[發明專利]電子系統、堆疊式存儲器裝置及其操作方法

在審

• 申請號: 202011268234.6
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN113284531A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 吳成一;孫教民
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G11C11/401
• 分類號: G11C11/401;G11C11/4063
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉美華;尹淑梅

公開了電子系統、堆疊式存儲器裝置及其操作方法。該堆疊式存儲器裝置包括緩沖半導體裸片、多個存儲器半導體裸片、多個貫穿硅過孔、FIM前端電路和多個FIM后端電路。緩沖半導體裸片被配置為與主機裝置通信。存儲器半導體裸片堆疊在緩沖器半導體裸片上，且包括多個存儲器存儲體。貫穿硅過孔使緩沖器半導體裸片與存儲器半導體裸片電連接。FIM前端電路從主機裝置接收用于FIM操作的多個FIM指令且存儲FIM指令。FIM操作包括基于從存儲器存儲體讀取的內部數據的數據處理。FIM后端電路分別包括在存儲器半導體裸片中。FIM后端電路在FIM前端電路的控制下執行與存儲在FIM前端電路中的多個FIM指令對應的FIM操作。

本申請要求于2020年2月20日在韓國知識產權局(KIPO)提交的第10-2020-0021140號韓國專利申請的優先權，該韓國專利申請的公開內容通過引用全部包含于此。

技術領域

示例實施例總體上涉及半導體集成電路，更具體地，涉及一種執行內存功能(function-in-memory，FIM)操作的堆疊式存儲器裝置和一種操作堆疊式存儲器裝置的方法。

背景技術

存儲器帶寬和延遲是許多處理系統中的性能瓶頸?？梢酝ㄟ^使用其中多個半導體裝置堆疊在存儲器芯片的封裝件中的堆疊式存儲器裝置來增加存儲器容量。堆疊式半導體裸片可以通過使用貫穿硅過孔(也稱為“硅通孔”)或貫穿基底過孔(TSV)而電連接。這樣的堆疊技術可以增加存儲器容量并且/或者抑制帶寬和/或延遲損失。外部裝置對堆疊式存儲器裝置的每次訪問涉及堆疊式半導體裸片之間的數據通信。在這種情況下，對于每次訪問會發生裝置間帶寬和裝置間延遲損失，因此會增加帶寬和延遲。因此，當外部裝置的任務需要對堆疊式存儲器裝置進行多次訪問時，裝置間帶寬和裝置間延遲會對系統的處理效率和功耗具有顯著影響。

發明內容

一些示例實施例提供了有效地執行內存功能(FIM)操作或內存處理(processing-in-memory，PIM)操作的堆疊式存儲器裝置。

一些示例實施例提供了包括堆疊式存儲器裝置的系統和操作用于有效地執行FIM操作的堆疊式存儲器裝置的方法。

根據示例實施例，堆疊式存儲器裝置包括緩沖半導體裸片、多個存儲器半導體裸片、多個貫穿硅過孔、內存功能(FIM)前端電路和多個FIM后端電路。緩沖半導體裸片被配置為與主機裝置通信。多個存儲器半導體裸片堆疊在緩沖器半導體裸片上，并且所述多個存儲器半導體裸片包括多個存儲器存儲體。多個貫穿硅過孔使緩沖器半導體裸片與所述多個存儲器半導體裸片電連接。FIM前端電路被配置為從主機裝置接收用于FIM操作的多個FIM指令并且存儲所述多個FIM指令。FIM操作包括基于從所述多個存儲器存儲體讀取的內部數據的數據處理。所述多個FIM后端電路分別被包括在所述多個存儲器半導體裸片中。所述多個FIM后端電路在FIM前端電路的控制下執行與存儲在FIM前端電路中的所述多個FIM指令對應的FIM操作。

根據示例實施例，系統包括堆疊式存儲器裝置和被配置為控制堆疊式存儲器裝置的主機裝置。堆疊式存儲器裝置包括緩沖器半導體裸片、多個存儲器半導體裸片、使緩沖器半導體裸片與所述多個存儲器半導體裸片電連接的所述多個貫穿硅過孔、FIM前端電路和所述多個FIM后端電路。

根據示例實施例，提供了一種操作堆疊式存儲器裝置的方法，所述堆疊式存儲器裝置包括被配置為與主機裝置通信的緩沖器半導體裸片和包括多個存儲器存儲體的多個存儲器半導體裸片。緩沖器半導體裸片和所述多個存儲器半導體裸片被堆疊。所述方法包括：將用于FIM操作的多個內存功能(FIM)指令從主機裝置傳送到堆疊式存儲器裝置，其中，FIM操作包括基于從多個存儲器存儲體讀取的內部數據的數據處理；將所述多個FIM指令存儲在包括在緩沖器半導體裸片或多個存儲器半導體裸片上的FIM前端電路中；以及使用分別包括在所述多個存儲器半導體裸片中的多個FIM后端電路，在FIM前端電路的控制下執行與存儲在FIM前端電路中的FIM指令對應的FIM操作。