專利名稱：非易失性存儲系統(tǒng)及其編程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及一種存儲系統(tǒng)，更具體而言，涉及一種非易失性存儲系統(tǒng)及其編程方法。
背景技術(shù)：
在諸如相變存儲器件、快閃存儲器件、磁存儲器件等的非易失性存儲器件中，期望·獲得基于多電平單元技術(shù)的成本降低和高集成。相變存儲器件在動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的尺寸縮放和快閃存儲器件的可靠性方面是有用處的。而且，相變存儲器件具有非易失性特性，并且能夠在保證可靠性和耐久性以及避免擦除操作的同時支持高速操作以及以字節(jié)單位進行存取。就此，相變存儲器件脫穎而出成為下一代儲存級存儲器(SCM;storage class memory) 0雖然已經(jīng)使用單電平單元(SLC)方法(單元中儲存一個比特的數(shù)據(jù))，但多電平單元(MLC)方法(單元中儲存多個比特的數(shù)據(jù))有助于提高存儲器件的集成密度。圖I和圖2是分別說明利用SLC方法和MLC方法的相變存儲器單元的電阻分布的圖。圖I示出SLC方法的單元電阻分布。電阻低于參考電阻(R_ref)的單元可以被定義為邏輯“0”，電阻高于參考電阻(R_ref)的單元可以被稱為邏輯“I”。圖2示出例如在一個單元中儲存2比特的數(shù)據(jù)的情況下MLC方法的單元電阻分布。每個存儲器單元可以根據(jù)其電阻分布被分為四種狀態(tài)，因此，使用多個參考電阻R_refl,R_ref2 和 R_ref3。每個存儲器單元具有利用參考電阻R_refl、R_ref2和R_ref3所確定的四種狀態(tài)00、01、10 和 11 之一。當使用MLC方法時，在給定相同的單元尺寸的情況下能夠提高集成密度。然而，用于編程和驗證(PNV)的時間也可能增加。圖3A和3B是說明現(xiàn)有的PNV方法的一個實例的圖。圖3A和圖3B說明單向電流增加(減少)方法，其是PNV方法的一個實例。在單向PNV方法中，將初始編程電流設定為可允許的最小電流(或最大電流)，當根據(jù)驗證結(jié)果要執(zhí)行再編程時，通過以恒定的電流變化步進從最小電流(或最大電流)逐步地增加(或減少)編程電流來執(zhí)行再編程。更具體而言，如圖3A和3B所示，將初始編程電流設定為最小電流并執(zhí)行編程(SlOl)，在S103驗證單元電阻R是否處于期望的電平電阻分布中(R_ref_L < R < R_ref_H)。在執(zhí)行驗證步驟S103時，當單元電阻R處于期望的電平電阻分布中時，判定編程完成，因此單元被處理成“通過”單元(“PASS”cell) (S105)(即，編程操作停止)。另一方面，當單元電阻R不處于期望的電平電阻分布中時，通過在S109增加編程電流之后返回到步驟SlOl而再次執(zhí)行編程。當單元電阻不處于期望的電平電阻分布中時，可以重復地進行在S109增加編程電流之后在S103所執(zhí)行的編程和驗證(PNV)過程，除非在S107處PNV過程被判定為已經(jīng)重復了所設定的最大次數(shù)。這里，在以所設定的最大次數(shù)重復PNV過程之后單元電阻仍未達到期望的電平電阻分布的單元在Slll被處理成“故障”單元。在單向PNV方法中，由于PNV過程是通過分別從最小或最大初始電流逐步地增加或減少編程電流來執(zhí)行的，因此整個編程和驗證過程可能耗費相當多的時間?！?br> 圖4A和圖4B是說明雙向PNV方法的圖，其是現(xiàn)有的PNV方法的另一個實例。在雙向PNV方法中，在S201將初始編程電流設定在可允許的電流范圍中的中間電平以執(zhí)行編程，并且執(zhí)行編程。當在S203單元電阻R被檢測到低于目標電阻分布的最小電阻R_ref_L時，在S205例如通過恒定的步進增加電流來增加執(zhí)行再編程的編程電流，并且執(zhí)行再編程。在執(zhí)行再編程之后，在S207作出有關(guān)于單元電阻是否處于目標電阻分布中(R_ref_L < R < R_ref_H)的判定。如果單元電阻處于目標電阻分布中(R_ref_L < R < R-ref_H)，則在S209將單元處理成“通過”單元(即，編程操作停止)。如果單元電阻不處于目標電阻分布中(R_ref_L < R < R_ref_H)，則在S211進行PNV過程已重復的次數(shù)是否等于所設定的最大值的判定。如果在S211處PNV過程尚未重復所設定的最大次數(shù)，則在S205對單元進行再編程。