[发明专利]基于RRAM的容量可调存储器及其容量调节与数据传输方法

说明书

本发明涉及一种半导体存储器，具体涉及一种基于RRAM的容量可调存储器及其容量调节与数据传输方法。解决传统的存储方案因接口电源占据芯片空间导致存储模块存储容量小、两种存储模块的存储容量固定不可调，难以实现有效利用及两种存储模块之间的数据传输慢等问题。包括易失存储模块、非易失存储模块与控制模块；易失存储模块与非易失存储模块采用同一RRAM作为存储单元并共用同一控制模块；易失存储单元与非易失存储单元对应不同的地址；控制模块设置一组或两组IO接口与一组电源接口，通过IO接口与CPU通讯；通过电源接口与外部电源连接；通过控制模块实现易失存储单元与非易失存储单元容量调节与数据传输。

技术领域

本发明涉及一种半导体存储器，具体涉及一种基于RRAM的容量可调存储器及其容量调节与数据传输方法。

背景技术

目前具有读取和存储器功能的所有电子设备，几乎都采用易失存储器和非易失存储器相配合的存储方案。对存储速率要求高的内存(双倍速率同步动态随机存储器DDR、低电压双倍速率同步动态随机存储器LPDDR等)一般采用易失存储器，如动态随机存储器DRAM；而对于存储速率要求较低的硬盘或U盘，一般都采用非易失存储器，应用比较广泛的是NAND flash。

传统的存储方案中，易失和非易失存储模块的存储单元和工作机理不同，这样就需要两种不同的接口和电源。如电脑中的DDR和硬盘是两个完全独立的单元，必须采用两个不同的数据接口和电源，接口和电源线均需要占据芯片空间，数量越多，芯片中存储单元制作空间就越小，从而导致存储模块的总容量减小。

同时，传统存储方案中两种存储模块的物理存储空间固定，且二者之间无法进行功能转换。这种存储方案，一旦存储的芯片型号选定，通过任何方式都无法进一步拓展存储容量，两种存储单元无法转换存储功能。使用同一型号的产品，如果某些用户希望易失存储的容量较大，对非易失的存储容量要求不高；相反，另一些用户希望非易失存储的容量较大，对易失的存储容量要求不高，若采用传统存储方案，产品就无法全部满足这些要求。在使用传统存储方案时，如果某一种存储单元出现大面积的坏块，将导致系统无法正常运行，也是因为无法“增大”存储容量。同时，这种传统存储方案，采用两种不同的存储单元，需要两种不同的存储模块，甚至两个完全独立封装，这样必将导致系统中的物理空间利用率有限，没有实现空间利用最大化。同时，两种存储器模块之间的数据传输比较慢，必须要经过读出和写入过程。

目前手机等终端设备上常用的存储器，虽然采用了将嵌入式多媒体存储卡EMMC(或通用闪存存储UFS，)与LPDDR封装在一起的嵌入式多芯片封装存储器EMCP(或通用多芯片封装存储器uMCP)方案，但是其目的是减小芯片体积。在这类存储器中，EMMC(或UFS)和LPDDR还是两个独立工作的模块，两种模块的存储单元都是完全不同的，存储单元的存储空间并没有发生变化，均为独立的固定的存储空间。这种方法虽然提升了一定的物理空间利用率，减少一个封装，但是该存储器只是将原来的两个存储器物理集成在一起，电源、IO输入输出接口、控制器都没有完全共用，没有做到完全的集成。而且这种物理集成，会导致集成后芯片的尺寸、IO数量、电源数量都比单一的易失和非易失存储器的都差很多，这样导致PCB设计的难度加大，芯片在PCB上出线的难度加大，信号完整性和可靠性下降。另外，这种存储器同样面临上述提到的存储容量无法修改的问题。在这类消费类产品中，用户对存储的需求很多种，对易失和非易失存储容量的要求多种多样，这种问题显得尤其突出。基于这种存储方案，每个产品能提供的存储容量的种类非常有限，而且用户一旦选定某个型号，也无法再更改存储容量。

虽然现在存储器厂商都通过3D、多层等方式来解决容量的问题，但是受这种存储器架构和工作机制的影响，MCP存储器容量受到很大的限制。这些方法只是解决了一种存储器的存储单元容量问题，而两种存储器依然是两个不同的模块甚至是两个独立的封装，物理空间的利用依旧没有最大化。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于RRAM的容量可调存储器，以解决传统的存储方案因接口电源占据芯片空间导致存储模块存储容量小、两种存储模块的存储容量固定不可调，难以实现有效利用及两种存储模块之间的数据传输慢等问题。