説明

不揮発性メモリ装置

【課題】信頼性を向上させることができる不揮発性メモリ装置の提供。
【解決手段】メモリセルアレイの選択されたページからデータを読み出すか、或いはメモリセルアレイの選択されたページへ書き込むように構成されたページバッファ回路と、選択されたページに割り当てられたシードに基づいて、ページバッファ回路へ伝送されるか、或いはページバッファ回路から伝送されるデータをランダム化及びデランダム化するように構成されたランダム化及びデランダム化回路と、を有し、選択されたページは複数のセグメントで構成され、ランダム化及びデランダム化回路は、選択されたページに割り当てられたシードに基づいて選択されたページのアクセス要請されたセグメントの各々に対するランダムシークェンスを生成するように構成され、シードにしたがって反復的に生成されたランダムシークェンスに基づいて各アクセス要請されたセグメントのデータをランダム化及びデランダム化するように構成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は半導体メモリ装置に関し、特に不揮発性メモリ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
フラッシュメモリ装置は、複数のメモリ領域が1回のプログラム動作で消去又はプログラムされる一種のEEPROMであるが、一般的なEEPROMは、1つのメモリ領域が1度に消去又はプログラムできるにすぎない。このことは、フラッシュメモリ装置を使用するシステムが、同時に他のメモリ領域に対する読み出しや書き込みをより速く効果的な速度でフラッシュメモリ装置を動作させることができることを意味する。
フラッシュメモリ及びEEPROMの全ての形態は、データの格納に使用される電荷格納手段の劣化や電荷格納手段の周囲の絶縁膜の摩滅によって、特定数の消去動作の後に摩滅される。
【0003】
フラッシュメモリ装置は、シリコンチップに格納された情報を維持するのに電源を必要としない方法でシリコンチップの上に情報を格納する。このことは、もしチップへ供給される電源が遮断されれば、電源の消耗無しで情報が維持されることを意味する。加えて、フラッシュメモリ装置は、物理的な衝撃抵抗性及び速い読出し接近時間を提供する。このような特徴のため、フラッシュメモリ装置は、バッテリーによって電源を供給される装置の格納装置として一般的に使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】韓国特許公開第10−2009−0066680号公報
【特許文献2】米国特許公開第2009−0164710号公報
【特許文献3】米国特許第7、529、124号明細書
【特許文献4】米国特許第6、858、906号明細書
【特許文献5】米国特許公開第2004−0169238号公報
【特許文献6】米国特許公開第2006−0180851号公報
【特許文献7】韓国特許公開第10−673020号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、信頼性を向上させることができる不揮発性メモリ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による不揮発性メモリ装置は、メモリセルアレイの選択されたページからデータを読み出すか、或いはメモリセルアレイの選択されたページへ書き込むように構成されたページバッファ回路と、前記選択されたページに割り当てられたシードに基づいて、前記ページバッファ回路へ伝送されるか、或いは前記ページバッファ回路から伝送されるデータをランダム化及びデランダム化するように構成されたランダム化及びデランダム化回路と、を有し、前記選択されたページは複数のセグメントで構成され、前記ランダム化及びデランダム化回路は、前記選択されたページに割り当てられたシードに基づいて前記選択されたページのアクセス要請されたセグメントの各々に対するランダムシークェンスを生成するように構成され、前記シードにしたがって反復的に生成された前記ランダムシークェンスに基づいて前記各アクセス要請されたセグメントのデータをランダム化及びデランダム化するように構成されることを特徴とする。
【0007】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による不揮発性メモリ装置は、メモリセルアレイと、ランダムシークェンスデータを順次的に生成するように構成されたランダムシークェンスデータ発生器と、前記メモリセルアレイに格納されるプログラムデータと前記プログラムデータの反転されたデータを受信し、選択信号として前記ランダムシークェンスデータに応答して前記プログラムデータ又は前記反転されたデータを選択する第1マルチプレクサーを有し、前記第1マルチプレクサーによって選択されたデータは、ランダム化されたデータとして前記メモリセルアレイに格納され、前記メモリセルアレイから読み出されたデータと前記読み出されたデータの反転されたデータを受信し、前記選択信号として前記ランダムシークェンスデータに応答して前記読み出されたデータ又は前記読み出されたデータの反転されたデータを選択する第2マルチプレクサーを有し、前記第2マルチプレクサーによって選択されたデータはデランダム化されたデータとして外部装置へ出力されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明の不揮発性メモリ装置によれば、ページに割り当てられたシードをページのアクセス要請された複数のセグメントに各々適用することによって、ランダム化されたデータをデランダム化させ、プログラムされるデータをランダム化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置を説明するためのブロック図である。
【図2】(A)は、本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置のランダム化単位を説明するための図であり、(B)は、(A)に示したセグメントの一例を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態による図1に示したランダム化及びデランダム化回路の構成を説明するためのブロック図である。
【図4】本発明の一実施形態による図3に示した擬似ランダムシークェンス発生器の構成を説明するためのブロック図である。
【図5】本発明の一実施形態による図3に示したシード初期化部の構成をするためのブロック図である。
【図6】本発明の一実施形態によるセグメントの大きさの設定方法を説明するためのタイミング図である。
【図7】本発明の一実施形態によるセグメントの大きさの設定方法を説明するためのタイミング図である。
【図8】本発明の一実施形態によるランダム化及びデランダム化回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図9】本発明の一実施形態によるランダム化及びデランダム化回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図10】本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置の読出し及び書込みの動作を説明するためのタイミング図である。
【図11】本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置の読出し及び書込みの動作を説明するためのタイミング図である。
【図12】本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。
【図13】(A)、(B)は、ランダム化オン/オフ機能の設定において決定されるランダム化領域を説明するための概略図である。
【図14】本発明の他の実施形態によるフラッシュメモリ装置を説明するためのブロック図である。
【図15】本発明の他の実施形態によるフラッシュメモリ装置を説明するためのブロック図である。
【図16】本発明の他の実施形態によるフラッシュメモリ装置を説明するためのブロック図である。
【図17】図14及び図15で説明したランダム化オン/オフ機能を有するフラッシュメモリ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図18】オルビットラインメモリ構造又はオッドイーブンメモリ構造のために図1に示したメモリセルアレイをメモリブロックで構成する例を説明するための例示図である。
【図19】本発明の他の実施形態によるメモリセルアレイを説明するための図である。
【図20】本発明の一実施形態による図19に示したメモリブロックBLK1〜BLKzの内の1つの一部を示す斜視図である。
【図21】図20に示したメモリブロックをI−I’線に沿って切断した断面を示す図である。
【図22】本発明の一実施形態による図21に示したメモリブロックの等価回路を示す回路図である。
【図23】本発明の一実施形態によるメモリシステムを説明するためのブロック図である。
【図24】本発明の他の実施形態によるメモリシステムを説明するためのブロック図である。
【図25】本発明の他の実施形態によるメモリシステムを説明するためのブロック図である。
【図26】本発明の一実施形態による半導体ドライブを説明するためのブロック図である。
【図27】本発明の他の実施形態による半導体ドライブを説明するためのブロック図である。
【図28】図26又は図27に示した半導体ドライブを利用するストレージを説明するためのブロック図である。
【図29】図26又は図27に示した半導体ドライブを利用するストレージサーバーを説明するためのブロック図である。
【図30】本発明の一実施形態によるシステムを説明するための概略図である。
【図31】本発明の一実施形態によるシステムを説明するための概略図である。
【図32】本発明の一実施形態によるシステムを説明するための概略図である。
【図33】本発明の一実施形態による不揮発性メモリ装置が適用される他のシステムを説明するための概略図である。
【図34】本発明の一実施形態による不揮発性メモリ装置が適用される他のシステムを説明するための概略図である。
【図35】本発明の一実施形態による不揮発性メモリ装置が適用される他のシステムを説明するための概略図である。
【図36】本発明の一実施形態による不揮発性メモリ装置が適用される他のシステムを説明するための概略図である。
【図37】本発明の一実施形態による不揮発性メモリ装置が適用される他のシステムを説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の不揮発性メモリ装置を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は、ここで説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【0011】
また、本発明の実施形態は、図面に示した特定形態に制限されるものではない。明細書全体に掛けて同一な参照番号に表示された部分は、同一な構成要素を示す。
本明細書において、「及び/又は」という表現は前後に羅列された構成要素の中で少なくとも1つを含む意味に使用し、「連結される」もしくは「結合される」という表現は、他の構成要素と直接的に連結されるか、或いは他の構成要素を通じて間接的に連結されることを含む意味に使用している。本明細書において、単数形の文言は特別に言及しない限り複数形も含む。また、本明細書で使用される「含む」又は「包含する」で表現された構成要素、段階、動作及び素子は、1つ以上の他の構成要素、段階、動作、素子及び装置の存在又は追加を意味する。
【0012】
図1は、本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置を説明するためのブロック図である。
図1を参照すれば、フラッシュメモリ装置は、例えば、NANDフラッシュメモリ装置であるが、本発明は、フラッシュメモリ装置に限定されるものではなく、例えば、相変換メモリ(Phase change Random Access Memory:PRAM)、磁気抵抗メモリ(Magnetroresistive Random Access Memory:MRAM)、強誘電体メモリ(Ferroelectric Random Access Memory:FRAM(登録商標))、抵抗変化メモリ(Resistance Random Access Memory:RRAM(登録商標))、スピン注入磁化反転メモリ(Spin transfer Torque Random Access Memory:STT−RAM)、等の不揮発性メモリ装置にも適用できる。
【0013】
フラッシュメモリ装置は、複数の行(複数のワードライン:WL)と複数の列(複数のビットライン:BL)とに配列されたメモリセルを有するメモリセルアレイ100を含む。各メモリセルは、1−ビットデータ又はM−ビット(マルチ−ビット)データ(Mは2又はそれより大きい整数)を格納する。
各メモリセルが1−ビットデータを格納する場合、メモリセルアレイ100の各行に属する複数のメモリセルは、メモリ空間(memory space)を構成し、各メモリセルがM−ビットデータを格納する場合、メモリセルアレイ100の各行に属するメモリセルは、複数のページに各々対応するメモリ空間を構成する。
【0014】
各メモリセルは、フローティングゲート又は電荷トラップ層のような電荷格納層を有するメモリセル又は可変抵抗素子を有するメモリセルで具現することができる。
メモリセルアレイ100は、単層アレイ構造(single−layer array structure)(又は、2次元アレイ構造と称される)又は多層アレイ構造(multi−layer array structure)(又は、垂直形又はスタック形3次元アレイ構造と称される)を有するように具現される。
【0015】
行選択回路200は、制御ロジック300によって制御され、メモリセルアレイ100の複数の行に対する選択及び駆動動作を実行するように構成される。
制御ロジック300は、フラッシュメモリ装置の動作を全般的に制御するように構成される。
ページバッファ回路400は、制御ロジック300によって制御され、動作モードにしたがって感知増幅器又は書込みドライバーとして動作する。例えば、読出し動作の間に、ページバッファ回路400は、選択された行のメモリセルからデータを感知する感知増幅器として動作する。プログラム動作の間に、ページバッファ回路400は、プログラムデータにしたがって選択された行のメモリセルを駆動する書込みドライバーとして動作する。
ページバッファ回路400は、ビットライン又はビットライン対に各々対応する複数のページバッファを有する。メモリセルの各々がマルチ−ビットデータを格納する場合、ページバッファ回路400の各ページバッファは、2つ又はそれより多いラッチを有するように構成される。
【0016】
列選択回路500は、制御ロジック300によって制御され、読出し/プログラム動作の時、列(又はページバッファ)を定められた単位にしたがって順次的に選択される。
ランダム化及びデランダム化回路600は、制御ロジック300によって制御され、入出力インターフェイス700を通じて伝達されるデータ(即ち、プログラムされるデータ又は原本データ)をランダム化させるように構成される。
ランダム化及びデランダム化回路600は、列選択回路500を通じて伝達されるページバッファ回路400のデータ(即ち、ランダム化されたデータ)をデランダム化させるように構成される。
【0017】