否則，在S213將所述單元處理成“故障”單元。在S203，當單元電阻R不低于目標電阻分布的最小電阻(R_ref_L)時(例如，當單元電阻R高于目標電阻分布的最大電阻(R_ref_H)時)，在S215減少編程電流并執(zhí)行再編程。在S217，進行有關(guān)于單元電阻R是否處于目標電阻分布中(R_ref_L < R < R_ref_H)的判定(S217)。如果判定出單元電阻R處于目標電阻分布中(R_ref_L < R < R_ref_H)，則在S209將單元處理成“通過”單元。如果判定出單元電阻R不處于目標電阻分布中，則在S219進行有關(guān)于是否已經(jīng)以所設定的最大次數(shù)對單元進行再編程的判定。如果判定出已經(jīng)以所設定的最大次數(shù)對單元進行再編程，則在S213將單元處理成“故障”單元。否則，在S215利用減少的電流對單元進行再編程。在雙向PNV方法中，相比于單向PNV方法可以減少編程和驗證所需的整體時間。然而，由于雙向PNV方法還通過以恒定的電流變化步進逐步地增加或減少編程電流來掃描單元狀態(tài)，因此可能要多次地重復此PNV過程。在使用多電平單元時，每個存儲器單元中的電阻狀態(tài)與要儲存到存儲器單元中的比特數(shù)量成比例地增加。這里，無論是使用執(zhí)行PNV過程的單向方法還是雙向方法，重復PNV過程的次數(shù)都可能較大，且干擾諸如相變存儲器件的存儲器件的高速操作且降低其可靠性
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個示例性實施例的一個示例性方面，一種非易失性存儲系統(tǒng)包括非易失性存儲器單元陣列；輸入/輸出(I/O)控制電路，所述I/O控制電路被配置為控制所述非易失性存儲器單元陣列的編程操作或讀取操作；以及控制器，所述控制器被配置為儲存代表所述非易失性存儲器單元陣列中所包括的存儲器單元的電阻狀態(tài)的電阻-電流(R-I)曲線的式子、施加基于所述式子計算出的初始編程電流、基于經(jīng)受所述初始編程電流的存儲器單元的電阻來計算所述式子、基于從所述計算獲得的所述式子來預測再編程電流、并控制所述I/O控制電路。根據(jù)一個示例性實施例的另一個示例性方面，提供了一種非易失性存儲系統(tǒng)的編程方法，所述非易失性存儲系統(tǒng)包括控制器和配置為由所述控制器控制的非易失性存儲器單元陣列。所述方法包括以下步驟儲存代表所述非易失性存儲器單元陣列中所包括的存儲器單元的電阻狀態(tài)的R-I曲線的式子，并施加基于所述式子計算出的初始編程電流；在施加所述初始編程電流之后執(zhí)行編程和驗證過程；當在所述編程和驗證過程之后測得的存儲器單元的電阻不處于目標電阻分布之內(nèi)時，基于所述測得的存儲器單元的電阻來計算所述式子；在計算所述式子之后基于所述式子來預測與目標編程電阻相對應的編程電流；以及利用預測的所述編程電流來執(zhí)行再編程和驗證過程。 以下將在標題為“具體實施方式
”的部分描述這些以及其它的特征、方面和實施例。


通過以下結(jié)合附圖的詳細描述，將更清楚地理解本發(fā)明的主題的以上和其它方面、特征和其它優(yōu)點，在附圖中圖I和圖2是說明在單電平單元(SLC)方法和多電平單元(MLC)方法中單元的電阻分布的圖；圖3A和圖3B是說明現(xiàn)有的PNV方法的一個實例的圖；圖4A和圖4B是說明現(xiàn)有的PNV方法的另一個實例的圖；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的非易失性存儲系統(tǒng)的配置的圖；圖6是適用于本發(fā)明示例性實施例的電阻-電流(R-I)曲線的說明性曲線圖；圖7和圖8是說明根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的非易失性存儲系統(tǒng)的編程方法的流程圖；圖9A至9E是說明根據(jù)PNV方法的編程效率的圖；以及圖10是說明對于每種PNV方法PNV的平均重復次數(shù)的比較的圖。
