斷時存儲在其中的信息同樣被保留。標記單元MMC能夠經由相應的字線WL並經由標記位線MBL來尋址。
當第一次啟動時或在重置操作(也將進行描述)之後，這些標記單元MMC具有給定的基本狀態，即預先確定的類型的信息以標準值的形式被存儲(或者″邏輯0″或者″邏輯1″)。然後在存儲裝置的隨後的操作期間無論何時對存儲單元MC進行讀訪問操作，與上述的標準值互補的信息項根據本發明被寫入到該標記單元MMC中，所述標記單元MMC連接到和存儲單元MC相同的字線WL上，所述存儲單元MC已經為了讀取的目的而被尋址。每個標記單元MMC的內容、即存儲在其中的信息因此總是反映沿著與所考慮的標記單元MMC相關的字線WL布置的存儲單元MC中的至少一個是否已經受到至少一次讀訪問操作。
現在，根據本發明的方法規定，存儲單元MC沿著字線WL布置，與該字線WL相關聯的標記單元MMC具有存儲內容(能夠通過讀出存儲在所述標記單元MMC中的信息來確定)，該存儲內容與標準值互補，該存儲單元MC將(偶而)經受刷新操作。如眾所周知的那樣，在當然由動態半導體存儲器(DRAM)的操作所知的像這樣的刷新操作期間，存儲在將被刷新的存儲單元中的信息被讀出並且被再次寫回到受到影響的存儲單元中(通常仍然在相同的讀周期中)，表示這個信息的信號通常也利用分配給將被刷新的存儲單元的讀出放大器被放大到它們的初始值。
在這種情況下，信息項(它的信號已經被放大)在刷新操作期間被寫回的這個效應有利地被利用，以使存儲在存儲單元MC中的並且儘管一方面能夠同樣地以基本上非破壞性的方式讀出、但在重複的讀出操作期間已經歷一定量的退化的信息項能夠再次返回到它的(在數量上的)初始值。這使得能夠避免，當然被假設隨著每一次讀操作稍微減少的所存儲的信息的數量日後在被經常讀出之後變得如此小，使得它不再能夠像這樣被相關聯的讀出放大器檢測到，結果是讀錯誤產生，其中該相關聯的讀出放大器當然通常被配置為差動放大器。
這種刷新操作僅僅偶而發生的事實提供以下優點，即與如果已經被讀出的信息將在每一讀操作之後被寫回相比，為此需要花費顯著更少的時間和能量，正如已經在開始時作為理論的可能性描述的那樣。此外，所花費的顯著更少量的能量也是基於僅僅沿著那些字線WL的存儲單元MC經受刷新操作的事實，其中沿著所述字線WL的存儲單元MC的內容實際上先前也已經被讀出，所述刷新操作與一般、即強迫地在動態半導體存儲器(DRAM)中進行的刷新操作形成對照。以類似的方式，這些優點也適用於另外的操作方法，該操作方法也將稍後進行描述。
在這個操作方法的情況下(以及在下面也將描述的操作方法中)，在刷新操作期間或在刷新操作之後將存儲在啟動刷新操作的標記單元MMC中的信息重置為上述的標準值是有利的。根據發生的另外的事件或另外的標準提供執行刷新操作的處理也是有利的。這種標準可以是例如被提供給存儲裝置的並指示控制電路、必要時根據本發明的存儲裝置所連接的處理器當前處於靜止狀態的信號。在這種情況下，刷新操作不引起任何時間損失，因為否則存儲裝置在這段時間內將不能被積極地操作。另外的標準也可以是(這個列表僅僅是示範性的，不是決定性的)接通包含根據本發明的存儲裝置的設備的操作或對包含根據本發明的存儲裝置的設備充電的操作，其中接通操作產生專用信號，該專用信號通常被稱為″通電信號″並且被直接地或間接地提供給根據本發明的存儲裝置。在後者情況下，然後啟動刷新操作的信號可以例如從充電電流流動的事實中導出。
圖2示出本發明的另一個有利的實施例在這種情況下，大體上已經由第一實施例已知的標記單元MMC沿著位線BL布置。在這種情況下，標記單元MMC能夠經由相應的位線BL且經由標記字線MWL來尋址，該標記字線MWL被分配給相應的標記單元MMC。這些標記單元MMC的功能和它們的相關的操作方法對應於上文已經描述的具有以下附帶條件的那些內容，即在這種情況下僅僅對那些沿著位線BL布置的存儲單元MC執行刷新操作，相對於所述位線BL先前已經讀取了存儲單元MC。也僅僅相對於那些沿著與相應的標記單元MMC相關的位線BL布置的存儲單元MC將指示讀操作是否已經被執行的信息寫入到標記單元MMC中。