本発明の一実施形態によるランダム化及びデランダム化回路600は、フルページデータのみでなく、フルページデータより量的に少ないランダムデータ(例えば、スペア領域のデータ、セクターデータ、セクターデータより大きくてページデータより小さいデータ、等)に対するランダム化及びデランダム化動作を実行するように構成され、これについては以後に詳細に説明する。
【0018】
メモリセルは、電荷格納手段に格納される電荷の量にしたがって2N個の閾値電圧散布(Nはメモリセルに格納されたデータビットの数を示す)の中でいずれか1つを有する。メモリセルの閾値電圧(又は、閾値電圧散布)は、隣接するメモリセルとの間に生じるカップリング(これはワードラインカップリングと称される)によって変化する。
【0019】
本発明のデータランダム化によれば、ワードラインカップリングによって生じるメモリセルの閾値電圧の変化を減らすことが可能であり、メモリセルの状態が均一に分布しているので、メモリセルの間に生じるワードラインカップリングの程度が、データランダム化の前と比較して相対的に緩和される。即ち、メモリセルの閾値電圧の変化が抑制される。これは読出しマージンの向上、即ち、信頼性の向上につながる。
【0020】
本発明の幾つかの実施形態において、ランダム化及びデランダム化の動作は、選択的に遂行することができる。例えば、特定データに対するアクセス又は特定領域に対するアクセスが要請された時、ランダム化及びデランダム化回路600は、ランダム化及びデランダム化の動作を遂行しないように構成することができる。
ランダム化及びデランダム化回路600は、ランダム化動作の遂行無しで、入出力インターフェイス700を通じて入力されるデータをページバッファ回路400へ伝達するように構成することができ、ページバッファ回路400へロードされたデータに対するランダム化は、制御ロジック300の制御の下にランダム化及びデランダム化回路600を通じて遂行することができる。
【0021】
図2の(A)は、本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置のランダム化単位を説明するための図であり、図2の(B)は、(A)に示したセグメントの一例を示す図である。
【0022】
フラッシュメモリ装置には、複数のメモリ空間が提供されているが、説明の便宜上、図2の(A)には1つのメモリ空間のみを示している。メモリ空間は、例えば、1つのページに対応する。
メモリ空間、即ち、ページは、使用者によって定義された大きさL(又は、長さと称する)を有する複数のセグメントで構成され、セグメントの大きさLは、例えば、プログラムデータとECCデータの大きさにしたがって決定される。
【0023】
セグメントは、図2の(B)に図示したように、フラッシュメモリ装置のメモリ空間に格納されるプログラムデータを有する。また、セグメントは、プログラムデータに基づいて生成するECCパリティーを有する。したがって、1つのセグメントにはプログラムデータ及びECCパリティーが包含される。
セグメントの大きさLは、例えば、プログラムデータの大きさにしたがって決定され、フラッシュメモリ装置に対するランダム読出し及び書込み動作は、プログラムデータ(又は、セグメント)を基準に行われる。
【0024】
プログラムデータの大きさは、使用者の定義にしたがって多様に決定することができる。また、ECCの大きさも同様に使用者の定義にしたがって多様に決定することができる。したがって、セグメントの大きさLは、フラッシュメモリ装置が適用されるアプリケーションにしたがって変更することができる。即ち、セグメントの大きさLは、使用者の定義にしたがって変更することができる。
【0025】
本実施形態によれば、データランダム化/デランダム化のために、1つのページには1つのシードが割り当てられる。また、ページを基準にデータランダム化が行われるのではなく、セグメントを基準にデータランダム化/デランダム化が行われる。
このような場合、1つのページに割り当てられたシードは、ランダムアクセス、順次アクセスのいずれにおいても、各セグメントに反復的に適用され、図2の(A)に示したように、セグメント毎にシード初期化が行われる。
【0026】
シード初期化において、各セグメントのデータは、対応するページに割り当てられたシードにしたがって生成されるランダムシークェンスに基づいて、ランダム化もしくはデランダム化される。即ち、1つのページに割り当てられたシードは、各セグメントに反復的に適用される。
この後、1つのページに割り当てられたシードが、各セグメントに反復的に適用される技術について詳細に説明する。
【0027】
本実施形態において、使用者の定義にしたがって決定された大きさを有するセグメントという用語の代わりに、セクターという用語を使用する場合がある。また、「セグメント」の文言は、プログラムデータとECCとで構成されるデータ単位を示すのにも使用される。
【0028】
図3は、本発明の一実施形態による図1に示したランダム化及びデランダム化回路の構成を説明するためのブロック図である。
【0029】
図3を参照すれば、ランダム化及びデランダム化回路600は、シードテーブル610、シード初期化部620、擬似ランダムシークェンス発生器(Pseudo−Random sequence generator)630、及びミキサー640を有する。
シードテーブル610は、複数の行(又は、複数のページ)に各々割り当てられた複数のシードを格納するように構成される。
シードテーブル610のシードは、アクセス要請されたページ(又は、行)のアドレス(例えば、ページアドレス)によって選択され、選択されたシードは、擬似ランダムシークェンス発生器630へロードされる。
【0030】
選択されたシードが擬似ランダムシークェンス発生器630へロードされる動作を、「シード初期化の動作(seed initialization operation)」と称する。
シード初期化の動作によって、シードテーブル610の選択されたシードに、擬似ランダムシークェンス発生器630が初期化される。
シード初期化部620は、擬似ランダムシークェンス発生器630を、選択されたシードに初期化するための初期化信号INITを生成する。
初期化信号INITは、アクセス要請の時、及び各セグメントのランダム化/デランダム化の前に生成される。
初期化信号INITを生成する動作は、以後詳細に説明する。
【0031】
初期化信号INITは、例えば、パルス形態に生成される。擬似ランダムシークェンス発生器630は、初期化信号INITに応答して、シードテーブル610から提供されるシードに初期化され、シード初期化動作以後、ランダムシークェンスデータRSDを順次的に生成する。
ランダムシークェンスデータRSDは、ミキサー640へ提供される。
ミキサー640へ順次的に提供されるランダムシークェンスデータRSDのグループは、ランダムシークェンスを構成する。ここで、ランダムシークェンスデータRSDは、1−ビットデータであることができる。
【0032】
しかし、ランダムシークェンスデータRSDのビット数は、ここに示したものに制限されず、例えば、マルチ−状態を有するランダムシークェンスデータRSDを使用することもできる。この時、各々のマルチ−状態を示す値は、1つのシンボル(symbol)に定義され、元のシンボル値は、ランダムシークェンスシンボルデータと論理的に組み合わされて、全体のシンボル値の間のランダム性を向上させる。
【0033】
ミキサー640は、ランダムシークェンスデータRSDと伝送データ(又は、ランダムシークェンスデータRSDとミキサー640へ入力されたデータ)とを論理的に組み合わせ、ランダム化されたもしくはデランダム化されたデータとして組み合わされたデータを出力する。
【0034】
例えば、読出し動作の時、ミキサー640は、図1に示した列選択回路500を通じて提供されるランダム化されたデータとランダムシークェンスデータRSDとを論理的に組み合わせ、デランダム化されたデータとして組み合わされたデータを入出力インターフェイス700へ出力する。
また、書込み動作の時、ミキサー640は、入出力インターフェイス700を通じて提供されるデータとランダムシークェンスデータRSDとを論理的に組み合わせ、ランダム化されたデータとして組み合わされたデータを列選択回路500へ出力する。
ミキサー640へバイト単位のデータが提供される場合、ランダムシークェンスデータビットは、読み出されるかもしくはプログラムされるデータビットと各々論理的に組み合わされる。
【0035】
本実施形態において、ミキサー640は、例えば、XORロジックで構成されるが、ミキサー640の構成は、ここに示したものに制限されるものではない。
【0036】
図4は、本発明の一実施形態による図3に示した擬似ランダムシークェンス発生器の構成を説明するためのブロック図である。
【0037】
図4を参照すれば、擬似ランダムシークェンス発生器630は、シフトレジスター(shift register)を構成するフリップフロップFF0、FF1、FF2、マルチプレクサーMUX0、MUX1、MUX2、及びXORロジックゲート631を有し、図に示したように連結されている。
【0038】
擬似ランダムシークェンス発生器630は、1つのシフトレジスターと1つのXORロジックゲート631とを有する線型フィードバックシフトレジスター(Linear Feedback Shift Register:LFSR)として具現することができる。
擬似ランダムシークェンス発生器630の構成は、ここに示したものに制限されるものではなく、PN(Pseudo−random Number)シークェンス発生器、CRC(Cyclic Redundancy Code)発生器などでも具現することができる。
【0039】
初期化信号INITがパルス形態に活性化される時、図3に示したシードテーブル610から提供されるシードS2、S1、S0は、マルチプレクサーMUX2、MUX1、MUX0を通じてフリップフロップFF2、FF1、FF0へ伝達される。
例えば、シード値S2は、マルチプレクサーMUX2を通じてフリップフロップFF2へロードされ、シード値S1は、マルチプレクサーMUX1を通じてフリップフロップFF1へロードされ、シード値S0は、マルチプレクサーMUX0を通じてフリップフロップFF0へロードされる。
【0040】
即ち、初期化信号INITが活性化される毎に、擬似ランダムシークェンス発生器630がシードテーブル610の選択されたシードに、設定されるシード初期化の動作が行われる。
シード初期化の動作が行われた後、擬似ランダムシークェンス発生器630は、クロック信号CLKに応答してランダムシークェンスデータRSDを順次的に生成する。ここで、クロック信号CLKは、データ入力/出力の時、トグルされる信号(例えば、読出しイネーブル信号/RE又は書込みイネーブル信号/WEに同期されて生成される。
【0041】
図5は、図3に示したシード初期化部の構成を説明するためのブロック図である。
【0042】
図5を参照すれば、シード初期化部620は、第1及び第2加算器621、622、選択器623、レジスター624、比較器625、及びORゲート626を有する。
シード初期化部620は、アクセス要請の時、初期化信号INITを生成する。
また、シード初期化部620は、現在セグメントのデータに対するランダム化/デランダム化を終了する前に、初期化信号INITを生成する。
初期化信号INITの発生により、アクセスされたページに対応するシードテーブル610のシードが、擬似ランダムシークェンス発生器630へロードされる。即ち、擬似ランダムシークェンス発生器630は、アクセスされたページに対応するシードテーブル610のシードに初期化される。
擬似ランダムシークェンス発生器630の初期化は、初期化信号INITの発生毎に行われる。
【0043】
第1加算器621は、入力CURR_PB_PTR、SEG_L−1を加算し、第2加算器622は、入力CURR_L_REG、SEG_Lを加算する。ここで、入力CURR_PB_PTRは、図1の列選択回路500によって選択されるページバッファを示すためのポインターを示す。即ち、入力CURR_PB_PTRは、現在の列アドレス値を示す。入力SEG_Lは使用者によって定義されたセグメントの大きさを示し、入力CURR_L_REGは、レジスター624の出力を示す。
選択器623は、選択信号ACC_REQに応答して、第1及び第2加算器621、622の出力AO、BOの中の1つを選択する。
選択信号ACC_REQは、アクセス要請の時、パルス形態に活性化される。
選択器623は、選択信号ACC_REQの活性化の時は、第1加算器621の出力AOを選択し、選択信号ACC_REQの非活性化の時は、第2加算器622の出力BOを選択する。
【0044】
レジスター624は、ORゲート626から出力される初期化信号INITに応答して、選択器623によって選択された値を格納するために使用される。
比較器625は、レジスター624の出力CURR_L_REGと現在の列アドレスCURR_PB_PTRとが互に一致するか否かを判別し、判別結果としてパルス信号PULを生成する。
ORゲート626は、選択信号ACC_REQとパルス信号PULとに応答して初期化信号INITを生成する。選択信号ACC_REQとパルス信号PULとの中でいずれか1つが活性化される時、初期化信号INITがパルス形態に活性化される。初期化信号INITが活性化される時、擬似ランダムシークェンス発生器630に対するシード初期化の動作と同時に、次のセグメントの最後のデータを示す値がレジスター624へロードされる。
【0045】
本実施形態によるシード初期化部620は、ここに示したものに制限されず、図面に示していないが、第1及び第2加算器621、622の中の1つは除去することができる。この場合、選択器623は、加算器の前端に位置し、入力CURR_PB_PTR、SEG_L−1又は、入力CURR_L_REG、SEG_Lを加算器へ伝達する。加算器によって加算された値はレジスター624へ伝達される。
【0046】
図6及び図7は、本発明の一実施形態によるセグメントの大きさの設定方法を説明するためのタイミング図である。
【0047】
セグメントの大きさSEG_Lは、特定命令を利用してフラッシュメモリ装置が適用されるメモリ制御器から提供される。例えば、図6に示したように、セグメントの大きさSEG_Lを示すパラメーターは、セットフィーチャ命令(set feature command)と共にメモリ制御器からフラッシュメモリ装置へ伝送される。
ここで、アドレスは、セグメントの大きさSEG_Lを示すデータD0〜Dnが格納される位置(例えば、レジスター位置)を示すために使用される。
【0048】
セグメントの大きさSEG_Lを示すデータD0〜Dnは、DQS信号の下降及び上昇エッジに各々同期されて、フラッシュメモリ装置のレジスター(例えば、図1の制御ロジック300に包含される)に格納される。
図7に示したように、図6に示したダブルデータレートDDR方式ではなく、シングルデータレートSDR方式において、セグメントの大きさSEG_Lを示すデータD0〜Dnを入力することができる。
セグメントの大きさSEG_Lを設定する動作は、パワーアップ以後セットフィーチャ命令と共にセグメントの大きさSEG_Lの値を、フラッシュメモリ装置へ伝送することによって達成することができる。
【0049】
本実施形態において、図6に示したように、コマンドとアドレスは、WE信号をトグルして伝送し、書込み動作の時、データは、データストロボ信号(data strobe signal)としてDQS信号のトグルにしたがって外部から入力される。
