用于改善堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備中的帶寬的方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]近年來(lái)，存儲(chǔ)器設(shè)備制造商已經(jīng)在制造其中兩個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備管芯逐個(gè)上下堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備，從而在降低相應(yīng)存儲(chǔ)器設(shè)備的引線長(zhǎng)度的同時(shí)增加統(tǒng)一性。例如，在傳統(tǒng)制造工藝中，這樣的存儲(chǔ)器設(shè)備可以每一個(gè)都包括第一存儲(chǔ)器設(shè)備管芯和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯，其中第一存儲(chǔ)器設(shè)備管芯被配置為堆疊于第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯之上。第一和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯每一個(gè)都可實(shí)現(xiàn)為包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)塊及相關(guān)聯(lián)的收發(fā)機(jī)和控制/尋址邏輯的動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(DRAM)。存儲(chǔ)器設(shè)備還可每一個(gè)都包括具有特定數(shù)量的控制/尋址位的控制/尋址總線、具有特定數(shù)量的數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)總線、和相對(duì)應(yīng)于第一和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯每一個(gè)內(nèi)的控制/尋址和數(shù)據(jù)總線的多個(gè)通道。在這樣的存儲(chǔ)器設(shè)備中，第一和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的每一個(gè)都可對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的存儲(chǔ)器列，并且堆疊的第一和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯可以表示具有與第一和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯之一相同數(shù)量通道的雙列存儲(chǔ)器堆棧。
[0002]上述存儲(chǔ)器設(shè)備可以每一個(gè)在包括具有存儲(chǔ)器接口的存儲(chǔ)器控制器的系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)，該存儲(chǔ)器接口具有用于分別與存儲(chǔ)器設(shè)備的控制/尋址和數(shù)據(jù)總線接口的控制/尋址和數(shù)據(jù)總線連接。而且，數(shù)據(jù)總線可被分區(qū)以分別與第一和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯內(nèi)的多個(gè)通道對(duì)接，并且控制/尋址總線可類似地被分區(qū)以分別與第一和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯內(nèi)的控制/尋址邏輯對(duì)接。
【附圖說(shuō)明】
[0003]納入于本說(shuō)明書并構(gòu)成本說(shuō)明書一部分的附圖解說(shuō)了本文所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，并與【具體實(shí)施方式】一起解釋這些實(shí)施例。在附圖中:
[0004]圖1a是包括具有雙列存儲(chǔ)器堆棧的存儲(chǔ)器設(shè)備和耦合至雙列存儲(chǔ)器堆棧的存儲(chǔ)器控制器的系統(tǒng)存儲(chǔ)器的框圖；
[0005]圖1b是包括在圖1a的存儲(chǔ)器設(shè)備中的雙列存儲(chǔ)器堆棧的框圖；
[0006]圖2a是用于增加圖1a的系統(tǒng)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)率和帶寬的示例性系統(tǒng)存儲(chǔ)器的框圖，根據(jù)本說(shuō)明書，圖2a的示例系統(tǒng)存儲(chǔ)器包括具有多個(gè)堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的存儲(chǔ)器設(shè)備，以及耦合至堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的存儲(chǔ)器控制器；
[0007]圖2b是包括在圖2a的存儲(chǔ)器設(shè)備中的堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的框圖；
[0008]圖3是解說(shuō)圖2a的存儲(chǔ)器設(shè)備內(nèi)的堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的示例性操作的時(shí)序圖；
[0009]圖4是包括圖2a的存儲(chǔ)器設(shè)備和存儲(chǔ)器控制器的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖；
[0010]圖5a、5b和5c是圖2b的堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的示例性替換性實(shí)施例的框圖；以及
