特許 6802947 温度ベースのメモリ動作

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6802947

(24)【登録日】2020年12月1日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】温度ベースのメモリ動作

(51)【国際特許分類】

   G06F 12/06 20060101AFI20201214BHJP

   G11C 7/04 20060101ALI20201214BHJP

【ＦＩ】

   G06F12/06 515H

   G11C7/04

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2020-536271(P2020-536271)

(86)(22)【出願日】2018年12月5日

(86)【国際出願番号】US2018063952

(87)【国際公開番号】WO2019133202

(87)【国際公開日】20190704

【審査請求日】2020年8月5日

(31)【優先権主張番号】15/857,704

(32)【優先日】2017年12月29日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】595168543

【氏名又は名称】マイクロン テクノロジー，インク．

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100106851

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 泰久

(72)【発明者】

【氏名】コンファロニエーリ エマヌエーレ

(72)【発明者】

【氏名】ラッティ ステファーノ

(72)【発明者】

【氏名】ラザロウィクス ゲイリー ジー．

(72)【発明者】

【氏名】シッパーズ ステファン フレデリック

(72)【発明者】

【氏名】ロッシーニ ステファーノ クラウディオ

(72)【発明者】

【氏名】スカーディラ アンジェロ クレメンテ

【審査官】 後藤 彰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−２１２７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４２１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／００６０４２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１３−００７２７１２（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ １２／０６

Ｇ１１Ｃ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
メモリデバイスと、
コントローラであって、前記メモリデバイスに結合され、
前記装置に関連付けられた動作温度を判定すること、
前記装置に関連付けられた前記動作温度に基づいてデータを書き込むために、前記メモリデバイスの複数の指定された開ブロックのうちの１つを判定することであって、前記複数の指定された開ブロックは、それぞれがそれぞれの温度範囲に対応するシングルレベルセル（ＳＬＣ）ブロックとして指定された複数の開ブロックを含む、前記開ブロックを判定すること、及び
前記複数の指定されたブロックのうちの前記判定された１つに前記データを書き込むこと
を行うように構成された、前記コントローラと
を備える、前記装置。

【請求項2】

前記コントローラが、前記装置に関連付けられた前記動作温度と前記データのサイズとに基づいてデータを書き込むために、前記メモリデバイスの前記複数の指定された開ブロックのうちの前記１つを判定するように構成された、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記複数のブロックが、
第１の温度閾値未満の第１の動作温度範囲に対応する第１のブロックと、
第２の温度閾値を超える第２の動作温度範囲に対応する第２のブロックと、
前記第１の温度閾値を超えて、かつ前記第２の温度閾値未満である第３の動作温度範囲に対応する第３のブロックと、
前記第３の動作温度範囲に対応する第４のブロックと
を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記コントローラは、前記データのサイズがサイズ閾値未満であることに応答して、前記データを書き込むための前記第３のブロックを判定するように構成されている、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記コントローラは、前記データのサイズが前記サイズ閾値を超えることに応答して、前記データを書き込むための前記第４のブロックを判定するように構成されている、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記第１の温度閾値及び前記第２の温度閾値が、乗り物の目標動作温度に基づいて決定される、請求項３に記載の装置。

【請求項7】

温度ベースのメモリ動作の方法であって、
シングルレベルセル（ＳＬＣ）及びマルチレベルセル（ＭＬＣ）として動作可能なメモリセルを含むメモリ装置にデータを書き込むための要求を受け取ること、
前記メモリ装置に関連する温度を判定すること、ならびに
前記判定された温度に基づいて書き込み動作を実行する複数の開ブロックの１つを選択することを含み、
前記複数の開ブロックの前記選択された１つは、それぞれがそれぞれの温度範囲に対応するＳＬＣブロックとして指定される複数の開ブロックを含む、複数の開ブロックの中から選択される、前記方法。

【請求項8】

前記複数の開ブロックが、ＭＬＣブロックとして指定された開ブロックも含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記方法は、データが書き込まれる温度範囲が、前記書き込まれるデータと共にインジケータを格納することなく分かるように、ブロックごとの単位で、前記複数の異なる温度範囲を追跡することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記方法が、
前記複数の開ブロックのうちの１つが閉じられたことを判定すること、及び
前記閉じられたブロックを、空きブロックのプールからのブロックで置き換えること
を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項11】