同様に、読出し動作の時、データは、外部で入力されるRE信号にしたがって発生するDQS信号のトグルにしたがって外部へ出力される。このようなデータ入出力方式を採用したフラッシュメモリ装置については、「トグルDDR NANDフラッシュメモリ装置」と称して、ウェブサイト(http://www.samsung.com/global/business/semiconductor/products/flash/Products_Toggle_DDR_NANDFlash.html)に開示されている。
【0050】
また、フラッシュメモリ装置は、ONFI(Open NAND Flash Interface)DDR NANDフラッシュメモリ装置として構成することができ、このことはウェブサイト(http://onfi.org/specifications/)に開示されている。
一方、図7に示したように、SDR(Single Data Rate)形式に従う読出し/書込み動作の場合は、DQS信号の代わりにRE/WE信号を使用することができる。
【0051】
本実施形態において、セットフィーチャ命令と共に提供されるデータD0〜Dnの中で、一部のみがセグメントの大きさSEG_Lを示すデータとして使用することができる。残りのデータは、セグメントの大きさと他のパラメーターとを指定することに使用することができる。このことについては、以後に詳細に説明する。セグメントの大きさSEG_Lを設定するために、セットフィーチャ命令の代わりにテスト命令を使用することもできる。
【0052】
本実施形態において、セグメントの大きさSEG_Lを設定する動作は、ここに示したものに制限されず、例えば、フラッシュメモリ装置のメモリセルアレイ100に、不揮発性トリム情報としてセグメントの大きさSEG_Lの値を格納することもできる。このような場合、パワーアップ時、セグメントの大きさSEG_Lの値は、制御ロジック300の制御の下にランダム化及びデランダム化回路600へロードされる。また、他の例として、セグメントの大きさSEG_Lの値は、ウエハーレベル又はパッケージレベルで、ヒューズオプションを通じて設定することもできる。
【0053】
図8は、本発明の一実施形態によるランダム化及びデランダム化回路の動作を説明するためのタイミング図である。
以下に図8を参照して、本実施形態によるランダム化及びデランダム化回路の動作を詳細に説明する。以下の説明において、セグメントの大きさLは、1084B(Bはバイトを示す)と仮定し、アクセス要請の時の入力された列アドレスは、CA0であると仮定する。これらの仮定により、要請されたアクセスは、フルページデータを読み出すための順次アクセス(sequential access)とすることができる。
【0054】
読出し/書込み動作が要請された時、アクセス要請されたページに対応するアドレスが、フラッシュメモリ装置へ伝送され、シードテーブル610のシードの中の1つがページアドレスにしたがって選択される。
選択されたシードは、擬似ランダムシークェンス発生器630へ伝送される。アクセス要請は、読出し動作の時に特定命令(例えば、30h)が入力された後、及び書込み動作の時にアドレスが入力された後、完了し、アクセス要請が完了すると、選択信号ACC_REQは、制御ロジック300によってパルス形態に活性化される。
【0055】
選択信号ACC_REQが活性化されることにより、シード初期化部620のORゲート626は、活性化された選択信号ACC_REQに応答して、初期化信号INITをパルス形態に活性化させる。
初期化信号INITがパルス形態に活性化されることにより、擬似ランダムシークェンス発生器630は、シードテーブル610から提供されるシードに初期化される。言い換えれば、初期化信号INITが活性化される時、擬似ランダムシークェンス発生器630のマルチプレクサーMUX0−MUX2を通じて、シードS0−S2がフリップフロップFF0−FF2へ伝達される。
結果的に、初期化信号INITが活性化される時、擬似ランダムシークェンス発生器630がシードテーブル610から提供されるシードに初期化されるシード初期化の動作が行われる。
【0056】
選択信号ACC_REQが活性化されることにより、シード初期化部620の選択器623は、第1加算器621の出力AOをレジスター624へ伝達する。レジスター624には、初期化信号INITの活性化により第1加算器621の出力AOが格納される。
第1加算器621の出力AOは、現在の列アドレスCA0を示す値CURR_PB_PTRとセグメントの大きさより1程度小さい値SEG_L−1の合計、即ち、1083の値を有する。即ち、レジスター624は1083の値として設定される。これはレジスター624の出力CURR_L_REGが1083の値を有することを意味する。レジスター624に格納された値は現在伝送されるセグメントの最後データ(又は、最後のセグメントデータと称し、例えば、D1083)を示すために使用される。これは次のセグメントに属する第1番目のセグメントデータ(例えば、D1084)のランダム化/デランダム化のためのシード初期化の動作を遂行するためである。
【0057】
シード初期化の動作の以後、データ(例えば、読み出されたデータとしてランダム化されたデータ又はプログラムされるデータ)がランダム化及びデランダム化回路600へ伝送される。
ミキサー640は、ランダム化及びデランダム化回路600へ伝送されるデータと擬似ランダムシークェンス発生器630からのランダムシークェンスデータRSDとを論理的に組み合わせる。即ち、ランダム化及びデランダム化回路600へ伝送されるデータはランダム化されるか、或いはデランダム化される。
ランダム化及びデランダム化回路600へ、データが順次的に伝送されることにより、図8に示したように、列アドレスCAも順次的に増加される。現在の列アドレスCAを示す値CURR_PB_PTRは、シード初期化部630の比較器625へ伝送される。
比較器625は、レジスター624の出力CURR_L_REG(現在セグメントの最後のセグメントデータを示す)と現在の列アドレスを示す値CURR_PB_PTRが一致するか否かを判別する。
【0058】
仮にレジスター624の出力CURR_L_REGと現在の列アドレスを示す値CURR_PB_PTRとが一致すれば、比較器625の出力PULは、パルス形態に活性化される。言い換えれば、図8に示したように、レジスター624の出力CURR_L_REGが1083であり、現在の列アドレスを示す値CURR_PB_PTRが1083である時、比較器625の出力PULは、パルス形態に活性化される。
比較器625の出力が活性化されることは、現在セグメントの最後のセグメントデータのためのランダムシークェンスデータRSDが生成されたことを意味する。
比較器625の出力PULがパルス形態に活性化されたことにより、初期化信号INITもパルス形態に活性化される。これはシードテーブル610から出力されるシード(アクセス要請されたページに対応すること)が擬似ランダムシークェンス発生器630のマルチプレクサーMUX2−MUX0を通じてフリップフロップFF2−FF0へロードされることを意味する。即ち、擬似ランダムシークェンス発生器630のシード初期化の動作が遂行される。
【0059】
この時、選択信号ACC_REQが非活性化状態に維持されるので、第2加算器622の出力BOは、選択器623を通じてレジスター624へ伝送される。初期化信号INITが比較器625の出力PULの活性化によりパルス形態に活性化される時、レジスター624には、第2加算器622の出力BOがロードされる。ここで、第2加算器622の出力BOは、セグメントの大きさSEG_Lとレジスター624の出力CURR_L_REGとの合計として、2167の値を有する。即ち、レジスター624は、第2番目のセグメントの最後のセグメントデータD2167を示す2167の値に設定される。これはレジスター624の出力CURR_L_REGが2167の値を有することを意味する。
【0060】
以後、第2番目のセグメントに対するデータランダム化/デランダム化動作と残りのセグメントに対するシード初期化の動作は、先に説明したことと実質的に同様に遂行されるので、それに対する説明は省略する。
【0061】
以上の説明のように、シード初期化の動作は、各セグメントの第1番目のデータD0、D1084、D2168、…がランダム化/デランダム化される以前に行われる。したがって、ページに割り当てられたシードは、使用者によって定義された大きさを有するセグメント(1つのページに属する)に反復的に適用される。
【0062】
図9は本発明の一実施形態によるランダム化及びデランダム化回路の動作を説明するためのタイミング図である。
以下、本実施形態によるランダム化及びデランダム化回路の動作について、図面を参照して詳細に説明する。
以下の説明において、セグメントの大きさが1084B(Bはバイトを示す)であると仮定する。また、アクセス要請の時、入力された列アドレスがCA1084であると仮定する。このような仮定により、要請されたアクセスは、フルページデータ(即ち、1つのページ)に属する1つ又はそれより多いセグメントを読み出すためのランダムアクセス(random access)であり得る。
【0063】
先ず、読出し/書込み動作が要請される時、アクセス要請されたページに対応するアドレスがフラッシュメモリ装置へ伝送される。シードテーブル610のシードの中で1つがページアドレスにしたがって選択される。選択されたシードは、擬似ランダムシークェンス発生器630へ伝送される。アクセス要請は、読出し動作において特定命令(例えば、30h)が入力された後、及び書込み動作においてアドレスが入力された後、完了する。アクセス要請が完了すると、選択信号ACC_REQは、制御ロジック300によってパルス形態に活性化される。
【0064】
選択信号ACC_REQが活性化されることにより、シード初期化部620のORゲート626は、活性化された選択信号ACC_REQに応答して、初期化信号INITをパルス形態に活性化させる。
初期化信号INITがパルス形態に活性化されることにより、擬似ランダムシークェンス発生器630は、シードテーブル610から提供されるシードに初期化される。言い換えれば、初期化信号INITが活性化される時、擬似ランダムシークェンス発生器630のマルチプレクサーMUX0−MUX2を通じて、シードS0−S2がフリップフロップFF0−FF2へ伝達される。
結果的に、初期化信号INITが活性化される時、擬似ランダムシークェンス発生器630が、シードテーブル610から提供されるシードに初期化される、シード初期化の動作が行われる。
【0065】
選択信号ACC_REQが活性化されることにより、シード初期化部620の選択器623は、第1加算器621の出力AOをレジスター624へ伝達する。レジスター624には初期化信号INITの活性化にしたがって第1加算器621の出力AOが格納される。第1加算器621の出力AOは現在の列アドレスCA1084を示す値CURR_PB_PTRとセグメントの大きさより1程度小さい値SEG_L−1の合計、即ち、2167の値を有する。即ち、レジスター624は2167の値に設定される。これは、レジスター624の出力CURR_L_REGが2167の値を有することを意味する。
レジスター624に格納された値は、現在伝送されるセグメントの最後のデータ(又は、最後のセグメントデータと称し、例えば、D2167)を示すのに使用される。これは次のセグメントに属する第1番目のセグメントデータ(例えば、D2168)のランダム化/デランダム化のためのシード初期化の動作を遂行するためである。
【0066】
シード初期化の動作の後、データ(例えば、読み出されたデータとしてランダム化されたデータ又はプログラムされるデータ)がランダム化及びデランダム化回路600へ伝送される。ミキサー640はランダム化及びデランダム化回路600へ伝送されるデータと擬似ランダムシークェンス発生器630からのランダムシークェンスデータRSDを論理的に組み合わせる。即ち、ランダム化及びデランダム化回路600へ伝送されるデータはランダム化されるか、或いはデランダム化される。ランダム化及びデランダム化回路600にデータが順次的に伝送されることにより、図9に示したように、列アドレスCAも順次的に増加される。現在の列アドレスCAを示す値CURR_PB_PTRは、シード初期化部630の比較器625へ伝送される。
比較器625は、レジスター624の出力CURR_L_REG(現在セグメントの最後のセグメントデータを示す)と現在の列アドレスを示す値CURR_PB_PTRが一致するか否かを判別する。
【0067】
仮にレジスター624の出力CURR_L_REGと現在の列アドレスを示す値CURR_PB_PTRとが一致すれば、比較器625の出力PULはパルス形態に活性化される。言い換えれば、図9に示したように、レジスター624の出力CURR_L_REGが2167であり、現在の列アドレスを示す値CURR_PB_PTRが2167である時、比較器625の出力PULはパルス形態に活性化される。比較器625の出力が活性化されることは現在セグメントの最後のセグメントデータのためのランダムシークェンスデータRSDが生成されたことを意味する。比較器625の出力PULがパルス形態に活性化されることにより、初期化信号INITもやはりパルス形態に活性化される。これはシードテーブル610から出力されるシード(アクセス要請されたページに対応する)が擬似ランダムシークェンス発生器630のマルチプレクサーMUX2−MUX0を通じてフリップフロップFF2−FF0へロードされることを意味する。即ち、擬似ランダムシークェンス発生器630のシード初期化の動作が遂行される。
【0068】
この時、選択信号ACC_REQが非活性化状態に維持されるので、第2加算器622の出力BOは選択器623を通じてレジスター624へ伝送される。初期化信号INITが比較器625の出力PULの活性化にしたがってパルス形態に活性化される時、レジスター624には第2加算器622の出力BOがロードされる。ここで、第2加算器622の出力BOはセグメントの大きさSEG_Lとレジスター624の出力CURR_L_REGとして、3251の値を有する。即ち、レジスター624は、第2番目のセグメントの最後のセグメントデータD3251を示す3251の値に設定される。これはレジスター624の出力CURR_L_REGが3251の値を有することを意味する。
【0069】
以後、第2番目のセグメントに対するデータランダム化/デランダム化動作と残りのセグメントに対するシード初期化の動作とは、先の説明と実質的に同じに遂行されるので、それに対する説明は省略する。
【0070】
以上の説明から分かるように、シード初期化の動作は、各セグメントの第1番目のデータD1084、D2168、…がランダム化/デランダム化される前に行われる。したがって、ページに割り当てられたシードは、使用者によって定義された大きさを有するセグメント(1つのページに属する)に反復的に適用される。
【0071】
図10及び図11は、本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置の読出し及び書込み動作を説明するためのタイミング図である。
書込み動作の時、命令80hとアドレスC1C2R1R2R3(Cは列アドレスを示し、Rは行アドレスを示す)の入力に続いて、プログラムされるデータとして一連のセグメントSEG[0]〜SEG[i−1]が入力される。ここで、セグメントSEG[0]〜SEG[i−1]の各々は、プログラムデータとECCとで構成される。図10に示したように、セグメント毎にシード初期化の動作が行われる。シード初期化の動作は、図8及び図9で説明したことと実質的に同一であり、それに対する説明は省略する。一連のセグメントSEG[0]〜SEG[i−1]が入力された後、レディレディ/ビジー信号

