專利名稱：用于存儲總線接口的pcm存儲器的制作方法
技術領域：
本申請涉及存儲器領域。
背景技術：
包括照相機、電話、游戲機、導航系統(tǒng)、網(wǎng)絡設備、個人數(shù)據(jù)助理、數(shù)碼相框、音樂和 視頻播放器等的很多便攜式電子設備都使用通過標準接口耦合到處理器的非易失性存儲 器。這種方式還適用于一些較大的嵌入式系統(tǒng)，例如家庭娛樂設備、器械、家庭和辦公自動 化與監(jiān)視系統(tǒng)、以及用于發(fā)動機、制造方法的控制器等。通常，存儲器是內部NAND (與非) 閃存，但在其它情況下存儲器是可移動存儲卡，在一些情況下兩者都可以使用。廣泛的開發(fā)努力已經(jīng)很大地改善了閃存的成本、可靠性、速度以及密度，然而，與 大多數(shù)隨機存取存儲器(RAM)相比，對閃存寫入仍然很慢且復雜。在典型的應用中，閃存包 括控制器電路，當控制器執(zhí)行寫入閃存所需的復雜操作序列時，控制器電路使用RAM來暫 時存儲值。控制器有時被稱為“存儲和下載”或“頁需求”系統(tǒng)，而不是“就地執(zhí)行(execution in place)，，。相變存儲器(PCM)最近被認為是許多不同類型的RAM的可能繼承者。它提供了真 正的隨機存取、合理的寫入速度、非常高的讀取速度、低功耗并且是非易失性的。雖然在存 儲控制器中使用PCM來代替RAM提供了閃存系統(tǒng)中的一些優(yōu)勢，但沒有改善寫入速度和閃 存管理的復雜性。當前，用于嵌入式閃存和外部閃存的最通用的接口是多媒體卡(MMC)和相應的嵌 入式MMC(eMMC)。它們與快閃記憶卡、安全數(shù)位(SD)卡、小型和微型SD卡以及MMC卡等一 起使用。eMMC標準允許單一接口與嵌入式閃存或內部閃存、可移動卡甚至硬盤驅動器一起 使用。也正在開發(fā)諸如通用閃存存儲(UFS)這樣的新標準，以允許內部閃存和外部閃存共
享單一總線。為了簡化MMC/eMMC接口，存儲控制器使得NAND接口適合MMC總線接口，并管理 NAND技術專用的任務，例如不良塊管理、糾錯和檢測、損耗均衡算法、安全管理以及邏輯到 物理塊重映射。這降低了剩余系統(tǒng)的復雜性，但這些附加的存儲控制器任務進一步減慢了 寫入和讀取操作。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于非易失性存儲器陣列的存儲控制器，該 控制器包括耦合到外部總線以與外部設備傳送讀取和寫入指令的外部總線接口 ；耦合到存儲器陣列以在所述存儲器陣列上執(zhí)行讀取和寫入的存儲器陣列接口 ；以 及將期望值寫入所述存儲器陣列的期望地址的重寫模塊。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種存儲設備，該存儲設備包括
4
相變存儲器陣列；耦合到所述相變存儲器陣列的相變存儲器陣列接口 ；耦合到外部閃存總線的外部閃存總線接口 ；以及耦合到所述相變存儲器陣列接口和所述外部閃存總線接口的存儲控制器，該存儲 控制器用于響應于來自所述外部閃存總線接口的命令來通過所述相變存儲器陣列接口控 制對所述相變存儲器陣列的讀取和寫入。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種方法，該方法包括在存儲控制器處通過閃存總線控制器接口接收寫入命令，該寫入命令包括邏輯地 址和位值；以及通過相變存儲器陣列接口寫入相變存儲器陣列，該相變存儲器陣列接口將所述邏 輯地址重映射到物理地址，并將所述位值寫入到所述物理地址處的相變存儲器單元。


