[發明專利]一種基于柵氧擊穿型反熔絲存儲陣列的編程系統及方法

在審

• 申請號: 201911360816.4
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111192619A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 周濤;張曉晨;李建成;陸時進;馬浩;査啟超;謝俊玲
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: G11C17/18
• 分類號: G11C17/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種基于柵氧擊穿型反熔絲存儲陣列的編程系統及方法，通過包括編程控制模塊、數據存儲模塊、反熔絲單元編程模塊、數據判斷模塊的編程系統，采用對原始數據進行寫入并對編程后數據進行判斷的方法，檢驗首次編程成功率并對失敗部分進行標記，對標記后數據單獨進行重復編程以保證編程電壓、電流更加集中于未編程成功單元，可大幅提高編程成功率，并進一步減少擊穿電路的離散性，提高數據讀出可靠性。

技術領域

本發明涉及一種基于柵氧擊穿型反熔絲存儲陣列的編程系統及方法，屬于反熔絲存儲器芯片設計領域。

背景技術

柵氧擊穿型反熔絲存儲技術的原理是利用高壓信號將存儲單元的柵極氧化層擊穿，形成不可逆的導電通道，用導電和不導電來分別代表二進制1和0，實現信息的非易失性存儲。由于與標準CMOS制造工藝完全兼容，因此柵氧擊穿型反熔絲存儲電路既可作為子模塊IP集成到各類集成電路芯片中，也可以設計成專用的大容量存儲器電路，廣泛應用于系統參數、用戶信息、保密信息和應用程序等重要數據存儲領域。

傳統的反熔絲存儲芯片的編程方法是以寫入數據進行重復編程、固定次數編程，隨著存儲陣列設計規模越來越大，柵氧擊穿型反熔絲存儲技術存在的兩個問題也越來越突出，一個是編程成功率隨著陣列規模擴大而大幅降低，另一個是編程后存儲單元的擊穿電阻分布也更加離散。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對目前現有技術中，傳統編程方法和系統主要依靠將原始數據全部進行重復編寫導致的容易降低編程成功率的問題，提出了一種基于柵氧擊穿型反熔絲存儲陣列的編程系統及方法。

本發明解決上述技術問題是通過如下技術方案予以實現的：

一種基于柵氧擊穿型反熔絲存儲陣列的編程系統，包括編程控制模塊、數據存儲模塊、反熔絲單元編程模塊、數據判斷模塊，其中：

編程控制模塊：數據存儲模塊已接收并存儲待寫入數據后，向反熔絲單元編程模塊發送編程及數據調用指令；原始數據編程寫入后，向數據判斷模塊發送判斷及數據調用指令；若數據編程存在寫入未成功部分，則向數據存儲模塊發送數據篩選指令；

數據存儲模塊：接收外部輸入的原始數據，并對原始數據進行存取，供反熔絲單元編程模塊或數據判斷模塊調用；若數據編程存在寫入未成功部分，則根據編程控制模塊發送的數據篩選指令標記后的編程數據的數據內容中標記地址的數據進行篩選，將篩選后需要繼續編程的數據發送至反熔絲單元編程模塊；

反熔絲單元編程模塊：接收編程控制模塊的編程及數據調用指令，由數據存儲模塊中調用待寫入的原始數據，對原始數據進行編程寫入，并將編程后數據發送至數據判斷模塊；若數據編程存在寫入未成功部分，重新接收編程控制模塊的編程及數據調用指令，將篩選后需要繼續編程的數據進行重新編程，并將編程后數據發送至數據判斷模塊；

數據判斷模塊：接收編程控制模塊的判斷及數據調用指令，由數據存儲模塊中調用待寫入的原始數據，對待寫入的原始數據與編程后數據進行異或運算，根據運算結果判斷數據寫入成功率，若數據編程存在寫入未成功部分，將編程后數據中寫入失敗的部分進行地址標記，并將標記后的編程數據返送至數據存儲模塊，利用原始數據對反熔絲單元編程模塊發送的繼續編程后獲得的數據進行異或運算，直至數據寫入成功率為100％為止。

所述數據寫入成功率確定方法為：

對原始數據及編程后數據進行異或運算，獲取所有數據地址的異或運算結果，若異或運算結果為0，則該數據地址對應數據為編程成功數據單元；若異或運算結果為1，則該數據地址對應數據為待標記數據單元，根據異或運算結果統計可得數據寫入成功率。

一種基于柵氧擊穿型反熔絲存儲陣列的編程方法，步驟如下：

(1)以待寫入的原始數據為基礎數據，對柵氧擊穿反熔絲單元進行編程；