は、命令10hの入力にしたがってローレベルへ遷移する。プログラム動作が完了すれば、レディ/ビジー信号

はハイレベルへ遷移する。即ち、書込み動作が終了する。
【0072】
図11に示したように、読出し動作は、一連の命令00h、アドレスC1C2R1R2R3、及び命令30hの入力に応答して行われる。読出し動作の間に,レディ/ビジー信号

はローレベルに維持される。以後、読み出されたデータとして、一連のセグメントSegment[0]、Segment[1]、等が順次的に出力される。ここで、セグメントSegment[0]、Segment[1]、等の各々はプログラムデータとECCとで構成される。図11に示したように、セグメント毎にシード初期化の動作が行われる。
シード初期化の動作は、図8及び図9で説明したことと実質的に同一であり、それに対する説明は省略される。図面には示していないが、図8及び図9で説明したように、最初のシード初期化の動作は実質的なデータランダム化/デランダム化の前に、アクセス要請にしたがって行われる。
【0073】
図12は本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。
以下、本実施形態によるフラッシュメモリ装置の動作方法について図面を参照して詳細に説明する。
【0074】
図12を参照すれば、フラッシュメモリ装置の動作方法は、アクセス要請を受ける段階(S100)、アクセス要請されたページに対応するシードを選択する段階(S200)、選択されたシードに擬似ランダムシークェンス発生器630が初期化されるシード初期化の動作を遂行する段階(S300)、ランダムシークェンスデータを生成してランダムシークェンスデータと伝送されたデータとを組み合わせる段階(S400)、そして全てのセグメントが伝送されたか否か(即ち、アクセス要請されたセグメントが全て伝送されたか否か)を判別する段階(S500)を有する。
全てのセグメントが伝送されない場合、動作方法は、シード初期化の動作を遂行するためのS300段階へ移行し、全てのセグメントが伝送されたことが判別されれば、フラッシュメモリ装置の動作方法は終了する。 本実施形態において、セグメントの大きさLを定義するための動作は図12で説明した正常的なアクセス要請の以前に行われる。
【0075】
図13の(A)及び(B)は、ランダム化オン/オフ機能の設定に決定されるランダム化領域を説明するための概略図である。
【0076】
セットフィーチャ命令(又は、テスト命令)と共に提供されるデータD0〜Dnには、セグメントの大きさを設定するためのパラメーター値のみでなく、ランダム化オン/オフ情報及び/又はランダム化オフ領域情報を示すパラメーター値が包含される。
例えば、図13の(A)に示したように、セットフィーチャ命令(又は、テスト命令)と共に提供されるデータは、ランダム化オン/オフ情報を示すオン/オフフラッグとランダム化オフ領域情報を示すオフ領域情報とを包含する。
ランダム化オフ領域情報として、ランダム化オフ開始アドレス(又は、ポインター)及びランダム化オフ終了アドレス(又は、ポインター)によって、セグメントの一部領域(図面で斜線をつけた領域であり、以下、ランダム化オフ領域であると称する)が指定される。この場合、ランダム化オフ領域を除外した残りの部分のデータは、ランダム化される。
【0077】
ランダム化オフ領域を指定する方法は、多様に変更することができる。例えば、ランダム化オフ開始アドレス(又は、ポインター)のみが提供される時、ランダム化オフ領域は、ランダム化オフ開始アドレスによって指定されたアクセスポイントでセグメントの最後まで決定される。即ち、図13の(B)に示したように、セグメントのパリティー情報に対応する領域をランダム化オフ領域として定義しようとする場合、ランダム化オフ開始アドレスのみがパラメーター値に包含される。
ランダム化オフ領域は、スペアデータ及び/又はモニターリングデータを格納する領域を包含することができる。ここで、モニターリングデータは、MLC読出しレベル制御のためのモニターリングデータパターンを包含する。これは特許文献1と特許文献2(特許文献1の対応する米国特許出願の公開公報)に「半導体メモリシステム及びそれのアクセス方法」という題目で開示されている。
本実施形態において、3つのフィーチャ命令の代わりに、ランダム化するオンリード/オフリード命令を別に使用することができる。
【0078】
本実施形態において、ランダム化オフ領域の単位は多様に決定することができる。例えば、ランダム化オフ領域の単位は、セグメント内の任意の大きさ、1つ又はそれ以上のセグメント、1つ又はそれ以上のページ、1つ又はそれ以上のメモリブロック、1つ又はそれ以上のプラン、1つ又はそれ以上のチャンネル、又はそれらの組み合わせで構成することができる。
【0079】
本実施形態において、ランダム化オン/オフ機能は、ウェアインデックス(wear index)に基づいて自動的に設定することができる。例えば、ウェアインデックスは、プログラム−消去サイクル、プログラム時間(又は、プログラムループの回数)、消去時間(又は、消去ループの回数)、読出しレベルシフト(又は、電荷損失)等を包含する。メモリ制御器は、ウェアインデックスに基づいてフラッシュメモリ装置のランダム化オン/オフ機能を自動的に設定する。
図面には示していないが、ランダム化オン/オフ機能の設定は、ランダム化のみではなく、デランダム化にも適用することができる。
【0080】
図14は本発明の他の一実施形態によるフラッシュメモリ装置を説明するためのブロック図である。
図14を参照すれば、フラッシュメモリ装置は、メモリセルアレイ100a、制御ロジック300a、ページバッファ回路400a、列選択回路500a、ランダム化及びデランダム化回路600a、及び入出力インターフェイス700aを包含する。図14に示したメモリセルアレイ100a、ページバッファ回路400a、列選択回路500a、及び入出力インターフェイス700aは、図1に示したものと実質的に同様に動作するので、それに対する説明は省略する。
【0081】
制御ロジック300aは、レジスター301とデコーダー302とを有する。
レジスター301は、セットフィーチャ命令と共に入力されるパラメーター値(例えば、ランダム化オフ領域情報及びランダム化オン/オフ情報を包含する)として設定される。
デコーダー302は、レジスター301に格納されたパラメーター値をデコーディングして、ランダム化オフフラッグ信号RFSを生成する。
ランダム化オフフラッグ信号RFSは、アクセス要請(又は、読出し/書込み要請)の時、現在列オフセット値がレジスター301に格納されたランダム化オフ領域に属するか否かにしたがって活性化される。
ランダム化オフフラッグ信号RFSの活性化は、ランダム化機能がオフにされることを意味する。デコーダー302は、例えば、カウンター、カウンターの値とランダムオフ領域の開始アドレスを比較するための比較器、等で構成することができる。
【0082】
ランダム化及びデランダム化回路600aは、入出力インターフェイス700aと列選択回路500aとの間に位置し、伝送されるデータ(プログラムデータ又は読み出されたデータ)のランダム化/デランダム化を行う。
ランダム化及びデランダム化回路600aは、ランダム化及びデランダム化ユニット601とマルチプレクサー/デマルチプレクサー602とを包含する。
ランダム化及びデランダム化ユニット601は、図3に示したものと実質的に同様に動作するので、それに対する説明は省略する。
【0083】
マルチプレクサー/デマルチプレクサー602は、ランダム化オフフラッグ信号RFSに応答して動作し、入出力インターフェイス700aから伝達されるデータとランダム化及びデランダム化ユニット601から出力されるデータの内の1つを選択する。
例えば、ランダム化オフフラッグ信号RFSが活性化される時(即ち、ランダム化機能がオフされる時)、マルチプレクサー/デマルチプレクサー602は、入出力インターフェイス700aから伝達されるデータ(即ち、ランダム化されないデータ)を選択する。
マルチプレクサー/デマルチプレクサー602は、ランダム化オフフラッグ信号RFSの非活性化に応答して、ランダム化及びデランダム化ユニット601から出力されるデータ(即ち、ランダム化されたデータ)を選択する。
【0084】
マルチプレクサー/デマルチプレクサー602は、ランダム化オフフラッグ信号RFSに応答して動作し、列選択回路500aから出力されるデータを入出力インターフェイス700a及びランダム化及びデランダム化ユニット601の内のいずれか1つへ伝達する。
例えば、マルチプレクサー/デマルチプレクサー602は、ランダム化オフフラッグ信号RFSの活性化に応答して、列選択回路500aから出力されるデータを入出力インターフェイス700aへ伝達する。
マルチプレクサー/デマルチプレクサー602は、ランダム化オフフラッグ信号RFSの非活性化に応答して、列選択回路500aから出力されるデータをランダム化及びデランダム化ユニット601へ伝達する。
【0085】
本実施形態において、ランダム化及びデランダム化ユニット601は、図14において点線で示したように、ランダム化オフフラッグ信号RFSが提供されるように構成することができる。これはランダムオフ領域の大きさにしたがって、選択的にランダム化及びデランダム化ユニット601が動作するようにするためである。
例えば、ランダム化オン/オフがセグメント単位で行われる場合、ランダム化及びデランダム化ユニット601は、ランダム化オフフラッグ信号RFSに影響を及ばさない。
ランダム化オン/オフがページもしくはブロックもしくはプラン単位に行われる場合、ランダム化及びデランダム化ユニット601は、ランダム化オフが適用されるデータが入力される間に動作しないように、ランダム化オフフラッグ信号RFSの影響を受ける。
以上の説明のように、レジスター301に設定されたパラメーター値に基づいて、ランダム化/デランダム化機能を活性化又は非活性化させることが可能である。
【0086】
図15は、本発明の他の実施形態によるフラッシュメモリ装置を説明するためのブロック図である。
図15を参照すれば、フラッシュメモリ装置は、メモリセルアレイ100b、制御ロジック300b、ページバッファ回路400b、列選択回路500b、ランダム化及びデランダム化回路600b、及び入出力インターフェイス700bを有する。
図15に示したメモリセルアレイ100b、制御ロジック300b、ページバッファ回路400b、列選択回路500b、及び入出力インターフェイス700bは、図14に示したものと実質的に同様に動作するので、それに対する説明は省略する。
【0087】
ランダム化及びデランダム化回路600bは、ランダムシークェンスデータ発生ユニット603、ORゲート604、及び第1及び第2マルチプレクサー605、606を有する。
ランダムシークェンスデータ発生ユニット603は、ミキサー630が除去される点を除外すれば、図3に示したものと同様に構成される。例えば、ランダムシークェンスデータ発生ユニット603は、シードテーブル610、シード初期化部620、及び擬似ランダムシークェンス発生器630を有する。
ランダムシークェンスデータ発生ユニット603によって順次的に生成されるランダムシークェンスデータ(例えば、1−ビットランダムシークェンスデータ)は、インバータINV1を通じてORゲート604に提供される。
ORゲート604は、ランダム化オフフラッグ信号RFS及び反転されたランダムシークェンスデータに応答して選択信号SELを出力する。
【0088】
第1マルチプレクサー605は、選択信号SELに応答して動作し、入出力インターフェイス700bから出力されるデータData_In及びインバータINV2を通じて反転されたデータData_In_bの内の1つを選択する。
例えば、ランダム化オフフラッグ信号RFSがハイに活性化される場合、ランダム化機能はオフされる。このような場合、選択信号SELは、ランダムシークェンスデータの値に関わらず、論理ハイレベルを有する。
【0089】
選択信号SELが論理ハイレベルを有すれば、第1マルチプレクサー605は、反転されたデータData_In_bではなく、データData_Inを選択する。即ち、データランダム化機能がバイパスされる。
ランダム化オフフラッグ信号RFSがローに非活性化される場合、ランダム化機能はオンされる。このような場合、選択信号SELは、論理ハイレベル又は論理ローレベルに固定されるのではなく、ランダムシークェンスデータの値にしたがって論理ハイレベルと論理ローレベルとを有する。
選択信号SELがランダムシークェンスデータの値にしたがって論理ハイレベルと論理ローレベルに設定されることにより、第1マルチプレクサー605はランダムシークェンスデータの値にしたがってデータData_Inと反転されたデータData_In_bを選択する。即ち、データランダム化が行われる。
【0090】
第2マルチプレクサー606は、選択信号SELに応答して動作し、列選択回路500cから出力されるデータData_Out及びインバータINV3を通じて反転されたデータData_Out_bの内の1つを選択する。
選択信号SELが論理ハイレベルを有すれば、第2マルチプレクサー606は、データData_Outを選択する。即ち、データデランダム化がバイパスされる。
ランダム化オフフラッグ信号RFSがローに非活性化される場合、デランダム化機能はオンされる。このような場合、選択信号SELは、ランダムシークェンスデータの値にしたがって論理ハイレベルと論理ローレベルとを有する。
