专利名称：非易失性存储器的温度警报和低速率刷新的利记博彩app
技术领域：
本发明的实施例大体上涉及例如计算机和电信设备等专用电子装置的领域。更确切地说，这些实施例涉及用于扩展非易失性存储器的操作温度范围的产品、系统和方法。
背景技术：
非易失性存储器(“NVM”)用于许多电子装置中，包含计算机、视频游戏控制台、电信装置等。操作温度会影响NVM的质量和可靠性。举例来说，NVM的操作温度可能限于_25°C 到85°C的范围，且NVM的质量和可靠性特性可基于在85°C下操作10年而定义。利用NVM的装置(例如，蜂窝式电话)因为包含了例如全球定位和地图绘制、流式视频、视频游戏等特征而增加了其对性能的需求。为了支持这些特征，销售商正在增加装置的“每秒指令”性能和时钟频率。因此，装置的内部温度也在提高，从而导致存储器结温度相应提高。此外，如封装上封装(“POP”)、多芯片封装(“MCP”)和真硅通孔(“TSV”)等封装方案增加了热耦合。此外，相变存储器(“PCM”)技术受到热驱动，且因此对温度变化更加敏感。
附图的图中举例且不加限制地图解说明本发明的实施例，附图中相同元件符号指示相似元件，且其中图1是实施本发明的实施例的示范性装置的框图。图2是包含根据本发明的实施例的用以起始非易失性存储器的刷新的模块的高级框图。图3是包含根据本发明的替代实施例的用以起始非易失性存储器的刷新的模块的高级框图。图4是包含根据本发明的另一替代实施例的用以起始非易失性存储器的刷新的模块的高级框图。图5是非易失性存储器的随时间的示范性温度的图形表示。图6是展示根据本发明的实施例的用以使非易失性存储器刷新与主机同步的刷新寄存器的示范性值的表格。图7是根据本发明的实施例的非易失性存储器的随时间的示范性温度和对应的刷新寄存器值的图形表示。
具体实施例方式本发明描述用于测量非易失性存储器(“NVM”)内的温度且在所述温度超过阈值温度历时一时间周期时刷新NVM的至少一部分的方法和设备。刷新NVM确保了在高温下操作时NVM内存储的数据的稳定性。本发明的实施例扩展了 NVM技术的操作温度范围以符合 DRAM规范的温度密集需求、来自应用程序的增加的需求和无线系统要求。对于一个实施例，刷新操作包括验证或读取操作，随后是擦除(如果需要的话)和编程脉冲或写入操作。除非根据以下论述显而易见另有具体声明，否则应了解，在说明书通篇中，利用例如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”等术语的论述是指计算机、计算系统或类似电子计算装置的动作或过程，其操纵在计算系统的寄存器和/或存储器内表示为物理(例如电子)量的数据和/或将其变换为在计算系统的存储器、寄存器或其它此类信息存储装置、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其它数据。图1是实施本发明的实施例的示范性装置的框图。存储器100可包含一种或一种以上不同类型的存储器。对于一个实施例，存储器100包含易失性存储器105和NVM 110。 对于替代实施例，存储器100仅包含NVM 110。对于一个实施例，NVM 110为相变存储器(“PCM”)，其也可称为相变随机存取存储器(“PRAM”或“PCRAM”)、双向统一存储器(“0UM”)或硫族化物随机存取存储器 (“C-RAM”)。对于替代实施例，NVM 110为磁阻随机存取存储器(“MRAM”)、铁电随机存取存储器(FRAM)、快闪存储器、可擦除可编程只读存储器(“EPR0M”)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPR0M”)或其它非易失性存储器。非易失性存储器105和NVM 110可在堆叠过程中组合以减小板上的占据面积、分开封装或放置在多芯片封装中，其中存储器组件100放置在存储器控制器115或一个或一个以上处理器核心125之上。对于一个实施例，存储器100使用封装上封装120堆叠技术与存储器控制器115组合。存储器控制器115管理与存储器100有关的主要功能，包含读取请求、写入请求和存储器刷新。对于一个实施例，存储器控制器115和处理器核心125是同一封装(处理器 130)的一部分，或者存储器控制器115集成在处理器核心125内——即处理器核心125充当存储器控制器115。对于替代实施例，存储器控制器115和处理器核心125分开封装。对于另一实施例，处理器核心125中的一者或一者以上嵌入有NVM 110(未图示)。对于又一实施例，处理器130包含存储器控制器115，而没有一个或一个以上处理器核心125。对于一个实施例，处理器核心125连接到输入/输出模块135。输入/输出模块 135负责将数据传递到装置和/或从装置传递数据。对于一个实施例，输入/输出模块135 包含用于移动通信装置的例如射频(“RF”)收发器等无线收发器。因此，装置可作为蜂窝式装置或在无线网络中操作的装置而操作，所述无线网络例如是提供基于IEEE 802. 