具體實施例方式雖然本發(fā)明可以進行各種修改和替代形式，但通過附圖中的實例示出了本發(fā)明的具體實施例，并且將對此進行具體描述。然而，應當理解的是，本發(fā)明并不局限于所公開的特定形式，而是延及到合理適用于實現(xiàn)本發(fā)明的所有修改、等同物和替代物。本文所使用的術(shù)語僅出于描述特定實施例的目的，并不意在進行限制。如本文所使用的，單數(shù)形式也意在包括多數(shù)形式，除非文中清楚地指明并不包括多數(shù)形式之外。還要進一步理解的是，當本文使用術(shù)語“包括”時，其指明所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件的存在，但并不排除存在或增加一個或更多個其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或其組合。除非另有所指，否則本文所使用的包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語的所有術(shù)語都具有與本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員所公知的意思相同的意思。還要進一步理解的是，諸如那些在常用字典里定義的術(shù)語，應當被解釋成意思與其在相關(guān)領(lǐng)域的背景和本公開中的意思相同，而不應以過于理想化的、嚴格的語境來解釋，除非本文清楚地作出陳述。在下文，將參照附圖更加詳盡地描述本發(fā)明的示例性實施例。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的非易失性存儲系統(tǒng)的框圖。參見圖5，非易失性存儲系統(tǒng)10包括存儲器單元陣列110、配置為選擇字線的X開關(guān)120、配置為選擇位線的Y開關(guān)130、配置為控制整體操作的控制器140、電壓供應單元150、輸入/輸出(I/O)控制電路160、以及I/O緩沖器170。 存儲器單元陣列110可以包括多個存儲器單元，每個存儲器單元可以儲存N比特的數(shù)據(jù)，其中N為自然數(shù)。而且，當存儲器單元陣列110的單位存儲器單元是相變存儲器單元時，每個存儲器單元可以包括開關(guān)器件和作為數(shù)據(jù)儲存器操作的阻變器件(resistivedevice)。X開關(guān)120響應于行地址來選擇多個字線中的至少一個，Y開關(guān)130響應于列地址來選擇多個位線中的至少一個，其中行地址和列地址的產(chǎn)生由控制器140控制?？刂破?40響應于從外部(例如，從主機)接收的命令來控制非易失性存儲系統(tǒng)的整體操作。電壓供應單元150由控制器140控制，并提供用于操作諸如X開關(guān)120和Y開關(guān)130的外圍電路的內(nèi)部電壓。I/O控制電路160可以包括寫入驅(qū)動器和感測放大器。I/O緩沖器170在編程操作期間響應于來自控制器140的控制信號而暫時地儲存從外部輸入的數(shù)據(jù)，其中暫時儲存的數(shù)據(jù)經(jīng)由I/o控制電路160被儲存在存儲器單元陣列110中。而且，當在由控制器140控制的讀取操作中經(jīng)由I/O控制電路160讀取儲存在存儲器單元陣列110中的數(shù)據(jù)時，I/O緩沖器170將讀取的數(shù)據(jù)提供給控制器140。這里，根據(jù)一個實例，控制器140包括儲存單元142和編程電流預測單元144。儲存單元142儲存電阻-電流(R-I)關(guān)系表達式，所述關(guān)系表達式將存儲器單元陣列110中所包括的存儲器單元的測得的電阻以及編程電流表達為R-I曲線上的點。在推導儲存在儲存單元142中的R-I關(guān)系表達式時，可以從存儲器單元陣列110的存儲器單元或指定的樣品單元檢測電阻和電流值。圖6是根據(jù)一個實例的R-I曲線的說明性曲線圖。圖6示出從存儲器單元陣列110中所包括的三種類型的存儲器單元的測得的電阻以及電流而獲得的R-I曲線，以及由表達測得的電阻與電流之間的關(guān)系的式子而獲得的R-I曲線。當基于測得的電阻和電流來獲得R-I曲線時，可以獲得以下的式子來表達它們之間的對應關(guān)系。(式子I)R Oc exp(- exp(- ^ A) - ^ + I) + C exp(D x/)
B B