選択信号SELがランダムシークェンスデータの値にしたがって論理ハイレベルと論理ローレベルとに設定されることにより、第2マルチプレクサー606は、ランダムシークェンスデータの値にしたがってデータData_Outと反転されたデータData_Out_bを選択する。即ち、データデランダム化が行われる。
【0091】
図16は、本発明の他の実施形態によるフラッシュメモリ装置を説明するためのブロック図である。
図16を参照すれば、フラッシュメモリ装置は、メモリセルアレイ100c、ページバッファ回路400c、列選択回路500c、ランダム化及びデランダム化回路600c、及び入出力インターフェイス700cを有する。
図16に示したメモリセルアレイ100c、ページバッファ回路400c、列選択回路500c、及び入出力インターフェイス700cは、図17に示したものと実質的に同様に動作するので、それに対する説明は省略する。
【0092】
図16に示したランダム化及びデランダム化回路600cは、第1及び第2マルチプレクサー608、609の選択信号SELとして、ランダムシークェンスデータ発生ユニット607の出力、即ち、ランダムシークェンスデータが使用される点を除外すれば、図15に示したものと実質的に同一であり、それに対する説明は省略する。
【0093】
図17は図14及び図15で説明したランダム化オン/オフ機能を有するフラッシュメモリ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
説明の便宜上、ランダム化オフ領域がセグメントの特定領域(例えば、図13の(B)のECC/パリティーデータに対応する領域)として設定されると仮定する。
【0094】
先に説明したように、フラッシュメモリ装置のセグメントの大きさSEG_Lは、セットフィーチャ命令(又は、テスト命令)を利用して設定される。
制御ロジック300aもしくは300bのレジスター(例えば、301)は、セグメントの大きさSEG_Lを示すパラメーター値と、さらにランダム化オン/オフ情報及びランダム化オフ領域を指定するための領域情報に設定される。これはS200段階で行われる。この動作(セグメントの大きさの設定及び/又はランダム化オン/オフの設定)は、パワーアップ以後又は必要により行われる。
【0095】
フラッシュメモリ装置に対するアクセス(読出し/書込み動作)は、S210段階で要請される。
S220段階において、アクセス要請の時に入力された現在のオフセットアドレスについて、レジスター301に設定されたランダム化オフ領域に属するか否かが判別される。これは制御ロジック300aもしくは300bによって行われる。
仮に、現在のオフセットアドレスがレジスター301に設定されたランダム化オフ領域に属しないと判別されれば、ランダム化/デランダム化無しでデータが伝送される。
以後、手続はS250へ進行する。仮に現在のオフセットアドレスがレジスター301に設定されたランダム化オフ領域に属することと判別されれば、伝送されるデータに対するランダム化/デランダム化が行われる。これは図14及び図15で説明したものと実質的に同様に行われる。以後、フラッシュメモリ装置の動作は、S250段階へ移行する。
【0096】
S250段階において、ランダム化オフ領域の単位に対応するデータ(例えば、512−バイト)について、全て伝送されたか否かが判別される。例えば、1つのセグメントに対応するデータ(例えば、512−バイト)が、全て伝送されたか否かが判別される。
仮に伝送されていなければ、フラッシュメモリ装置の動作は、S220段階へ移行する。仮に伝送されていれば、フラッシュメモリ装置の動作は、S260段階へ移行する。
S260段階において、アクセス要請されたデータが全て伝送されたか否かが判別される。仮に伝送されていなければ、フラッシュメモリ装置の動作は、S220段階へ移行する。もし伝送されていなければ、フラッシュメモリ装置の動作は、終了する。
【0097】
図18は、オルビットラインメモリ構造又はオッドイーブンメモリ構造のために、図1に示したメモリセルアレイを複数のメモリブロックで構成する例を説明するための例示図であり、メモリセルアレイ100の例示的な構造を示す。
一例として、メモリセルアレイ100が、1024個のメモリブロックに分けたNANDフラッシュメモリ装置を示している。各メモリブロックに格納されたデータは、同時に消去されるか、或いはメモリサブブロック単位で消去することができる。
本実施形態において、メモリブロック又はメモリサブブロックは、同時に消去される格納素子の最小単位である。各メモリブロックには、例えば、ビットライン(例えば、1KBのビットライン)に各々対応する複数の列がある。オルビットライン(all bitline:ABL)構造と称される本実施形態において、メモリブロックの全てビットラインは、読出し及びプログラム動作の間に同時に選択することができる。行選択回路200によって選択されたワードラインに属し、全てビットラインと連結された格納素子は、同時にプログラムすることができる。
【0098】
本実施形態において、同一の列に属する複数の格納素子は、NANDストリングを構成するように直列に連結される。NANDストリングの一端子は、ストリング選択ラインSSLによって制御される選択トランジスターを通じて、対応するビットラインに連結され、他の端子は、接地選択ラインGSLによって制御される選択トランジスターを通じて、共通ソースラインCSLに連結される。
【0099】
オッドイーブン構造(odd−even architecture)と称される他の実施形態において、ビットラインは、イーブンビットラインBLeとオッドビットラインBLoとに区分される。オッド/イーブンビットライン構造において、選択されたワードラインに属し、オッドビットラインと連結された格納素子が、第1時間にプログラムされ、選択されたワードラインに属し、イーブンビットラインと連結された格納素子は、第2時間にプログラムされる。
【0100】
図19は、本発明の他の実施形態によるメモリセルアレイを説明するための図である。本実施形態によるメモリセルアレイは、垂直構造を有するように構成される。垂直構造は、基板に対してストリングが垂直に形成された構造を意味する。
【0101】
図19を参照すれば、メモリセルアレイ100aは、複数のメモリブロックBLK1〜BLKzを含む。メモリブロックBLK1〜BLKzの各々は、3次元構造(又は垂直構造)を有する。
例えば、メモリブロックBLK1〜BLKzの各々は、第1乃至第3方向にしたがって伸張された構造物を含み、メモリブロックBLK1〜BLKzの各々は、第2方向に沿って伸張された複数のストリング(又は、NANDストリング)を含む。
他の例として、第1又は第3方向に沿って複数のNANDストリングが提供され得る。例示的に、メモリブロックBLK1〜BLKzは、図1に示した行選択回路200によって選択される。
【0102】
図20は、本発明の一実施形態による図19に示したメモリブロックBLK1〜BLKzの内の1つの一部を示す斜視図である。
図21は、図20に示したメモリブロックをI−I’線に沿って切断した断面を示す図である。
図20及び図21を参照すれば、メモリブロックBLKaは、第1乃至第3方向にしたがって伸張された構造物を含む。
【0103】
先ず、基板111が提供されるが、基板111としては、第1タイプを有するウェル(well)を用いることができ、例えば、ホウ素(B、Boron)のような5族元素が注入されて形成されたpウェルを用いることができる。
また、基板111は、例えば、nウェル内に提供されるポケットpウェルを用いることもできる。以下の説明においては、基板111がpウェルであると仮定するが、基板111は、pウェルに限定されるものではない。
【0104】
基板111の上に、第1方向に沿って伸張された複数のドーピング領域311〜314が提供される。例えば、複数のドーピング領域311〜314は、基板111と互いに異なる第2タイプを有する。図示の便宜上、図20には4つのドーピング領域311〜314のみが図示されている。しかし、第3方向に沿ってさらに多くのドーピング領域を提供することができる。複数のドーピング領域311〜314は、n−タイプを有する。
以下においては、ドーピング領域311〜314がn−タイプを有すると仮定するが、ドーピング領域311〜314は、n−タイプに限定されるものではない。
【0105】
ドーピング領域311、312の間の基板111の上に、第1方向に沿って伸張される複数の絶縁物質112が、第2方向に沿って順次的に提供される。例えば、複数の絶縁物質112は、所定距離程度に離隔されるように第2方向に沿って提供される。絶縁物質112は、例えばシリコン酸化物(Silicon Oxide)のような絶縁物質を包含する。
【0106】
ドーピング領域311、312の間の基板111の上に、第1方向に沿って順次的に配置され、第2方向に沿って絶縁物質112を貫通する複数のピラー113が提供される。複数のピラー113は、絶縁物質112を貫通して基板111と連結される。また、各ピラー113は、複数の物質で構成される。
例えば、各ピラー113の表面層114は、第1タイプを有するシリコン物質を包含する。他の例として、各ピラー113の表面層114は、基板111と同一なタイプを有するシリコン物質を包含する。
以下の説明においては、各ピラー113の表面層114がp−タイプシリコンを含むと仮定する。しかし、各ピラー113の表面層114は、p−タイプシリコンを含むことに限定されるものではない。
各ピラー113の内部層115は絶縁物質で構成される。例えば、各ピラー113の内部層115はシリコン酸化物(Silicon Oxide)のような絶縁物質を包含する。又は、各ピラー113の内部層115はエアーギャップ(air gap)を包含することができる。
【0107】
隣接するドーピング領域の間に配置された各構造物を参照すれば、絶縁物質112、ピラー113、及び基板111の露出された表面に沿って、絶縁膜116が提供される。た、第2方向に沿って提供される最後の絶縁物質112の第2方向側の露出面に提供される絶縁膜116は、除去することができる。
絶縁膜116は1つ又はそれより多い物質層で構成できる。絶縁膜116の露出された表面の上に、第1導電物質211〜291が提供される。例えば、第1方向に沿って伸張される第1導電物質211が、基板111に隣接する絶縁物質112及び基板111の間に提供される。第1導電物質211〜291は、例えば、金属物質であり、他の例としては、ポリシリコンなどの導電物質が挙げられる。
【0108】
ドーピング領域312、313の間に配置された構造物は、ドーピング領域311、312の間に配置された構造物と同様に構成される。同様に、ドーピング領域313、314の間に配置された構造物は、ドーピング領域311、312の間に配置された構造物と同様に構成される。
【0109】
複数のピラー113の上にプラグ320が各々提供される。例えば、プラグ320は、第2タイプでドーピングされたシリコン物質を用いることができる。また、プラグ320は、n−タイプでドーピングされたシリコン物質であってもよい。
以下において、プラグ320は、n−タイプシリコンを含むと仮定する。しかし、プラグ320は、n−タイプシリコンを含むことに限定されるものではない。
例示的に、各プラグ320の幅は、対応するピラー113の幅より大きい。例えば、各プラグ320は、対応するピラー113の上部面にパッド形態で提供される。
第3方向に伸張された第2導電物質331〜333は、プラグ320と電気的に連結されるように提供される。
第2導電物質331〜333は、第1方向に沿って順次的に配置され、例えば、金属物質であり、他の例としては、ポリシリコン等の導電物質が挙げられる。
【0110】
図21において、隣接するドーピング領域(例えば、311、312)の間に配置された構造物は、ビットラインとして作用する導電物質(例えば、331、332、333)に各々電気的に連結される複数のピラー113を含む。
ビットラインとして作用する導電物質(例えば、331、332、333)に各々電気的に連結されるピラー113は、1つのプランを構成する。これは1つのメモリブロックが複数のプランで構成されたことを意味する。
図20及び図21において、導電物質211〜213は、接地選択ラインとして作用し、導電物質291〜293は、ストリング選択ラインとして作用し、ドーピング領域311〜314は、共通ソースラインとして作用し、導電物質221〜281、222〜282、223〜283は、ワードラインとして作用する。
【0111】
図22は、本発明の一実施形態による図21に示したメモリブロックの等価回路を示す回路図である。
図22を参照すれば、複数のビットライン及び共通ソースラインCSLの間に、複数のNANDストリングが提供される。例えば、ビットラインBL1及び共通ソースラインCSLの間に、NANDストリングNS11、NS21、NS31が提供され、ビットラインBL2及び共通ソースラインCSLの間に、NANDストリングNS12、NS22、NS32が提供され、ビットラインBL3及び共通ソースラインCSLの間に、NANDストリングNS13、NS23、NS33が提供される。
ビットラインBL1〜BL3は、第3方向に伸張された第2導電物質331〜333(図20参照)に各々対応する。
【0112】
各NANDストリングのストリング選択トランジスターSSTは、対応するビットラインと連結される。各NANDストリングの接地選択トランジスターGSTは、共通ソースラインCSLと連結される。
各NANDストリングのストリング選択トランジスターSST及び接地選択トランジスターGSTの間に、複数のメモリセルMCが提供される。
【0113】