在說明書的結論部分特別指出并顯然地要求了本發(fā)明的主旨。然而，關于操作的 組織和方法以及本發(fā)明的目標、特征和優(yōu)點可以在參閱附圖時通過參考以下詳細描述來進 行最好地理解，其中圖1A示出了根據(jù)一個實施方式的具有單一封裝中的存儲器陣列和控制器的被管 理的PCM產(chǎn)品的框圖；圖1B示出了根據(jù)一個實施方式的具有單一封裝中的多塊存儲器陣列和控制器的 被管理的PCM產(chǎn)品的框圖；圖2示出了根據(jù)一個實施方式的圖1B的被管理的PCM產(chǎn)品的更詳細的框圖；圖3示出了根據(jù)一個實施方式的被管理的PCM產(chǎn)品的框圖，其中存儲器陣列和控 制器在單一晶片中；圖4是根據(jù)一個實施方式的耦合到單一外部總線的被管理的PCM產(chǎn)品的框圖，其 中閃存陣列和閃存控制器、以及PCM存儲器和PCM控制器在單一封裝中；圖5是根據(jù)一個實施方式的存儲單元陣列中一系列PCM存儲單元的圖示；以及圖6是根據(jù)一個實施方式的能夠包括圖1-4的產(chǎn)品的移動設備的框圖?？梢岳斫猓瑸榱岁U述的簡單和清晰，在圖中示出的元件沒有必要按照比例畫出。例 如，為了清晰，一些元件的尺寸可以相對于其它元件而被夸大。此外，在認為合適的情況，附 圖標記在圖之間被重復使用來指示相應或相似的元件。
具體實施例方式PCM可以適用于代替嵌入式和外部閃存卡系統(tǒng)中的閃存，然而，在不修改用于存儲 器陣列的控制器電路的情況下，寫入速度將不會顯著增加。然而，隨著控制器電路的改變及 其與存儲總線接口的相互作用，可以獲得顯著的操作改進。相比于NAND和N0R(或非)閃存技術，相變存儲器技術提供了許多優(yōu)點。它更加 可靠，具有較高的持久性，并且本質上比NAND更快地讀和寫。另外，PCM不需要復雜的數(shù)據(jù) 管理算法來增加存儲器的可靠性或延長其壽命。這是因為PCM單元的壽命比閃存單元的壽 命要長得多。通過修改針對PCM的獨特優(yōu)勢而言的控制器電路的任務，PCM系統(tǒng)的全部存取時間與閃存系統(tǒng)相比可以得到更大地改進。PCM的另一個重要優(yōu)點是位可更改性。在PCM中，可以在“1”上寫入“0”，在“0” 上寫入“1”。還可以針對陣列中的任意單元在任意時間來進行位更改。然而，每個單元的 單獨存取性可以取決于陣列是怎樣被配置的。在閃存中，一組單元(通常是塊)必須首先 被擦除，以將所有單元設置為相同的值(通常為“1”)。然后，僅可以編程或寫入相反的值 (通常為“0”)，或者不改變單元。單元在頁基礎上被寫入。許多的頁組成了塊。位可更改性允許不能用閃存存儲單元陣列來執(zhí)行的獨特操作?？蓪⑦@些操作合并 到針對PCM存儲單元陣列的控制器電路的設計中。一個這樣的獨特操作是重寫?！爸貙憽睂ⅰ?”或“0”寫入任意單元，而不管單元的初始狀態(tài)。重寫允許就地更新， 并簡化了對無用單元收集和邏輯到物理塊重映射任務的任意需要。在閃存中，在塊中的所 有單元都被擦除后，它們都具有相同的值，通常被賦值為“1”。然后，這些單元可以被編程 為0或者對于多級單元，被編程為任意兩比特的值。通過對一些單元而不是其它單元進行 編程，可以設定任意陣列的值。一旦編程完單元之后，它就不能被改變直到另一個擦除循環(huán) 結束。因此，重寫是不可能的，僅有編程是可能的。用于重寫命令的參數(shù)僅是要被寫入的單元的地址和要被寫入的值?？山M合一組參 數(shù)來將8、16、20、64或其它大小的完整的字寫入陣列中的特定單元組。取決于存儲器陣列 接口，可在單個時鐘周期中寫入整個字或幾個字?？梢赃x擇陣列中的任意單元，并且這可以 例如使用邏輯到物理存儲映射或重映射表來進行跟蹤。另一個獨特操作是對任意期望范圍的單元寫入相同的值?！皩Ψ秶紝懭?”是對 某一地址范圍內的所有單元都寫入“ 1”的操作，或者可替換地，“對范圍都寫入0”可以對所 有單元都寫入“0”?？梢愿鶕?jù)任意期望的標準來選擇地址范圍的大小。因此，它可以被用作 可以應用于存儲單元的任意區(qū)域的擦除操作。對于閃存中的塊，不需要預定義大小和分配。 地址范圍可大可小，并且可以在任何期望的位置開始和結束。對范圍都寫入1或0的命令 參數(shù)僅是應用寫操作的命令和地址范圍。采用該操作，仍然可以使用邏輯到物理塊重映射任務。然而，由于PCM設備中重映 射表的讀取速度比NAND閃存設備中重映射表的讀取速度更快，所以物理重映射的邏輯對 PCM存儲單元的隨機存取性能具有很小的影響。