11规范的无线局域网(WLAN)的基础技术的无线保真度(Wi-Fi)、基于IEEE 802. 16-2005的WiMax 和移动WiMax、宽带码分多址(WCDMA)和全球移动通信系统(GSM)网络，但本发明不限于仅在这些网络中操作。对于一个实施例，输入/输出模块135提供有线连接以(例如)与另一装置(外部或可装卸存储器等)通信。对于一个实施例，存储器100存储在装置操作期间由存储器控制器115(或处理器 130)执行的指令。对于一个实施例，存储器100存储用户数据，例如当要发射消息或要发射实际数据时的条件。举例来说，存储在存储器100中的指令执行无线通信，提供装置的安全功能性、例如日历、电子邮件、因特网浏览等用户功能性。图2是包含根据本发明的一个实施例的用以起始NVM 110的刷新的模块的高级框图。温度传感器200测量NVM 110内的结温度(例如，存储器的硅温度)。瞬时温度会影响例如备用电流、CMOS装置的饱和电流等电参数。随时间的结温度会影响存储器单元的保持力。对于一个实施例，当NVM 110的温度超过阈值温度历时一时间周期时，刷新 NVMllO的至少一部分。对于一个实施例，阈值温度或时间周期是在存储器控制器115或存储器100的制造时设定。对于一个实施例，阈值温度或时间周期是可编程的，且可由系统制造商、中间商或由最终用户设定。对于一个实施例，温度传感器200实施在NVM 110内。如果NVM 110的温度超过阈值温度，则计时器205开始追踪在阈值温度以上经过的时间量。对于一个实施例，计时器 205利用系统时钟。对于替代实施例，计时器205利用与系统时钟分开的时钟、锁相回路或其它已知的参考信号。以两种粒度级别追踪温度超过阈值温度的时间量。举例来说，第一粒度级别和第二粒度级别可分别追踪以分钟和十分钟、分钟和小时、小时和天、天和星期等计的时间量。 对于一个实施例，在存储于易失性存储器105中的易失性计数器210内追踪第一粒度级别， 且在存储于NVM 110中的非易失性计数器215内追踪第二粒度级别。如果发生将导致易失性存储器105中的信息丢失的事件(例如，功率损耗、关机等)，则存储于易失性计数器210 中的不太重要的粒度级别将丢失，但存储于非易失性计数器215中的较重要的粒度级别保
&3 甶ο每当计时器205达到第一粒度级别的额外单位时，易失性计数器210便递增。当温度传感器200确定NVM 110的瞬时结温度已下降到阈值温度以下时，计时器205停止。但是，计数器维持进行中的计数，且每当NVM 110的瞬时结温度再次上升到阈值温度以上时， 计时器205将重新开始。每当易失性计数器210达到第二粒度级别的单位时，非易失性计数器215便递增。 最后，当非易失性计数器215达到阈值时间周期时，触发NVM 110的至少一部分的刷新220。 对于一个实施例，刷新220是发送到存储器控制器115的触发信号，存储器控制器又执行 NVM 110的刷新。对于替代实施例，刷新220引起存储于NVM 110内的寄存器值的设定。系统(存储器控制器115或处理器130，例如其执行来自软件或固件的指令)周期性监视寄存器值，且在寄存器值经设定以触发刷新(如下文进一步论述)的情况下执行NVM 110的刷新。另外，可使用瞬时结温度来设定可由软件或由存储器控制器115存取的寄存器值，以通知系统关于存储器的高温级别。然后，系统准备就绪以响应于在高温下操作而减免一些关键的计时。图3是包含根据本发明的替代实施例的用以起始NVM 110的刷新的模块的高级框图。类似于图2所示的实施例，温度传感器300触发计时器305，且在易失性计数器315和非易失性计数器325中以两种粒度级别来追踪NVM 110在阈值温度以上所经过的时间量。 如果达到阈值时间量，则触发刷新330。然而，对于此替代实施例，添加阶跃模块310和320。 阶跃模块310和320用于在温度达到较高(或较关键)级别时提高刷新操作的频率。阶跃模块310和320提供对计数器315和325的一者或两者的加权效应。因此， 可设定多个阈值温度。在每一提高的操作温度级别下，阶跃模块310和320的一者或两者充当计数的倍增器或以其它方式增加计时器305的计数(在其触发易失性计数器315的计数时)或增加易失性计数器315的计数(在其触发非易失性计数器325的计数时)。或者，阶跃模块310和320的一者或两者分别用以控制计数器315和325的触发级别。当达到提高的操作温度级别时，第一和第二粒度级别的阈值级别降低。对于替代实施例，存储器控制器115或处理器130监视参考存储器单元因高温暴露而发生的降级，以确定何时刷新NVM 110的至少一部分。参考单元表示所有存储器阵列单元的最差情况——即，其将在由于高操作温度而发生降级的第一存储器单元中。对于一个实施例，如果所存储的值已越过阈值级别，则确定参考存储器单元已降级。举例来说，监视在存储器单元被读取时穿过所述存储器单元的电荷电平(例如， 测量到的电压、电阻和电压等)。在具有两种存储器状态(“1”和“0”)的装置中，如果电荷超过50%的阈值，则其具有值1。