其中，A、C、D是常數(shù)，B是變量，I是電流，R是電阻。常數(shù)A、C和D根據(jù)制造存儲器單元的晶片的特性來確定的，并且它們可以在測試期間被確定且被儲存到儲存單元142中。在估算要在編程中施加到存儲器單元的編程電流時使用變量B，稍后將對此進行詳細描述。這里，盡管一旦常數(shù)A、C和D在測試期間被設定，它們在式子I中就是不變的，但是變量B在確定編程電流I時是變化的。表達非易失性存儲器單元(例如，相變存儲器單元)的R-I曲線的式子I僅是示例性的，可以使用其它的式子來表達非易失性存儲器單元的R-I曲線?？刂破?40將編程命令、數(shù)據(jù)、地址和初始編程電流提供給I/O控制電路160用于編程?？梢酝ㄟ^選擇期望的電流范圍中的任一電流值來確定初始編程電流，所述任一電流值根據(jù)非易失性存儲器單元的R-I曲線來改變存儲器單元的電阻狀態(tài)。例如，參見圖6，可以將初始編程電流可以選擇為相變存儲器單元可相變的電流范圍(例如，O. 3mA到O. 8mA的范圍)內(nèi)的電流值。這里，變量B在用于施加初始編程電流的初始編程操作期間被設定為具有所設定的初始值，其中變量B可以在如下所述的再編程操作期間改變。 當通過施加初始編程電流執(zhí)行編程、并且在隨后的驗證操作期間確定存儲器單元的電阻時，控制器140將存儲器單元處理為“通過”單元，或根據(jù)所讀取的電阻是否處于期望的電阻分布之內(nèi)來控制存儲器單元的再編程。當執(zhí)行再編程時，控制器140使用反映相應存儲器單元的電阻狀態(tài)并被儲存在儲存單元142中的R-I曲線函數(shù)?？刂破?40的編程電流估算單元144在相應的R-I曲線函數(shù)中獲得與目標電阻相對應的電流，并選擇所獲得的電流作為編程電流以執(zhí)行再編程?？刂破?40在隨后的驗證期間檢查所檢測到的存儲器單元的電阻是否處于期望的電阻分布之內(nèi)，并判定將存儲器單元處理成“通過”單元或進行再編程。換言之，在利用初始編程電流執(zhí)行編程之后，控制器140基于所檢測到的存儲器單元的電阻來判定將存儲器單元處理成“通過”單元或進行再編程。當要執(zhí)行再編程時，控制器140利用修正的R-I曲線函數(shù)來估算與目標電阻相對應的再編程電流。修正的R-I曲線函數(shù)是通過使用基于R-I曲線函數(shù)計算出的變量B并通過輸入測得的電阻和電流而獲得的。在利用具有改變的變量B的修正的R-I曲線函數(shù)以及利用基于修正的R-I曲線的估算電流作為再編程電流來執(zhí)行再編程之后，通過檢測存儲器單元的電阻來執(zhí)行編程的驗證。每個存儲器單元的R-I分布可以具有圖6中所示的曲線中的任一個，其中與目標電阻相對應的再編程電流可以由與從初始編程電流讀取的電阻相對應的R-I曲線函數(shù)來估算。因此，當利用估算的再編程電流來執(zhí)行再編程時，相應的存儲器單元的電阻可以變化到處于期望的電阻分布之內(nèi)。換言之，在再編程和驗證之后，存儲器單元的電阻可能不處于期望的電阻分布之內(nèi)。在此情況下，重新開始PNV過程，其中可以使用如上所述的雙向PNV方法。將參照流程圖來描述根據(jù)上述控制器140的控制的編程和驗證(PNV)方法。圖7和圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的非易失性存儲系統(tǒng)的編程方法的流程圖。首先，參見圖7，控制器140將編程命令、數(shù)據(jù)、地址和設定的初始編程電流提供給I/o控制電路160，以使得執(zhí)行初始編程(S301)。
因此，I/O控制電路160將初始編程電流施加給相應的存儲器單元以執(zhí)行編程，在S303讀取由編程改變的電阻并將讀取的電阻提供給控制器140。控制器140在S305檢查讀取的單元電阻R是否處于期望的電阻分布之內(nèi)(R_ref_L < R < R_ref_H)，并且當響應于初始編程電流而改變的單元電阻R處于期望的電阻分布中時，控制器140在S307將存儲器單元處理成“通過”單元。另一方面，當單元電阻R不處于期望的電阻分布中時，由于要執(zhí)行再編程，因此控制器140在S309利用儲存在儲存單元142中的代表性的R-I函數(shù)以及讀取的單元電阻R來計算代表單元的R-I曲線的R-I曲線函數(shù)?；谟嬎愠龅腞-I曲線函數(shù)，控制器140在S311判定與目標電阻匹配的電流并估算再編程電流。將更加詳細地描述要在再編程中使用的計算R-I曲線函數(shù)并估算再編程電流的過程。例如，當R-I曲線函數(shù)為上述的式子I時，將讀取的單元電阻R、初始編程電流I、 常數(shù)A、C和D代入式子I中以計算變量B。這里，可以確定反映出相應的存儲器單元的R-I特性的R-I曲線函數(shù)。當計算出R-I曲線函數(shù)時，可以基于計算出的/重新表示的R-I曲線關(guān)系表達式來估算對應于目標電阻的電流。控制器140在S313再次施加估算的再編程電流以執(zhí)行再編程，并在S315在編程驗證期間檢查檢測到的單元電阻R是否處于目標分布之內(nèi)(R_ref_L < L < R_ref_H)，并且基于編程驗證在S317將存儲器單元處理成“通過”單元或在S319再次執(zhí)行PNV過程。