簡化的存儲控制器可以與PCM存儲器陣列一起使用，所述PCM存儲器陣列僅包含 這些功能邏輯到物理地址表以及兩個接口，一個接口連接到存儲器，另一個接口連接到外 部總線。存儲控制器更簡單，它具有更少的要實施的功能，因此也更快。控制器還可以更快， 因為這兩個功能比閃存存儲器陣列上通常提供的功能更簡單和更快。圖1A示出了被管理的PCM產(chǎn)品10的示例。外殼可以是可移動卡、集成電路芯片 或諸如處理器這樣的較大晶片的一部分的形式。存儲系統(tǒng)10具有PCM存儲單元陣列12，該 PCM存儲單元陣列12通過數(shù)據(jù)和地址總線14耦合到簡化的存儲控制器16。存儲控制器具 有存儲總線接口 18，以與其余系統(tǒng)或外部部件進行通信。如上面所提到的，這可以是用于嵌 入式設備的內部接口或用于可移動外部設備的外部接口。該接口可以是MMC、eMMC、UFS或 各種其它接口的任意一個，然而，特定接口對于本發(fā)明來說不是本質的。圖1B示出了若干PCM設備或晶片32被包含在單一封裝或外殼30中的可替換方 式。這些PCM設備都通過數(shù)據(jù)、地址和控制總線34連接到單一控制器36，該控制器36提供
6外部接口 38。在該示例中，PCM設備和控制器被實施為分立的晶片，但都在一個封裝或外殼 中。圖2更詳細地示出了圖1A或1B的被管理的PCM產(chǎn)品10。如參照圖1A所提到的， 所示出的部件可以是單一晶片的一部分或由幾個晶片組成。這些部件可以包含在單一封 裝、外殼或可移動卡中，或者可以包含在幾個分立的封裝中。在示出的示例中，PCM存儲器 陣列12具有4個陣列塊12-1、12-2、12-3、12-4，然而，可以使用更多或更少的陣列塊。每個 陣列塊都可以包括糾錯編解碼器(ECC) 13-1 (僅示出了一個)。該編解碼器將糾錯碼應用到 要寫入存儲器的數(shù)據(jù)，并在從存儲器中讀取數(shù)據(jù)時使用這些糾錯碼來糾正錯誤。PCM陣列通過PCM接口 14-1使用它所連接的控制總線14-2和數(shù)據(jù)總線14_3來進 行通信。該接口提供了與PCM陣列12的單元的物理層通信。它還連接到簡化的PCM控制 器16并提供到簡化的PCM控制器16的接口。此外，該接口可以連接到直接存儲存取(DMA) 塊17。DMA塊連接到外部接口 18并與外部接口 18直接進行交互。在示出的示例中，外部 接口具有被管理的NAND接口 18-1，以在基于MMC、eMMC、UFS或其它NAND的存儲器接口上 進行通信。然而，可以取代地使用適用于使用不同外部協(xié)議來進行通信的不同的接口。外 部接口還包括數(shù)據(jù)緩沖器18-2和物理總線18-3，來與外部總線連接。數(shù)據(jù)緩沖器位于接口 中，以存儲中間值(interim value)并在內部和外部總線上提供等待時間。數(shù)據(jù)緩沖器可 以是小型高速RAM緩沖器、PCM緩沖器或任意其它類型的緩沖器。PCM控制器在一側耦合到外部接口 18，另一側耦合到PCM接口 14。所示出示例中 的PCM控制器包含4個塊。這些塊可以實施為通用控制器中的硬件模塊、固件或軟件。第 一個塊是微控制器核心16-1，該微控制器核心16-1是控制器的中央處理和維護部分。第二 個塊是安全管理器16-2，第三個塊是重寫模塊16-3，以及第四個塊是對范圍都寫入1的模 塊 16-4。圖3示出了圖1A和1B的可替換配置，其中存儲控制器與存儲器陣列在相同的晶 片上。如同圖1A和1B —樣，存在著外部封裝或容器20。PCM存儲單元陣列22作為單一的 晶片位于該封裝內。嵌入式控制器26與存儲器陣列構造在相同晶片22上。嵌入式控制器 還帶有外部接口 28。在該配置中，嵌入式控制器的主要任務是支持外部接口 28上的外部總 線協(xié)議。它可以包含圖2的控制器的所有功能。例如，由于控制器的簡化本質，所以它比閃 存更容易與存儲器集成在相同晶片上。圖4示出了使用在單一封裝或外殼40中的閃存晶片43和PCM晶片42的另一個 可替換配置。