前記方法が、指定された温度範囲によって編成された別個の閉じたブロックのプールを維持することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項12】

温度ベースのメモリ動作の方法であって、
第１の時点における乗り物のメモリデバイスに関連付けられた第１の動作温度を判定すること、
前記メモリデバイスに関連付けられた前記動作温度及びデータのサイズに基づいた書き込み要求に応答して、前記メモリデバイスの複数の指定された開ブロックの１つに前記データを書き込むことであって、前記複数のブロックは、
第１の動作温度範囲に対応する第１のブロックタイプの第１のブロックと、
第２の動作温度範囲に対応する前記第１のブロックタイプの第２のブロックと、
第３の動作温度範囲に対応すると共に、データサイズ閾値未満のデータサイズに対応する前記第１のブロックタイプの第３のブロックと、
前記第３の動作温度範囲に対応すると共に、データサイズ閾値を超えるデータサイズに対応する第２のブロックタイプの第４のブロックと
を含む、前記データを書き込むこと、
第２の時点における前記乗り物の前記メモリデバイスに関連付けられた第２の動作温度を判定すること、ならびに
前記第２の動作温度が前記第３の動作温度範囲の範囲内であるという判定に応答して、前記第１のブロックタイプの閉じたブロックから、前記第２のブロックタイプの少なくとも１つの空きブロックにデータをフォールディングすること
を含む、前記方法。

【請求項13】

前記第１のブロックタイプはシングルレベルセルのブロックタイプであり、
前記第２のブロックタイプはマルチレベルセルのブロックタイプである、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記方法は、前記第２の動作温度が前記第３の動作温度範囲の範囲内であるという前記判定に応答して、前記第１のブロックタイプの閉じたブロックでガベージコレクションを実行することを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記方法は、前記第２の動作温度が前記第３の動作温度範囲の範囲内にないという判定に応答して、前記第１のブロックタイプの閉じたブロックから、前記第２のブロックタイプの少なくとも１つの空きブロックにデータをフォールディングしないこと、及び前記第１のブロックタイプの閉じたブロックでガベージコレクションを実行しないことを含む、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、半導体メモリデバイス及び方法に関し、より詳細には、温度ベースのメモリ動作を提供するために利用され得る装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

メモリデバイスは、一般的には、コンピュータまたはその他の電子デバイスの内部回路、半導体回路、集積回路として提供される。揮発性メモリ及び不揮発性メモリといった多種多様なメモリがある。揮発性メモリは、データを保持するために電力を必要とし得る。揮発性メモリには、特に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、及び同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）などが含まれる。不揮発性メモリは、電力が供給されていないときでも、記憶された情報を保持することによって、永続的データを提供することができる。不揮発性メモリには、特に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、ＮＯＲ型フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的に消去可能でプログラム可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、消去可能でプログラム可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、及び相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＣＲＡＭ）などが含まれる。メモリは、シングルレベルセル（ＳＬＣ）及び／またはマルチレベルセル（ＭＬＣ）としてプログラム可能なメモリセルを含むことができる。

【0003】

一部の用途（例えば、自動車、航空、監視）に用いられるメモリは、動作温度が変動する可能性がある。このような変動する動作温度には、広範囲の温度が含まれてもよい。メモリ（例えば、ＮＡＮＤフラッシュメモリ）の中には、温度変化がデータの信頼性に影響を与え得るような、温度の影響を受けやすいものもあり得る。例えば、第１の温度でデータを書き込んだ後、第１の温度とは異なる第２の温度でデータを読み出すとき、データの書き込みと、その後のデータの読み出しとを同じ温度で行う場合と比較して、生のビット不良率（ＲＢＥＲ）が増加する場合がある。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】本開示の１つ以上の実施形態によるメモリデバイスの一部のブロック図である。

【図2】本開示の１つ以上の実施形態による、少なくとも１つのメモリシステムを含むコンピューティングシステムの形態の装置の機能ブロック図である。

【図3】本開示の１つ以上の実施形態による、温度ベースのメモリ動作に関連する機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

