[发明专利]使用单个缓冲区同时读取多个存储器装置的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年5月7日提交的美国临时专利申请第61/332232号的权益，其公开内容明确地整体合并到本文中。

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，并且具体涉及使用该半导体器件的单个缓冲区从多个源中读取数据。

背景技术

在目前可获得的工业和消费电子产品中，半导体存储器装置是重要的部件。例如，计算机、移动电话和其它便携式电子设备全都依赖于某种形式的存储器来存储数据。虽然很多存储器装置一般情况下可以以商品或者分立存储器装置的形式得到，但是对更高的集成度和更高的输入/输出（I/O）带宽的需求带来了可以与诸如微控制器和其它处理电路之类的系统集成在一起的内置存储器的发展。

大多数消费电子产品采用诸如闪存存储器装置之类的非易失性装置来存储数据。对闪存存储器装置的需求持续显著增长，其原因在于这些装置很适合于多种多样的需要大容量非易失性存储，同时又占据很小物理面积的应用。例如，在各种各样的消费者装置中，比如在数码相机、蜂窝电话、通用串行总线（USB）闪存驱动器和便携式音乐播放器中，普遍都会用到闪存，以存储这些装置使用的数据。而且，闪存装置还被用作替代硬盘驱动器（HDD）的固态驱动器（SSD）。这些便携式装置最好在规格尺寸和重量方面都实现最小化。然而，多媒体和SSD应用需要大容量的存储器，这会增大它们的产品的规格尺寸和重量。因此，消费产品制造商通过限制产品中包含的物理存储器的容量来做出妥协，以使其尺寸和重量能够被消费者接受。此外，虽然闪存存储器每单位面积的密度要高于DRAM或SRAM，但是由于它的I/O带宽相对较低，这对它的读和写吞吐量都造成不利影响，因此其性能受到限制。

图1A图解说明本领域公知的闪存存储器系统，该系统具有并联连接于通道的多个分立的闪存存储器装置和一个存储器控制器。这称为多分支存储器构造。图1B是可以用在图1A的存储器系统中的分立闪存存储器装置之一的示意图，其特别示出了存储器装置接口。稍后将对图1A和1B详加介绍。这个分立的闪存存储器装置可以是公知的NAND闪存存储器装置，这种存储器装置很容易获得，因此价格不昂贵。本领域的技术人员应当理解，NAND闪存存储器装置一般情况下输出在读取操作中从存储阵列中读取的至少一个单位的数据，称为一页数据。使用图1B的分立存储器装置的图1A的存储器系统受到速度和容量的限制。

图2A是图解说明串行存储器系统的概念本质的框图，其中分立的串行接口存储器装置彼此之间以及与存储器控制器之间串联连接。图2B是可以用在图2A的存储器系统中的串行接口闪存存储器装置的示意图，其特别示出了它的存储器装置接口。稍后将对图2A和2B详加介绍。使用图2B的分立串行接口存储器装置的图2A的串行存储器系统能够实现比图1A的多分支存储器系统更高的存储容量和速度。图2A的存储器装置能够输出在读取操作中从存储阵列中读取的至少一页数据。然而，图2B的分立串行接口存储器装置具有与图1B的NAND闪存存储器装置不同的存储器接口，因此不能彼此交换使用。

为了利用图2B的存储器装置接口的较高速度并且利用很容易获得而且便宜的NAND闪存存储器装置，已经开发出了一种桥接装置，该桥接装置起到在与其连接的多个NAND闪存存储器装置与图2B中所示的利用分立串行接口操作的存储器控制器之间的接口适配器的作用。举例来说，如图3B中所示，可以将桥接装置和多个分立的NAND闪存存储器装置封装在一起，形成封装存储器装置。

桥接装置包括缓冲区，例如SRAM存储器，用于接收和缓存从存储器装置中读出的数据页并且将读出数据输出到存储器控制器。桥接装置的成本主要由其面积决定，并且桥接装置的面积由SRAM存储器的尺寸支配。因此，要使桥接装置的成本最小化，就应当使SRAM存储器最小化。这可能意味着，多个分立的NAND闪存存储器装置共享桥接装置的一个数据缓冲区，其尺寸适合于仅仅存储一页数据。因此，分立的存储器装置之间将会发生针对有限的数据缓冲空间的竞争，并且如果在第一个存储器装置访问桥接装置的数据缓冲区的时候，第二个存储器装置将数据输出到桥接装置，则数据可能会丢失。另一方面，分立存储器装置能够具有输出多页数据的能力，这进一步加剧了访问数据缓冲区的问题。

因此，需要能够控制由分立的存储器装置进行的访问的、具有最小尺寸化的数据缓冲区的改进的桥接装置。

发明内容