(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳しく説明する。
【0042】
図1は、本発明の実施形態によるメモリ装置の簡単なブロック図であり、
図2は、本発明の一実施形態によるメモリ装置を具体的に示すブロック図である。
【0043】
図1のメモリ装置100は、多数のセルアレイ(Cell Array)10、少なくとも1つのローマルチプレクサ(ROW MUX)31、少なくとも1つのローバッファ(ROW Buffer)32、少なくとも1つのローデコーダ(ROW Decoder)33、バンクコントロールロジック(Bank Control Logic)40、少なくとも1つのカラムバッファ(Column Buffer)510、少なくとも1つのカラムデコーダ(Column Decoder)52、センスアンプ(Sense Amplifier)61、出力ドライバー(Output Driver)65、入力バッファ(Input buffer)67、入出力コントロールユニット(I/O Control Unit)70、コントロールロジック(Control Logic)200、及びリフレッシュユニット(Refresh Unit)250を含む。
【0044】
セルアレイ10のそれぞれは、ノーマルセルアレイ(Normal Cell Array)11及びディスターブカウントセルアレイ(Disturb Count Cell Array)20を含む。ノーマルセルアレイ11は、データを保存するためのセル、すなわち、複数のノーマルセルを含む。ディスターブカウントセルアレイ20は、ノーマルセルのうち、メモリアクセスが集中される攻撃セル(Aggressor cell)によって、前記攻撃セルに隣接/近接した特定セル(Victim cell)が受けるディスターブカウント値を保存するためのセルを含む。また、ディスターブカウントセルアレイ20は、前記攻撃セルに隣接/近接した前記特定セル(x=k)が属しているワードラインWLkに付いている他のセルが受けるディスターブカウント値を保存するためのセルを含む。
【0045】
例えば、多数のセルアレイ10のそれぞれは、動的ランダムアクセスメモリ(Dynamic Random Access Memory:以下、DRAMと称する)として具現可能である。しかし、本発明の概念は、メモリの種類に限定するものではない。
【0046】
コントロールロジック200は、複数の信号CK、Command、Addに応答して、各構成要素(elements)250、31、40、51、70を制御する。
【0047】
クロック信号CKは、クロックドライバー(図示せず)から出力される。複数の命令/アドレス信号Command、Addは、メモリ装置100に連結されたメモリコントローラ(図示せず)から出力される。
【0048】
コントロールロジック200は、アドレスコマンドデコーダ(Address Command Decoder)210とディスターブカウントユニット(Disturb Count Unit:DC Unit)220とを含む。
【0049】
アドレスコマンドデコーダ210は、複数の信号CK、Command、Addをデコーディング(decoding)し、該デコーディングの結果によって、各構成要素を制御するための命令及び/またはアドレス(例えば、Sel_WL)を生成させる。
【0050】
例えば、アドレスコマンドデコーダ210は、セルアレイ10のデータをリードするために、アクティブ命令(Active Command)、リード命令(Read Command)などを出力し、データが保存された対象セルのアドレスAddを共に出力することができる。例えば、アドレスコマンドデコーダ210は、セルアレイ10の特定セルのデータを保存するために、リフレッシュ命令(Refresh command)を出力し、リフレッシュ対象セルのアドレスAddを共に出力することができる。
【0051】
バンクコントロールロジック40は、コントロールロジック200から出力された命令に基づいてリフレッシュ動作に対するスケジューリング(scheduling)を行い、各バンク10−1ないし10−kは、前記スケジュールによってリフレッシュ動作を行うことができる。バンクコントロールロジック40は、複数のバンクのそれぞれを選択することができる。実施形態によって、セルアレイ10を含んだバンクの数は変わりうる。
【0052】
ディスターブカウントユニット220は、メモリアクセスが集中される第1メモリセル(Aggressor Cell)に隣接(または、近接)した第2メモリセル(Victim cell)が受けるディスターブ量を計算する。説明の便宜上、ディスターブカウントユニット220についてのさらに詳しい説明は、
図2で行う。
【0053】
リフレッシュユニット250は、リフレッシュ命令を行うために、コントロールロジック200から出力された命令に応答して、ローアドレス(ROW Add)を生成させる。
【0054】
すなわち、メモリセルまたはバンクリフレッシュ命令に応答して、バンクコントロールロジック40は、リフレッシュ遂行対象であるバンク(Bank)が、他のバンクに切替えられる以前に、複数のバンクのうちの何れか1つに含まれたローをカウントする。説明の便宜上、リフレッシュユニット250についてのさらに詳しい説明は、
図2で行う。
【0055】
ローマルチプレクサ31は、選択信号(図示せず)に応答して、リフレッシュユニット250によって生成されたローアドレス(または、ワードラインアドレス)とコントロールロジック200から出力されるローアドレスとのうちの何れか1つを選択する。リフレッシュ動作が行われる時、ローマルチプレクサ31は、リフレッシュユニット250から出力されたローアドレスを選択する。ライト動作またはリード動作が行われる時、ローマルチプレクサ31は、コントロールロジック200から出力されたローアドレスを選択する。
【0056】
少なくとも1つのローバッファ32は、ローマルチプレクサ31から出力されるローアドレスを一時的に保存する。
【0057】
少なくとも1つのローデコーダ33は、バンクコントロールロジック40によってスイッチされたバンクに対応する場合に動作する。ローデコーダ33は、相応するローバッファ32から出力されたローアドレスをデコーディングし、該デコーディングの結果によって、複数のロー(または、ワードライン)のうちの何れか1つのロー(または、ワードライン)を選択する。
【0058】
複数のバンクのそれぞれは10−1ないし10−N(Nは、自然数)、バンクBank 1ないしバンクBank Nにラベルされた複数のセルアレイと少なくとも1つのセンスアンプ(S/A)61とを含む。
【0059】
複数のセルアレイ10のそれぞれは、複数のワードライン(または、ロー)、複数のビットライン(または、カラム)、及びデータを保存するための複数のノーマルセルアレイ11及びディスターブカウント値を保存するためのディスターブカウントセルアレイ20を含む。
【0060】
センスアンプ61は、セルのデータ保存有無によって、各ビットラインの電圧変化を感知して増幅する。
【0061】
少なくとも1つのカラムバッファ51は、コントロールロジック200から出力されるカラムアドレスを一時的に保存する。
【0062】
少なくとも1つのカラムデコーダ52は、バンクコントロールロジック40によってスイッチされたバンクに対応する場合に動作する。カラムデコーダ52は、相応するカラムバッファ51から出力されたカラムアドレスをデコーディングし、該デコーディングの結果によって、複数のカラム(または、ビットライン)のうちの何れか1つのカラム(または、ビットライン)を選択する。
【0063】
入出力コントロールユニット70は、コントロールロジック200から出力された制御信号によって、センスアンプ61によって感知増幅された複数の信号をデータとして出力ドライバー65または入力バッファ67に伝送する。
【0064】
ライト動作の間に、入出力コントロールユニット70は、コントロールロジック200から出力された制御信号によって、入力バッファ67から受信されたデータDQi(iは、自然数)をドライバー(図示せず)を通じてノーマルセルアレイ11に伝送する。
【0065】
リード動作の間に、入出力コントロールユニット70は、コントロールロジック200から出力された制御信号によって、センスアンプ61から感知増幅された複数の信号をデータとして出力ドライバー65に伝送する。出力ドライバー65は、データをメモリコントローラ(図示せず)に出力する。
【0066】
入出力コントロールユニット70は、カウントライトリードブロック(Count Write Read Block)75を含みうる。カウントライトリードブロック75は、ディスターブカウントセルアレイ20にアクセスして、ディスターブカウントセルに保存された現在ディスターブカウント値(count value)をリードし、アップデートされたディスターブカウント値(updated count value)をライトする。
【0067】
図2を参照すると、ディスターブカウントユニット(DC Unit)220は、カウント値アップデート部(Count value updater)221、カウント値比較部(Count Value Comparator)222、最大ディスターブカウント値保存部(Max Count Value Storage)223、及びカウント有効フラグユニット(Count Valid Flag)224を含む。
【0068】