メモリデバイスは、ストレージデバイスを、他にも様々なものがあるが、中でも、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、組み込み用マルチメディアカード（ｅＭＭＣ）デバイス、及び／またはユニバーサルフラッシュストレージ（ＵＦＳ）デバイスを形成するために、一体に組み合わされ得る。例えば、そのようなデバイスは、いくつかのメモリチップを含むことができ、これらのメモリチップは、いくつかのダイ及び／または論理ユニット（ＬＵＮ）を含むことができる。各ダイは、その上にいくつかのメモリアレイ及び周辺回路を含み得る。メモリアレイは、いくつかの物理ページに編成されたいくつかのメモリセルを含むことができ、この物理ページは、いくつかのブロックに編成され得る。

【0006】

本開示は、温度ベースのメモリ動作を提供するために利用され得る装置及び方法を含む。一例として、装置は、メモリデバイスと、このメモリデバイスに結合され、装置の動作温度を判定すること、装置の動作温度に基づいてデータを書き込むために、メモリデバイスの複数の指定された開ブロックのうちの１つを判定すること、及びメモリデバイスの複数の指定されたブロックのうちの判定された１つにデータを書き込むことを行うように構成されたコントローラとを含み得る。

【0007】

先述のように、一部の用途に用いられるメモリ（例えば、ｅＭＭＣ、ＵＦＳ、ＳＳＤなど）は、動作温度が変動する可能性がある。例えば、動作温度が変動する用途には、他のアプリケーションの中でも特に、自動車、航空、及び監視が含まれ得る。このような変動する動作温度には、広範囲の温度が含まれてもよい。例えば、メモリデバイスの変動する動作温度は、他にも様々な動作温度があるが、特に、−４０℃〜１２５℃であってもよい。ＮＡＮＤフラッシュメモリは、温度に敏感であり得る。例えば、ＮＡＮＤフラッシュメモリでは、第１の温度でデータを書き込んだ後、第１の温度とは異なる第２の温度でデータを読み出すとき、データの書き込みと、その後のデータの読み出しとを同じ温度で行う場合と比較して、生のビット不良率（ＲＢＥＲ）が増加する場合がある。

【0008】

以前のアプローチの中には、温度補償方式（例えば、組み込まれた温度補償方式）を利用しているものもある。組み込みの温度補償方式は、ＮＡＮＤの現下の温度に基づいて読み出し電圧を調節するのに利用される。しかしながら、ＮＡＮＤフラッシュメモリで生じる電圧シフトは、特に、例えば、自動車用途で遭遇するような極端な異温度条件では、内部の読み出し電圧調節と相関関係を持たない場合がある。そのため、極端な異温度条件下では、ＮＡＮＤフラッシュメモリに、ＲＢＥＲの増加を招く、読み出し電圧位置に対する電圧分布シフトが生じ得る。その上、マルチレベルセルの状況では、ＲＢＥＲに対する電圧分布シフトの影響がさらに大きくなる可能性がある。

【0009】

ＲＢＥＲが増加すると、故障ビットの量を増やす訂正可能なエラー、及び／または訂正不可能なエラーがもたらされ得る。故障ビットの量を増やす訂正可能なエラー、及び／または訂正不可能なエラーは、エラー処理動作及び／またはデータリフレッシュ動作の原因となる場合があり、どちらも性能の低下につながり得る。さらに、ＲＢＥＲが増加するとライトアンプリフィケーションが増加し、ＮＡＮＤフラッシュメモリの予想される使用寿命を減少させる場合がある。本開示の実施形態は、以前のアプローチに比べて、ＲＢＥＲを低減させるなどの便益を提供することができる。

【0010】

マルチレベルセル（ＭＬＣ）ストレージは、シングルレベルセル（ＳＬＣ）ストレージに比べて、記憶密度が高くなる。また一方、本明細書の実施形態は、特に温度が変動する状況において、ＳＬＣストレージによって提供される信頼性を活かすことができる。先述のように、例えば、インフォテインメントシステム、インストルメントクラスタシステム、及びブラックボックスデータ記録システムなどを含む自動車用途では、動作温度の変動が生じる。本開示の実施形態は、動作温度を考慮に入れ、それに応じて書き込み方式を選択することができる。