當要在S319再次執(zhí)行PNV過程時，根據(jù)一個實例，可以使用雙向PNV方法，其中以下將結(jié)合圖8詳細描述這種步驟。在S401，控制器140檢查在圖7的S313的再編程之后測得的單元電阻R是低于還是高于目標電阻分布。在S401，如果讀取的單元電阻R被判定為低于目標電阻分布的最小電阻R_ref_L，則控制器140在S403從例如前一編程電流水平開始將編程電流增加步進增加電流，并執(zhí)行再編程。在再編程之后，控制器140在S405判定單元電阻R是否處于目標電阻分布之內(nèi)(R_ref_L < R < R_ref_H)。基于在S405的判定，控制器140在S407將存儲器單元處理成“通過”單元，或在S409判定是否已經(jīng)以最大次數(shù)重復進行PNV過程。基于在S409的判定，控制器140在S411將指示PNV過程已重復的次數(shù)的次數(shù)增加1，并回到S403用于另一再編程，或在S413將存儲器單元處理成“故障”單元。在S401，當單元電阻R被判定為高于目標電阻分布的最大電阻(R_ref_H)時，控制器140在S415從例如之前施加的編程電流電平開始減少編程電流以執(zhí)行再編程?？刂破?40在S417判定單元電阻R是否處于目標電阻分布之內(nèi)(R_ref_L < R < R_ref_n)?；谠赟417的判定，控制器140在S407將存儲器單元處理成“通過”單元，或在S419判定是否已經(jīng)以最大的設定次數(shù)重復進行了 PNV過程。基于在S419的判定，控制器140在S421將指示PNV過程已重復的次數(shù)的次數(shù)增加1，并回到S415用于另一再編程，或在S413將存儲器單元處理成“故障”單元。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，基于通過測量響應于初始編程電流的單元的電阻R所檢測到的單元的R-I狀態(tài)來計算R-I曲線函數(shù)，并利用計算出的R-I曲線函數(shù)來估算處于期望的電阻分布之內(nèi)的編程電流。因此，可以最小化/減少PNV重復的次數(shù)，以因此減少用于編程的整體時間。圖9A至圖9E是說明根據(jù)不同的PNV方法的編程效率的圖。首先，圖9A示出電阻分布，即現(xiàn)有的單向PNV方法的電阻分布(■)、現(xiàn)有的雙向PNV方法的電阻分布(籲)、根據(jù)本發(fā)明實施例的PNV方法的電阻分布(▲)。在儲存2比特的數(shù)據(jù)00、01、10和11的MLC方法存儲器單元中，根據(jù)本發(fā)明的實施例，電阻分布均勻，同時減少了對存儲器單元進行再編程的次數(shù)。因此，圖9A中的所得電阻分布顯示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的編程操作是可靠的。圖9B示出最終的PNV電流范圍。在應用了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PNV方法的情況下(其中數(shù)據(jù)點由(▲)來表示)，可以在編程電流沒有大的變化的情況下準確地記錄每個數(shù)據(jù)?！D9C至9E是示出為了對01、10和11進行編程，重復PNV過程的次數(shù)的比較的相應曲線圖?？梢钥闯?，在現(xiàn)有的單向PNV方法的情況下(由(■)表示數(shù)據(jù)點)，為了實現(xiàn)指示存儲器單元處于期望的電阻分布之內(nèi)的特定分布率，要重復PNV過程很多次；在僅使用現(xiàn)有的雙向PNV方法的情況下(由(·)表示數(shù)據(jù)點)，與僅使用單向PNV方法相比，重復PNV過程的次數(shù)較少。然而，在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的PNV方法的情況下(由(▲)表示數(shù)據(jù)點)，PNV過程的重復次數(shù)更少。圖10是說明對于不同的PNV方法重復PNV的平均次數(shù)的比較的圖。在僅使用具有數(shù)據(jù)點(■)的現(xiàn)有單向PNV方法的情況下，在對不同的數(shù)據(jù)進行編程時重復PNV過程的平均次數(shù)為15或更多。