カウント値アップデート部221は、アクティブ(active)区間(第1メモリセルにアクセスする時間)の間に、最小tRC(Refresh time/Numberof cycles)に換算したカウント値を現在ディスターブカウント値(current count value)に加えて、アップデートする。一例として、前記第1メモリセルがアクセスされる度に、以前のアクセスタイムに保存されたディスターブカウント値に、前記第1メモリセルの現在アクセスタイムの間に周期的にカウントされる値を加えて、アップデートすることができる。
【0069】
カウント値比較部222は、ディスターブカウントセルアレイ20から受信した隣接または近接セルの現在カウント値(Count value)を、既定のスレッショルド値(Threshold)または最大ディスターブカウント値(Max Count Value)と比較する。この際、既定のスレッショルド値は、カウント値比較部222にセッティングされており、最大ディスターブカウント値は、最大ディスターブカウント値保存部223から受信される。カウント値比較部222は、比較結果を次の非正規リフレッシュアドレス及び非正規リフレッシュフラグ保存部(Next Irregular Refresh Address&Irregular Refresh Flag Storage)252に伝送する。
【0070】
例えば、現在ディスターブカウント値が、前記スレッショルド値と同一または大きく、最大ディスターブカウント値よりも大きければ(count value≧Threshold、count value>Max Count Value)、当該第2メモリセルを次の非正規リフレッシュ動作の対象とする。カウント値比較部222は、前記第2メモリセルが、次の非正規リフレッシュ動作の対象となる場合、非正規リフレッシュアドレス及び非正規リフレッシュフラグ保存部252に知らせる。
【0071】
しかし、現在ディスターブカウント値が、前記スレッショルド値よりも小さいか、最大ディスターブカウント値よりも同一または小さければ(count value<Threshold、count value≦Max Count Value)、当該セルを次の非正規リフレッシュ動作の対象としない。
【0072】
最大ディスターブカウント値保存部223は、メモリ装置100の初期化時点から現在動作時点までの第2メモリセルに対するディスターブカウント値のうち、最大値を保存する。
【0073】
例えば、ディスターブカウントセルアレイ20からカウントライトリードブロック75を通じて出力された第2メモリセルの現在ディスターブカウント値が、以前に保存された最大ディスターブカウント値よりも大きければ(count value>current MAX count value)、前記現在ディスターブカウント値を新たな最大ディスターブカウント値に保存(または、アップデート)する。
【0074】
カウント有効フラグユニット224は、カウント有効フラグの活性化有無によってディスターブカウント動作に対する停止有無を制御する。カウント有効フラグは、ディスターブカウント値が非確定的である時、すなわち、カウント値が有効ではない時、非活性化される。また、カウント有効フラグユニット224は、メモリ装置100がテストモードなどでメモリセルのダイナミックリフレッシュ(Dynamic Refresh)特性を測定する場合、カウント有効フラグを非活性化して、ディスターブカウント動作または非正規リフレッシュ動作に対する停止有無を制御することができる。
【0075】
すなわち、カウント有効フラグユニット224は、ディスターブカウントユニット220のディスターブカウント値がいずれもリセットされれば、カウント有効フラグを活性化して、ディスターブカウントユニット220のカウント機能を活性化させる。
【0076】
メモリ装置100をパワーアップする場合、カウント値が有効ではないこともある。したがって、メモリ装置100を初期化しなければならず、初期化時にディスターブカウントセルアレイ20の各ワードラインをいずれもイネーブルさせて、リセットされた値にアップデートしなければならない。この際、メモリ装置100の特性ごとに初期化時間は異なりうるが、メモリ装置をテストすることのように、多数のワードライン(WL)をイネーブルして、同じデータを書き込む方法でリセットすることができる。
【0077】
一例として、パワーアップマスタ信号(Power Up Master Signal)に基づいて、周期的内部リフレッシュ命令生成部(Periodic Internal Refresh Command Generator)254が活性化されれば、周期的内部リフレッシュ命令生成部254は、カウント有効フラグユニット224に制御信号を伝送する。カウント有効フラグユニット224は、前記制御信号によって非活性化(disable)されて、ディスターブカウンティング機能を停止させる。すなわち、各構成要素221、222、223に保存された値をリセットする。
【0078】
一例として、周期的内部リフレッシュ命令生成部254が非活性化されれば、カウント有効フラグユニット224は、カウント有効フラグ(Enable)をカウント値比較部222に伝送して、ディスターブカウンティング機能を活性化させる。
【0079】
図2のリフレッシュユニット250は、メモリ装置100内の構成要素220、75などのリフレッシュ動作を制御する。リフレッシュユニット250は、隣接アドレス計算部(Adjacent Address Calculator)251、次の非正規リフレッシュアドレス及び非正規リフレッシュフラグ保存部252、リフレッシュコントローラ(Refresh Controller)253、及び周期的内部リフレッシュ命令生成部254を含む。
【0080】
隣接アドレス計算部251は、アドレスコマンドデコーダ210から受信した現在セルWLx、すなわち、第1メモリセルのアドレスに基づいて、隣接または近接したワードラインのセル、すなわち、第2メモリセルのアドレス(WL(x±k)、kは、自然数)を計算する。
【0081】
次の非正規リフレッシュアドレス及び非正規リフレッシュフラグ保存部252は、非正規リフレッシュフラグと次リフレッシュ動作を行うセルのアドレスを保存する。非正規リフレッシュフラグは、次の非正規リフレッシュ動作を行うか否かを知らせる。すなわち、前記第2メモリセルに対する前記現在ディスターブカウント値が、前記スレッショルド値以上であり、前記最大ディスターブカウント値を超過すれば、前記第2メモリセルの前記アドレスを次の非正規リフレッシュアドレスに保存し、前記第2メモリセルに対するリフレッシュ動作を実行するかどうかを非正規リフレッシュフラグに反映する。
【0082】
リフレッシュコントローラ253は、メモリ装置100の正規リフレッシュ動作と非正規リフレッシュ動作とを組み合わせて、前記メモリ装置100のリフレッシュ動作を全般的に制御する。例えば、非正規リフレッシュフラグによってリフレッシュ動作順序をスケジューリングすることができる。
【0083】
一例として、現在スケジュール内で前記非正規リフレッシュ動作を優先的に行うように、現在スケジュール内に非正規リフレッシュ動作スケジュールを挿入することができる。または、前記現在スケジュール内で非正規リフレッシュ動作を現在スケジュールと並行させうる。
【0084】
一例として、リフレッシュコントローラ253は、周期的内部リフレッシュ命令生成部254の制御によってリフレッシュスケジュールをリセットすることができる。
【0085】
周期的内部リフレッシュ命令生成部254は、パワーアップマスタ信号に基づいて、メモリ装置内部で全体ワードラインアドレス(または、ノーマルメモリセルアレイ全体)に対するリフレッシュを行い、ディスターブカウント値を初期化する。
【0086】
より具体的に説明すれば、周期的内部リフレッシュ命令生成部254は、パワーアップマスタ信号によって内部リフレッシュ信号をカウント有効フラグユニット(Count Valid Flag Unit)224に伝送する。
【0087】
カウント有効フラグユニット224は、前記内部リフレッシュ信号によって、各構成要素221、222、223にあらかじめ保存されていたディスターブカウント値をリセットするように制御する。この際、パワーアップマスタ信号は、実施形態によって、外部システム(図示せず)またはメモリコントローラ(図示せず)から受信されうる。
【0088】
図3は、本発明の一実施形態によるメモリ装置の動作方法を示すフローチャートである。
【0089】
図3を参考にすると、メモリ装置100に電力が供給されれば、電源がオンになり(ステップS10)、メモリ装置100は、あらゆるワードラインをイネーブルして、ディスターブカウントセルアレイのあらゆる前記ディスターブカウント値を初期化することができる(ステップS20)。例えば、メモリ装置100は、複数のメモリセルのそれぞれのワードラインをいずれもイネーブルして、同じデータ値にリセットして初期化することができる。
【0090】
メモリ装置が初期化された後、遊休状態で(ステップS30)、メモリ装置100は、ホスト(図示せず)の命令に基づいて動作するアクティブ状態になるか(Active State、ステップS40)、データ信頼性のために自体的にメモリセルをリフレッシュするリフレッシュ状態(Refresh State、ステップS50)になる。
【0091】
メモリ装置100が、アクティブ状態になれば、メモリ装置100は、対象メモリセルへのアクセスタイムの間に残りのメモリセルに対するそれぞれのディスターブ量をカウントする(ステップS40)。そして、メモリ装置100は、ホストの命令に基づいてリード動作/ライト動作/イレーズ(Erase)動作などを行い(ステップS60)、ディスターブ量をカウントする動作を反復的に行う。メモリ装置100は、前記命令による動作遂行が終われば、対象メモリセルをプリチャージ(Precharge)して、再び遊休状態(Idle State)になる。
