[发明专利]闪烁存储器系统控制方案

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日2006年3月31日提交的美国临时专利申请60/788,083的优先权，其所有内容通过引用全部包括在本申请中。 

技术领域

本发明总的涉及闪烁存储器，更具体地，本发明涉及用于大容量存储应用的多设备闪烁存储器系统。 

背景技术

闪烁存储器是常用的一类非易失性存储器，其广泛用作消费电子(诸如数字照相机和便携数字音乐播放器)的大容量存储。当前可用的闪烁存储器芯片的密度可达32G比特(4GB)，由于单个闪烁芯片的小尺寸，其适合用在流行的USB闪烁驱动器中。 

八百万像素的数字照相机和具有音乐和视频功能的便携数字娱乐设备的出现促进了对于存储大量数据的超高容量的要求，而这种要求是单个闪烁存储器设备不能满足的。因此，将多个闪烁存储器设备组合在一起形成存储器系统来有效增加可用的存储容量。例如，这些应用可以要求20GB的闪烁存储密度。 

图1的框图示出与主机系统12一起集成的现有技术的闪烁存储器系统10。闪烁存储器系统10包括和主机系统12通信的闪烁存储器控制器14以及多个非易失性存储器设备16。主机系统包括诸如微控制器、微处理器或者计算机系统的处理设备。图1的闪烁存储器设备10被配置包括一个通道20，其中多个存储器设备16并行连接到通道20。本领域的普通技术人员可以理解存储器系统10可以具有与通道相连的任意数量的存储器设备。 

通道20包括一组公用总线，包括连接到所有相应的存储器设备的数据和控制线路。虽然没有示出，但是每一存储器设备可以由闪烁存储器控制器14提供的相应芯片选择信号来使能或者禁止。闪烁控制器14用于根据主机系统12的操作经通道发送命令和数据到所选择的存储器设备。 从存储器设备读取的数据经通道被返回所述闪烁存储器控制器14和主机系统12。闪烁存储器系统10通常称为多点(multi-drop)配置，其中所述存储器设备10关于通道20并行连接。 

在闪烁存储器系统10中，非易失性存储器设备16互相相同，并且典型地实现为与非闪烁存储器设备。本领域内的普通技术人员可以理解闪烁存储器可以组织在存储体中，每一存储体可以被组合到块中以有利于块擦除。大部分商业可用的与非闪烁存储器设备被配置具有两个存储体。在讨论闪烁存储器系统10的操作之前，简要描述单个与非闪烁存储器设备存储器核。 

图2的总的框图示出公知与非闪烁存储器的一个存储体。存储体30被组织到k+1个块中。每一块包括与非存储器单元串，具有互相串联的多达i+1个闪烁存储器单元。相应地，字线WL0到WLi连接到存储器单元串中的每一个闪烁存储器单元的栅极。与信号SSL(串选择线)相连的串选择设备选择性地将存储器单元串连接到位线，同时连接到信号GSL(接地选择线)的接地选择设备将存储器单元串选择性地连接到诸如VSS的电源线。串选择设备和接地选择设备为n沟道晶体管。存储体30的所有块公用j+1个位线，并且每一位线连接到块[0]到[k]的每一块中的一个与非存储器单元串。每一字线(WL0到WLi)、SSL和GSL信号连接到块中的每个与非存储器单元串中的同一对应的晶体管设备。本领域内的普通技术人员应该可以意识到沿着一个字线存储在闪烁存储器单元中的数据称为一个数据页面。 

数据寄存器32连接到存储体30外部的每一位线，用于存储将要编程到闪烁存储器单元的一个页面的写数据的一个页面中。数据寄存器32还包括感应电路用于感应从闪烁存储器单元的一个页面读取的数据。在编程操作期间，数据寄存器执行编程验证操作以确保该数据被正确编程到与所选字线相连接的闪烁存储器单元中。块中的编程通常从对应于WL0的页面开始，顺序执行到WLi直到完成本块，然后继续从新块的WL0开始编程。在一个设备中，顺序编程多个块。 

返回到图1的闪烁存储器系统10，存在多个特定问题对系统性能产生不利的影响。一些是物理的而另一些是结构上的。 

闪烁存储器系统10的配置产生物理性能的限制。由于大量并行信号运行通过系统，由于串扰、信号偏斜、同步开关噪声(SSN)，所 传输信号的信号完整性将削弱。在此配置中的功耗由于闪烁控制器和闪烁存储器设备之间的每个信号线为了信号传输频繁充放电也成为一个问题。随着系统时钟频率的增长，功耗也随之增加。