[發明專利]失效數據修復電路和方法、非揮發性存儲器、可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202010576095.7
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111755060A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 洪亮
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: G11C16/26
• 分類號: G11C16/26;G11C29/44
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明公開了一種失效數據修復電路和方法、非揮發性存儲器、可讀存儲介質，所述失效數據修復電路和方法通過所述讀出結果處理單元比較所述第一讀出結果以及所述第二讀出結果判斷所述非揮發性存儲器是否出現數據保持失效故障，所述主控制單元在所述非揮發性存儲器出現數據保持失效故障時，驅動存儲器電流放大單元和或偏置電壓生成單元，利用所述存儲器電流放大單元對所述存儲單元電流進行放大和或利用所述偏置電壓生成單元輸出偏置電壓給所述非揮發性存儲器的存儲單元柵極，能夠將原先失效的讀出窗口修復到所述非揮發性存儲器的讀出電路可以分辨的讀出窗口，并且可得出準確的讀出數據。

技術領域

本發明涉及非易失性存儲器技術領域，尤其是涉及一種失效數據修復電路和方法、非揮發性存儲器、可讀存儲介質。

背景技術

非揮發性存儲器，又稱為非易失性存儲器，簡稱NVM，是指存儲器所存儲的信息在電源關掉之后依然能長時間存在，不易丟失。Flash存儲器是最常見的非揮發性存儲器，近些年，隨著科學技術的發展，出現了一些新型非揮發性存儲器，如：鐵電存儲器(FRAM)、相變存儲器(PRAM)、磁存儲器(MRAM)和電阻式存儲器(RRAM)等。通常非揮發性存儲器的讀出方法為：將存儲單元的讀出電流與內部的參考電流經過存儲器內部的靈敏放大器比較后，根據電流大小區分讀出‘0’或‘1’的值。由于當讀出時，存儲單元處于飽和區，則存儲單元的讀出電流Icell與柵極電壓Vgs和閾值電壓Vth之間的關系如下式：

Icell＝(Vgs-Vth)²； (1)

非揮發性存儲器的存儲單元的閾值電壓Vth是表征存儲單元的數據保存能力的重要指標。閾值電壓Vth的絕對值的變化影響到非揮發性存儲器的數據保持時間。在存儲單元剛剛被擦除或編程時，存儲單元的閾值電壓Vt的絕對值會被操作到一個比較大的值；而隨著時間推移或操作次數的增多，存儲單元儲存能量的能力逐漸降低，Vth也會對應逐漸降低，通過上面公式(1)可以看出對應存儲單元的讀出電流Icell減小，一般將這種故障稱之為數據保持失效故障。對于存儲器而言，具體體現為：在正常情況下，存儲單元的讀出電流如果是大于參考電流，在經過時間推移或者操作次數增多后，非揮發性存儲器發生數據保持失效故障，存儲單元的讀出電流變為小于參考電流，由此會造成讀出錯誤。

對于固定的存儲單元而言，其擦除和編程的過程決定了其初始閾值電壓，而非揮發性存儲器的工藝則決定了初始閾值電壓通過若干年后可能衰減到的最終閾值電壓，因此，對于已經生產出的存儲器，其初始閾值電壓是固定的。非揮發性存儲器內部的靈敏放大器使用的參考電流大小的選擇是否合適決定了最終閾值電壓下的存儲單元讀出電流是否能夠形成正確且可靠的讀出結果。

目前，對于非揮發性存儲器的應用對可靠性要求可以分為兩種：可擦寫次數要求(Endurance)和數據保持能力要求(Data Retention)。而常見非揮發性存儲器的使用中，一般可以根據其可靠性要求，對存儲單元面臨的應用環境，可以分為兩類：

高擦寫次數應用要求：高擦寫次數應用要求的需求中，對存儲單元的擦寫次數非常頻繁，對Endurance條件要求非常高，而相對與芯片壽命而言，其對數據保存時間要求略低。

高保持時間應用要求：高保持時間應用要求的需求中，對存儲單元的擦寫次數很少，遠遠小于器件可承受的擦寫次數極限。但應用中，對于這類存儲單元數據保持時間要求非常高。這類存儲器件的應用場景通常用于保存用戶數據區域和存儲器配置區域。尤其是存儲器配置區域的數據，應用啟動前需要首先對這個區域進行正確讀出，才能保證存儲器正常工作。