【0092】
メモリ装置100が、リフレッシュ状態になれば、メモリ装置100は、対象メモリセルを除いた残りのメモリセルに対してリフレッシュ動作を行う(ステップS50)。この際、リフレッシュ動作は、正規リフレッシュ動作及び非正規リフレッシュ動作を含む。メモリ装置100は、メモリセルのそれぞれに対して既定の規則で定められるスケジューリングによって、正規リフレッシュ動作を行うことができる。一方、メモリ装置100は、メモリセルのそれぞれのディスターブ量を考慮して、最大ディスターブ量を有したメモリセルの場合、前記スケジューリングに先にまたは並行して非正規リフレッシュ動作を行うことができる(ステップS50)。メモリ装置100は、リフレッシュ動作が終われば、再び遊休状態になる。
【0093】
図4は、
図3に示されたメモリ装置の動作方法のうち、初期化される場合を示すフローチャートである。
【0094】
図3及び
図4を参照すると、メモリ装置100に電力が供給されてパワーオン(Power−On)になった場合、周期的内部リフレッシュ命令生成部354がイネーブルされる(ステップS21)。パワーオンであるか否かは、パワーアップマスタ信号によって決定される。周期的内部リフレッシュ命令生成部254がイネーブルされれば、リフレッシュコントローラ253は、現在リフレッシュアドレス(Current Refresh Address)に相応するディスターブカウント値がリセット(または、クリア(Clear))されるように(ステップS22)制御する。そして、周期的内部リフレッシュ命令生成部254は、カウント有効フラグを非活性化して、ディスターブカウントユニット250のカウント機能を非活性化させる。これは、あらゆるメモリセルのディスターブカウント値がリセットされるまで反復される(ステップS23)。
【0095】
図5は、
図3に示されたメモリ装置の動作方法のうち、アクティブ状態である場合を示すフローチャートである。
【0096】
図5を参考にすると、アドレスコマンドデコーダ210が、アクティブ命令を受信すれば、メモリ装置100は、ノーマルセルアレイ11でアクティブ命令に相応する当該アドレス(対象メモリセルと言う)のワードラインをイネーブルし、対象メモリセルのワードラインに連結されたディスターブカウントセルからディスターブカウント値を読み取る(ステップS41)。ディスターブカウント値は、前記対象メモリセル以外の残りのセル、例えば、前記対象メモリセルに隣接(または、近接)したセルのディスターブ量を表わす。
【0097】
例えば、ディスターブ量は、前記対象メモリセルのワードラインWLxのアクセスタイムを単位時間、すなわち、最小イネーブルサイクル(Minimum tRCまたはMinimum tRAS)で割った値で表すことができる。一例として、ディスターブカウント値(Disturb Count(x))は、隣接または近接セル(Disturb(x−k)及びDisturb(x+k)、すなわち、対象メモリセルの左側または右側のワードラインに位置した少なくとも1つ以上のセル、以下、残りのメモリセル、kは、1以上の自然数)のディスターブカウント値で割ることができる。残りのメモリセル(x−kまたはx+k)がリフレッシュされる場合、前記残りのメモリセルに対するディスターブカウント値は、リフレッシュ動作後、0にリセット(または、クリア)される。
【0098】
メモリ装置10は、対象メモリセル(x)にアクセスしたので、残りのメモリセル(x−k、x+k)は、累積的にディスターブをさらに受ける。これにより、初期化されない限り、ディスターブ量をカウントし、対象メモリセル(x)のワードラインに連結されたディスターブカウントセルに保存されたディスターブカウント値に、前記カウントされた値を加えて、ディスターブカウント値をアップデートする。そして、アップデートされたディスターブカウント値は、リードした前記ディスターブカウントセルにライトして保存する(ステップS42)。すなわち、ディスターブ量は、累積アクセスタイムを単位時間で割った値であり得る。
【0099】
アップデートされたディスターブカウント値は、所定の値と比較して、その比較結果によって、リフレッシュ動作を実行するかどうかを決定する(ステップS43)。一例として、アップデートされたディスターブカウント値が、以前の段階で保存されていた現在最大ディスターブカウント値または既定のスレッショルド値よりも大きければ、前記ディスターブカウント値に相応する残りのメモリセルのアドレスを次の非正規リフレッシュ動作を行うアドレスに保存する(ステップS44)。アップデートされたディスターブカウント値が、以前の段階で保存された現在最大ディスターブカウント値よりも大きければ、アップデートされたディスターブカウント値を新たな最大ディスターブカウント値に保存する(ステップS45)。
【0100】
一方、アップデートされたディスターブカウント値が、以前の段階で保存されていた現在最大ディスターブカウント値及び既定のスレッショルド値よりも小さければ、リフレッシュ動作を行わず、次の非正規リフレッシュ動作のアドレス及び最大ディスターブカウント値に保存しない(ステップS43)。
【0101】
すなわち、アクティブ命令遂行時に、メモリ装置100は、アクティブ命令に相応する対象メモリセル(x)のワードラインWLxにのみアクセス可能であるので、隣接または近接したセル(x±k)(残りのメモリセル)のディスターブカウント値は、対象メモリセル(x)のワードラインに連結されたディスターブカウントセル20に保存する。
【0102】
一例として、残りのメモリセルのうち、何れか1つのメモリセル(x+kまたはx−k)を中心に両側(左側、右側)で対象メモリセル(x)がマルチアクセスされる場合(すなわち、2つ以上の対象メモリセルの各ワードラインが集中的または反復的にアクセスされる場合)、前記残りのメモリセルが受けるディスターブ量は、両側の対象メモリのそれぞれから受けるディスターブ量の和になる。この際、対象メモリセルのワードラインに連結されたディスターブカウントセルに保存される残りのメモリセルに対するディスターブ量は、どちらか一つの側のディスターブ量のみ保存して、正確なディスターブ量が分からず、誤差が発生する恐れがある。
【0103】
しかし、この際にも、アクティブ命令遂行を続ければ、両側の対象メモリセルのそれぞれのディスターブカウント値が増加して、結局、残りのメモリセルが非正規リフレッシュ動作の対象セルになることができ、最大ディスターブカウント値反映時に、このような点を考慮して、前記誤差を減らすことができる。さらに詳しい説明は、
図9A以下の説明で行う。
【0104】
図6は、
図3に示されたメモリ装置の動作方法のうち、リフレッシュ状態である場合を示すフローチャートである。
【0105】
図6を参照すると、アドレスコマンドデコーダ210が、リフレッシュ命令を受ければ、メモリ装置100は、リフレッシュ動作を行う。リフレッシュ動作は、正規リフレッシュ動作と非正規リフレッシュ動作とを含む。リフレッシュ命令に基づいて、メモリ装置100は、非正規リフレッシュ動作を実行するかどうかを判断する(ステップS51)。
【0106】
非正規リフレッシュ動作を行わない場合、すなわち、メモリ装置100は、非正規リフレッシュフラグ(Flag)が非活性化(Off)し、既存のスケジュールによってリフレッシュ動作を行う(ステップS52)。
【0107】
しかし、非正規リフレッシュ動作を行う場合、メモリ装置100は、非正規リフレッシュフラグを活性化(On)して、リフレッシュスケジュールを調整する。一例として、正規リフレッシュ動作と並行して、残りのメモリセルに対する非正規リフレッシュ動作を行うことができる。一例として、正規リフレッシュ動作の間に残りのメモリセルに対する非正規リフレッシュ動作を優先的に挿入して行うことができる(ステップS53)。
【0108】
前記残りのメモリセルの非正規リフレッシュ動作が完了すれば、メモリ装置100は、非正規リフレッシュ動作のための前記残りのメモリセルのアドレスをクリア(または、リセット)する(ステップS54)。また、非正規リフレッシュ動作遂行後、以前に保存された前記現在最大ディスターブカウント値をクリア(または、リセット)する(ステップS55)。
【0109】
そして、非正規リフレッシュ動作を行った残りのメモリセルのディスターブカウント値を保存している対象メモリセル(x)のワードラインにアクセスして、残りのメモリセルに対するディスターブカウント値をクリア(または、リセット)する(ステップS56)。
【0110】
したがって、メモリセルアクセス動作時に、ディスターブに最も脆弱なメモリセル(すなわち、ディスターブ量が最も大きなメモリセル)に対して優先的にリフレッシュ動作を行うようにリフレッシュスケジュールを調整する。その結果、前記メモリセルのリフレッシュインターバルタイム(Refresh Interval time)内のディスターブ量を制限して、メモリ装置のデータ信頼度が高くし、装置の性能を向上させることができる。
【0111】
図7は、本発明の実施形態によるメモリセルのリフレッシュ方法の動作を説明する表である。
【0112】
メモリ装置100は、アクティブ命令に基づいて第1メモリセル(対象メモリセル)へのアクセスを何回反復し、アクセスされる対象メモリセルに隣接/近接した残りのメモリセル(第2メモリセル)のディスターブ量をモニタリングする。メモリ装置100は、ディスターブ量が最も高くて、リフレッシュ特性が最も脆弱な第2メモリセルに対する非正規リフレッシュ動作を他のメモリセルに対するリフレッシュ動作よりも優先的に実行する。リフレッシュインターバル内の最大ディスターブカウント値は、前記非正規リフレッシュ動作を行う度にリセットされるので、引き続き増加せず、一定のレベルに制限される。