【0011】

例えば、ある実施形態は、書き込み温度を追跡すること、及び複数の温度範囲を識別することを含み得る。なお、本明細書では３つの温度範囲について折々に論じられるが、そのような論考は限定的な意味に取られるべきではないことを理解すべきである。そして、他の量の動作範囲は、本開示に従う。３つの温度範囲の例では、３つの温度範囲は、低Ｔ、中間Ｔ、及び高Ｔとラベル付けされ得る。低Ｔ及び高Ｔにおいて、本明細書の実施形態は、データ（例えば、ホストデータ）をＳＬＣのみに書き込み得る。中間Ｔにおいて、本明細書の実施形態は、例えば、データのサイズなどの要因に応じて、ＳＬＣまたはＭＬＣのいずれかにデータを書き込み得る。また、中間Ｔでは、本明細書の実施形態は、ＳＬＣデータがＭＬＣデータに書き換えられるフォールディング動作及び／またはガベージコレクション動作を実行することができる。言い換えれば、低温または高温が中温に戻るとき、以前に書き込まれたＳＬＣデータがＭＬＣデータに変換され得る。したがって、本開示による実施形態は、低温及び高温でのＳＬＣの信頼性を利用することができ、ＭＬＣによって提供される増大した記憶能力を利用することもできる。

【0012】

本開示の実施形態は、メモリデバイスの温度範囲を、自動車の状況で遭遇する温度範囲に拡張することができる。例えば、ある実施形態では、メモリ動作は、−４０℃〜１２５℃の間で実行され得る。本明細書の実施形態は、以前のアプローチと比べて、デバイスの信頼性が向上する（例えば、エラーが減少する）などの便益を提供することができる。

【0013】

本開示の以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照し、本開示の１つ以上の実施形態がどのようにして実施され得るかを、その図面に実例として示す。これらの実施形態は、当業者が本開示の実施形態を実施できるようにするために十分詳細に説明しており、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよいこと、及びプロセス変更、電気的変更、及び／または構造的変更を行ってもよいことを理解すべきである。

【0014】

本明細書で使用するとき、特に図中の参照番号に関する「Ｎ」、「Ｍ」、及び「Ｘ」という指定子は、そのように指定されるいくつかの特定の特徴を、本開示の１つ以上の実施形態に含み得ることを示す。さらに、本明細書で使用するとき、「いくつかの」あるものは、１つ以上のそのようなもののことを指し得る。例えば、いくつかのメモリデバイスは、１つ以上のメモリデバイスのことを指し得る。

【0015】

本明細書の図は、最初の桁が図面の図番号に対応し、残りの桁が図面中の要素または構成要素を識別する番号付けの規則に従う。種々の図の間の同様の要素または構成要素を、同様の数字を使用することによって識別する場合がある。例えば、１２０は、図１の要素「２０」を参照することができ、同様の要素を、図２の２２０として参照することができる。理解されるように、本明細書の様々な実施形態に示される要素は、本開示のいくつかの追加の実施形態を提供するために、追加、交換、及び／または削除を行ってもよい。さらに、理解されるように、図に提供される要素の比率及び／または相対的な大きさは、本発明の実施形態を例示することを意図したものであり、限定的な意味に取るべきことではない。

【0016】

図１は、本開示のいくつかの実施形態による、いくつかの物理ブロックを有するメモリアレイ１００の一部分の図を示す。メモリアレイ１００は、例えば、ＮＡＮＤフラッシュメモリアレイであってもよい。しかしながら、本開示の実施形態は、特定のタイプのメモリまたはメモリアレイに限定されない。例えば、メモリアレイ１００は、他にも様々なタイプのメモリアレイがあるが、その中でも、ＲＲＡＭアレイ、ＰＣＲＡＭアレイ、または３Ｄクロスポイント技術を利用するアレイであってもよい。さらに、図１には示していないが、メモリアレイ１００は、その動作に関連する様々な周辺回路と共に特定の半導体ダイ上に配置され得る。