1つのビットラインに共通に連結されたNANDストリングは、1つの列を形成する。
例えば、ビットラインBL1に連結されたNANDストリングNS11〜NS31は、第1列を形成し、ビットラインBL2に連結されたNANDストリングNS12〜NS32は、第2列を形成し、ビットラインBL3に連結されたNANDストリングNS13〜NS33は、第3列を形成する。
1つのストリング選択ラインSSLに連結されるNANDストリングは、1つの行を形成する。
例えば、ストリング選択ラインSSL1に連結されたNANDストリングNS11〜NS13は、第1行を形成し、ストリング選択ラインSSL2に連結されたNANDストリングNS21〜NS23は、第2行を形成し、ストリング選択ラインSSL3に連結されたNANDストリングNS31〜NS33は、第3行を形成する。
【0114】
図22に示したように、複数の行と列に配列されたNANDストリングは、接地選択ラインGSLを共有する。各行(又は、各プラン)に属するメモリセルは、他の層に各々配列されたワードラインWL1〜WL7を共有する。
例えば、プランPL1に属し、接地選択トランジスターGSTに隣接するメモリセルMC1は、ワードラインWL1を共有し、プランPL1に属し、ストリング選択トランジスターSSTに隣接するメモリセルMC7は、ワードラインWL7を共有する。
【0115】
同一の行もしくはプランに属するNANDストリングは、ストリング選択ラインを共有する。
例えば、プランPL1に属するNANDストリングNS11、NS12、NS13は、ストリング選択ラインSSL1を共有し、プランPL2に属するNANDストリングNS21、NS22、NS23は、ストリング選択ラインSSL2を共有し、プランPL3に属するNANDストリングNS31、NS32、NS33は、ストリング選択ラインSSL3を共有する。
ストリング選択ラインSSL1、SSL2、SSL3は、独立的に制御され、その結果、任意のプランもしくは行(例えば、PL1)に属するNANDストリングNS11、NS12、NS13が、ビットラインBL1、BL2、BL3と電気的に各々連結される。
残りのプラン(例えば、PL2、PL3)に属するNANDストリングNS21、NS22、NS23、NS31、NS32、NS33は、ビットラインBL1、BL2、BL3と電気的に各々分離される。
【0116】
本実施形態において、プログラム及び読出し動作の時、ストリング選択ラインSSL1〜SSL3の内のいずれか1つが行デコーダー回路200(図1参照)によって選択される。即ち、プログラム及び読出し動作はNANDストリングNS11〜NS13、NS21〜NS23、NS31〜NS33の行単位(又は、プラン単位)に遂行される。
1つのページは、例えば、1つのストリング選択ラインによって選択され、1つのプランに属するメモリセル(1つのワードラインに連結される)で構成できる。しかし、ページは、ここに開示されたことに限定されるものではない。
【0117】
図23は、本発明の一実施形態によるメモリシステムを説明するためのブロック図である。
図23を参照すれば、メモリシステム3000は、少なくとも1つのフラッシュメモリ1000と制御器2000とを包含する。
フラッシュメモリ1000は、制御器2000の制御の下に動作し、格納媒体として使用される。
【0118】
制御器2000は、フラッシュメモリ1000を制御するように構成され、フラッシュメモリ1000は、ランダム化及びデランダム化回路1100を包含する。
図23に示したフラッシュメモリ1000は、図1、図14、又は図15に示したものと実質的に同様に構成され、それに対する説明は省略する。
ランダム化及びデランダム化回路1100は、先に説明したように、アクセス要請されたセグメントに各々同一なシードを適用するように構成される。
【0119】
制御器2000は、第1インターフェイス2100、第2インターフェイス2200、処理ユニット2300、バッファメモリ2400、及びECCブロック2500を包含する。
第1インターフェイス2100は、外部(例えば、ホスト)とインターフェイスするように構成され、第2インターフェイス2200は、フラッシュメモリ1000とインターフェイスするように構成される。
処理ユニット2300は、制御器2000の全般的な動作を制御するように構成される。
バッファメモリ2400は、フラッシュメモリ1000に格納されるデータ又はフラッシュメモリ1000から読み出されたデータを格納するように構成される。
ECCブロック2500は、バッファメモリ2400から出力されるデータに基づいてECCデータを生成し、ECCデータに基づいてフラッシュメモリ1000から読み出されたデータに対するエラー検出及び訂正動作を遂行する。
ECCデータは、フラッシュメモリ1000に格納されるデータと同一のページ又はフラッシュメモリ1000に格納されるデータと、異なる領域に格納することができる。
【0120】
制御器2000は、図6で説明したように、パワーアップ以後セットフィーチャ命令を利用して、セグメントの大きさSEG_Lを設定する。
セグメントの大きさSEG_Lの設定と、さらにランダム化オン/オフ機能及びランダム化オフ領域の設定が、制御器2000によって行われる。
又、フラッシュメモリ装置のメモリセルアレイ100に、不揮発性トリム情報としてセグメントの大きさSEG_Lの値を格納することができる。このような場合、パワーアップの時、セグメントの大きさSEG_Lの値は、フラッシュメモリ装置の制御ロジック300の制御の下に、ランダム化及びデランダム化回路600へロードされる。
他の例として、セグメントの大きさSEG_Lの値は、ウエハーレベル又はパッケージレベルでヒューズオプションを通じて設定することができる。
【0121】
例示的な実施形態において、第1インターフェイス2100は、コンピューターバス標準、ストレージバス標準、iFCP Peripheralバス標準、等の中で1つ又はそれより多いことの組合で構成できる。
コンピューターバス標準(computer bus standards)は、S−100 bus、Mbus、Smbus、Q−Bus、ISA、Zorro II、Zorro III、CAMAC、FASTBUS、LPC、EISA、VME、VXI、NuBus、TURBOchannel、MCA、Sbus、VLB、PCI、PXI、HP GSC bus、CoreConnect、InfiniBand、UPA、PCI−X、AGP、PCIe、Intel QuickPath Interconnect、Hyper Transport、等を含む。
【0122】
ストレージバス標準(Storage bus standards)は、ST−506、ESDI、SMD、Parallel ATA、DMA、SSA、HIPPI、USB MSC、FireWire(1394)、Serial ATA、eSATA、SCSI、Parallel SCSI、Serial Attached SCSI、Fibre Channel、iSCSI、SAS、RapidIO、FCIP、等を含む。
iFCP Peripheralバス標準(iFCP Peripheral bus standards)は、Apple Desktop Bus、HIL、MIDI、Multibus、RS−232、DMX512−A、EIA/RS−422、IEEE−1284、UNI/O、1−Wire、I2C、SPI、EIA/RS−485、USB、Camera Link、External PCIe、Light Peak、Multidrop Bus、等を含む。
【0123】
図24は、本発明の他の実施形態によるメモリシステムを説明するためのブロック図である。
図24を参照すれば、メモリシステム3000は、少なくとも1つのフラッシュメモリ1000、制御器2000、及びボンディングオプション3010を包含する。
図24に示したフラッシュメモリ1000と制御器2000とは、以下の相異点を除けば、図24に示したものと実質的に同一であり、それに対する説明は省略する。
【0124】
ボンディングオプション3010は、不揮発性メモリ装置1000にセグメントの大きさSEG_Lの値を提供するために使用され、例えば、特定セグメントの大きさSEG_Lの値(例えば、バイナリコード値)を設定するように構成され、パッドに連結されたヒューズを包含する。
特定セグメントの大きさSEG_Lにの設定は、パッケージレベルで行われる。このような場合、セグメントの大きさSEG_Lを設定するためにパワーアップ以後、制御器2000からフラッシュメモリ1000に、セットフィーチャ命令を伝送する動作は行わない。
【0125】
図25は本発明の他の実施形態によるメモリシステムを説明するためのブロック図である。
図25を参照すれば、メモリシステム3000aは、少なくとも1つのフラッシュメモリ1000aと制御器2000aとを包含する。
フラッシュメモリ1000aは、制御器2000aの制御の下に動作し、格納媒体として使用される。
図25に示したフラッシュメモリ1000aは、先に言及したランダム化及びデランダム化回路を包含しない。
制御器2000aは、フラッシュメモリ1000aを制御するように構成され、フラッシュメモリ1000aに格納されるデータをランダム化するように、そしてランダム化されたデータにECCデータを付加するように構成される。
制御器2000aは、また、フラッシュメモリ1000aから読み出されたランダム化されたデータのエラーに対する検出及び訂正動作を遂行し、ランダム化されたデータをデランダム化するように構成される。
【0126】
制御器2000aは、第1インターフェイス2100a、第2インターフェイス2200a、処理ユニット2300a、バッファメモリ2400a、ECCブロック2500a、及びランダム化/デランダム化ブロック2600を包含する。
図25に示した構成要素2100a、2200a、2300a、2400a、2500aは、以下の相異点を除けば、図23に示したものと実質的に同一であり、それに対する説明は省略する。
【0127】
ランダム化及びデランダム化ブロック2600は、バッファメモリ2400aから出力されるデータをランダム化するように、そしてフラッシュメモリ1000aから読み出されたデータ(即ち、ランダム化されたデータ)をデランダム化するように構成される。
ランダム化及びデランダム化ブロック2600は、図1乃至図17で説明した方式にしたがって、順次データ及びランダムデータに対するランダム化及びデランダム化動作を遂行するので、それに対する説明は省略する。
ECCブロック2500aは、ランダム化及びデランダム化ブロック2600から出力されるランダム化されたデータに基づいて、ECCデータを生成する。
ECCブロック2500aは、また、ECCデータに基づいてフラッシュメモリ1000aから読み出されたデータ、即ち、ランダム化されたデータに対するエラー検出及び訂正動作を遂行する。
ECCデータは、フラッシュメモリ1000aに格納されるデータと同一のページに格納されるか、又はフラッシュメモリ1000aに格納されるデータと異なる領域に格納することができる。
【0128】
図25に示したメモリシステムの場合、書込み動作は、フラッシュメモリ1000aに格納されるデータをランダム化させ、ランダム化されたデータに基づいてECCデータを生成し、フラッシュメモリ1000aにECCデータとランダム化されたデータを格納することを包含するか、又は、格納されるデータとECCデータとを全てランダム化して格納することを包含する。
読出し動作は、ECCデータに基づいて読み出されたデータ(即ち、ランダム化されたデータ)に対するエラー検出及び訂正動作を遂行し、読み出されたデータをランダム化させることを包含する。
【0129】
図26は、本発明の一実施形態による半導体ドライブを説明するためのブロック図である。
図26を参照すれば、半導体ドライブ4000(SSD)は、格納媒体4100と制御器4200とを包含する。
格納媒体4100は、複数のチャンネルCH0−CHn−1を通じて、制御器4200と連結される。チャンネルCH0−CHn−1の各々には、複数の不揮発性メモリNVMが共通に連結され、各不揮発性メモリは、図1、図14、又は図15で説明したフラッシュメモリで構成される。即ち、各不揮発性メモリNVMは、ランダム化及びデランダム化回路4101を包含する。このような場合、制御器4200は、図23に示したものと実質的に同様に構成される。即ち、データランダム化及びデランダム化は、各不揮発性メモリ内で行われ、エラー検出及び訂正は制御器4200内で行われる。
【0130】
1つのチャンネル(例えば、CH0)に連結された不揮発性メモリ装置は、単一ビットデータ(例えば、メタデータ、パリティーデータ、又はそのようなこと)を格納するのに使用され、残りのチャンネル(例えば、CH1〜CHn−1)の各々に連結された不揮発性メモリ装置は、マルチ−ビットデータを格納するのに使用することができる。
このような場合、制御器4200は、セットフィーチャ命令を利用してチャンネルCH0の不揮発性メモリ装置のランダム化機能をオフさせ得る。同様に、制御器4200は、セットフィーチャ命令を利用して残りチャンネルCH1〜CHn−1の不揮発性メモリ装置に対するランダム化オフ領域を設定することができる。
【0131】
図27は本発明の他の実施形態による半導体ドライブを説明するためのブロック図である。
図17を参照すれば、半導体ドライブ4000a(SSD)は、格納媒体4100aと制御器4200aとを包含する。
格納媒体4100aは、複数のチャンネルCH0−CHn−1を通じて制御器4200aと連結される。チャンネルCH0−CHn−1の各々には、複数の不揮発性メモリNVMが共通に連結される。