【0113】
図7を参照すると、メモリ装置100が、ROW=3に位置した第1メモリセル(x)に対して反復的に(または、集中的に)アクセスし、この際、スレッショルド値は、159と仮定する。第1メモリセルへの最初のアクセス前(T=0)にメモリ装置100がパワーアップされるので、装置に既に保存されていた第2メモリセル(ROW 2、ROW 4)のディスターブカウント値を初期化する。すなわち、ROW=3に連結されたディスターブカウントセルに保存された値(Disturb(x−1)、Disturb(x+1))を初期化する((ROW 2、ROW 4)=(0、0))。
【0114】
メモリ装置100は、初期化後、ホストの命令による動作を行うために、第1メモリセルにアクセスする。前記第1メモリセルにアクセスが反復されれば(T=1〜159)、メモリ装置100は、前記第1メモリセルのワードライン(ROW=3)のアクセスタイムの間にディスターブ量をカウントし、増加させる。例えば、T=1で、第2メモリセルROW=2(Left)とROW=4(Right)でのディスターブカウント値(1、1)が、T=2で、第2メモリセルROW=2とROW=4でのディスターブカウント値(2、2)に増加し、前記第2メモリセルの各ディスターブカウント値は、カウントされる度にROW=3に連結されたディスターブカウントセル20に保存及びアップデートされる。
【0115】
図7の表で、灰色部分(ROW=3)は、アクセスされる第1メモリセル11と同一ワードラインに連結されたディスターブカウントセルアレイ20内に保存される第2メモリセルとに対するディスターブカウント値を表わす。すなわち、アクティブ命令が行われる第1メモリセルの第1アドレス(ROW=3)のみアクセス可能であるために、ディスターブカウントセルは、アクセス命令が行われる第1メモリセルと同一ワードライン上に位置する。
【0116】
保存されるディスターブカウント値は、第1メモリセルのワードラインイネーブル時間(アクセスされる時間)の間に、第1メモリセルに隣接した第2メモリセル(ROW=2、4)のディスターブ量をカウントする。
【0117】
前記第1メモリセルに対するアクティブ命令が繰り返し行われれば、隣接した両側の第2メモリセル(ROW=2(Left) and ROW=4(Right))のそれぞれのディスターブカウント値が増加し、結局、第2メモリセルのうち少なくとも1つが非正規リフレッシュの対象となる。
【0118】
非正規リフレッシュ動作を実行するかどうかを決定する方法は、ディスターブカウントセルに保存された現在ディスターブカウント値(Current Disturb Count Value)が、スレッショルド値(threshold=159)よりも大きくなれば(T=160)、
図7で、ROW=2のワードラインに属した隣接した第2メモリセルに対して非正規リフレッシュ動作を優先的にスケジューリングする。リフレッシュスケジュールによって、前記第2メモリセルのリフレッシュ動作順序が来れば、動作を行い(Refresh 2)、前記第2メモリセルのディスターブカウント値をリセットする(ROW=2、Disturb Count Value=0)。
【0119】
以後、引き続き第1メモリセル(ROW=3)に反復的にアクセスすれば(T=161〜319)、隣接した第2メモリセルのディスターブカウント値が継続的に増加する(ROW=2の場合、0から引き続きカウント、ROW=4の場合、160から引き続きカウントされる)。第2メモリセルのうち、ROW=2は、リフレッシュ動作が行われたが、ROW=4は、リフレッシュ動作が行われていないために、ROW=4に対するディスターブ量はさらに増加する。
【0120】
ROW=3にある第1メモリセルに引き続きアクセスが反復されれば(T=161〜319)、ROW=4にある第2メモリセルは、最大ディスターブカウント値を超過するので(T=320)、非正規リフレッシュ動作を優先的にスケジューリングする。リフレッシュスケジュールによって順序が来れば、ROW=4である第2メモリセルに対する非正規リフレッシュ動作を行う(Refresh 4)。そして、第1メモリセルのワードラインをイネーブルして、ディスターブカウントセルに保存されたROW=4である第2メモリセルのディスターブカウント値をリセットする。
【0121】
以後の第1メモリセル(ROW=3)をアクセスする度に、前述したように、第2メモリセルに対するディスターブカウント値を引き続きカウントする。メモリ装置は、スレッショルド値または最大ディスターブカウント値と比較された前記ディスターブカウント値に基づいて、第2メモリセルに対する非正規リフレッシュ動作を行う。
【0122】
このように、メモリセルアレイのうち、重畳されない少なくとも1つのメモリセルに反復的にアクセスする場合のディスターブ最大量は、次の式による。この際、nは、反復的にアクセスされるセルが属したワードライン(すなわち、ROW)の数である。
【数1】
【0123】
ディスターブ量は、ワードラインがイネーブルされた全体時間であるので、これを整数化するために、累積的にイネーブルされた時間を合わせて、単位時間(tRASminまたはtRCminである場合のワードラインアクセスタイム)で割って整数化しなければならない。例えば、tREFが64ms、リフレッシュサイクルタイム(Refreshcycle time)が8Kで第1メモリセルに集中的にアクセスすると仮定する時、第1メモリセルが属したワードラインへのアクセスタイム(tRCmin)が50nsとする。この際、tREFIは7.8usになるので、tREFIの間に受ける最大ディスターブ量(MaxDisturb)は、数式1によって7.8us/50ns=160になる。
【0124】
図8A及び
図8Bは、本発明の実施形態によるメモリセルのリフレッシュ方法の動作を説明する表である。
図8A及び
図8Bの実施形態は、2本のワードラインにアクセスが集中される点で、1本のワードラインのみ集中的にアクセスされる
図7と異なる。
【0125】
メモリ装置100が、2本以上のワードライン、例えば、ROW=3、ROW=6に位置した第1メモリセルに対して集中的にアクセスし、この際、スレッショルド値は、159と仮定する。
【0126】
図8Aで、最初のアクセス前(T=0)にメモリ装置100がパワーアップされるので、既に保存されていた第2メモリセル(ROW=2、ROW=4、ROW=5、ROW=7)に対するディスターブカウント値を初期化する。すなわち、ROW=3、6に連結されたディスターブカウントセルに保存された値(Disturb(x−1)、Disturb(x+1))のそれぞれを初期化する(
図9Aで、(ROW 2、ROW 4)=(0、0)及び(ROW 5、ROW 7)=(0、0))。
【0127】
メモリ装置100は、初期化後、ROW=3、6に位置した第1メモリセル(x=3、6)にアクセスする。前記第1メモリセルにアクセスが集中的に反復されれば(T=1〜159)、メモリ装置100は、第1メモリセルにアクセスする度に第2メモリセル(ROW=2、4、5、7)に対するディスターブ量をカウントする。
【0128】
第2メモリセルのディスターブカウント値のそれぞれ((ROW 2、ROW 4)、(ROW 5、ROW 7))は、アクセスされる第1メモリセル(ROW=3、6)のディスターブカウントセルのそれぞれに保存される。メモリ装置100は、アクティブ命令が行われる第1アドレス(ROW=3、6)に相応する第1メモリセルのみイネーブルしてアクセスし、残りのセルが属したROW 2、4、5、7は、イネーブルしないためである。
【0129】
ディスターブカウントセルからリードされた残りのセル(ROW 2、4、5、7)の現在ディスターブカウント値(160)が、スレッショルド値(threshold=159)よりも大きくなれば(T=160)、メモリ装置は、ROW=2の第2メモリセルをリフレッシュする(Refresh 2)。そして、メモリ装置は、リフレッシュされた第2メモリセル(ROW=2)に対するディスターブカウント値をリセットする(ROW=3で、(ROW 2、ROW 4)=(0、160))。
【0130】
引き続き第1メモリセル(ROW=3、6)に集中的にアクセスすれば(T=321〜479)、第2メモリセルのディスターブカウント値が継続的に増加する(ROW=2の場合、0から引き続きカウント、ROW=4、5、7の場合、160から引き続きカウントされる)。
【0131】
第2メモリセルのうち、ROW=2は、リフレッシュ動作が行われたが、ROW=4、5、7は、リフレッシュ動作が行われていないために、ROW=4、5、7に対するディスターブカウント値は引き続き増加する。
【0132】
第1メモリセル(ROW=3、6)に引き続きアクセスが集中されれば(T=321〜480)、ROW=4である第2メモリセルの実際ディスターブカウント値は、最大ディスターブカウント値(240)に至るので(T=480)、メモリ装置は、ROW=4である第2メモリセルに対するリフレッシュ動作を優先的に行うようにスケジュールを調整する。メモリ装置は、調整されたスケジュールによって、ROW=4である第2メモリセルに対して非正規リフレッシュ動作を行い(Refresh 4)、ROW=4のディスターブカウント値をリセットする(ROW3で、(ROW 2、ROW 4)=(80、0))。
【0133】
メモリ装置は、引き続き第1メモリセル(ROW=3、6)にアクセスする度に第2メモリセルに対するディスターブカウント値を引き続きカウントする。第1メモリセル(ROW=3、6)に引き続きアクセスが集中されれば、第1メモリセルROW=6によって受けたT=640でROW=5である第2メモリセルのディスターブカウント値((ROW2、ROW 4)=(320、320))は、スレッショルド値(thereshold=159)を超過するだけではなく、最大ディスターブカウント値(240)を超過する。この際、メモリ装置は、ROW=4である第2メモリセルに対して非正規リフレッシュ動作を行う(ROW 2、ROW 4)=(0、320)。