当电荷低于50%的阈值时，值为0。对于一个实施例， 设定参考存储器单元以维持一致的值，且将参考单元阈值设定成比普通状态变化阈值更加敏感——例如，在以上实例中，50 %的阈值将是普通的，且40 %或60 %的参考单元阈值将更加敏感，这取决于存储于参考单元中的一致值。如果确定参考存储器单元的值已越过参考单元阈值，则应起始刷新以阻止NVM 110降级或进一步降级。对于一个实施例，在制造时设定阈值水平，由用户编程阈值水平等。虽然以上实例仅包含了两种存储器状态，但参考单元和NVM 110可存储三种或三种以上存储器状态，且包含多个阈值以在多个状态之间进行区分。图4是包含根据本发明的另一替代实施例的用以起始NVM 110的刷新的模块的高级框图。类似于图2和图3所示的实施例，温度传感器400测量NVM 110内的结温度。如果NVM 110的温度超过阈值温度，则计时器405开始追踪在阈值温度以上经过的时间。如果温度下降到阈值温度以下，则计时器405停止追踪时间。触发器逻辑410通过累加地组合温度传感器400所测量的瞬时温度与计时器405所测量的相关联时间或计数来计算结温度的积分。如果结温度的积分超过了积分阈值，则触发器逻辑410触发NVMllO的至少一部分的刷新。因此，在阈值温度以上的温度下经过的时间和阈值温度以上的温度量两者均充当NVM 110的刷新频率中的因子。对于一个实施例，如果结温度的积分未超过积分阈值，则将积分值存储于NVM 110 内。下次当NVM 110的温度超过阈值温度时，便将前一积分温度与当前积分相加以确定何时触发NVM 110的刷新。对于一个实施例，温度传感器400、计时器405和触发器逻辑410实施于NVM 110 内。或者，计时器405和触发器逻辑410中的一者或两者实施于存储器控制器115(或处理器130)内。对于一个实施例，系统额外地基于存储器规范和系统条件在不使用触发器逻辑的情况下起始刷新操作。举例来说，可即使从未超过阈值温度也每个星期刷新存储器一次，或者基于装置的年龄而周期性刷新存储器。图5是NVM 110的随时间的示范性温度的图形表示。参看图2和图5，计时器205 追踪在阈值温度Tcl以上经过的时间量tl. I、t2. 1和t3. 1。当非易失性计数器215在tl. 1、 t2. 1和t3. 1的追踪内达到阈值时间周期时，触发NVM 110的至少一部分的刷新220。参看图3和图5，计时器305追踪在阈值温度Tcl以上经过的时间量tl. I、t2. 1和 t3. 1。对于一个实施例，阶跃模块310和320中的一者或两者用以在温度超过第二阈值温度Tc2(在时间tl、t2和t3期间)时倍增或以其它方式增加计时器305的计数。或者，如上所述，阶跃模块310和320可用以降低粒度或刷新触发阈值。图5图解说明两个阈值温度的实例，然而，本发明的实施例可能有任何数目个阈值温度影响刷新频率。参考图4和图5，温度曲线下方的阴影区域表示结温度的积分。如上所述，结温度的积分的累加值可存储于NVM 110中，且当总和超过阈值时触发刷新。图6是展示用于使NVM 110刷新与主机(例如，存储器控制器115或处理器130) 同步的刷新寄存器的示范性值的表格。刷新寄存器含有关于刷新操作的信息。当NVMllO 要进行刷新时，设定触发事件位RR. 0。对于一个实施例，如参看图2或图3所述的NVM 110 的模块设定触发事件位页刷新以使刷新与存储器控制器115(或处理器130)同步。设定页刷新有效位RR. 1以管理刷新期间的读取和写入请求。或者，可使用物理引脚将页刷新位传输到存储器控制器115。此外，可在额外位RR. 2-RR. 15中设定刷新页地址以指示NVM 110 的正在经历刷新的区域以管理刷新期间的读取请求。图6的刷新寄存器是示范性的，且在替代实施例中，可含有更多或更少的位，含有额外的功能，或以不同次序包含所述的功能。图7是NVM 110的随时间的示范性温度和对应的刷新寄存器值的图形表示。举例来说，参看图2和图6，当非易失性计数器215达到阈值时间周期时，触发NVM 110的至少一部分的刷新。触发事件将RR. 0设定为零，以指示系统应起始刷新。虽然执行了刷新，但设定RR. 1以指示NVM 110的分区繁忙，且设定RR. 2-15以指示NVM 110的哪些页正在经历刷新。对于一个实施例，每一 RR. 2-15位可与一分区相关联。分区是共享共用的编程、读取和擦除电路的页的群组。如参看图6所述，可在NVM 110内的寄存器中设定温度警报位。系统可周期性轮询寄存器以确定对NVM 110的刷新的需要。对于一个实施例，存储器控制器115响应于确定温度警报有效而产生中断消息，且起始NVM的刷新。或者，主机一直等到当前操作完成后才起始NVM 110的刷新。此外，如果额外温度应力在存储器规范所允许的范围内，则主机可推迟刷新操作。对于一个实施例，刷新寄存器包含温度警报的紧急性级别。下表1呈现包含无效状态和三种紧急性级别的温度警报的示范性值。表 权利要求
