[發明專利]3D非易失性存儲裝置及其讀數據方法、寫數據方法

在審

• 申請號: 202111199608.8
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN114067879A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 周小鋒
• 申請（專利權）人: 西安紫光國芯半導體有限公司
• 主分類號: G11C11/409
• 分類號: G11C11/409;G11C11/4093;G11C11/4096;H01L25/18
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 黎堅怡

本申請公開了一種3D非易失性存儲裝置及其讀數據方法、寫數據方法。該3D非易失性存儲裝置包括：控制晶圓，設有NVM接口；緩存晶圓，設置在控制晶圓的一側，且與NVM接口電連接；非易失性存儲晶圓，設置在控制晶圓設有緩存晶圓的一側，且與NVM接口電連接；控制晶圓接收寫請求，判斷緩存晶圓是否還有緩存空間，若否，控制晶圓將緩存晶圓中存儲的部分數據轉存至非易失性存儲晶圓，并將寫請求對應的數據寫入緩存晶圓；其中，轉存至非易失性存儲晶圓中的部分數據為優先級低的數據。本申請能夠實現3D結構的非易失性存儲裝置，且能夠降低非易失性存儲裝置的讀寫時延，進而提高其數據讀寫效率，且提高非易失性存儲裝置的集成度，節約成本。

技術領域

本申請涉及存儲器技術領域，特別是涉及一種3D非易失性存儲裝置及其讀數據方法、寫數據方法。

背景技術

非易失性存儲器(Non-Volatile Memory，NVM)是一種即使關閉電源也能夠保存已保存數據的存儲器。與易失性存儲器不同，NVM不需要定期刷新其存儲器數據。

本申請的發明人在長期的研發過程中發現，為減輕NVM接口的負載，通常在控制器和NVM設備之間加入分立存儲器作為緩存；但利用分立存儲器會使得數據在寫入和讀出時均有一定延遲，會導致控制器和NVM設備之間的數據傳輸效率降低，且會導致整個存儲系統的集成度降低，成本升高。

發明內容

本申請主要解決的技術問題是提供3D非易失性存儲裝置及其讀數據方法、寫數據方法，以實現3D結構的非易失性存儲裝置，且降低非易失性存儲裝置的讀寫時延，進而提高其數據讀寫效率，且提高非易失性存儲裝置的集成度，節約成本。

為解決上述技術問題，本申請采用的一個技術方案是：提供一種3D非易失性存儲裝置。該3D非易失性存儲裝置包括：控制晶圓，設有NVM接口；緩存晶圓，設置在控制晶圓的一側，且與NVM接口電連接；非易失性存儲晶圓，設置在控制晶圓設有緩存晶圓的一側，且與NVM接口電連接；控制晶圓接收寫請求，判斷緩存晶圓是否還有緩存空間，若否，控制晶圓將緩存晶圓中存儲的部分數據轉存至非易失性存儲晶圓，并將寫請求對應的數據寫入緩存晶圓；其中，轉存至非易失性存儲晶圓中的部分數據為優先級低的數據。

為解決上述技術問題，本申請采用的一個技術方案是：提供一種3D非易失性存儲裝置的寫數據方法。3D非易失性存儲裝置包括：控制晶圓及設置在控制晶圓同一側且與控制晶圓的NVM接口電連接的緩存晶圓及非易失性存儲晶圓，寫數據方法包括：控制晶圓接收寫請求，判斷緩存晶圓是否還有緩存空間；若否，控制晶圓將緩存晶圓中存儲的部分數據轉存至非易失性存儲晶圓；控制晶圓將寫請求對應的數據寫入緩存晶圓；其中，轉存至非易失性存儲晶圓中的部分數據為優先級低的數據

為解決上述技術問題，本申請采用的一個技術方案是：提供一種3D非易失性存儲裝置的讀數據方法。3D非易失性存儲裝置包括：控制晶圓接收讀請求，并判斷與讀請求對應的數據存儲在緩存晶圓或者存儲在所述非易失性存儲晶圓；在讀請求對應的數據存儲在緩存晶圓時，控制晶圓從緩存晶圓讀取讀請求對應的數據，并對讀請求對應的數據進行優先級排序；在讀請求對應的數據存儲在非易失性存儲晶圓時，控制晶圓從非易失性存儲晶圓中讀取讀請求對應的數據；將讀取的與讀請求對應的數據轉存在緩存晶圓。

本申請的有益效果是：區別于現有技術，本申請3D非易失性存儲裝置采用控制晶圓及設置在控制晶圓同一側的緩存晶圓及非易失性存儲晶圓的三維堆疊結構，即3D結構，不僅能夠提高3D非易失性存儲裝置的集成度，節約成本；而且還能降低數據在控制晶圓、緩存晶圓及非易失性存儲晶圓之間的傳輸路徑，從而降低數據在控制晶圓、緩存晶圓及非易失性存儲晶圓之間的傳輸時延，因此能夠提高3D非易失性存儲裝置的讀寫效率；同時，在緩存晶圓中沒有緩存空間時，控制晶圓將緩存晶圓中存儲的優先級低的數據轉存至非易失性存儲晶圓，再將寫請求對應的數據寫入緩存晶圓，不僅能夠避免數據的丟失，而且還能夠保證優先級高的數據存儲在緩存晶圓，能夠進一步提高數據的讀寫效率。

附圖說明