【0017】

図１に示すように、メモリアレイ１００は、メモリセルのいくつかの物理ブロック１１６−０（ブロック０）、１１６−１（ブロック１）、・・・、１１６−Ｂ（ブロックＢ）を有する。メモリセルは、セルごとにシングルビットを格納するシングルレベルセル（ＳＬＣ）、及び／またはセルごとにシングルビット以上を格納することができ、各セルが３つ以上の区別できる状態にプログラム可能なマルチレベルセル（ＭＬＣ）であってもよい。例えば、ＭＬＣとしては、８つの区別できるセル状態にプログラム可能な３ビットセル（ＴＬＣ）、または１６の区別できるセル状態にプログラム可能な４ビットセル（ＱＬＣ）があり得る。本明細書で使用するとき、用語ＭＬＣは、２ビットセル、３ビットセル、４ビットセルなどのマルチレベルセルのことを一般的に指すために使用され得る。メモリアレイ１００内の物理ブロックの数を、１２８ブロック、５１２ブロック、または１０２４ブロックにしてもよいが、実施形態は、１２８の特定の倍数や、またはメモリアレイ１００内の物理ブロックのどんな特定の数にも限定されない。第１の数のブロック１１６−０、１１６−１、・・・、１１６−Ｂが、メモリブロックの第１の部分またはプールとして割り当てられ得、第２の数のブロック１１６−０、１１６−１、・・・、１１６−Ｂが、メモリブロックの第２の部分またはプールとして割り当てられ得、及び／または第３の数のブロック１１６−０、１１６−１、・・・、１１６−Ｂが、メモリブロックの第３の部分またはプールとして割り当てられ得る。

【0018】

メモリセルのいくつかの物理ブロック（例えば、ブロック１１６−０、１１６−１、・・・、１１６−Ｂ）がメモリセル面内に含まれ得、いくつかのメモリセル面がダイ上に含まれ得る。例えば、図１に示す例では、各物理ブロック１１６−０、１１６−１、・・・、１１６−Ｂは、単一のダイの一部であってもよい。すなわち、図１に示すメモリアレイ１００の一部は、メモリセルのダイであってもよい。

【0019】

図１に示すように、各物理ブロックは、アクセスライン（例えば、ワードライン）に結合されたメモリセルのいくつかの物理行（例えば、１２０−０、１２０−１、・・・、１２０−Ｒ）を含む。各物理ブロックの行（例えば、ワードライン）の数を３２にしてもよいが、実施形態は、物理ブロック当たりの特定の行１２０−０、１２０−１、・・・、１２０−Ｒの数に限定されない。さらに、図１には示さないが、メモリセルは、センスライン（例えば、データライン及び／またはディジットライン）に結合され得る。

【0020】

各行１２０−０、１２０−１、・・・、１２０−Ｒは、メモリセルのいくつかのページ（例えば、物理ページ）を含むことができる。物理ページとは、プログラミング及び／またはセンシングの単位（例えば、機能グループとしてまとめてプログラム及び／またはセンスされるいくつかのメモリセル）を指す。図１に示す実施形態では、各行１２０−０、１２０−１、・・・、１２０−Ｒは、メモリセルの１つの物理ページを含む。ただし、本開示の実施形態はこれに限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、各行は、メモリセルの複数の物理ページ（例えば、偶数番号のビットラインに結合されたメモリセルの１つ以上の偶数ページ、及び奇数番号のビットラインに結合されたメモリセルの１つ以上の奇数ページ）を含み得る。さらに、ＭＬＣを含む実施形態では、メモリセルの物理ページは、データの複数のページ（例えば、論理ページ）、例えば、データの上位ページとデータの下位ページのデータとを格納することができ、物理ページ中の各セルが、データの上位ページに対して１つ以上のビットを格納すると共に、データの下位ページに対して１つ以上のビットを格納する。

【0021】

プログラム動作（例えば、書き込み動作）は、選択されたワードラインに結合されている選択セルの閾値電圧（Ｖｔ）を、目標の（例えば、所望の）データ状態に対応する所望のプログラム電圧レベルに増加させるために、その選択されたワードラインにいくつかのプログラムパルス（例えば、１６Ｖ〜２０Ｖ）を印加することを含み得る。読み出し動作またはプログラム検証動作などのセンス動作は、選択されたセルのデータ状態を判定するために、この選択されたセルに結合されているセンスラインの電圧変化及び／または電流変化をセンスすることを含み得る。