各不揮発性メモリNVMは、ランダム化及びデランダム化回路を包含しない。このような場合、各不揮発性メモリNVMは、図25に示したものと実質的に同様に構成される。
制御器4200aは、ランダム化及びデランダム化回路4102を包含する。このような場合、制御器4200aは、図25に示したものと実質的に同様に構成される。即ち、データランダム化及びデランダム化、エラー検出及び訂正は、制御器4200a内で行われる。
【0132】
図28は、図26又は図27に示した半導体ドライブを利用するストレージを説明するためのブロック図であり、図29は、図26又は図27に示した半導体ドライブを利用するストレージサーバーを説明するためのブロック図である。
本実施形態による半導体ドライブ4000は、ストレージの構成に使用することができる。
図28に示したように、ストレージは、図26又は図27で説明したものと実質的に同様に構成される複数の半導体ドライブ4000を包含する。
本実施形態による半導体ドライブ4000は、ストレージサーバーの構成に使用することができる。
図29に示したように、ストレージサーバーは、図26又は図27で説明したものと実質的に同様に構成される複数の半導体ドライブ4000、及びストレージサーバーの全般的な動作を制御するためのサーバー4000Aとを包含する。
また、半導体ドライブ4000に格納されたデータに対する欠陥を治癒するために、適用されるパリティー方式によるパリティー管理のためのRAID制御器4000Bをストレージサーバーに提供することができる。
【0133】
図30乃至図32は本発明の一実施形態によるシステムを説明するための概略図である。
本実施形態によるメモリ制御器及びフラッシュメモリ装置で構成される半導体ドライブがストレージに適用される場合、図30に示したように、システム6000は、有線及び/又は無線でホストと通信するストレージ6100を包含する。
本実施形態によるデータ格納装置を含む半導体ドライブが、ストレージサーバーに適用される場合、図31に示したように、システム7000は、有線及び/又は無線でホストと通信するストレージサーバー7100、7200を包含する。
また、図32に示したように、本実施形態によるデータ格納装置を含む半導体ドライブは、メールサーバー8100にも適用することができる。
メールサーバー8100は、POP及びSMTP方式で連結されたメールデーモンを通じて使用者メールプログラムと通信し、インターネット網を通じて通信する。
【0134】
図33乃至図37は本発明の一実施形態による不揮発性メモリ装置が適用される他のシステムを説明するための概略図である。
図33は、本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置が使用される携帯電話システム(cellular phone system)を説明するためのブロック図である。
【0135】
図33を参照すれば、携帯電話システムは、音を圧縮するか、或いは圧縮された音を解く(compression or decompression)ADPCMコーデック回路9202、スピーカー(speaker)9203、マイクロフォン(microphone)9204、デジタルデータを時分割マルチプレクシングするTDMA回路9206、無線信号のキャリヤー周波数(carrier frequency)をセッティングするPLL回路9210、無線信号を伝達するか、或いは受信するためのRF回路9211等を包含できる。
【0136】
また、携帯電話システムは、様々な種類のメモリ装置を包含でき、例えば、不揮発性メモリ装置9207、ROM9208、SRAM9209を包含できる。
携帯電話システムの不揮発性メモリ装置9207として、例えば、図1で説明したフラッシュメモリ装置が使用される。即ち、不揮発性メモリ装置9207は、アクセス要請されたセグメントに各々同一なシードを適用するように構成される。
ROM9208は、プログラムを格納でき、SRAM9209は、システムコントロールマイクロコンピューター9212のための作業領域として役割を果たすか、或いはデータを一時的に格納する。
ここで、システムコントロールマイクロコンピューター9212は、プロセッサーとして、不揮発性メモリ装置9207の書込み動作及び読出し動作を制御できる。
【0137】
図34は、本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置が使用されるメモリカード(memory card)の例示図である。
メモリカードは、例えば、MMCカード、SDカード、マルチユーズ (multiuse)カード、マイクロSDカード、メモリスティック、コンパクトSDカード、IDカード、PCMCIAカード、SSDカード、チップカード(chipcard)、スマトカード(smartcard)、USBカード、MCP−タイプ埋め込み型カードストレージ、等が挙げられる。
MCP−タイプ埋め込み型カードストレージは、eMMC(embedded MMC)、Esd(embedded SD)、eSSD(embedded SSD)、PPN(Perfect Page NAND)、等を包含する。
【0138】
図34を参照すれば、メモリカードは、外部とのインターフェイスを遂行するインターフェイス部9221、バッファメモリを有し、メモリカードの動作を制御するコントローラ9222、本実施形態による不揮発性メモリ装置9207を少なくとも1つ包含できる。
不揮発性メモリ装置9207は、アクセス要請されたセグメントに各々同一なシードを適用するように構成される。
コントローラ9222は、プロセッサーとして、不揮発性メモリ装置9207の書込み動作及び読出し動作を制御できる。具体的に、制御器9222は、データバス(DATA)とアドレスバス(ADDRESS)とを通じて不揮発性メモリ装置9207、インターフェイス部9221とカップリングされている。
【0139】
図35は本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置が使用されるデジタルスチールカメラ(digital still camera)の例示図である。 図35を参照すれば、デジタルスチールカメラはボディー9301、スロット9302、レンズ9303、ディスプレイ部9308、シャッターボタン9312、ストロボ(strobe)9318等を含む。特に、スロット9302には、メモリカード9331が挿入することができ、メモリカード9331は、アクセス要請されたセグメントに各々同一のシードを適用するように構成された本実施形態による不揮発性メモリ装置9207を少なくとも1つ包含できる。
メモリカード9331が接触形(contact type)である場合、メモリカード9331がスロット9302へ挿入される時、メモリカード9331と回路基板の上の特定電気回路が電気的に接触される。
メモリカード9331が非接触形(non−contact type)である場合、無線信号を通じてメモリカード9331がアクセスされる。
【0140】
図36は図35のメモリカードが使用される多様なシステムを説明するための例示図である。
図36を参照すれば、メモリカード2331は(a)ビデオカメラ、(b)テレビジョン、(c)オーディオ装置、(d)ゲーム装置、(e)電子音楽装置、(f)携帯電話、(g)コンピューター、(h)PDA(Personal Digital Assistant)、(i)ボイスレコーダー(voice recorder)、(j)PCカード等に使用することができる。
【0141】
図37は、本発明の一実施形態によるフラッシュメモリ装置が使用されるイメージセンサー(image sensor)システムを説明するための例示図である。
図37を参照すれば、イメージセンサーシステムはイメージセンサー9332、入出力装置9336、RAM9348、CPU9344、本実施形態によるフラッシュメモリ装置9354等を包含できる。
フラッシュメモリ装置9354はアクセス要請されたセグメントに各々同一なシードを適用するように構成される。各構成要素、即ち、イメージセンサー9332、入出力装置9336、RAM9348、CPU9344、フラッシュメモリ装置9354は、バス9352を通じて互に通信する。
イメージセンサー9332は、フォトゲート、フォトダイオード等のようなフォトセンシング(photo sensing)素子を包含できる。各々の構成要素はプロセッサーと共に1つのチップで構成することができ、プロセッサーと各々別個のチップで構成することもできる。
【0142】
本実施形態において、メモリセルは、可変抵抗メモリセルで構成することができ、例示的な可変抵抗メモリセル及びそれを含むメモリ装置が特許文献3に開示されている。
本発明の他の実施形態において、メモリセルは電荷格納層を有する多様なセル構造の内の1つを利用して具現することができる。
電荷格納層を有するセル構造は、電荷トラップ層を利用する電荷トラップフラッシュ構造、アレイが多層に積層されるスタックフラッシュ構造、ソース−ドレーンが無いフラッシュ構造、ピン−タイプフラッシュ構造、等を包含する。
電荷格納層で電荷トラップフラッシュ構造を有するメモリー装置が、特許文献4、特許文献5、及び特許文献6に各々開示されている。また、ソースもしくはドレーンが無いフラッシュ構造は、特許文献7に開示されている。
【0143】
本発明によるフラッシュメモリ装置及び/又はメモリ制御器は、多様な形態のパッケージを利用して実装することができる。
例えば、フラッシュメモリ装置及び/又はメモリコントローラは、PoP(Package on Package)、Ball grid arrays(BGAs)、Chip scale packages(CSPs)、Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC)、Plastic Dual In−Line Package(PDIP)、Die in Waffle Pack、Die in Wafer Form、Chip On Board(COB)、Ceramic Dual In−Line Package(CERDIP)、Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP)、Thin Quad Flat pack(TQFP)、Small Out line(SOIC)、Shrink Small Out line Package(SSOP)、Thin Small Out line(TSOP)、Thin Quad Flat pack(TQFP)、System In Package(SIP)、Multi Chip Package(MCP)、Wafer−level Fabricated Package(WFP)、Wafer−Level Processed Stack Package(WSP)等の方式にパッケージングされて実装さうることができる。
【0144】
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【0145】
100、100a、100b、100c メモリセルアレイ
200、200a、200b、200c 行選択回路
300、300a、300b、300c 制御ロジック
301 レジスター
302 デコーダー
400、400a、400b、400c ページバッファ回路
500、500a、500b、500c 列選択回路
600、600a、600b、600c ランダム化及びデランダム化回路
601 ランダム化及びデランダム化ユニット
602 マルチプレクサー/デマルチプレクサー
603、607 ランダムシークェンスデータ発生ユニット
604 ORゲート
605、608 第1マルチプレクサー
606、609 第2マルチプレクサー
610 シードテーブル
620 シード初期化部
621 第1加算器
622 第2加算器
623 選択器
624 レジスター
625 比較器
630 擬似ランダムシークェンス発生器
631 XORロジックゲート
640 ミキサー
700、700a、700b、700c 入出力インターフェイス
1000、1000a フラッシュメモリ
1100、2600、4101、4102 ランダム化及びデランダム化回路
2000、2000a、4200、4200a、9222 制御器
2100、2100a 第1インターフェイス
2200、2200a 第2インターフェイス
2300、2300a 処理ユニット
2400、2400a バッファメモリ
2500、2500a ECCブロック
3000、3000a メモリシステム
3010 ボンディングオプション
4000、4000a、8000 半導体ドライブ
4000A サーバー
4000B RAID制御器
4100、4100a 格納媒体
6000、7000 システム
6100 ストレージ
7100,7200 ストレージサーバー
8100 メールサーバー
9201 液晶モジュール
9202 ADPCMコーデック回路
9203 スピーカー
9204 マイクロフォン
9205 キーボード
9206 TDMA回路
9207、9354 不揮発性メモリ装置
9208 ROM
9209 SRAM
9210 PLL回路
9211 RF回路
9212 システムコントロールマイクロコンピューター
9221 インターフェイス部
9301 ボディー
9302 スロット
9303 レンズ
9308 ディスプレイ部
9312 シャッターボタン
9318 ストロボ
9331 メモリカード
9332 イメージセンサー
9336 入出力装置
9344 CPU
9348 RAM
9352 バス