在僅使用具有數(shù)據(jù)點(·)的現(xiàn)有雙向PNV方法的情況下，與現(xiàn)有單向PNV方法相比重復PNV過程的平均次數(shù)較少，但對于每個單元要重復5次或更多次PNV過程。在使用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的PNV方法(▲)的情況下，用于對不同的數(shù)據(jù)進行編程的PNV過程(即，通過將存儲器單元的電阻變?yōu)樘幱谄谕碾娮璺秶畠?nèi)來進行數(shù)據(jù)編程)的次數(shù)等于或小于5次，因此編程速度增加。[表I]示出在根據(jù)針對不同數(shù)據(jù)的不同PNV方法所執(zhí)行的實驗中用于對71個單元編程而重復PNV的總次數(shù)。[表 I]
~01 ~10 ~Π
僅單向 PNV14891346U96
僅雙向 PNV554421350
根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PNV 178179236[表2]示出根據(jù)不同PNV方法對單元重復PNV的平均次數(shù)。[表2]~ ~Ι ~η
僅單向 PNV2Τ7 ΙθΓ ΙθΓδ
僅雙向 PNV ΓδδΓθΙ~9
根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PNV 2~1ΓδΓ3當應用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的PNV方法時，可以減少PNV重復的總次數(shù)和平均次數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，可以以例如利用現(xiàn)有單向PNV方法的PNV重復次數(shù)的10 %至20 %、或利用現(xiàn)有雙向PNV方法的PNV重復次數(shù)的約25 %至60 %，來形成期·望的電阻離散度(resistance dispersion)。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，PNV重復的平均次數(shù)可以為兩次或三次，其中，這樣少的次數(shù)表明基于測得的電阻來推導R-I曲線函數(shù)以及利用推導出的函數(shù)來估算編程電流的過程是準確執(zhí)行的，并且可以避免額外的PNV掃描過程。因此，當應用根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的PNV方法時，可以獲得非易失性存儲器件的高速率，并且可以提高非易失性存儲器件的可靠性。雖然本發(fā)明的示例性實施例主要是以相變存儲器件作例進行描述的，但是本發(fā)明的示例性實施例并不局限于此，而是可以應用于能夠經(jīng)由編程和驗證過程執(zhí)行編程操作的不同類型的非易失性存儲器件。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，將代表非易失性存儲器單元的R-I曲線的R-I曲線函數(shù)儲存到數(shù)據(jù)庫中，并且通過將初始編程電流施加給選中的存儲器單元且測量其電阻來再次推導代表每個單元的R-I曲線的函數(shù)。然后，利用再次計算出的函數(shù)估算編程電流以具有期望的電阻，并執(zhí)行編程。這里，可以通過施加估算的編程電流而將存儲器單元改變?yōu)槠谕碾娮锠顟B(tài)，而不需要以恒定的增量步進增加或減少編程。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，可以獲得非易失性存儲系統(tǒng)的高速率和可靠性及其更穩(wěn)定的操作。雖然已經(jīng)描述了特定的示例性實施例，但是它們僅是示例性的，本發(fā)明不應局限于任何具體公開的實施例。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲系統(tǒng)，包括 非易失性存儲器單元陣列； 輸入/輸出I/o控制電路，所述I/O控制電路被配置為控制所述非易失性存儲器單元陣列的編程操作或讀取操作；以及 控制器，所述控制器被配置為儲存代表所述非易失性存儲器單元陣列中所包括的存儲器單元的電阻狀態(tài)的電阻-電流R-I曲線的式子、施加基于所述式子計算出的初始編程電流、基于經(jīng)受所述初始編程電流的存儲器單元的電阻來計算所述式子、基于從所述計算獲得的所述式子來預測再編程電流、并控制所述I/O控制電路。