【0022】

本開示のいくつかの実施形態では、図１に示すように、メモリセルのページは、いくつかの物理セクタ１２２−０、１２２−１、・・・、１２２−Ｓ（例えば、メモリセルのサブセット）を含み得る。セルの各物理セクタ１２２−０、１２２−１、・・・、１２２−Ｓは、いくつかのデータの論理セクタ（例えば、データワード）を格納してもよい。さらに、データの各論理セクタは、データの特定のページの一部に対応することができる。一例として、特定の物理セクタに格納されたデータの第１の論理セクタが、データの第１のページに対応する論理セクタに対応してもよく、その特定の物理セクタに格納されたデータの第２の論理セクタが、データの第２のページに対応してもよい。各物理セクタ１２２−０、１２２−１、・・・、１２２−Ｓは、システムデータ及び／またはユーザデータを格納してもよく、及び／またはエラー訂正コード（ＥＣＣ）データ、論理ブロックアドレス（ＬＢＡ）データ、及び繰り返しエラーデータなどのオーバーヘッドデータを含んでもよい。

【0023】

論理ブロックアドレス指定は、データの論理セクタを識別するためにホストによって使用され得る方式である。例えば、各論理セクタが、一意の論理ブロックアドレス（ＬＢＡ）に対応し得る。さらに、ＬＢＡが、物理アドレスに対応してもよい。データの論理セクタは、いくらかのデータのバイト（例えば、２５６バイト、５１２バイト、または１，０２４バイト）にすることができる。しかしながら、実施形態は、これらの例に限定されない。

【0024】

物理ブロック１１６−０、１１６−１、・・・、１１６−Ｂ、行１２０−０、１２０−１、・・・、１２０−Ｒ、セクタ１２２−０、１２２−１、・・・、１２２−Ｓ、及びページの他の構成が可能であることに留意されたい。例えば、物理ブロック１１６−０、１１６−１、・・・、１１６−Ｂの行１２０−０、１２０−１、・・・、１２０−Ｒが、それぞれ、例えば、４０９６バイトよりも多いかまたは少ないデータを含むことができる単一の論理セクタに対応するデータを格納してもよい。

【0025】

図２は、本開示のいくつかの実施形態による、メモリシステム２０４を備えるコンピューティングシステム２０１の形態の装置の機能ブロック図である。本明細書で使用するとき、「装置」とは、例えば、回路もしくは回路構成、１つもしくは複数のダイ、１つもしくは複数のモジュール、１つもしくは複数のデバイス、または１つもしくは複数のシステムなど、様々な構造のいずれかまたは構造の組み合わせを指し得るが、これらに限定されない。

【0026】

メモリシステム２０４は、例えば、ｅＭＭＣデバイス、ＵＦＳデバイス、またはＳＳＤであり得る。図２に示す実施形態では、メモリシステム２０４は、ホストインタフェース２０６、メモリ（例えば、いくつかのメモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎ）、及び物理ホストインタフェース２０６及びメモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎに結合されたコントローラ２０８を含む。

【0027】

メモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎは、例えば、いくつかの不揮発性メモリアレイ（例えば、不揮発性メモリセルのアレイ）を含んでもよい。例えば、メモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎは、図１に関連して前に述べたメモリアレイ１００に類似しているいくつかのメモリアレイを含んでもよい。

【0028】

ある実施形態では、メモリデバイス２１０−１、・・・、２１０−Ｎは、メモリセル（例えば、不揮発性メモリセル）のいくつかのアレイを含み得る。アレイは、例えば、ＮＡＮＤ構造を有するフラッシュアレイであってもよい。ただし、実施形態は、特定のタイプのメモリアレイまたはアレイ構造に限定されない。図１に関連して上に述べたように、メモリセルは、例えば、メモリセルのいくつかの物理ページを含むいくつかのブロックにグループ化することができる。いくつかの実施形態では、ブロックは、ユニットとしてまとめて消去されるメモリセルのグループを指す。メモリセルの面内にいくつかのブロックを含むことができ、いくつかの面をアレイが含むことができる。一例として、メモリデバイスは、ページ当たり８ＫＢ（キロバイト）のユーザデータ、ブロック当たり１２８ページのユーザデータ、面当たり２０４８ブロック、及びデバイス当たり１６面を格納するように構成されてもよい。別の例として、メモリデバイスは、ページ当たり１６ＫＢのユーザデータ、ブロック当たり５１２ページのユーザデータ、面当たり５４４ブロック、及びデバイス当たり２面を格納するように構成されてもよい。