【0134】
図8Bでも、同様に、第1メモリセルがアクセスされる度に第2メモリセルのディスターブカウント値を引き続きアップデートし、前記ディスターブカウント値は、スレッショルド値または最大ディスターブカウント値との比較された結果、非正規リフレッシュ動作の順序を決定する。すなわち、メモリ装置は、第2メモリセルに対するディスターブカウント値に基づいて、正規リフレッシュ動作中にも、非正規リフレッシュ動作を行うように動作順序のスケジュールを調整することができる。
【0135】
その結果、
図7の実施形態のように、1本のワードラインを非重畳的にアクセスする時よりは、最大ディスターブカウント値の大きさが増加するが、最大ディスターブカウント値が大きくなることを考慮しても、メモリ装置100が、現在ディスターブカウント値に基づいてリフレッシュスケジュールを調整するために、第1メモリセルに引き続きアクセスが集中されても、最大ディスターブカウント値は究極的に制限される(
図8Bで、最大ディスターブカウント値=400に制限される)。
【0136】
このように、メモリ装置が、少なくとも2つ以上のメモリセルに集中的または反復的にアクセスを行う場合、少なくとも1つの隣接/近接メモリセルは、それぞれディスターブを受けるが、この際、ディスターブ最大量は、次の式による。この際、nは、集中的にアクセスするセルが属したワードラインの数である。
【数2】
【0137】
ディスターブ量は、ワードラインがイネーブルされた全体時間であるので、これを整数化するために、累積的にイネーブルされた時間を合わせて、単位時間(tRASminまたはtRCminである場合のワードラインアクセスタイム)で割って整数化しなければならない。前記数式2は、増加関数であって、nが無限大である時、最大ディスターブカウント値は、480で収斂する。480xtRCは、24usになり(この際、tRC=50ns)、これは、残りのメモリセルのうち少なくとも1つが対象メモリセルから重畳的にディスターブを受けない場合のワーストケース(worst case)になる。
【0138】
図9A及び
図9Bは、本発明の実施形態によるメモリセルのリフレッシュ方法の動作を説明する表である。
図9A及び
図9Bの実施形態は、隣接した2本のワードラインにアクセスが集中される点で、隣接していない2本のワードラインにアクセスが集中される
図8A及び
図8Bと異なる。
【0139】
メモリ装置100が、2本以上のワードライン、例えば、ROW3、ROW5に位置した第1メモリセルに対して集中的にアクセスし、この際、スレッショルド値は、159と仮定する。
【0140】
図9Aで、最初のアクセス前(T=0)にメモリ装置100がパワーアップされるので、既に保存されていた第2メモリセル(ROW=2、ROW=4、ROW=6)に対するディスターブカウント値を初期化する。すなわち、ROW=3、5に連結されたディスターブカウントセルに保存された値(Disturb(x−1)、Disturb(x+1))のそれぞれを初期化する(
図9Aで、(ROW 2、ROW 4)=(0、0)及び(ROW 4、ROW 6)=(0、0))。
【0141】
メモリ装置100は、初期化後、ROW=3に位置した第1メモリセル(x)にアクセスする。前記第1メモリセルにアクセスが集中的に反復されれば(T=1〜159)、メモリ装置100は、第1メモリセルにアクセスする度に第2メモリセル(ROW=2、4、6)に対するディスターブカウント値をカウントする。
図7と異なって、本実施形態の場合、アクセスが集中されるワードラインの第2メモリセルのうち、ROW=4である第2メモリセルは、ROW=3及びROW=5からそれぞれ重畳的にディスターブを受ける。
【0142】
第2メモリセルのディスターブカウント値のそれぞれ((ROW 2、ROW 4)、(ROW 4、ROW 6))は、アクセスされる第1メモリセル(ROW=3、5)のディスターブカウントセルのそれぞれに保存される。メモリ装置100は、アクティブ命令が行われる第1アドレス(ROW=3、5)に相応する第1メモリセルのみアクセス可能であるためである。この際、ROW=4の第2メモリセルは、ディスターブを重畳的に受けるので、第1メモリセル(ROW=3、5)のディスターブカウントセルのそれぞれに保存されたディスターブカウント値を合算した値が、実際のディスターブ量(
図9Aで、Effective 4)になる。
【0143】
ディスターブカウントセルからリードされた現在ディスターブカウント値(160)が、スレッショルド値(threshold=159)よりも大きくなれば(T=160)、メモリ装置は、ROW=2の第2メモリセルをリフレッシュする(Refresh 2)。そして、メモリ装置は、リフレッシュされた第2メモリセル(ROW=2)に対するディスターブカウント値をリセットする(ROW=2、Disturb Count Value=0)。
【0144】
引き続き第1メモリセル(ROW=3、5)に集中的にアクセスすれば(T=321〜479)、第2メモリセルのディスターブカウント値が継続的に増加する(ROW=2の場合、0から引き続きカウント、ROW=4、6の場合、160から引き続きカウントされる)。
【0145】
第2メモリセルのうち、ROW=2は、リフレッシュ動作が行われたが、ROW=4、6は、リフレッシュ動作が行われていないために、ROW=4、6に対するディスターブカウント値は引き続き増加する。
【0146】
第1メモリセル(ROW=3、5)に引き続きアクセスが集中されれば(T=321〜480)、ROW=4である第2メモリセルの実際ディスターブカウント値は、最大ディスターブカウント値に至るので(T=480)、メモリ装置は、ROW=4である第2メモリセルに対するリフレッシュ動作を優先的に行うようにスケジュールを調整する。メモリ装置は、調整されたスケジュールによって、ROW=4である第2メモリセルに対して非正規リフレッシュ動作を行い(Refresh 4)、ROW=4のディスターブカウント値をリセットする(ROW3で、(ROW 2、ROW 4)=(80、0))。
【0147】
メモリ装置は、引き続き第1メモリセル(ROW=3、5)にアクセスする度に第2メモリセルに対するディスターブカウント値を引き続きカウントする。第1メモリセル(ROW=3、5)に引き続きアクセスが集中されれば、第1メモリセルROW=5によって受けたT=640でROW=4である第2メモリセルの実際ディスターブカウント値(effective 4=160)は、スレッショルド値(thereshold=159)を超過する。この際、メモリ装置は、ROW=4である第2メモリセルに対して非正規リフレッシュ動作を行う。
【0148】
図9Bでも、同様に、第1メモリセルがアクセスされる度に第2メモリセルのディスターブカウント値を引き続きアップデートし、前記ディスターブカウント値は、スレッショルド値または最大ディスターブカウント値との比較された結果、非正規リフレッシュ動作の順序を決定する。すなわち、メモリ装置は、第2メモリセルに対するディスターブカウント値に基づいて、正規リフレッシュ動作中にも、非正規リフレッシュ動作を行うように動作順序のスケジュールを調整することができる。
【0149】
その結果、
図7の実施形態のように、少なくとも1本のワードラインを非重畳的にアクセスする時よりは、最大ディスターブカウント値の大きさが増加するが、第2メモリセルにディスターブが重畳されることを考慮しても、メモリ装置が、現在ディスターブカウント値に基づいてリフレッシュスケジュールを調整するために、第1メモリセルに引き続きアクセスが集中されても、最大ディスターブカウント値は究極的に制限される。
【0150】
このように、メモリ装置が、少なくとも2つ以上のメモリセルに集中的にアクセスを行う場合、少なくとも1つの隣接/近接メモリセルは、重畳されたディスターブを受けるが、この際、最大ディスターブカウント値(MaxDistrub)は、数式3による。この際、nは、集中的にアクセスするセルが属したワードラインの数である。
【数3】
【0151】
図10A及び
図10Bは、本発明の実施形態によるメモリセルのリフレッシュ方法の動作を説明する表である。
図10A及び
図10Bの実施形態は、3本のワードラインにアクセスが集中される点で、1本のワードラインのみ集中的にアクセスされる
図7と異なる。
【0152】
メモリ装置100が、2本以上のワードライン、例えば、ROW=1、ROW=4、ROW=7に位置した第1メモリセルに対して集中的にアクセスし、この際、スレッショルド値は、159と仮定する。
【0153】
図10Aで、最初のアクセス前(T=0)にメモリ装置100がパワーアップされるので、既に保存されていた第2メモリセル(ROW=0、2、3、5、6、8)に対するディスターブカウント値を初期化する。すなわち、ROW=1、4、7に連結されたディスターブカウントセルに保存された値(Disturb(x−1)、Disturb(x+1))のそれぞれを初期化する(
図10Aで、(ROW 0、ROW 2)=(0、0)、(ROW3、ROW 5)=(0、0)及び(ROW 6、ROW 8)=(0、0))。
【0154】