每個晶片都具有它自己的控制器。PCM晶片通過總線44耦合到PCM存儲控制 器46，而閃存晶片43通過不同的存儲總線45耦合到閃存控制器47。然而，這兩個存儲控 制器都可以耦合到單一外部存儲總線接口 48。如在其它圖中所示出的，這些存儲控制器可 以與它們各自的存儲單元陣列在相同或不同的晶片上。可替換地，可將這兩個存儲控制器組合到具有用于這兩種類型的存儲器的不同功 能的單一控制器中?？梢允褂每刂破魃系膯我荒K來將共享功能提供到兩個陣列。不共享 的功能可以專門用于一個陣列或另一個陣列。所以，例如，塊擦除模塊可以專門用于閃存， 而重寫功能可以專門用于PCM陣列。安全管理和ECC算法可以由兩個陣列共享。整個設備 可以構造為4個晶片(如所示出的)，或者構造為3個、2個晶片。PCM簡化控制器46可以與圖2的控制器16相似。另一方面，NAND控制器47被示出為典型的NAND控制器，如所示出的，包括用于塊擦除、頁編程、ECC(糾錯編解碼器)、 WL(損耗均衡)、BBM(不良塊管理)、SM(安全管理)、GC(無用單元收集)以及存儲地址重 映射的硬件、固件或軟件。這些模塊通常是許多NAND控制器的一部分，在這里不再詳細描 述。通常通過軟件將存儲器陣列劃分為兩個或多個區(qū)域。在簡單的示例中，軟件在代 碼或指令與數(shù)據(jù)之間劃分存儲器陣列。這兩種類型的信息被有差別地使用，以使得用于每 種類型的信息的最好的存儲器將處理不同的需求。圖4示出了滿足不同需求的一種方式的 示例。在一種解決方案中，一方面將MLC (多級單元)NAND用于數(shù)據(jù)存儲，另一方面將諸 如RAM這樣的XiP(就地執(zhí)行)存儲設備用于代碼。這需要兩個存儲器接口和兩個外部總 線。在另一個解決方案中，一方面將單一 NAND陣列與MLC (多級單元)一起使用，另一 方面將單一 NAND陣列與SLC(單級單元)一起使用。MLC再次用于數(shù)據(jù)存儲，而SLC部分用 于代碼。對于SLC側而言，頁和塊的大小還可以更小。關于MLC/RAM示例，使用兩個不同的 存儲控制器或控制器方法，但單一外部接口可以服務兩個閃存部分。如圖4所示，PCM允許可替換方式。NAND和PCM設備與管理兩種類型的存儲器的 控制器一起堆疊在相同封裝中；或者NAND和PCM設備與兩個控制器一起堆疊在相同封裝 中，一個控制器用于NAND，另一個控制器用于PCM。可替換地，可能有用于NAND部分的一個 控制器，而PCM控制器可以嵌入PCM晶片中。所有存儲設備都共享同一個存儲總線接口，該 存儲總線接口允許相同的物理層和相同的鏈路層。具有較低的單元成本、較慢的隨機寫入速度以及較短的壽命寫入循環(huán)數(shù)目的NAND 閃存可以被用于數(shù)據(jù)，而較快的、較持續(xù)的、但更貴的PCM可以被用于代碼或指令。該方式 呈現(xiàn)了 NAND/RAM配置的速度優(yōu)勢，但具有較簡單的、較小的單一存儲設備接口。為了支持閃存，在存儲控制器電路中通常需要許多操作。這些操作中的許多操作 在圖4中的閃存控制器47中指出。然而，這些操作中的許多操作是沒用的或者是不能用PCM 陣列來實施的。這些操作中最簡單的操作是擦除和編程功能。然而，從閃存壽命中低的擦 除總數(shù)和要以大的組而不是一次一個來擦除閃存單元的需求中產(chǎn)生了更多的功能。因此， 不需要將這些功能包括在PCM存儲控制器中。移除這些功能降低了存儲控制器的成本和功 耗。這些復雜功能中的一些功能在下面進行詳細描述。不良塊管理跟蹤閃存陣列中哪些塊變得不可靠。閃存僅可以容忍每個存儲單元中 有限數(shù)量的擦除循環(huán)。因此，單元將變壞，以及具有不良單元的塊的數(shù)量會隨著時間慢慢增 加。這些塊被跟蹤以使得它們不再被使用，從而慢慢降低了陣列的存儲能力。PCM不遭受擦 除循環(huán)的數(shù)量的類似限制，因此，不良塊管理算法是不必要的。損耗均衡通過均勻使用陣列中的單元塊來增加閃存陣列的壽命或耐久性。