【0029】

動作中、データは、例えば、データのページとして、メモリシステムのメモリデバイス（例えば、メモリシステム２０４のメモリデバイス２１０−１、・・・、２１０−Ｎ）に書き込まれ、及び／またはそのメモリデバイスから読み出すことができる。そのため、データのページは、メモリシステムのデータ転送サイズとして見なされ得る。データは、セクタ（例えば、ホストセクタ）と呼ばれるデータセグメントずつ、ホスト２０２との間で転送することができる。そのため、データのセクタは、ホストのデータ転送サイズとして見なされ得る。ある実施形態では、ＮＡＮＤブロックが消去ブロックとして見なされる場合があり、ブロックが消去の単位であり、かつページが読み出し及び／または書き込みの分量である。

【0030】

ホストインタフェース２０６は、メモリシステム２０４とホスト２０２などの別のデバイスとの間で情報を通信するのに用いることができる。ホスト２０２は、メモリアクセスデバイス（例えば、プロセッサ）を含み得る。本明細書で使用するとき、「プロセッサ」は、並列処理システムや、いくつかのコプロセッサなどの、いくつかのプロセッサを意図し得る。ホストの例には、パーソナルラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、デジタルカメラ、デジタル記録再生デバイス、携帯電話（例えば、スマートフォン）、ＰＤＡ、メモリカードリーダ、インタフェースハブなどが含まれ得る。

【0031】

ホストインタフェース２０６は、好適なプロトコル及び／または仕様に準拠する標準化された物理インタフェースの形態であってよい。例えば、メモリシステム２０４がコンピューティングシステム２０１の情報ストレージに使用される場合、ホストインタフェース２０６は、他にも様々なインタフェースがあるが、その中でも、ｅＭＭＣインタフェース、ＵＦＳインタフェース、シリアル・アドバンスド・テクノロジ・アタッチメント（ＳＡＴＡ）インタフェース、ペリフェラル・コンポーネント・インターコネクト・エクスプレス（ＰＣＩｅ）インタフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースであってもよい。また一方、一般に、ホストインタフェース２０６は、メモリシステム２０４と、ホストインタフェース２０６に対する互換性のある受容器を有するホスト（例えば、ホスト２０２）との間で、制御、アドレス、情報（例えば、データ）、及びその他の信号を受け渡すためのインタフェースを提供することができる。

【0032】

コントローラ２０８は、例えば、制御回路及び／または制御ロジック（例えば、ハードウェア及びファームウェア）を含み得る。コントローラ２０８は、メモリ２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎと同じ物理的デバイス（例えば、同じダイ）に搭載することができる。例えば、コントローラ２０８は、物理ホストインタフェース２０６及びメモリ２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎを含むプリント回路基板に結合された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよい。あるいは、コントローラ２０８は、メモリ２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎを含む物理的デバイスに通信可能に結合された別個の物理的デバイスに搭載してもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ２０８の構成要素を、分散コントローラとして、複数の物理的デバイス（例えば、メモリと同じダイ上の何らかの構成要素、及び異なるダイ、モジュール、またはボード上の何らかの構成要素）に散在させてもよい。

【0033】

コントローラ２０８は、メモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎと通信して、他にも様々な動作があるが特に、情報のセンス（例えば、読み出し）、プログラム（例えば、書き込み）、及び／または消去を行うことができる。コントローラ２０８は、いくつかの集積回路及び／または別々の構成要素であり得る回路構成を有してもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ２０８内の回路構成は、メモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎ全体にわたってアクセスを制御するための制御回路構成、及び／またはホスト２０２とメモリシステム２０４との間に変換層（例えば、フラッシュ変換層）を提供するための回路構成を含み得る。