圖3示出本發明的第三實施例。在這種情況下，根據本發明的存儲裝置利用多個存儲器晶片MEM來實現，所述存儲器晶片MEM在功能上被分配給彼此。例如在通常照這樣已知的存儲模塊中情況如此。圖3示出這種存儲模塊。存儲模塊通常藉助控制電路來驅動，該控制電路經常被稱為控制器(這裡未示出)。這些控制電路可以例如生成上述的信號，並且把所述信號提供給各個所連接的存儲器晶片MEM，其中該信號通常能夠被稱為″另外的事件″並且同樣觸發執行刷新操作的處理。這個實施例也使用單個存儲器晶片MEM，利用放大鏡將其象徵性地顯示在放大的比例尺上以說明單個存儲器晶片MEM能夠除了包含它們的存儲單元陣列MCF之外還包含所謂的刷新器件Refr，該刷新器件啟動並且執行特別期望的刷新操作。根據本發明的前兩個實施例的存儲裝置也可具有這樣的刷新器件Refr，其中該存儲裝置相當於一個存儲器晶片MEM。然而，也可以設想，這樣的刷新器件Refr處於該存儲裝置的外部，例如處於上文提到的控制電路的內部。
附圖標記列表BL，WL位線，字線MC存儲單元MMC 標記單元MBL，MWL 標記位線，標記字線MCF 存儲單元陣列MEM 存儲器晶片Refr 刷新器件
權利要求
1.一種具有可重寫的存儲單元(MC)的存儲裝置，所述存儲單元被布置在字線(WL)和位線(BL)之間交叉處，在該裝置中所述存儲單元(MC)以這樣的方式來配置，使得存儲在所述存儲單元(MC)中的信息基本上以非破壞性的方式被讀出，其中，所述存儲裝置具有用於每一字線(WL)或者用於每一位線(BL)的標記單元(MMC)，所述標記單元能夠存儲信息項，該信息項指示是否自基本狀態出現以來沿著相應的字線(WL)或者沿著相應的位線(BL)的存儲單元(MC)中的至少一個已經經受了讀操作。
2.如權利要求1所述的存儲裝置，其中，所述標記單元(MMC)具有和所述存儲單元(MC)相同的存儲單元類型。
3.如權利要求1或2所述的存儲裝置，其中，所述標記單元(MMC)具有這樣的存儲單元類型，在該存儲單元類型的情況下所存儲的信息能夠以非破壞性的方式被讀出。
4.如前述權利要求之一所述的存儲裝置，其中，所述標記單元(MMC)具有非易失性類型。
5.如前述權利要求之一所述的存儲裝置，其中，所述存儲裝置是單個存儲器晶片(MEM)。
6.如前述權利要求之一所述的存儲裝置，其中，所述存儲裝置是多個分配給彼此的存儲器晶片(MEM)。
7.如前述權利要求之一所述的存儲裝置，其中，所述存儲裝置具有用於執行刷新操作的刷新器件(Refr)。
8.一種用於操作存儲裝置的方法，所述存儲裝置具有可重寫的存儲單元(MC)，該存儲單元被布置在字線(WL)和位線(BL)之間交叉處，在該裝置中所述存儲單元(MC)以這樣的方式來配置，使得存儲在所述存儲單元(MC)中的信息基本上以非破壞性的方式被讀出，其中，那些沿著字線(WL)或者沿著位線(BL)布置的存儲單元(MC)經受刷新操作，其中先前沿著所述字線或者位線已經進行了至少一次讀操作。
9.如權利要求8所述的方法，其中，讀操作本身的發生作為信息被存儲在標記單元(MMC)中，該標記單元沿著受該讀操作影響的字線(WL)布置或者沿著受該讀操作影響的位線(BL)布置。
10.如權利要求8或9所述的方法，其中，當執行刷新操作時存儲在受到影響的標記單元(MMC)中的信息被重置為標準值。
11.如權利要求8至10之一所述的方法，其中，刷新操作的執行通過另外的給定的事件來觸發。
12.一種具有可重寫的存儲單元(MC)的存儲裝置，該存儲單元被布置在字線(WL)和位線(BL)之間交叉處，在該裝置中所述存儲單元(MC)以這樣的方式來配置，使得存儲在所述存儲單元(MC)中的信息以非破壞性的方式被讀出，其中，-所述存儲裝置具有用於執行刷新操作的刷新器件(Refr)，-所述存儲裝置具有用於每一字線(WL)或者用於每一位線(BL)的標記單元(MMC)，所述標記單元能夠存儲信息項，該信息項指示是否自基本狀態出現以來沿著相應的字線(WL)或者沿著相應的位線(BL)的存儲單元(MC)中的至少一個已經經受了讀操作，以及-以這樣的方式來設計所述刷新器件(Refr)，使得它針對每一標記單元(MMC)根據存儲在所述標記單元(MMC)中的信息對那些沿著與所述標記單元(MMC)相關的字線(WL)或位線(BL)布置的存儲單元(MC)執行刷新操作。
全文摘要
在根據本發明的存儲裝置中，可重寫的存儲單元(MC)被布置在字線(WL)和位線(BL)之間交叉處，所述存儲單元以這種方式來配置，使得存儲在它們中的信息基本上以非破壞性的方式被讀出。根據本發明，該存儲裝置具有用於每一字線(WL)或者用於每一位線(BL)的標記單元(MMC)，所述標記單元能夠存儲信息項，該信息項指示是否自基本狀態出現以來沿著相應的字線(WL)或者沿著相應的位線(BL)的存儲單元(MC)中的至少一個已經經受了讀操作。
文檔編號G11C16/34GK1898746SQ200480031865
公開日2007年1月17日 申請日期2004年10月27日 優先權日2003年10月28日
發明者M·昆德 申請人:英飛凌科技股份公司