[发明专利]电子系统、堆叠式存储器装置及其操作方法

说明书

公开了电子系统、堆叠式存储器装置及其操作方法。该堆叠式存储器装置包括缓冲半导体裸片、多个存储器半导体裸片、多个贯穿硅过孔、FIM前端电路和多个FIM后端电路。缓冲半导体裸片被配置为与主机装置通信。存储器半导体裸片堆叠在缓冲器半导体裸片上，且包括多个存储器存储体。贯穿硅过孔使缓冲器半导体裸片与存储器半导体裸片电连接。FIM前端电路从主机装置接收用于FIM操作的多个FIM指令且存储FIM指令。FIM操作包括基于从存储器存储体读取的内部数据的数据处理。FIM后端电路分别包括在存储器半导体裸片中。FIM后端电路在FIM前端电路的控制下执行与存储在FIM前端电路中的多个FIM指令对应的FIM操作。

本申请要求于2020年2月20日在韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2020-0021140号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。

技术领域

示例实施例总体上涉及半导体集成电路，更具体地，涉及一种执行内存功能(function-in-memory，FIM)操作的堆叠式存储器装置和一种操作堆叠式存储器装置的方法。

背景技术

存储器带宽和延迟是许多处理系统中的性能瓶颈。可以通过使用其中多个半导体装置堆叠在存储器芯片的封装件中的堆叠式存储器装置来增加存储器容量。堆叠式半导体裸片可以通过使用贯穿硅过孔(也称为“硅通孔”)或贯穿基底过孔(TSV)而电连接。这样的堆叠技术可以增加存储器容量并且/或者抑制带宽和/或延迟损失。外部装置对堆叠式存储器装置的每次访问涉及堆叠式半导体裸片之间的数据通信。在这种情况下，对于每次访问会发生装置间带宽和装置间延迟损失，因此会增加带宽和延迟。因此，当外部装置的任务需要对堆叠式存储器装置进行多次访问时，装置间带宽和装置间延迟会对系统的处理效率和功耗具有显著影响。

发明内容

一些示例实施例提供了有效地执行内存功能(FIM)操作或内存处理(processing-in-memory，PIM)操作的堆叠式存储器装置。

一些示例实施例提供了包括堆叠式存储器装置的系统和操作用于有效地执行FIM操作的堆叠式存储器装置的方法。

根据示例实施例，堆叠式存储器装置包括缓冲半导体裸片、多个存储器半导体裸片、多个贯穿硅过孔、内存功能(FIM)前端电路和多个FIM后端电路。缓冲半导体裸片被配置为与主机装置通信。多个存储器半导体裸片堆叠在缓冲器半导体裸片上，并且所述多个存储器半导体裸片包括多个存储器存储体。多个贯穿硅过孔使缓冲器半导体裸片与所述多个存储器半导体裸片电连接。FIM前端电路被配置为从主机装置接收用于FIM操作的多个FIM指令并且存储所述多个FIM指令。FIM操作包括基于从所述多个存储器存储体读取的内部数据的数据处理。所述多个FIM后端电路分别被包括在所述多个存储器半导体裸片中。所述多个FIM后端电路在FIM前端电路的控制下执行与存储在FIM前端电路中的所述多个FIM指令对应的FIM操作。

根据示例实施例，系统包括堆叠式存储器装置和被配置为控制堆叠式存储器装置的主机装置。堆叠式存储器装置包括缓冲器半导体裸片、多个存储器半导体裸片、使缓冲器半导体裸片与所述多个存储器半导体裸片电连接的所述多个贯穿硅过孔、FIM前端电路和所述多个FIM后端电路。

根据示例实施例，提供了一种操作堆叠式存储器装置的方法，所述堆叠式存储器装置包括被配置为与主机装置通信的缓冲器半导体裸片和包括多个存储器存储体的多个存储器半导体裸片。缓冲器半导体裸片和所述多个存储器半导体裸片被堆叠。所述方法包括：将用于FIM操作的多个内存功能(FIM)指令从主机装置传送到堆叠式存储器装置，其中，FIM操作包括基于从多个存储器存储体读取的内部数据的数据处理；将所述多个FIM指令存储在包括在缓冲器半导体裸片或多个存储器半导体裸片上的FIM前端电路中；以及使用分别包括在所述多个存储器半导体裸片中的多个FIM后端电路，在FIM前端电路的控制下执行与存储在FIM前端电路中的FIM指令对应的FIM操作。