メモリ装置100は、初期化後、ROW=1、4、7に位置した第1メモリセル(対象メモリセル)にアクセスする。前記第1メモリセルにアクセスが集中的に反復されれば(T=1〜480)、メモリ装置100は、第1メモリセルにアクセスする度に第2メモリセル(ROW=0、2、3、5、6、8)に対するディスターブ量をカウントする。説明の便宜上、第2メモリセルは、最も隣接したワードラインの第1メモリセル以外に他の第1メモリセルからは重畳的にディスターブを受けないと仮定する。例えば、ROW=2にある第2メモリセルは、ROW=4またはROW=7から重畳的にディスターブを受けず、ROW=1によってのみディスターブを受けると仮定する。
【0155】
第2メモリセルのディスターブカウント値のそれぞれ((ROW 0、ROW 2)、(ROW 3、ROW 5)、(ROW 6、ROW 8))は、アクセスされる第1メモリセル(ROW=1、4、7)のディスターブカウントセルのそれぞれに保存される。メモリ装置100は、アクティブ命令が行われる第1アドレス(ROW=1、4、7)に相応する第1メモリセルのみイネーブルしてアクセスし、残りのセルが属したROW 0、2、3、5、6、8は、イネーブルしないためである。
【0156】
ディスターブカウントセルからリードされた残りのセル(ROW 0、2、3、5、6、8)の現在ディスターブカウント値(160)が、スレッショルド値(threshold=159)よりも大きくなれば(T=480)、メモリ装置は、ROW=0の第2メモリセルをリフレッシュする(Refresh 0)。そして、メモリ装置は、リフレッシュされた第2メモリセル(ROW=0)に対するディスターブカウント値をリセットする(ROW=1で、(ROW 0、ROW 2)=(0、160))。
【0157】
引き続き第1メモリセル(ROW=1、4、7)に集中的にアクセスすれば(T=481〜639)、第2メモリセルのディスターブカウント値が継続的に増加する(ROW=0の場合、0から引き続きカウント、ROW=2、3、5、6、8の場合、160から引き続きカウントされる)。第2メモリセルのうち、ROW=0は、リフレッシュ動作が行われたが、ROW=2、3、5、6、8は、リフレッシュ動作が行われていないために、ROW=2、3、5、6、8に対するディスターブカウント値は引き続き増加する。
【0158】
第1メモリセル(ROW=1、4、7)に引き続きアクセスが集中されれば(T=481〜640)、ROW=2である第2メモリセルの実際ディスターブカウント値は、最大ディスターブカウント値(214)に至るので(T=640)、メモリ装置は、ROW=2である第2メモリセルに対するリフレッシュ動作を優先的に行うようにスケジュールを調整する。メモリ装置は、調整されたスケジュールによって、ROW=2である第2メモリセルに対して非正規リフレッシュ動作を行い(Refresh 2)、ROW=2のディスターブカウント値をリセットする(ROW=1で、(ROW 0、ROW 2)=(54、0))。
【0159】
図10A及び
図10Bで、メモリ装置100は、引き続き第1メモリセル(ROW=1、4、7)にアクセスする度に第2メモリセルに対するディスターブカウント値を引き続きカウントする。第1メモリセル(ROW=1、4、7)に引き続きアクセスが集中されれば、T=800、960、1120、1280のそれぞれで第2メモリセルのディスターブカウント値が、スレッショルド値(thereshold=159)を超過するか、最大ディスターブカウント値(426)を超過して、第2メモリセルに対して非正規リフレッシュ動作を行う(Refresh 3、5、6、8)。
【0160】
同様に、第1メモリセルがアクセスされる度に第2メモリセルのディスターブカウント値を引き続きアップデートし、前記ディスターブカウント値は、スレッショルド値または最大ディスターブカウント値と比較された結果、非正規リフレッシュ動作の順序を決定する。すなわち、メモリ装置は、第2メモリセルに対するディスターブカウント値に基づいて、正規リフレッシュ動作中にも、非正規リフレッシュ動作を行うように動作順序のスケジュールを調整することができる。
【0161】
その結果、
図7の実施形態のように、1本のワードラインのみ非重畳的にアクセスする時よりは、最大ディスターブカウント値の大きさが増加するが、最大ディスターブカウント値が大きくなることを考慮しても、メモリ装置100が、現在ディスターブカウント値に基づいてリフレッシュスケジュールを調整するために、第1メモリセルに引き続きアクセスが集中されても、最大ディスターブカウント値は究極的に制限される(
図10Bで、最大ディスターブカウント値=426に制限される)。
【0162】
このように、メモリ装置が、少なくとも2つ以上のメモリセルに集中的にアクセスを行う場合、少なくとも1つの隣接/近接メモリセルは、それぞれディスターブを受けるが、この際、制限される最大ディスターブカウント値は、数式4による。この際、nは、集中的にアクセスするセルが属したワードラインの数である。
【数4】
【0163】
ディスターブ量は、ワードラインがイネーブルされた全体時間であるので、これを整数化するために、累積的にイネーブルされた時間を合わせて、単位時間(tRASminまたはtRCminである場合のワードラインアクセスタイム)で割って整数化しなければならない。
【0164】
図11Aないし
図11Cは、本発明の実施形態によるメモリセルのリフレッシュ方法の動作を説明する表である。
図11A及び
図11Cの実施形態は、4本の隣接したワードラインにアクセスが集中され、残りのメモリセルのうち少なくとも3本のワードラインに位置したメモリセルが重畳的にディスターブを受ける点で、1本のワードラインのみ集中的にアクセスされる
図7と異なる。
【0165】
メモリ装置100が、4本のワードライン、例えば、ROW=1、3、5、7に位置した第1メモリセルに対して集中的にアクセスし、この際、スレッショルド値は、159と仮定する。
【0166】
図11Aで、最初のアクセス前(T=0)にメモリ装置100がパワーアップされるので、既に保存されていた第2メモリセル(ROW=0、2、4、6、8)に対するディスターブカウント値を初期化する。
【0167】
メモリ装置100は、初期化後、ROW=1、3、5、7に位置した第1メモリセル(対象メモリセル)にアクセスする。前記第1メモリセルにアクセスが集中的に反復されれば、メモリ装置100は、第1メモリセル(ROW=1、3、5、7)にアクセスする度に第2メモリセル(ROW=0、2、4、6、8)に対するディスターブ量をカウントする。この際、ROW=2、4、6は、第1メモリセルの中間に位置して、両側でそれぞれディスターブを重畳的に受ける。
【0168】
第2メモリセルのディスターブカウント値のそれぞれは、アクセスされる第1メモリセル(ROW=1、3、5、7)のディスターブカウントセルのそれぞれに保存される。この際、ROW=1、3、5、7にそれぞれ保存されるROW=2、4、6のディスターブカウント値は、ROW=1、3、5、7のそれぞれによるディスターブのみ考慮したことであるので、ROW=2、4、6が実際に受けたディスターブは、ROW 1、3、5、7によって受けたディスターブ量のそれぞれの和になる(例えば、T=640で、ROW=2がROW=1によって受けたディスターブカウント値は160、ROW=2がROW=3によって受けたディスターブカウント値が160であるので、ROW=2が受けた実際ディスターブカウント値(E2)は、160+160=320になる)。
【0169】
ディスターブカウントセルからリードされた残りのセル(ROW=0、2、4、6、8)の現在ディスターブカウント値が、スレッショルド値(threshold=159)よりも大きくなれば、メモリ装置は、ROW=0の第2メモリセルをリフレッシュする(Refresh 0 at T=640)。そして、メモリ装置は、リフレッシュされた第2メモリセル(ROW=0)に対するディスターブカウント値をリセットする。
【0170】
図11Aないし
図11Cで、メモリ装置100は、引き続き第1メモリセル(ROW=1、3、5、7)にアクセスする度に第2メモリセルに対するディスターブカウント値をカウントし、スレッショルド値または最大ディスターブカウント値と比較して非正規リフレッシュ順序を調整する。第1メモリセル(ROW=1、3、5、7)に引き続きアクセスが集中されれば、T=800、960、1120、1280、1440、1600、1760のそれぞれで第2メモリセルのディスターブカウント値が、スレッショルド値(thereshold=159)を超過するか、最大ディスターブカウント値(720)を超過して、第2メモリセルに対して非正規リフレッシュ動作を行う(T=800、960、1120、1280、1440、1600、1760のそれぞれでRefresh 2、2、4、4、6、6、8)。すなわち、重畳的にディスターブを受ける第2メモリセルは、ディスターブカウント値を両側のワードラインごとに考慮するので、リフレッシュ動作も重畳的になされうる。
【0171】
その結果、
図7の実施形態のように、1本のワードラインのみ非重畳的にアクセスする時、または
図10A及び
図10Bの実施形態のように、2本以上のワードラインを非重畳的にアクセスする時よりは、最大ディスターブカウント値の大きさが増加するが、最大ディスターブカウント値が大きくなることを考慮しても、メモリ装置100が、現在ディスターブカウント値に基づいてリフレッシュスケジュールを調整するために、第1メモリセルに引き続きアクセスが集中されても、最大ディスターブカウント値は究極的に制限される(
図11Bで、最大ディスターブカウント値=720に制限され、引き続き反復されるループで最大ディスターブカウント値=560に制限される)。
【0172】
このように、メモリ装置が、少なくとも2つ以上のメモリセルに集中的にアクセスを行う場合、少なくとも1つの隣接/近接メモリセルは、それぞれディスターブを受けるが、この際、制限される最大ディスターブカウント値は、数式5による。この際、nは、集中的にアクセスするセルが属したワードラインの数である。