1.一种设备，其包括非易失性存储器，其包含温度传感器，用以测量所述非易失性存储器内的温度；和寄存器，用以存储包括指示所述非易失性存储器已超过阈值温度历时一时间周期的一个或一个以上位的温度警报；以及控制器，用以确定所述温度警报是有效的，且响应于确定所述温度警报是有效的而刷新所述非易失性存储器的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度警报指示所述刷新的多个紧急性级别中的一者。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述非易失性存储器的至少一部分的所述刷新是在预定粒度级别下执行。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述预定粒度级别是由用户配置。
5.根据权利要求3所述的设备，其中所述寄存器指示所述非易失性存储器的多个部分中的每一者是否需要被刷新。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述非易失性存储器进一步包含刷新掩蔽寄存器，用以指示所述非易失性存储器的一部分是否可经历刷新。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度超过所述阈值温度的时间量是以两个或两个以上粒度级别来追踪。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器刷新所述非易失性存储器的至少一部分的速率对应于超出所述阈值温度的温度增加而增加。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度警报是在所述温度超过阈值温度时的时间周期期间所述温度的积分超过阈值时设定。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述非易失性存储器维持在所述温度超过所述阈值温度时的多个时间周期期间的所述温度的所述积分的总和，且所述温度警报是在所述积分的所述总和超过所述阈值时设定。
11.一种方法，其包括测量非易失性存储器内的温度；在所述非易失性存储器内的寄存器中存储包括指示所述非易失性存储器已超过阈值温度历时一时间周期的一个或一个以上位的温度警报；由控制器确定所述温度警报是有效的；以及响应于所述温度警报是有效的所述确定而刷新所述非易失性存储器的至少一部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述温度警报指示所述刷新的多个紧急性级别中的一者。
13.根据权利要求11所述的方法，其中在预定的粒度级别下执行所述非易失性存储器的至少一部分的所述刷新。
14.根据权利要求13所述的方法，其中由用户配置所述预定粒度级别。
15.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在所述非易失性存储器内的寄存器中存储刷新状态，用以指示所述非易失性存储器的多个部分中的每一者是否需要刷新。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括在所述非易失性存储器内的寄存器中存储刷新掩蔽寄存器，用以指示所述非易失性存储器的一部分是否可经历刷新。
17.根据权利要求11所述的方法，其中以两个或两个以上粒度级别来追踪所述温度超过所述阈值温度的时间量。
18.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括在所述温度超过阈值温度时的时间周期期间所述温度的积分超过阈值时将所述温度警报设定为有效。
19.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括在所述非易失性存储器中存储所述温度超过所述阈值温度时的多个时间周期期间的所述温度的所述积分的总和；以及当所述积分的所述总和超过所述阈值时将所述温度警报设定为有效。
20.一种设备，其包括非易失性存储器，其包含参考存储器单元，用以指示存储器降级；以及控制器，用以确定所述参考存储器单元是否已降级，且响应于确定所述参考存储器单元已降级而刷新所述非易失性存储器的至少一部分。
全文摘要
本发明描述一种方法和设备，用于测量非易失性存储器内的温度；在所述非易失性存储器内的寄存器中存储包括指示所述非易失性存储器已超过阈值温度历时一时间周期的一个或一个以上位的温度警报；由主机确定所述温度警报是有效的，且响应于所述温度警报是有效的所述确定而刷新所述非易失性存储器的至少一部分。
文档编号G11C16/34GK102369579SQ200880132591
公开日2012年3月7日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者埃马努埃莱·孔法洛涅里, 达尼埃莱·巴鲁奇 申请人:美光科技公司