損耗均 衡試圖均勻地損耗閃存陣列中的所有單元，而不是允許每次都使用相同的單元塊。PCM的循 環(huán)能力比NAND的循環(huán)能力高幾個量級。由于單元損耗地慢得多，所以沒有對損耗均衡管理 的真正需要。高階ECC(糾錯碼)被用于閃存，因為存儲器是以大的塊進行處理的。此外，閃存 中的存儲內容可以由于以下原因得到破壞讀取擾動、程序擾動以及每個存儲單元中有限數(shù)量的擦除循環(huán)。PCM不僅更可靠，而且還可以以更小的塊進行寫入和讀取，所以即使使用 了糾錯碼，它仍然可以更簡單。ECC需求可以隨著新的技術降低了 PCM單元的大小而增長。 然而，采用PCM，位可更改性允許ECC奇偶校驗就地更新。對于PCM陣列而言，無用單元收集可以做得更簡單。在閃存陣列中，單元被寫入或 編程為“0”，而不是“1”。當單元必須被改變回“1”時，必須擦除整個塊，之后在每個頁基礎 上重寫合適的單元。取代上述做法的是，新的值被寫入到存儲器的另一部分，之前的部分被 登記為無用單元。當已經(jīng)收集了足夠的無用單元時，無用信息被收集并且擦除所有的無用 單元。在PCM文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)被直接寫入存儲器，新的數(shù)據(jù)僅直接替換舊的數(shù)據(jù)。不需 要明確的擦除操作。通過寫入保留文件或作為非保留的簇目錄表，文件僅從文件分配表中 被刪除。如果文件系統(tǒng)用完了空的物理塊，換句話說，如果每個單一物理塊僅包含有效數(shù)據(jù) 和陳舊數(shù)據(jù)，那么為了在某處寫入新的數(shù)據(jù)，必須清空一個或多個物理塊，以使得它們可以 被擦除和重新使用。無用單元收集的這個過程比用于閃存的情況要簡單地多。安全管理在存儲單元正在被寫入時功率損耗的情況下恢復數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的完 整性。對于閃存來說，如果在一個單元正在被寫入時電源被中斷，則整個塊必須被擦除并且 寫入從塊中頁的開始處再次開始。PCM的位可更改性簡化了安全管理。上述簡化和降低允許更高的性能或速度、降低的成本以及與存儲總線接口的全面 兼容?？刂破麟娐泛蚉CM存儲單元陣列可以被制造在單一晶片上，之后被封裝為被管理的 PCM產(chǎn)品。該產(chǎn)品之后可以被包含在可移動存儲卡形式功能中或者被嵌入到更大的設備中。圖5示出了系統(tǒng)存儲器中PCM單元110的陣列、處理器核心中的非易失性存儲器、 或者任意其它的應用。該陣列耦合到列電路112和行電路114，列電路112和行電路114允 許陣列中的每個單元都被讀寫操作所訪問。感測電路116耦合到列電路和行電路，以在讀 取和寫入單元時感測值。陣列控制器118耦合到其它電路來管理陣列的存儲操作。陣列中的每個存儲單元都包括周期表中VI族元素的合金，諸如Te或Se這樣的元 素被稱為硫族化物或硫族材料。這些可以與IV/V族元素(Ge、Sn、As、Sb)相組合。硫族化 物可以在相變存儲單元中被有利地使用，以在從非易失性存儲器移除電源之后提供數(shù)據(jù)保 持并保持穩(wěn)定。以相變材料Ge2Sb2Te5來說，例如，呈現(xiàn)兩個或多個相位，從而具有有用于存 儲器存儲的截然不同的電學特性。陣列110包括存儲單元，每個存儲單元都具有選擇器件和存儲元件。不同的陣列 架構是可能的，而一個選擇器件在多個單元之間共享。雖然示出的陣列采用雙極選擇器件， 應當注意的是，可替換實施方式可以使用CMOS選擇器件或二極管，以通過應用能量(例如， 熱、光、電勢或電流)來識別和選擇性地改變硫族化物的電學特性(例如，電阻、電容等)。 硫族化物可以在非晶態(tài)和晶態(tài)之間的不同中間狀態(tài)之間進行電轉換，從而提高了多級存儲 能力。為了改變存儲材料的狀態(tài)或相位，即為了到達編程區(qū)域SET和RESET，偏置被升到 轉換閾值電壓之上，以便足夠的電流可以流過單元，從而加熱有源區(qū)并使得GST相變發(fā)生。 