[发明专利]高性能快闪存储器数据传送

说明书

技术领域

本发明属于快闪存储器装置的领域，且更具体地说，针对于电子系统中的快闪存储器装置与存储器控制器之间的数据通信。 

背景技术

如此项技术中众所周知的，“快闪”存储器是可以相对较小区块进行擦除和重写的电可擦除半导体存储器装置，而不是如先前电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)装置中那样以芯片范围或大区块为基础。如此，快闪存储器对于其中所存储数据的非易失性(即，移除电力之后的数据保持)是必需的但其中重写频率相对较低的应用已变得尤其普遍。快闪存储器的普遍应用的实例包含便携式音频播放器、蜂窝式电话手持机中的电话号码和电话活动的“SIM”卡存储装置、用于计算机和工作站的“拇指按键”可移除存储装置、用于数码相机的存储装置等。 

半导体非易失性存储器技术的一项新近重要进步是将快闪存储器单元布置成“NAND”存储器而不是“NOR”存储器。如此项技术中已知的，NOR快闪存储器是指存储器单元列并联处于位线与源极线之间的常规布置。NOR列中的特定单元的存取是通过以下方式进行的：将其字线(控制栅极)驱动为有效，同时保持所述列中的其它单元断开，使得位线与源极线之间的电流由所存取单元的状态确定。另一方面，NAND存储器列中的存储器单元串联连接在位线与源极线之间。NAND列中的特定单元的存取因此需要用有效字线电平接通所述列中的所有单元，并将中间字线电平施加到待存取的单元，使得位线与源极线之间的电流再次由所存取单元的状态确定。如此项技术中众所周知的，与NOR快闪存储器的每位所需的芯片面积相比，NAND快闪存储器的每位所需的芯片面积大大减少，这主要是因为NAND存储器列相对于NOR存储器需要较少的导体(且因此需要较少的触点)；另外，在NAND布置中，存取晶体管可在大量单元之间共享。另外，常规NAND快闪存储器便利地例如通过沿着各列循序存取单元而被连续存取，而不是如NOR存储器的情况中那样作为随机存取存储器。因此，NAND存储器尤其非常适合用于音乐和视频存储应用。 

快闪存储器领域中的另一项新近重要进步在此项技术中称为多电平编程单元(MLC)。根据此方法，简单地通过较精细地控制单元的编程而使两个以上数据状态可能用于每一存储器单元。在常规的二进制数据存储中，每一存储器单元被编程到“0”或“1”状态中。此类二进制单元的读取通过以下方式实现：将单个控制电压施加到所寻址存储器单元的控制栅极，使得晶体管在编程到“1”状态的情况下传导，但在“0”状态中保持断开；因此，对穿过所寻址存储器单元的传导的感测返回所述单元的经编程状态。相反，根据MLC方法的典型实例，针对每一存储器单元界定四个可能状态，其通常对应于二进制值00、01、10、11。实际上，两个中间状态对应于在完全擦除与完全编程状态之间的单元的部分编程的两个电平。已知每单元具有多达八个可能状态或三个二进制位的MLC快闪存储器的一些实施方案。在每一存储器单元上存储两个或三个数据位的能力直接使快闪存储器芯片的数据容量加倍或变为三倍。MLC快闪存储器单元和包含此类MLC单元的存储器的实例在第5,172,338号美国专利和第6,747,892B2号美国专利中描述，所述美国专利均与此共同转让并以引用的方式并入本文中。 

MLC技术与NAND快闪存储器结构的效用的组合已导致半导体非易失性存储装置的每位成本显著减少，以及系统可靠性改进，且针对给定形状因数来说数据容量和系统功能性较高。然而，尽管存在这些重要的改进，但去往和来自常规快闪存储器装置的数据传送速率尚未能跟上。尤其是随着数据容量增加，快闪存储器的某些现代应用对于数据传送速率尤为敏感。举例来说，高性能、专业水平的数字照相机的分辨率现可超过10兆像素，对此，MLC NAND快闪存储器技术的进步是受欢迎的。然而，连续图像俘获之间的“快门滞后”取决于从传感器到快闪存储器中的图像数据的数据传送速率。图像之间的此延迟时间(对于相机用户来说，其被认为是独立的参数，不取决于图像分辨率)正成为这些相机中的关键性因素。尤其是随着图像分辨率继续增加，已观察到常规数据传送时间不足以实现图像之间的所需延迟时间。进入和离开常规快闪存储器的数据传送时间也不能与现代磁盘驱动器的数据传送时间竞争，这当然是快闪存储器的另一所需的新应用。因此，为了使快闪存储器满足现代高性能数字照相机的需要，或为了充当现代高性能电子系统中的固态大容量存储装置，将有必要实现去往和来自快闪存储器装置的高得多的数据传送速率。