【数5】
【0173】
ディスターブ量は、ワードラインがイネーブルされた全体時間であるので、これを整数化するために、累積的にイネーブルされた時間を合わせて、単位時間(tRASminまたはtRCminである場合のワードラインアクセスタイム)で割って整数化しなければならない。前記数式5は、nの全区間で増加関数であって、nが無限大で960に収斂する。tRC=50nsで、n*tRC=960*50nsであって、48usになるが、この場合が、ワーストケースになる。
【0174】
図12は、
図1に示されたメモリ装置を含むコンピュータシステムの一実施形態を示す。
【0175】
図12を参照すると、
図1に示されたメモリ装置100を含むコンピュータシステム300は、携帯電話(cellular phone)、スマートフォン(smart phone)、PDA(Personal Digital Assistant)、または無線通信装置として具現可能である。
【0176】
コンピュータシステム300は、メモリ装置100とメモリ装置100の動作を制御することができるメモリコントローラ320とを含む。メモリコントローラ320は、ホスト310の制御によって、メモリ装置100のデータアクセス動作、例えば、ライト動作またはリード動作を制御することができる。
【0177】
メモリ装置100のデータは、ホスト310とメモリコントローラ320との制御によって、ディスプレイ330を通じてディスプレイされうる。無線送受信器340は、アンテナANTを通じて無線信号を送受信することができる。例えば、無線送受信器340は、アンテナANTを通じて受信された無線信号をホスト310で処理される信号に変更することができる。したがって、ホスト310は、無線送受信器340から出力された信号を処理し、該処理された信号をメモリコントローラ320またはディスプレイ330に伝送しうる。メモリコントローラ320は、ホスト310によって処理された信号をメモリ装置100に保存することができる。
【0178】
また、無線送受信器340は、ホスト310から出力された信号を無線信号に変更し、該変更された無線信号をアンテナANTを通じて外部装置に出力することができる。
【0179】
入力装置350は、ホスト310の動作を制御するための制御信号またはホスト310によって処理されるデータを入力することができる装置であって、タッチパッド(touch pad)とコンピュータマウス(computer mouse)のようなポインティング装置(pointing device)、キーパッド(keypad)、またはキーボードとして具現可能である。
【0180】
ホスト310は、メモリコントローラ320から出力されたデータ、無線送受信器340から出力されたデータ、または入力装置350から出力されたデータが、ディスプレイ330を通じてディスプレイされるように、ディスプレイ330の動作を制御することができる。実施形態によって、メモリ装置100の動作を制御することができるメモリコントローラ320は、ホスト310の一部として具現可能であり、また、ホスト310と別途のチップとして具現可能である。
【0181】
図13は、
図1に示されたメモリ装置を含むコンピュータシステムの他の実施形態を示す。
図13を参照すると、
図1に示されたメモリ装置100を含むコンピュータシステム400は、PC(Personal Computer)、ネットワークサーバ(Network Server)、タブレット(tablet)PC、ネットブック(net−book)、eリーダー(e−reader)、PDA、PMP(Portable Multimedia Player)、MP3プレーヤー、またはMP4プレーヤーとして具現可能である。
【0182】
コンピュータシステム400は、ホスト410、メモリ装置100とメモリ装置100のデータ処理動作を制御することができるメモリコントローラ420、ディスプレイ430、及び入力装置440とを含む。
【0183】
ホスト410は、入力装置440を通じて入力されたデータによって、メモリ装置100に保存されたデータをディスプレイ430を通じてディスプレイすることができる。例えば、入力装置440は、タッチパッドまたはコンピュータマウスのようなポインティング装置、キーパッド、またはキーボードとして具現可能である。ホスト410は、コンピュータシステム400の全般的な動作を制御し、メモリコントローラ420の動作を制御することができる。
【0184】
実施形態によって、メモリ装置100の動作を制御することができるメモリコントローラ420は、ホスト410の一部として具現可能であり、また、ホスト410と別途のチップとして具現可能である。
【0185】
図14は、
図1に示されたメモリ装置を含むコンピュータシステムのさらに他の実施形態を示す。
図14を参照すると、
図1に示されたメモリ装置100を含むコンピュータシステム500は、イメージ処理装置(Image Process Device)、例えば、デジタルカメラまたはデジタルカメラ付き携帯電話またはスマートフォンとして具現可能である。
【0186】
コンピュータシステム500は、ホスト510、メモリ装置100とメモリ装置100のデータ処理動作、例えば、ライト動作またはリード動作を制御することができるメモリコントローラ520とを含む。また、コンピュータシステム500は、イメージセンサー530及びディスプレイ540をさらに含む。
【0187】
コンピュータシステム500のイメージセンサー530は、光学イメージをデジタル信号に変換し、該変換されたデジタル信号は、ホスト510またはメモリコントローラ520に伝送される。ホスト510の制御によって、前記変換されたデジタル信号は、ディスプレイ540を通じてディスプレイされるか、またはメモリコントローラ520を通じてメモリ装置100に保存することができる。
【0188】
また、メモリ装置100に保存されたデータは、ホスト510またはメモリコントローラ520の制御によって、ディスプレイ540を通じてディスプレイされる。
【0189】
実施形態によって、メモリ装置100の動作を制御することができるメモリコントローラ520は、ホスト510の一部として具現可能であり、また、ホスト510と別個のチップとして具現可能である。
【0190】
図15は、
図1に示されたメモリ装置を含むコンピュータシステムのさらに他の実施形態を示す。
図15を参照すると、
図1に示されたメモリ装置100を含むコンピュータシステム600は、メモリ装置100及びメモリ装置100の動作を制御することができるホスト610を含む。メモリ装置100は、フラッシュメモリ(Flash Memory)のような不揮発性メモリとして具現されることを例示する。また、コンピュータシステム600は、システムメモリ620、メモリインターフェース630、ECCブロック640、及びホストインターフェース650をさらに含む。
【0191】
コンピュータシステム600は、ホスト610の動作メモリ(operation memory)として使われるシステムメモリ620を含む。システムメモリ620は、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリとして具現可能であり、SRAM(Static Random Access Memory)のような揮発性メモリとして具現可能である。
【0192】
コンピュータシステム600に接続されたホストは、メモリインターフェース630とホストインターフェース650とを通じてメモリ装置100とデータ通信を行うことができる。
【0193】
ホスト610の制御によって、エラー訂正コード(Error CorrectionCode:ECC)ブロック640は、メモリインターフェース630を通じてメモリ装置100から出力されたデータに含まれたエラービットを検出し、前記エラービットを訂正し、エラー訂正されたデータをホストインターフェース650を通じてホスト(HOST)に伝送しうる。ホスト610は、バス670を通じてメモリインターフェース630、ECCブロック640、ホストインターフェース650、及びシステムメモリ620の間でデータ通信を制御することができる。
【0194】
コンピュータシステム600は、フラッシュメモリドライブ、USBメモリドライブ、IC−USBメモリドライブ、またはメモリスティック(memory stick)として具現可能である。
【0195】
図16は、
図1に示されたメモリ装置を含むメモリシステムのさらに他の実施形態を示す。
図16を参照すると、
図1に示されたメモリ装置100を含むメモリシステム700は、ホストコンピュータ(host computer)710とメモリカード(memory card)またはスマートカード(smart card)として具現可能である。メモリシステム700は、ホストコンピュータ710とメモリカード730とを含む。
【0196】
ホストコンピュータ710は、ホスト740及びホストインターフェース720を含む。メモリカード730は、メモリ装置100、メモリコントローラ750、及びカードインターフェース760を含む。メモリコントローラ750は、メモリ装置100とカードインターフェース760との間でデータの交換を制御することができる。
【0197】
実施形態によって、カードインターフェース760は、SD(Secure Digital)カードインターフェースまたはMMC(Multi−Media Card)インターフェースであり得るが、これに限定されるものではない。
【0198】