電流流過存儲材料，并生成熱量，該熱量改變電學特性并改變存儲材料的存儲狀態(tài)或相位。 通過示例的方式，在寫入操作中將相變材料加熱到高于900°C的溫度使得相變材料達到其 熔化溫度(Tm)。然后，快速冷卻使得相變材料處于非晶態(tài)，該非晶態(tài)被稱為復位狀態(tài)，在復位狀態(tài)中所存儲的數(shù)據(jù)可以具有值“0”。以Ge2Sb2Te5舉例來說，達到熔化溫度Tm與在局部 加熱后驟冷以達到非晶態(tài)相位之間的時間可以小于50ns。另一方面，為了將存儲單元從復位編程為置位，將局部溫度升高至高于結晶溫度 (Tx)長于50ns (針對Ge2Sb2Te5)的時間，以允許結晶化完成。結晶形式的相變材料被稱為 置位狀態(tài)，而且所存儲的數(shù)據(jù)可以具有值“1”。因此，可以通過設置允許流過單元的電流的 幅度和脈寬來對單元進行編程。總之，更高幅度的快的脈沖將使得單元非晶體化，而適中幅 度的較長的脈沖將允許單元結晶。在讀取操作中，位線(BL)和字線(WL)被選擇，并且外部電流被提供到所選擇的存 儲單元。為了讀取硫族化物存儲設備，感測由不同設備電阻而產(chǎn)生的電流差異。然后，基于 由所選擇的存儲單元的相變材料的電阻導致的電壓改變來確定存儲在所選擇的存儲單元 中的數(shù)據(jù)是“1”還是“0”。應當理解，復位和置位分別與非晶態(tài)和晶態(tài)的關聯(lián)是慣例，并且 可以采用至少相反的慣例。圖6示出了可以應用本發(fā)明實施方式的示例性系統(tǒng)611。在所示出的示例中，該系 統(tǒng)是移動手持蜂窩電話，然而，用一些修改，該系統(tǒng)可以代表寬范圍的不同設備。該系統(tǒng)由 中央處理單元(CPU)613驅動，該CPU可以包括或不包括芯片組。該CPU具有使用操作系統(tǒng) 來執(zhí)行程序的應用部分615和處理電話功能的基帶部分617。這兩個部分都耦合到通過總 線與系統(tǒng)存儲器進行通信的存儲器接口 619。在示出的示例中，該系統(tǒng)存儲器具有易失性部分621和非易失性部分623，易失性 部分621可以實施為用于高速存取的隨機存取存儲器(RAM)或PCM，非易失性部分623可以 實施為閃存或PCM，用于必須幸存于功率損耗的數(shù)據(jù)。通常，RAM被用于必須快速存取的數(shù) 據(jù)和指令的短期存儲，而閃存用于存儲操作系統(tǒng)、系統(tǒng)參數(shù)以及應用程序。存儲器可以可替 換地實施為整個閃存中的單一存儲器，而閃存部分可以用其它類型的非易失性存儲器來實 施，諸如PCM(相變存儲器)、MRM或者FRM、或存儲器類型的某些組合?？梢愿鶕?jù)特定環(huán)境 來使用圖1-4中示出的各種存儲器配置中的任意一種。CPU的基帶部分耦合到用戶接口。在示出的示例中，用戶接口具有鍵盤625以及 具有揚聲器和擴音器的頭戴式耳機627。可以根據(jù)特定應用來使用各種其它接口，例如觸 摸屏、藍牙設備、加速計、近距離傳感器以及其它接口。基帶部分還耦合到RF(射頻)電路 629，以允許該系統(tǒng)使用無線連接與外部設備進行通信。無線連接可以是蜂窩電話、數(shù)據(jù)、無 線網(wǎng)絡或者所期望的任意其它接口。CPU還可以耦合到任意的各種外圍設備631，例如，照相機、定位系統(tǒng)、顯示器、打 印機、藍牙設備以及支持系統(tǒng)611的任意附加功能的其它外圍設備。圖6還示出了功率管 理系統(tǒng)633，該功率管理系統(tǒng)633可以包括電源(例如電池)來調節(jié)各種部件的功耗。該設 備可以是由CPU驅動和控制的軟件或自治的軟件、或兩者的組合。在一個示例中，功率管理 在有功率損耗時在可訪問CPU的寄存器處設置標記。術語“計算機可讀介質”指參與將程序指令提供到處理器、存儲控制器或其它合適 的設備來用于執(zhí)行的合適的介質。這種介質可以采用許多形式，包括但不限于非易失性媒 體和易失性媒體。