[发明专利]用于闪速存储器的增量阶跃脉冲编程的自适应方法

说明书

根据一种用于闪速存储器的自适应编程方法，单元编程速度通过使用固定的试验编程电压编程多个单元来检测。然后，基于检测到的单元编程速度来调节开始编程电压V_start。然后，使用V_start的调节值来执行ISPP。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月30日提交的申请号为62/248,940的名称为“用于NAND存储器的增量阶跃脉冲编程的自适应方案(ADAPTIVE SCHEME FOR INCREMENTAL STEP PULSEPROGRAMMING OF NAND MEMORY)”的美国临时申请的权益，其通过引用并入本文。

背景技术

随着连续的闪速存储器缩放特别是NAND闪速存储器技术缩放，在NAND闪速存储器的整个寿命周期中常规使用固定的开始编程电压(V_start)导致低效的编程。增量阶跃脉冲编程(ISPP)是一种实现V_th分布和编程时间(tPROG)之间的平衡的常用NAND编程方法。图1示出ISPP方案，图2示出用于每单元2位闪速存储器的四个阈值电压分布，其中L₀表示擦除状态，L₁、L₂和L₃表示3个编程状态。ISPP通过施加相对较低的开始编程电压V_start随后是编程校验PV操作而开始。之后，编程电压增加V_step并且执行另一编程/校验操作。重复该过程直到达到目标阈值电压(图2中的L₁、L₂或L₃)。

如图1所示，编程脉冲的数量可按如下计算：

如上述关系指示，无论NAND闪速存储器的寿命周期如何，编程时间都是固定的。然而，NAND编程时间通常随着编程-擦除(PE)周期的数量的增加而减小。由于这种现象，在选择适当的V_start值时，需要考虑循环保护频带(在寿命开始(BOL)条件和寿命结束(EOL)条件之间的编程速度差)。如继续参照下面图3更清楚地描述，循环保护频带导致选择较低(保守)的V_start以避免在EOL场景中的过度编程(编程过冲)。因此，循环保护频带导致比所需时间更长的BOL编程时间(tPROG)。这种编程低效率在具有大于四层的闪存技术诸如具有8个状态的TLC和具有16个状态的QLC中甚至更显著。

保护频带对V_start的选择的影响可在图3中更清楚地看到。在图3中，通过虚线所示的三个电压分布线表示对应于闪速存储器的编程/擦除(PE)寿命周期中的不同阶段的三个不同的V_start分布。紧接L₀的第一虚线分布表示寿命开始(SOL)分布。下一个表示寿命中间(MOL)分布而最右边的虚线表示V_start的寿命结束(EOL)分布。这三条分布虚线在图3中被标记为SOL、MOL和EOL。可看出，随着PE周期的增加，V_start的分布变得更高。换言之，随着PE周期数量的增加，NAND单元的编程变得越来越容易。然而，在初始化V_start编程之后，V_start分布不应超出L₁状态的分布。这通过图3中被标记为EOL的虚线分布说明。如果V_start的分布超过L₁状态，则发生过冲状态并且编程失败。因此，V_start被设置成较低的值以避免在EOL条件下的过冲编程。然而，较低的V_start值导致在BOL到MOL周期期间比必需的编程慢，因此导致过长的整体编程性能。这种编程低效率在具有大于四层诸如TLC(8层)和QLC(16层)的闪存技术中甚至更显著。因此，需要更有效的编程技术。

发明内容