[发明专利]一种不含温度传感器的多级温度控制自刷新存储设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种不含温度传感器的多级温度控制自刷新方法。

背景技术

DRAM会由于漏电流而造成数据破坏，因此，应当在单元数据丢失之前将数据读出之后再充电到初始的电荷水平。这个再充电的过程就称为刷新。另外，自刷新指的DRAM自身以固定的周期进行刷新，以维持standby状态的存储单元中的数据。另一方面，温度每上升10度，漏电流增加一倍。换句话说，当温度上升10度，存储单元数据的维持时间降低1/2，当上升50度时，维持时间降低到1/32。如上所描述，漏电流与温度密切相关，因此，温度是影响刷新周期的重要因素。即，自刷新周期在相对较高温度时应该更短。

现有技术按照温度多级控制刷新频率的技术，参考附图1，按照温度多级控制刷新频率的存储设备包括，振荡器101，分频器102，温度传感器103和选择器104。温度传感器103具有感知温度并分级处理的功能，给出不同阶段温度对应的电压信号，输出到选择器104的输入端。分频器102产生多种刷新频率。根据不同温度对应电压信号，选择器104选择一种刷新频率输出refrq。参考附图2，附图2为现有技术阈值电压和多级刷新频率、温度变化的曲线图。现有技术中，阈值电压Vth随着温度升高而下降，刷新周期在不同的温度阶段对应不同的周期。此时各阶段刷新周期应当满足该温度阶段内最坏情况下的刷新需求，其中刷新周期的倒数为刷新频率。

现有技术的不足之处在于，通常情况下，如果不加控制，每隔12度，刷新频率就需要提高一倍。那么必须分段设置刷新频率。每级的频率对应的温度范围大，阈值电压变化范围大，可能出现低效率或者不可靠问题。同时，还需要专门的温度传感器单元，来根据各个温度阶段产生不同的电压信号，结构复杂。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提出一种多级温度控制自刷新存储设备，包括振荡器101、分频器102以及DRAM阵列，该设备还包括扩展模式寄存器设置(EMRS)模块、选择电路、多个衬底电压稳定模块，分频器(102)将输入频率frq分频成多个输出频率Refrq1，Refreq2，…Refrqn，衬底电压稳定模块(201、202、……20n)产生DRAM保持期间的衬底电压VBB1、VBB2、……VBBn，扩展模式寄存器设置(EMRS)模块(500)通过写入编码信号Code，即外部设置码，生成选择信号Refsel，提供给选择电路(300)，选择电路模块300在扩展模式寄存器设置(EMRS)模块(500)的设置控制下从(VBB1，Refrq1)、(VBB2，Refrq2)、……(VBBn，Refrqn)中选择一组输出到DRAM阵列的刷新频率Refrq和晶体管衬底电压VBB上。

优选的，扩展模式寄存器设置模块(EMRS)(500)包括一组寄存器和对应的译码电路。

优选的，寄存器的位数取决于刷新频率、阈值电压对的数量。

优选的，n位寄存器的信息可以从最多2n个刷新频率、阈值电压对中选择，译码电路将寄存器中的数值译码为Refsel信号，该Refsel信号中每次只有一根信号线有效，输入到选择电路300中作为选择信号。

优选的，当刷新频率为4组时，用两位寄存器配合一个2-4译码器，生成4位Refsel信号。

优选的，衬底电压稳定模块包括三个定值电阻、一个三极管T1、比较器和电荷泵。

优选的，三极管为跟DRAM阵列中晶体管完全相同的晶体管，取自冗余单元。

优选的，通过调整三个定值电阻得到衬底电压VBBn。

优选的，选择电路(300)包括一系列传输门，其中每组刷新频率、阈值电压对的两个传输门由选择信号Refsel的一位来控制选通。

优选的，在Refsel信号选择控制下，从VBB1、VBB2直到VBBn中选择一个电压输出VBB，从Refrq1、Refrq2直到Refrqn中选择一个刷新频率输出到Refrq。

优选的，传输门可以是三态传输门。