2.如權(quán)利要求I所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其中，所述控制器包括 儲存器，所述儲存器被配置為儲存所述式子；以及 電流預測單元，所述電流預測單元被配置為將所述初始編程電流施加給所述I/O控制電路，在施加所述初始編程電流之后接收電阻的測量值、基于測得的電阻來計算所述式子、并基于從所述計算獲得的所述式子來預測與目標編程電阻相對應的再編程電流。
3.如權(quán)利要求I所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為當所述存儲器單元的電阻未處于目標電阻分布之內(nèi)時利用所述再編程電流來執(zhí)行再編程和驗證過程。
4.如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其中，所述再編程和驗證過程包括雙向編程和驗證過程。
5.如權(quán)利要求I所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為當測得的所述存儲單元的電阻處于目標電阻分布之內(nèi)時停止所述存儲器單元的編程操作。
6.如權(quán)利要求I所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為儲存所述式子中的變量的初始值，并基于經(jīng)受所述初始編程電流的存儲器單元的電阻以及基于所述初始編程電流來改變所儲存的所述變量的值。
7.如權(quán)利要求I所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其中，當施加了所述再編程電流之后所述存儲器單元的電阻未處于目標電阻分布之內(nèi)時，所述控制器被配置為通過選擇以步進電流變化重復地改變編程電流來執(zhí)行再編程和驗證過程、將被重復改變的編程電流施加給所述存儲器單元、并在每次施加所述重復改變的編程電流之后驗證所述存儲器單元的電阻直到所述存儲器單元的電阻處于所述目標電阻分布之內(nèi)。
8.一種非易失性存儲系統(tǒng)的編程方法，所述非易失性存儲系統(tǒng)包括控制器和配置為由所述控制器控制的非易失性存儲器單元陣列，所述方法包括以下步驟 儲存代表所述非易失性存儲器單元陣列中所包括的存儲器單元的電阻狀態(tài)的R-I曲線的式子，并施加基于所述式子計算出的初始編程電流； 在施加所述初始編程電流之后執(zhí)行編程和驗證過程； 當在所述編程和驗證過程之后測得的存儲器單元的電阻不處于目標電阻分布中時，基于所述測得的存儲器單元的電阻來計算所述式子； 在計算所述式子之后基于所述式子來預測與目標編程電阻相對應的編程電流；以及 利用預測的所述編程電流來執(zhí)行再編程和驗證過程。
9.如權(quán)利要求8所述的編程方法，還包括以下步驟當測得的所述存儲器單元的電阻處于目標電阻分布之內(nèi)時，停止所述存儲器單元的編程操作。
10.如權(quán)利要求8所述的編程方法，其中，當測得的所述存儲器單元的電阻不處于所述目標電阻分布之內(nèi)時，執(zhí)行所述再編程和驗證過程。
11.如權(quán)利要求10所述的編程方法，還包括以下步驟，當在施加了所述再編程電流之后測得的所述存儲器單元的電阻不處于所述目標電阻分布之內(nèi)時，通過選擇以步進電流變化重復地改變編程電流來執(zhí)行額外的再編程和驗證過程、將重復改變的所述編程電流施加給所述存儲器單元、并在每次施加重復改變的所述編程電流之后驗證測得的所述電阻直到測得的所述電阻處于所述目標電阻分布之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非易失性存儲系統(tǒng)及其編程方法。所述非易失性存儲系統(tǒng)包括非易失性存儲器單元陣列；輸入/輸出(I/0)控制電路，所述I/O控制電路被配置為控制所述非易失性存儲器單元陣列的編程操作或讀取操作；以及控制器，所述控制器被配置為儲存代表所述非易失性存儲器單元陣列中所包括的存儲器單元的電阻狀態(tài)的電阻-電流(R-I)曲線的式子、施加基于所述式子計算出的初始編程電流、基于經(jīng)受所述初始編程電流的存儲器單元的電阻來計算所述式子、基于從所述計算獲得的所述式子來預測再編程電流、并控制所述I/O控制電路。
文檔編號G11C16/10GK102915765SQ201210023878
公開日2013年2月6日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者金秀吉 申請人:海力士半導體有限公司