[发明专利]失效数据修复电路和方法、非挥发性存储器、可读存储介质

说明书

本发明公开了一种失效数据修复电路和方法、非挥发性存储器、可读存储介质，所述失效数据修复电路和方法通过所述读出结果处理单元比较所述第一读出结果以及所述第二读出结果判断所述非挥发性存储器是否出现数据保持失效故障，所述主控制单元在所述非挥发性存储器出现数据保持失效故障时，驱动存储器电流放大单元和或偏置电压生成单元，利用所述存储器电流放大单元对所述存储单元电流进行放大和或利用所述偏置电压生成单元输出偏置电压给所述非挥发性存储器的存储单元栅极，能够将原先失效的读出窗口修复到所述非挥发性存储器的读出电路可以分辨的读出窗口，并且可得出准确的读出数据。

技术领域

本发明涉及非易失性存储器技术领域，尤其是涉及一种失效数据修复电路和方法、非挥发性存储器、可读存储介质。

背景技术

非挥发性存储器，又称为非易失性存储器，简称NVM，是指存储器所存储的信息在电源关掉之后依然能长时间存在，不易丢失。Flash存储器是最常见的非挥发性存储器，近些年，随着科学技术的发展，出现了一些新型非挥发性存储器，如：铁电存储器(FRAM)、相变存储器(PRAM)、磁存储器(MRAM)和电阻式存储器(RRAM)等。通常非挥发性存储器的读出方法为：将存储单元的读出电流与内部的参考电流经过存储器内部的灵敏放大器比较后，根据电流大小区分读出‘0’或‘1’的值。由于当读出时，存储单元处于饱和区，则存储单元的读出电流Icell与栅极电压Vgs和阈值电压Vth之间的关系如下式：

Icell＝(Vgs-Vth)²； (1)

非挥发性存储器的存储单元的阈值电压Vth是表征存储单元的数据保存能力的重要指标。阈值电压Vth的绝对值的变化影响到非挥发性存储器的数据保持时间。在存储单元刚刚被擦除或编程时，存储单元的阈值电压Vt的绝对值会被操作到一个比较大的值；而随着时间推移或操作次数的增多，存储单元储存能量的能力逐渐降低，Vth也会对应逐渐降低，通过上面公式(1)可以看出对应存储单元的读出电流Icell减小，一般将这种故障称之为数据保持失效故障。对于存储器而言，具体体现为：在正常情况下，存储单元的读出电流如果是大于参考电流，在经过时间推移或者操作次数增多后，非挥发性存储器发生数据保持失效故障，存储单元的读出电流变为小于参考电流，由此会造成读出错误。

对于固定的存储单元而言，其擦除和编程的过程决定了其初始阈值电压，而非挥发性存储器的工艺则决定了初始阈值电压通过若干年后可能衰减到的最终阈值电压，因此，对于已经生产出的存储器，其初始阈值电压是固定的。非挥发性存储器内部的灵敏放大器使用的参考电流大小的选择是否合适决定了最终阈值电压下的存储单元读出电流是否能够形成正确且可靠的读出结果。

目前，对于非挥发性存储器的应用对可靠性要求可以分为两种：可擦写次数要求(Endurance)和数据保持能力要求(Data Retention)。而常见非挥发性存储器的使用中，一般可以根据其可靠性要求，对存储单元面临的应用环境，可以分为两类：

高擦写次数应用要求：高擦写次数应用要求的需求中，对存储单元的擦写次数非常频繁，对Endurance条件要求非常高，而相对与芯片寿命而言，其对数据保存时间要求略低。

高保持时间应用要求：高保持时间应用要求的需求中，对存储单元的擦写次数很少，远远小于器件可承受的擦写次数极限。但应用中，对于这类存储单元数据保持时间要求非常高。这类存储器件的应用场景通常用于保存用户数据区域和存储器配置区域。尤其是存储器配置区域的数据，应用启动前需要首先对这个区域进行正确读出，才能保证存储器正常工作。