[0011]圖6是操作圖2a的系統(tǒng)存儲(chǔ)器的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]公開了增加包括堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的系統(tǒng)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)率和帶寬的裝置和方法。系統(tǒng)存儲(chǔ)器包括具有處于堆疊配置的多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的存儲(chǔ)器設(shè)備、耦合至堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的存儲(chǔ)器控制器、和經(jīng)分區(qū)的數(shù)據(jù)總線。存儲(chǔ)器設(shè)備管芯每一個(gè)都包括一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)塊組。通過(guò)將每一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備管芯配置成通過(guò)數(shù)據(jù)通道的不同單個(gè)分區(qū)遞送其全部帶寬，系統(tǒng)存儲(chǔ)器可以比包括堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯的典型系統(tǒng)存儲(chǔ)器配置達(dá)到增加的數(shù)據(jù)率和帶寬而無(wú)需顯著地增加成本。
[0013]貫穿本說(shuō)明書的詳細(xì)描述，以下術(shù)語(yǔ)將根據(jù)下面闡述的定義來(lái)使用。術(shù)語(yǔ)“堆棧/堆疊”(stack)用來(lái)指存儲(chǔ)器設(shè)備中在一次組裝中來(lái)到一起的全部存儲(chǔ)器設(shè)備管芯。術(shù)語(yǔ)“切片”(slice)用來(lái)指存儲(chǔ)器設(shè)備管芯堆棧中的一個(gè)存儲(chǔ)器管芯。術(shù)語(yǔ)“通道”(channel)用來(lái)指存儲(chǔ)器接口內(nèi)獨(dú)立控制存儲(chǔ)器設(shè)備的分區(qū)的一組物理上分立的連接。術(shù)語(yǔ)“列”(rank)用來(lái)指在存儲(chǔ)器設(shè)備管芯堆棧內(nèi)以多點(diǎn)方式連接到單個(gè)通道的多個(gè)切片。術(shù)語(yǔ)“帶寬”(bandwidth)用來(lái)指最大數(shù)據(jù)傳輸率乘以存儲(chǔ)器設(shè)備的總數(shù)據(jù)總線寬度。
[0014]注意，存儲(chǔ)器設(shè)備管芯堆棧中的每一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備管芯都可以被分區(qū)成支持特定重疊活動(dòng)的奇數(shù)存儲(chǔ)器區(qū)塊和偶數(shù)存儲(chǔ)器區(qū)塊。還應(yīng)注意，存儲(chǔ)器接口可以支持四個(gè)(4)、八個(gè)(8)、或任何其他適合數(shù)量的物理通道。每一個(gè)通道都可以包含獨(dú)立控制存儲(chǔ)器設(shè)備的分區(qū)所必需的所有控制、數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)。每一個(gè)通道都可以打開不同存儲(chǔ)器頁(yè)、可以獨(dú)立地定時(shí)、并可以處于不同的功率狀態(tài)。物理通道也包括輸入/輸出(I/O)功率和接地信號(hào)。
[0015]圖1a描繪了包括具有雙列存儲(chǔ)器堆棧103的存儲(chǔ)器設(shè)備102和耦合至雙列存儲(chǔ)器堆棧103的存儲(chǔ)器控制器104的系統(tǒng)存儲(chǔ)器100。例如，系統(tǒng)存儲(chǔ)器100可以被配置為符合用于寬I/O移動(dòng)動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(DRAM)的聯(lián)合電子設(shè)備工程委員會(huì)(JEDEC)標(biāo)準(zhǔn)，即2011年12月或最新修訂的JESD229寬I/O單數(shù)據(jù)率(SDR)。如圖1a中所示，雙列存儲(chǔ)器堆棧103包括第一存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.1，其中第一存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0堆疊在第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.1之上。例如，存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0、106.1的每一個(gè)都可以實(shí)現(xiàn)為動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(SRAM)、或任何其他適合的存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器100還包括具有特定數(shù)量的控制/尋址(CA)位(例如，11個(gè)CAO位+11個(gè)CAl位=22個(gè)CA位，或任何其他適合數(shù)量的CA位)的控制/尋址(CA)總線108，和具有特定數(shù)量的數(shù)據(jù)⑶位(例如64個(gè)DO位+64個(gè)Dl位=128個(gè)D位，或任何其他合適數(shù)量的D位)的數(shù)據(jù)(D)總線110。在存儲(chǔ)器設(shè)備102中，存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0,106.1可以分別對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的存儲(chǔ)器列0、1，且處于堆疊配置的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0,106.1可以表示雙列存儲(chǔ)器堆棧103，該雙列存儲(chǔ)器堆棧103可以具有與存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0,106.1之一相同數(shù)量的通道(例如，2個(gè)通道或者任何其他適合數(shù)量的通道)。