非易失性媒體可以包括，例如，光盤或磁盤、固態(tài)存儲器和其它存儲器、 ROM等。易失性媒體可以包括動態(tài)存儲器，例如系統(tǒng)存儲器、DRAM、SRAM以及其它類型的易 失性存儲器。計算機可讀介質的通常形式包括例如磁性介質(例如，軟盤、柔性碟、硬盤、磁帶以及其它磁性介質)、光學介質(例如，光盤只讀存儲器(CD-ROM)以及其它光學介質)、 具有形態(tài)的物理介質(例如，穿孔卡片、紙帶、任意其它物理介質)、存儲器芯片或盒式磁盤 (例如，RAM、可編程只讀存儲器(PR0M)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)、閃存以及其它 存儲器芯片或盒式磁盤)以及計算機可以從其中讀取的任意其它介質。在以下詳細描述中，呈現(xiàn)了各種具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的全面理解。然而，本領 域技術人員應當理解，本發(fā)明可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施。在其它情況下，已知 的方法、過程、部件以及電路沒有被詳細描述，以便不模糊本發(fā)明。算法在這里通常被認為是產(chǎn)生期望結果的行為或操作的有條理的序列。這些包括 物理量的物理處理。通常，雖然不是必要的，但是這些量采用能夠被存儲、傳送、組合、比較 和以其它方式被處理的電信號或磁信號的形式。將這些信號稱作位、值、元素、符號、字符、 項、數(shù)字等等有時被證明是方便的，特別是由于通常使用的原因。然而，應當理解，這些以及 相似的術語與適當?shù)奈锢砹肯嚓P聯(lián)，并且僅僅是應用到這些量的方便的標記。除非以其它方式特別聲明，否則從以下討論中明顯的是，應當理解，在整個說明書 論述中，使用諸如“處理”、“計算”、“算出”、“確定”等等的術語指計算機或計算系統(tǒng)、或者類 似的電子計算設備的行為和/或處理，所述計算機或計算系統(tǒng)、或者類似的電子計算設備 將表示為計算系統(tǒng)的寄存器和/或存儲器內的物理(例如，電子)量的數(shù)據(jù)處理和/或轉 換為類似地表示為計算系統(tǒng)的存儲器、寄存器或其它信息存儲、傳輸或顯示設備內的物理 量的其它數(shù)據(jù)。本發(fā)明的實施方式可以包括用于執(zhí)行這里的操作的設備。設備可以為期望目的而 被特別地構造，或者它可以包括通過存儲在設備中的程序選擇性地激活或重配置的通用計 算設備。所述程序可以存儲在存儲介質中，例如但不限于任何類型的磁盤，包括軟盤、光盤、 光盤只讀存儲器(CD-ROM)、磁光盤、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電可編程只 讀存儲器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、磁卡或光學卡、或適用于存儲電 子指令并能夠耦合到計算設備的系統(tǒng)總線的任意其它類型的介質。這里提出的處理和顯示不是內在地與任何特定計算設備或其它設備相關。根據(jù)本 文的教導，各種通用系統(tǒng)可以與程序一起使用，或者構造執(zhí)行期望方法的更專用的設備被 證明是方便的。此外，應當理解，這里描述的操作、能力和特征可以用硬件(分立或集成電 路)和軟件的任意組合來實施。本發(fā)明的具體實施方式
在上面被描述，然而，本發(fā)明不限于所述實施方式的細節(jié)， 而是僅由權利要求及其合理的等價形式所限制。
權利要求
一種用于非易失性存儲器陣列的存儲控制器，該控制器包括耦合到外部總線以與外部設備傳送讀取和寫入指令的外部總線接口；耦合到存儲器陣列以在所述存儲器陣列上執(zhí)行讀取和寫入的存儲器陣列接口；以及將期望值寫入所述存儲器陣列的期望地址的重寫模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制器，其中所述外部總線接口是閃存接口。