【特許請求の範囲】
【請求項1】
メモリセルアレイの選択されたページからデータを読み出すか、或いはメモリセルアレイの選択されたページへ書き込むように構成されたページバッファ回路と、
前記選択されたページに割り当てられたシードに基づいて、前記ページバッファ回路へ伝送されるか、或いは前記ページバッファ回路から伝送されるデータをランダム化及びデランダム化するように構成されたランダム化及びデランダム化回路と、を有し、
前記選択されたページは複数のセグメントで構成され、
前記ランダム化及びデランダム化回路は、前記選択されたページに割り当てられたシードに基づいて、前記選択されたページのアクセス要請されたセグメントの各々に対するランダムシークェンスを生成するように構成され、前記シードにしたがって反復的に生成された前記ランダムシークェンスに基づいて前記各アクセス要請されたセグメントのデータをランダム化及びデランダム化するように構成されていることを特徴とする不揮発性メモリ装置。
【請求項2】
前記ランダム化及びデランダム化回路は、
前記ページの各々に対応する複数のシードを格納するシードテーブルと、
前記シードテーブルから提供され、前記選択されたページに対応するシードに基づいてランダムシークェンスを生成する擬似ランダムシークェンス発生器と、
前記ランダムシークェンスとアクセス要請されたセグメントのデータとを論理的に組み合わせするミキサーと、
前記選択されたページに対応する前記シードにしたがって、反復的に生成される前記ランダムシークェンスにしたがって、アクセス要請されたセグメントの各々のデータをランダム化及びデランダム化するように、前記選択されたページに対応する前記シードに前記擬似ランダムシークェンス発生器を初期化するシード初期化部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ装置。
【請求項3】
前記シード初期化部は、前記擬似ランダムシークェンス発生器をシードに初期化するためのシード初期化の動作を遂行し、
前記アクセス要請されたセグメントの中で第1番目のアクセス要請されたセグメントのデータに対するシード初期化の動作は、アクセス要請の時に行われ、
残りのアクセス要請されたセグメントのデータに対するシード初期化の動作は、現在のアクセス要請されたセグメントの最後のセグメントデータが処理される時に行われることを特徴とする請求項2に記載の不揮発性メモリ装置。
【請求項4】
前記シード初期化部は
レジスターと、
伝送されるデータを示すアドレスの値とセグメントの大きさより1程度小さい値SEG−1を加算するように構成された第1加算器と、
前記レジスターの出力値と前記セグメントの大きさを加算するように構成された第2加算器と、
アクセス要請の完了の時、活性化される選択信号に応答して前記第1及び第2加算器の中で複数の出力値の中で1つを選択する選択器と、
前記選択器によって選択された出力値は前記レジスターへ伝送され、
前記レジスターの出力値が伝送されるデータを示すアドレスの値と一致するか否かを判別し、判別結果としてパルス信号を生成する比較器と、
前記選択信号及び前記パルス信号に応答して初期化信号を生成するように構成された論理ゲートと、を含み、
前記レジスターは、前記初期化信号に応答して前記選択器によって選択された出力値を格納し、前記擬似ランダムシークェンス発生器は、前記初期化信号に応答して前記選択されたページに対応する前記シードに初期化されることを特徴とする請求項3に記載の不揮発性メモリ装置。
【請求項5】
前記セグメントの大きさを示す値は、セットフィーチャ命令と共に外部装置から提供されることを特徴とする請求項4に記載の不揮発性メモリ装置。
【請求項6】
特定命令によって入力されるランダムオン/オフ情報及びランダムオフ領域情報を格納する制御ロジックをさらに含み、前記制御ロジックは、アクセス要請の時、ランダムオフ領域情報に基づいてランダム化オフフラッグ信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ装置。
【請求項7】
前記ランダムオフ領域情報によって定義されるオフ領域は、セグメントより小さい大きさのデータ、セグメント、ページ、ブロック、プラン、又はチップ単位に決定されることを特徴とする請求項6に記載の不揮発性メモリ装置。
【請求項8】
前記ランダム化及びデランダム化回路は
前記ページの各々に対応するシードを格納するシードテーブルと、
前記シードテーブルから提供され、前記選択されたページに対応するシードに基づいてランダムシークェンスを生成する擬似ランダムシークェンス発生器と、
前記ランダムシークェンスとアクセス要請されたセグメントのデータとを論理的に組み合わせするミキサーと、
前記選択されたページに対応する前記シードにしたがって、反復的に生成される前記ランダムシークェンスにしたがって、アクセス要請されたセグメントの各々のデータをランダム化及びデランダム化するように前記選択されたページに対応する前記シードに前記擬似ランダムシークェンス発生器を初期化するシード初期化部と、
書込み要請の時、ランダム化オフフラッグ信号に応答して前記ミキサーの出力と前記アクセス要請されたセグメントのデータとの中で1つを選択するマルチプレクサーと、を有することを特徴とする請求項6に記載の不揮発性メモリ装置。
【請求項9】
前記マルチプレクサーは、読出し要請の時、前記ランダム化オフフラッグ信号に応答してアクセス要請されたセグメントのデータを、前記ミキサー又は入出力インターフェイス部へ伝達することを特徴とする請求項8に記載の不揮発性メモリ装置。
【請求項10】
メモリセルアレイと、
ランダムシークェンスデータを順次的に生成するように構成されたランダムシークェンスデータ発生器と、
前記メモリセルアレイに格納されるプログラムデータと前記プログラムデータの反転されたデータを受信し、選択信号として前記ランダムシークェンスデータに応答して前記プログラムデータ又は前記反転されたデータを選択する第1マルチプレクサーを有し、前記第1マルチプレクサーによって選択されたデータは、ランダム化されたデータとして前記メモリセルアレイに格納され、
前記メモリセルアレイから読み出されたデータと前記読み出されたデータの反転されたデータを受信し、前記選択信号として前記ランダムシークェンスデータに応答して前記読み出されたデータ又は前記読み出されたデータの反転されたデータを選択する第2マルチプレクサーを有し、前記第2マルチプレクサーによって選択されたデータはデランダム化されたデータとして外部装置へ出力されることを特徴とする不揮発性メモリ装置。


【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate

【図12】
image rotate

【図13】
image rotate

【図14】
image rotate

【図15】
image rotate

【図16】
image rotate

【図17】
image rotate

【図18】
image rotate

【図19】
image rotate

【図20】
image rotate

【図21】
image rotate

【図22】
image rotate

【図23】
image rotate

【図24】
image rotate

【図25】
image rotate

【図26】
image rotate

【図27】
image rotate

【図28】
image rotate

【図29】
image rotate

【図30】
image rotate

【図31】
image rotate

【図32】
image rotate

【図33】
image rotate

【図34】
image rotate

【図35】
image rotate

【図36】
image rotate

【図37】
image rotate


【公開番号】特開2012−226822(P2012−226822A)
【公開日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−90508(P2012−90508)
【出願日】平成24年4月11日(2012.4.11)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】129,Samsung−ro,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do,Republic of Korea
【Fターム(参考)】