メモリカード730が、ホストコンピュータ710に装着されれば、カードインターフェース570は、ホスト740のプロトコルによってホスト740とメモリコントローラ750との間でデータ交換をインターフェースすることができる。
【0199】
実施形態によって、カードインターフェース760は、USB(Universal Serial Bus)プロトコル、IC(InterChip)−USBプロトコルを支援することができる。ここで、カードインターフェースとは、ホストコンピュータ710が使うプロトコルを支援することができるハードウェア、前記ハードウェアに搭載されたソフトウェア、または信号伝送方式を意味する。
【0200】
メモリシステム700が、PC、タブレットPC、デジタルカメラ、デジタルオーディオプレーヤー、携帯電話、コンソールビデオゲームハードウェア、またはデジタルセットトップボックスのようなホストコンピュータ710のホストインターフェース720と接続される時、ホストインターフェース720は、ホスト740の制御によって、カードインターフェース760とメモリコントローラ750とを通じてメモリ装置100とデータ通信を行うことができる。
【0201】
図17は、
図1に示されたメモリ装置を含むデータ処理システムの一実施形態を示す。
図17に示されたMOD(E/O)は、電気信号を光信号に変換する電−光変換器として使われる光変調器を意味し、DEM(O/E)は、光信号を電気信号に変換する光−電変換器として使われる光復調器を意味する。
【0202】
図17を参照すると、データ処理システム800は、CPU810、複数のデータバス801−1〜801−3、及び複数のメモリモジュール840を含む。
【0203】
複数のメモリモジュール840のそれぞれは、複数のデータバス801−1〜801−3のそれぞれに接続された複数のカプラー811−1、811−2、及び811−3のそれぞれを通じて光信号を送受信することができる。実施形態によって、複数のカプラー811−1、811−2、及び811−3のそれぞれは、電気的なカプラー(electrical coupler)または光学的なカプラー(optical coupler)として具現可能である。
【0204】
CPU810は、少なくとも1つの光変調器MOD(E/O)と少なくとも1つの光復調器DEM(O/E)とを含む第1光送受信器816、及びメモリコントローラ812を含む。少なくとも1つの光復調器DEM(O/E)は、光−電変換器として使われる。
【0205】
メモリコントローラ812は、CPU810の制御下で第1光送受信器816の動作、例えば、送信動作または受信動作を制御することができる。
【0206】
例えば、ライト動作時に、第1光送受信器816の第1光変調器MOD(E/O)は、メモリコントローラ812の制御下でアドレスと制御信号とを光変調器によって変調された光信号を生成させ、該生成された光信号ADD/CTRLを光通信バス801−3に伝送しうる。
【0207】
第1光送受信器816が、光信号ADD/CTRLを光通信バス801−3に伝送した後、第1光送受信器816の第2光変調器MOD(E/O)は、変調された光ライトデータWDATAを生成させ、該生成された光ライトデータWDATAを光通信バス801−2に伝送しうる。
【0208】
各メモリモジュール840は、第2光送受信器830及び複数のメモリ装置100を含む。各メモリモジュール840は、光学的DIMM(Optical Dual In−line Memory Module)、光学的Fully Buffered DIMM、光学的SO−DIMM(Small Outline Dual In−line Memory Module)、Optical RDIMM(Registered DIMM)、Optical LRDIMM(Load Reduced DIMM)、UDIMM(Unbuffered DIMM)、光学的MicroDIMM、または光学的SIMM(Single In−line Memory Module)として具現可能である。
【0209】
図17を参照すると、第2光送受信器830に具現された光復調器DEM(O/E)は、光通信バス801−2を通じて入力された光ライトデータWDATAを復調し、該復調された電気信号を複数のメモリ装置100のうちの少なくとも1つのメモリ装置に伝送しうる。実施形態によって、各メモリモジュール840は、光復調器DEM(O/E)から出力された電気信号をバッファリングするための電気的なバッファ833をさらに含みうる。
【0210】
例えば、電気的なバッファ833は、復調された電気信号をバッファリングし、該バッファリングされた電気信号を複数のメモリ装置100のうちの少なくとも1つのメモリ装置に伝送しうる。
【0211】
リード動作時に、メモリ装置100から出力された電気信号は、第2光送受信器830に具現された光変調器MOD(E/O)によって光リードデータRDATAに変調される。光リードデータRDATAは、光通信バス801−1を通じてCPU810に具現された第1光復調器DEM(O/E)に伝送される。第1光復調器DEMは、光リードデータRDATAを復調し、該復調された電気信号をメモリコントローラ812に伝送する。
【0212】
図18は、
図1に示されたメモリ装置を含むマルチチップパッケージの一実施形態を概略的に示す概念図である。
【0213】
図18を参照すると、マルチチップパッケージ900は、パッケージ基板910上に順次に積層される多数の半導体装置930〜950(Chip #1〜Chip #3)を含みうる。多数の半導体装置930〜950のそれぞれは、前述したメモリ装置100を含みうる。多数の半導体装置930〜950のそれぞれの動作を制御するためのメモリコントローラ(図示せず)は、多数の半導体装置930〜950のうち、1つ以上の半導体装置の内部に備えられることもあり、パッケージ基板910上に具現されることもある。多数の半導体装置930〜950間の電気的連結のために、シリコン貫通電極(TSV:Through−silicon via、図示せず)、連結線(図示せず)、バンプ(bump、図示せず)、ソルダボール920などが使われる。
【0214】
一例として、第1半導体装置930は、ロジックダイ(logic die)であって、入出力インターフェース装置及びメモリコントローラを含み、第2半導体装置940と第3半導体装置950は、複数のメモリ装置が積層されたダイ(die)であって、それぞれメモリセルアレイを含みうる。この際、第2半導体装置940のメモリ装置と第3半導体装置950は、実施形態によって、同じ種類のメモリ装置でも、他種のメモリ装置でもあり得る。
【0215】
他の一例として、第1半導体装置ないし第3半導体装置930〜950のそれぞれは、それぞれのメモリコントローラを含みうる。この際、メモリコントローラは、実施形態によって、メモリセルアレイと同一なダイにも、メモリセルアレイと異なるダイにもあり得る。さらに他の一例として、第1半導体装置(Die 1)930は、光学インターフェース装置を含みうる。メモリコントローラは、第1半導体装置930または第2半導体装置940に位置し、メモリ装置は、第2半導体装置940または第3半導体装置950に位置して、メモリコントローラとシリコン貫通電極(TSV)とに連結されうる。
【0216】
また、前記実施形態は、メモリコントローラとメモリセルアレイダイとが積層された構造のハイブリッドメモリキューブ(Hybrid Memory Cube:以下、HMCと称する)として具現可能である。HMCとして具現することによって、帯域幅の増加によるメモリ装置の性能向上、メモリ装置が占める面積を減少または最小化することによって、電力消耗及び生産コストを減少させることができる。
【0217】
図19は、
図18に示されたマルチチップパッケージの一実施形態を立体的に示す概念図である。
図19を参照すると、マルチチップパッケージ900’は、シリコン貫通電極(TSV)960を通じて相互連結された積層構造の多数のダイ(Die1〜Die3)930〜950を含む。ダイ(Die1〜Die3)930〜950のそれぞれは、メモリ装置100の機能を具現するための複数の回路ブロック(図示せず)、周辺回路(Periphery circuit)を含みうる。前記ダイ930〜950は、セルレイヤードと指称され、複数の回路ブロックは、メモリブロックとして具現可能である。
【0218】
シリコン貫通電極960は、銅(Cu)などの金属を含む導電性物質からなり、シリコン基板の中央に配され、シリコン基板は、シリコン貫通電極960を取り囲んでいる構造を有する。シリコン貫通電極960とシリコン基板との間に絶縁領域(図示せず)が配置される。
【0219】
本発明の実施形態によるメモリ装置の動作方法は、またコンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取れるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。
【0220】
コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ROM、RAM、CD−ROM、磁気テープ、フロッピー(登録商標)ディスク、光データ保存装置などがある。
【0221】
また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードとして保存されて実行可能である。そして、本発明を具現するための機能的な(functional)プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマーによって容易に推論されうる。
【0222】
本発明は、図面に示された一実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。