[0016]如圖1a中還示出的，存儲(chǔ)器控制器104具有與控制/尋址(CA)和數(shù)據(jù)⑶總線連接的存儲(chǔ)器接口，用于分別與系統(tǒng)存儲(chǔ)器100的控制/尋址(CA)和數(shù)據(jù)(D)總線108、110對(duì)接。數(shù)據(jù)⑶總線110可以被分區(qū)成兩個(gè)64位數(shù)據(jù)通道DO、Dl以與雙列存儲(chǔ)器堆棧103的兩個(gè)通道0、I對(duì)接，且控制/尋址(CA)總線108可以被分區(qū)成兩個(gè)11位控制/尋址通道CA0、CA1以與雙列存儲(chǔ)器堆棧103內(nèi)的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0,106.1的控制/尋址邏輯對(duì)接。注意，存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0,106.1可以每一個(gè)都具有任何其他適合數(shù)量的數(shù)據(jù)和/或控制/尋址通道(具有任何其他適合數(shù)量的數(shù)據(jù)和/或控制/尋址位)。
[0017]圖1b描繪了包括在圖1a的存儲(chǔ)器設(shè)備102中的雙列存儲(chǔ)器堆棧103的具體視圖。如圖1b中所示，雙列存儲(chǔ)器堆棧103包括處于堆疊配置的第一和第二存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0、106.10存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0可以包括兩個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)塊組112.0、114.0，其中存儲(chǔ)器區(qū)塊組112.0、114.0的每一個(gè)都可以包括四個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)塊。在雙列存儲(chǔ)器堆棧103內(nèi)，存儲(chǔ)器區(qū)塊組112.0耦合至11位控制/尋址通道CA0，且存儲(chǔ)器區(qū)塊組114.0耦合至11位控制/尋址通道CAl。存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0還包括兩個(gè)收發(fā)機(jī)116.0、118.0，分別用于將存儲(chǔ)器區(qū)塊組112.0、114.0耦合至64位數(shù)據(jù)通道DO、D1。
[0018]存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.1可以類似地包括兩個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)塊組112.1,114.1，其中存儲(chǔ)器區(qū)塊組112.1、114.1的每一個(gè)都可以包括四個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)塊。在雙列存儲(chǔ)器堆棧103內(nèi)，存儲(chǔ)器區(qū)塊組112.1耦合至11位控制/尋址通道CAl，且存儲(chǔ)器區(qū)塊組114.1耦合至11位控制/尋址通道CA0。存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.1還包括兩個(gè)收發(fā)機(jī)116.1,118.1，分別用于將存儲(chǔ)器區(qū)塊組112.1,114.1耦合至64位數(shù)據(jù)通道D1、D0。
[0019]因此，通過(guò)使用兩對(duì)收發(fā)機(jī)116.0、118.0和116.1,118.1，在點(diǎn)到兩點(diǎn)(P22P)配置中，系統(tǒng)存儲(chǔ)器110的雙列存儲(chǔ)器堆棧103內(nèi)的相應(yīng)存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0,106.1可以通過(guò)64位數(shù)據(jù)通道DO、Dl接收由存儲(chǔ)器控制器104提供的數(shù)據(jù)，以及將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)到64位數(shù)據(jù)通道D0、D1上。在一個(gè)實(shí)施例中，由于其固有的列到列周轉(zhuǎn)開銷，存儲(chǔ)器設(shè)備管芯106.0、106.1的此類P22P配置可以伴隨經(jīng)降低的存儲(chǔ)器通道利用率而通過(guò)兩個(gè)64位數(shù)據(jù)通道DO、Dl遞送多達(dá)68千兆(GB)每秒(sec)的峰值帶寬。
[0020]圖2a根據(jù)本說(shuō)明書描繪了用于增加圖1a的系統(tǒng)存儲(chǔ)器100的數(shù)據(jù)率和帶寬的示例性系統(tǒng)存儲(chǔ)器200。如圖2a中所示，系統(tǒng)存儲(chǔ)器200包括具有處于堆疊配置的多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備管芯206.0,206.1的存儲(chǔ)器設(shè)備202，和耦合至堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯206.0,206.1的存儲(chǔ)器控制器204。例如，存儲(chǔ)器設(shè)備管芯206.0,206.1的每一個(gè)都可以實(shí)現(xiàn)為動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(SRAM)、或任何其他適合的存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器200還包括具有特定數(shù)量的控制/尋址(CA)位(例如，11個(gè)CAO位+11個(gè)CAl位=22個(gè)CA位，或任何其他適合數(shù)量的CA位)的控制/尋址(CA)總線208，和具有特定數(shù)量的數(shù)據(jù)(D)位(例如64個(gè)DO位+64個(gè)Dl位=128個(gè)D位，或任何其他適合數(shù)量的D位)的數(shù)據(jù)
(D)總線 210。
[0021]如圖2a中還示出的，存儲(chǔ)器控制器204具有與控制/尋址(CA)和數(shù)據(jù)⑶總線連接的存儲(chǔ)器接口，用于分別與系統(tǒng)存儲(chǔ)器200的控制/尋址(CA)和數(shù)據(jù)(D)總線208、210對(duì)接。數(shù)據(jù)(D)總線210可以被分區(qū)成兩個(gè)64位數(shù)據(jù)通道DO、Dl以與堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備管芯206.0、206.1的兩個(gè)通道0、I對(duì)接，且控制/尋址(CA)總線108可以