[发明专利]存储装置、方法及计算系统

说明书

在一个实施例中，诸如动态随机存取存储器的存储器在感测位单元的存储节点中的电荷电平之前采用对位单元的电荷提升。可以认为可以采用这样的布置以提高位单元读出电压、减少刷新功耗、提高恢复电压电平或其它特征，这取决于特定的应用。本文中描述了其它方面。

技术领域

本发明的某些实施例总体上涉及其中存储大量电荷的存储器。

背景技术

动态随机存取存储器(DRAM)具有用于将位存储为1或0的位单元。相比于其它类型的计算机存储器的位单元，DRAM位单元在设计中可以相对简单。在一个DRAM位单元设计中，位单元主要包括存储电荷的电容器，其电平表示存储在位单元中的1或0。因此，DRAM位单元可以常常占用小于其它位单元设计的空间。

位单元典型地还包括单元开关晶体管，其在关状态中，抑制存储在位单元电容器上的电荷的放电。在开状态中，开关晶体管将位单元电容器连接至读/写电路，其可以读取存储在电容器上的电荷电平并且因此读取存储在位单元中的位值。单元开关晶体管还将位单元电容器连接至读/写电路，其可以将电荷存储在位单元电容器上处于将位值“写”入位单元的电平。对用于读和写操作的DRAM位单元的存取与许多其它位单元设计相比常常可以执行得较快。

但是，即使在单元开关晶体管的关状态中，存储在DRAM位单元的存储电容器上的电荷也倾向于从位单元漏出，从而所存储的电荷电平倾向于随时间而衰减。如果在电荷电平衰减至某一程度之前不对位单元进行读取，则这样的电荷电平衰减可能引起在读取存储在位单元中的位值时的数据丢失和错误。

为了防止这样的错误和丢失，许多DRAM设计包括周期性地刷新存储在位单元中的电荷电平的刷新电路。因此，即使在对位单元进行读取之前存在长时延，刷新电路也可以维持位单元的所存储的电荷电平以保持位单元的位数据值直到该数据被需要。但是，刷新操作消耗功率，其可能在移动应用中缩短电池寿命。

在许多DRAM设计中，位单元的刷新操作包括在位单元刷新循环的感测阶段中对位单元进行读取。在刷新循环的感测阶段期间读取的位数据值经常被锁存，这是因为读取操作通常破坏存储在位单元中的电荷电平。然后被锁存的位数据在刷新循环的恢复阶段中被写回到位单元中，将电荷电平恢复至表示从位单元中读取的读取位数据值的电平，并且完成用于那个位单元的刷新循环。周期性地重复刷新循环以便将所存储的电荷维持在用于改善数据丢失和读取错误的最小电平。

在一些设备中，在内部对刷新操作进行控制。这样的内部控制刷新经常被称为“自刷新”。为了降低由自刷新操作所消耗的功率(经常被称为IDD6或自刷新功率)，已提出各种方法。在一种被称为“局部刷新”的这样的方法中，并非必然地对所有的位单元进行刷新。例如，可以将刷新操作限制在包括较重要的数据将被保留在其中的那些位单元，而对包括可以丢弃的较不重要的数据的位单元不进行刷新操作。但是，确定可以安全地将哪些数据丢弃可能是成问题的。

经常被称为“自适应刷新”的另一个方法存储针对位单元的每一组的数据保留时间值，诸如位单元的库的位单元的字线。与具有较短保留时间值的位单元的字线相比，对于具有较长保留时间值的位单元的字线，延长刷新操作之间的持续时间可能被延长较长的时间段。对于其刷新操作之间的持续时间被延长的字线的那些位单元而言，刷新功率可以被减少。但是，这样的方案可能在电路复杂度和所消耗的管芯空间方面具有大的开销成本。

应该注意的是，用于DRAM存储器的处理技术持续加剧缩减DRAM位单元和管芯大小。由于DRAM尺寸收缩，数据保留时间段也倾向于缩减。例如，针对一个DRAM存储器设计，保留时间段最近已从64毫秒(ms)缩减至32ms。结果，刷新操作的频率和这样的刷新操作所消耗的功率，倾向于随着保留时间段减少而增加。