[发明专利]内存装置及其数据读取方法

说明书

本发明提供一种内存装置及其数据读取方法。此方法包括：读取内存中的多个存储单元以获得读取数据，其中包括检测各存储单元的阈值电压，并将所检测的阈值电压分别与第一基准电压及第二基准电压比较以决定位值，其中所述第一基准电压与第二基准电压用以区别存储单元的不同状态，且第二基准电压大于第一基准电压；逐步变更读取数据中阈值电压位于第一基准电压与第二基准电压之间的存储单元的位值，以计算变更后读取数据的校正子；以及根据校正子的数值校正读取数据。

技术领域

本公开涉及一种内存装置及其操作方法，尤其涉及一种内存装置及其数据读取方法。

背景技术

闪存、动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等内存装置因集成度逐年增加，元件尺寸不断缩小，从而导致存储单元(cell)的位错误率增加。传统上可通过设置冗余内存来补救存在缺陷的存储单元，或使用差错校验(Error CheckingCorrection，ECC)电路来修正因缺陷所造成的软错误(soft error)。

图1A及图1B示出现有闪存的阈值电压(threshold voltage)分布，其中横轴表示存储单元的阈值电压Vt，纵轴表示位数#。请参照图1A，区域A示出高阈值电压(位值为0)的存储单元；区域B示出低阈值电压(位值为1)的存储单元；基准电压Ref则设置于区域A、B的中间，用以与所检测的存储单元的阈值电压比较，以区分所读取数据为0或1；“0”读取窗代表基准电压Ref与位值为0的存储单元的边缘之间的间隔；“1”读取窗则代表基准电压Ref与位值为1的存储单元的边缘之间的间隔。其中，存储单元的读取操作是通过检测目标存储单元的电流并将其与参考电流比较。若存储单元的电流低于参考电流，则确定读取数据为0；反之，若存储单元的电流高于参考电流，则确定读取数据为1。

然而，基于可靠性(reliability)因素，内存装置在经过数千、数万次的读写操作后，其中的许多存储单元会有阈值电压偏移(shift)现象。请参照图1B，当所选择存储单元的阈值电压位于高阈值电压的区域A的边缘时，基于可靠性因素，其阈值电压可能会进一步降低而发生两种状况：状况a，读取窗缩减，此时可能因检测范围(sensing margin)不足而导致读取错误；状况b，阈值电压直接落入位值为1的存储单元的区域，而造成读取错误。

图2A至图2C示出现有使用差错校验电路来修正错误的范例。本实施例是以汉明码(hamming code)为例，说明如何利用汉明码修正读取数据中的错误。详细而言，现有的ECC技术是由写入端(或传送端)基于原始数据利用预定的算法产生奇偶检验位(parity bits)并加至原始数据，以进行传输。藉此，读取端(或接收端)在读取数据时，即可通过检验其中的原始数据及奇偶检验位之间的一致性(consistency)，以判断是否发生读取错误，并将错误数据还原。

请参照图2A，假设原始数据为8个位(包括数据位D[0]～D[7])，根据汉明码的规则，将使用4个位P[0]～P[3]作为奇偶检验位。图2A右侧即示出奇偶检验位P[0]～P[3]的计算方式，其中的“十”符号代表异或(exclusive-OR，XOR)运算。在进行数据写入时，奇偶检验位P[0]～P[3]会连同原始数据的数据位D[0]～D[7]一并写入内存。

请参照图2B，在读取操作中，可通过图1A的检测方式获得读取数据，其中包括数据位及奇偶检验位。基于数据位，可重新计算出新的奇偶检验位P’[0]～P’[3]。而通过将新的奇偶检验位P’[0]～P’[3]分别与读取数据中的奇偶检验位P[0]～P[3]进行异或运算，可获得校正子(syndrome)S[0]～S[3]。由图2B可知，若读取数据中没有出现错误，则所计算的校正子S[0]～S[3]的数值为全0。然而，若读取数据中发生单位错误(如第2～13行中标示为阴影的位)，则所计算的校正子S[0]～S[3]的数值将不会为全0，且彼此不会重复。藉此，读取端根据校正子S[0]～S[3]的数值即可解出读取数据中的哪个位出现错误，并对其进行校正(将其值翻转)。