3.根據(jù)權利要求2所述的控制器，其中所述存儲器陣列接口是相變存儲器接口。
4.根據(jù)權利要求1所述的控制器，其中所述重寫模塊使用第一參數(shù)和第二參數(shù)，所述 第一參數(shù)為將要被重寫的存儲單元的地址，所述第二參數(shù)為被用來重寫該單元的值。
5.根據(jù)權利要求4所述的控制器，其中所述重寫模塊在不考慮要被重寫的單元中的當 前值的情況下進行操作。
6.根據(jù)權利要求1所述的控制器，該控制器還包括寫入范圍模塊以對地址范圍內的存 儲器陣列的所有單元寫入單一指定值。
7.根據(jù)權利要求6所述的控制器，其中用于所述寫入范圍模塊的地址范圍被設置為非 易失性存儲器范圍內可用地址范圍內的任意范圍。
8.根據(jù)權利要求6所述的控制器，其中所述寫入范圍模塊使用第一參數(shù)和第二參數(shù)， 所述第一參數(shù)為要被寫入的單元的地址范圍，所述第二參數(shù)為所述單一指定值。
9.根據(jù)權利要求1所述的控制器，該控制器還包括耦合到所述存儲器陣列接口的非易 失性存儲器陣列。
10.根據(jù)權利要求1所述的控制器，其中所述存儲器陣列、所述存儲器陣列接口以及所 述重寫模塊形成在單一晶片上。
11.根據(jù)權利要求1所述的控制器，該控制器還包括耦合到閃存陣列的閃存陣列接口 以在所述閃存陣列上執(zhí)行讀取和寫入，該控制器還包括用于擦除所述閃存陣列的存儲塊的 塊擦除模塊。
12.—種存儲設備，該存儲設備包括相變存儲器陣列；耦合到所述相變存儲器陣列的相變存儲器陣列接口；耦合到外部閃存總線的外部閃存總線接口 ；以及耦合到所述相變存儲器陣列接口和所述外部閃存總線接口的存儲控制器，該存儲控制 器用于響應于來自所述外部閃存總線接口的命令來通過所述相變存儲器陣列接口控制對 所述相變存儲器陣列的讀取和寫入。
13.根據(jù)權利要求12所述的存儲設備，該存儲設備還包括閃存陣列；以及耦合到所述存儲控制器的閃存陣列接口，其中，所述存儲控制器還響應于來自所述外部閃存總線接口的命令來通過所述閃存陣 列接口控制對所述閃存陣列的讀取和寫入。
14.根據(jù)權利要求13所述的存儲設備，其中所述存儲控制器還包括用于將期望值寫入 所述相變存儲器陣列的期望地址的重寫模塊以及用于擦除所述閃存陣列的單元塊的塊擦 除模塊。
15.根據(jù)權利要求14所述的存儲設備，其中所述存儲控制器還包括寫入范圍模塊，該寫入范圍模塊用于對地址范圍內的存儲器陣列的所有單元寫入單一指定值。
16.一種方法，該方法包括在存儲控制器處通過閃存總線控制器接口接收寫入命令，該寫入命令包括邏輯地址和 位值；以及通過相變存儲器陣列接口寫入相變存儲器陣列，該相變存儲器陣列接口將所述邏輯地 址重映射到物理地址，并將所述位值寫入到所述物理地址處的相變存儲器單元。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述位值是“1”，以及寫入所述位值包括在不擦 除的情況下寫入位值“1”。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，該方法還包括將接收到的用于應用的寫入命令轉換 到所述相變存儲器陣列。
全文摘要
描述了一種可以在存儲總線接口上使用的用于相變存儲器(PCM)的存儲控制器。在一個示例中，存儲控制器包括耦合到外部總線以與外部設備傳送讀取和寫入指令的外部總線接口、耦合到存儲器陣列以在存儲器陣列上執(zhí)行讀取和寫入的存儲器陣列接口、以及將期望值寫入存儲器陣列的期望地址的重寫模塊。
文檔編號G11C7/10GK101887350SQ20101017263
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權日2009年5月14日
發(fā)明者E·孔法洛涅里, F·蒂齊亞尼, M·斯科尼亞米利奧 申請人:E·孔法洛涅里;M·斯科尼亞米利奧;F·蒂齊亞尼