[发明专利]一种自适应闪存写入操作控制方法及电路

说明书

本发明公开了一种自适应闪存写入操作控制方法及电路，该方法包括如下步骤：步骤一，当处理写入操作时，对两个参考单元的阈值电压进行检测；步骤二，将检测的阈值电压与不同参考阈值比较，根据比较结果判断当前行的阈值范围，从而取得当前行所处状态，继而判断相应的预编程，擦除，渐进擦除或编程操作,本发明可自适应的对闪存对应行进行擦除或写入操作，有效的防止对存储单元的过度擦除导致的过饱和失效，同时针对擦除不足的行，通过渐进式擦除机制，防止因擦除不足造成的闪存失效。

技术领域

本发明涉及闪速存储器技术领域，特别是涉及一种自适应闪存写入操作控制方法及电路。

背景技术

闪速存储器，又称Flash，是目前最常用的非挥发性存储器类型，是一种可靠的数据保持方法，其特点在于数据一次写入可支持长时间反复读取，不受芯片重置或掉电影响。正因为Flash的这种可靠性特性，已被大量应用于银行卡、MCU处理器领域，用于保存芯片启动程序等可靠性要求很高的数据。

Flash存储单元的阈值电压Vt是Flash所处状态的特征值。Flash单元结构决定了对Flash写入数据的操作包括擦除(Erase)和编程(Program)两步，其中Erase是将存储单元的Vt降低到一定的负电压，而Program是在Erase的Vt基础上，根据写入值将Vt升高到不同的负电压或正电压，保证通过读取电路操作，能够获得不同的数据。根据操作状态，Flash的阈值电压可以分为3种：(1)写入1状态，具体表现为阈值电压超过某个正阈值电压，读值为”1”；(2)写入0状态，具体表现为阈值电压接近比较小的负阈值电压，读值为“0”；(3)擦除状态，具体为阈值电压远低于写入0状态时的阈值电压的负阈值电压，此时读值也为”0”。

Erase是整个Flash器件编程过程的基础，Erase操作的结果首先与当前单元的初始Vt有关，而Vt的变化量ΔV_t与操作的电压和持续时间有关，可近似使用公式(1)表征。对用户而言，Erase电压V_erase是在芯片测试过程中已经确定，因此影响每次写入结果的因素主要是操作前的Vt和操作时间Δt影响。

ΔVt∝V_eraseΔt (1)

通常异常的Erase操作可能发生两种失效模型：根据失效单元的Vt特征来分类：Vt过高和Vt过低。Vt过低的情况，是一种过度Erase的情况，又称为过饱和现象：SONOS非挥发存储单元的”过饱和状态“现象，表现为存储单元的Vt被擦除到低于某个过低的负值时，重新编程无法令Vt升高。从系统层面来看，该单元无法重新写入“1”，从而造成功能失效，这种情况通常是擦除时间过长或次数过多引起，因此也称为“过擦除现象“。排除工艺问题后，通常这种现象都是由对存储单元的误操作造成，在实践中，这种现象需要避免。而另外一种失效表现为Vt过高，可以看做Erase不足的情况，即Erase后的Vt没有达到所希望的Vt值，与器件特性偏移相关性较大。这种情况可通过增加Erase时间来解决。

通常为了防范Vt过低的情况，Flash IP的设计者会采用一种称为预编程的方法，首先统一将Vt拉到正阈值，再进行擦除，从而保证不会将Vt操作到过低的状态。这种方法可以将每次编程操作的初始Vt拉近，从而令Erase后的Vt仅和ΔVt相关，由于操作时间固定，因此Erase后的Vt都能够比较接近。这种方法能够避免Erase后单元间Vt差异，但仍存在以下弊端：(1)如果Vt本身已经超过预编程的目标Vt，则预编程操作并没有意义，浪费了系统操作时间；(2)这种方法无法杜绝用户系统异常操作造成过擦除的可能性；(3)这种方法无法解决Vt过高的情况。而对于Vt过高的情况，通常认为是工艺方面的特性，通过工艺可靠性来确保。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种自适应闪存写入操作控制方法及电路，以防止造成的Erase(擦除)后的Vt(阈值电压)异常的情况。

为达上述及其它目的，本发明提出一种自适应闪存写入操作控制方法，包括如下步骤：