[发明专利]后台存储器系统接口的动态优化

说明书

技术领域

本申请涉及诸如半导体闪存的可再编程非易失性存储器系统的操作，更具体地，涉及存储器系统的控制器和存储器电路之间的内部接口。

背景技术

能够非易失性存储电荷的固态存储器、特别是被封装为小型规格卡的EEPROM和快闪EEPROM形式的固态存储器最近成为各种移动和手持设备、特别是信息装置和消费电子产品中的存储选择。不同于也是固态存储器的RAM（随机存取存储器），快闪存储器是非易失性的，并且即使在切断电源之后仍保持它所存储的数据。而且，不像ROM（只读存储器），快闪存储器类似于盘存储设备而可重写。尽管成本更高，但是快闪存储器正被更多地用于大容量存储应用中。基于诸如硬盘驱动器和软盘的旋转磁介质的传统大容量存储不适合于移动和手持环境。这是因为盘驱动器倾向于体积大，易出现机械故障，并且具有高等待时间和高功率要求。这些不希望的属性使得基于盘的存储在大部分移动和便携式应用中不实用。另一方面，嵌入式和可移动卡形式这两种的快闪存储器由于其小尺寸、低功耗、高速和高可靠性特征而理想地适合于移动和手持环境。

快闪EEPROM类似于EPROM（电可擦除可编程只读存储器）在于其是可被擦除并且使新数据被写到或“编程”到其存储器单元中的非易失性存储器。在场效应晶体管结构中，两者利用在源极和漏极区域之间的、位于半导体衬底中的沟道区之上的浮置（未连接的）导电栅极。然后在浮置栅极之上提供控制栅极。由被保留在浮置栅极上的电荷量来控制晶体管的阈值电压特性。也就是，对于浮置栅极上给定水平的电荷，存在必须在“导通”晶体管之前施加到控制栅极以允许在其源极和漏极区之间导电的相应电压（阈值）。具体地，诸如快闪EEPROM的快闪存储器允许同时擦除整个块的存储器单元。

浮置栅极可以保持一个范围的电荷，因此可以被编程到在阈值电压窗内的任何阈值电压电平。由器件的最小和最大阈值电平来界定（delimit）阈值电压窗的大小，该最小和最大阈值电平又对应于可以被编程到浮置栅极上的电荷的范围。阈值窗通常取决于存储器器件的特性、工作条件和历史。在该窗内的每个不同的可分辨的阈值电压电平范围原则上可以用于指定单元的明确的存储器状态。

通常通过两种机制之一来将充当存储器单元的晶体管编程到“已编程”状态。在“热电子注入”中，施加到漏极的高电压加速了穿过衬底沟道区的电子。同时，施加到控制栅极的高电压拉动热电子经过薄栅极电介质到浮置栅极上。在“隧穿注入”中，相对于衬底，高电压被施加到控制栅极。以此方式，将电子从衬底拉到中间的（intervening）浮置栅极。尽管历史上已经使用术语“编程”来描述通过将电子注入到存储器单元的初始被擦除的电荷存储单元以便更改存储器状态的向存储器的写入，但是现在已经可与诸如“写入”或“记录”的更常用的术语互换使用。

可以通过多种机制来擦除存储器器件。对于EEPROM，可通过相对于控制栅极向衬底施加高电压以便诱导浮置栅极中的电子遂穿过薄氧化物到衬底沟道区（即，Fowler-Nordheim隧穿）而电擦除存储器单元。通常，EEPROM可逐字节擦除。对于快闪EEPROM，该存储器可一次性全部电擦除或一次一个或多个最小可擦除块地电擦除，其中最小可擦除块可以由一个或多个扇区组成，并且每个扇区可以存储512字节或更多的数据。

存储器器件通常包括可以被安装在卡上的一个或多个存储器芯片。每个存储器芯片包括由诸如解码器和擦除、写和读电路的外围电路支持的存储器单元的阵列。更复杂的存储器器件还与进行智能和更高级的存储器操作和接口的外部存储器控制器一起工作。