【0034】

コントローラ２０８は、ブロックアドレス指定部分などの、それぞれの個別のメモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎの専用領域の動作を、静的（例えば、専用）シングルレベルセル（ＳＬＣ）キャッシュ及び／または動的ＳＬＣキャッシュとして（例えば、それぞれの個別のメモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎの一部分が、静的ＳＬＣキャッシュ及び／または動的ＳＬＣキャッシュとして動作する構成となるように）制御することができる。例えば、それぞれの個別のメモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎの一部分が、ＳＬＣモードで静的キャッシュとして、及び／またはＳＬＣモードで動的キャッシュとして動作するように構成してもよい。それぞれの個別のメモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎのこの部分を、例えば、それぞれの個別のメモリにおけるメモリセルの第１の複数ブロック（例えば、物理ブロック）としてもよく、本明細書では、メモリの第１の部分と呼ぶことがある。さらに、それぞれの個別のメモリデバイス２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎの部分は、第２の複数ブロック、第３の複数ブロックなどを含むことがある。

【0035】

本明細書で使用するとき、ＭＬＣメモリ（例えば、ＭＬＣ）とは、３つ以上のデータ状態のうちの対象となる１つにプログラムすることができるメモリ（例えば、メモリセル）（例えば、１ビット以上のデータを格納できるメモリセル）のことを指す場合がある。例えば、ＭＬＣメモリは、セル当たり２ビットのデータを格納するメモリセル、セル当たり３ビットのデータを格納するメモリセル（例えば、ＴＬＣ）、及び／またはセル当たり４ビットのデータを格納するメモリセル（例えば、ＱＬＣ）を指す場合がある。

【0036】

ある実施形態では、静的ＳＬＣブロックは、ＭＬＣモードでは決してプログラムされない。例えば、ある実施形態では、静的ＳＬＣブロックのＳＬＣ耐久性を、ＭＬＣ消耗率とは無関係に高めることができる。適宜に、混合モードブロックを、ＳＬＣモードまたはＭＬＣモードで互換的に使用してよい。ある実施形態では、ＳＬＣモードで混合モードブロックを使用するとき、ＭＬＣ消耗率はＳＬＣ耐久性に関係なく増加し得る。ある実施形態では、静的ＳＬＣブロックについては、ＭＬＣ消耗率とは無関係に、高いＳＬＣ耐久性が達成され得るが、混合モードブロックについては、高いＭＬＣ率と相まって低いＳＬＣ耐久性が達成され得る。単一のＳＬＣトリム設定を使用する混合モードブロックでは、高いＭＬＣ消耗率と相まって低いＳＬＣ耐久性が達成され得る。ある実施形態では、ＭＬＣモードで消去された混合モードブロックは、ＳＬＣモードでプログラムするために使用することができ、ＳＬＣモードで消去された混合モードブロックは、ＭＬＣモードでプログラムするために使用することができない。

【0037】

ある実施形態では、コントローラ２０８は、複数のメモリブロックのうちのメモリブロックに関連する特定のメモリブロックがシングルレベルセル（ＳＬＣ）モードで書き込まれるべきであることを判定し、この特定のメモリブロックがＳＬＣモードで書き込まれるべきであるという判定に応答して、その特定のメモリブロックに格納されたデータをＳＬＣモードで消去するように構成され得る。特定のメモリブロックは、ホストメモリブロックであってもよく、及び／または特定のブロックがＳＬＣモードで書き込まれるべきであるという判定の前に、ＭＬＣモードで書き込まれていてもよい。

【0038】

ある実施形態では、コントローラ２０８は、特定のブロックに格納されたデータがＳＬＣモードで消去されることに応答して、特定のメモリブロック用のＳＬＣ消去カウンタをインクリメントするように構成され得る。少なくとも１つの実施形態では、複数のメモリブロックのうちの少なくとも１つのメモリブロックが、装置２０４のアイドル時間の間中に消去されてもよい。

【0039】

コントローラ２０８は、特定のメモリブロックに格納されたデータがＳＬＣモードで消去された後に、ＳＬＣモードで特定のメモリブロックにデータを書き込むように構成され得る。コントローラ２０８は、複数のメモリブロックのうちのメモリブロックの空きブロック数を判定するように構成されてもよい。ある実施形態では、フォアグラウンドのガベージコレクションは、空きブロック数が空きブロックの閾値数未満に減少することに応答して呼び出されてもよい。

【0040】

図２に示す実施形態は、本開示の実施形態を不明瞭にしないために図示していない別途の回路構成、ロジック、及び／または構成要素を含むことができる。例えば、メモリデバイス２０４は、Ｉ／Ｏコネクタを通りＩ／Ｏ回路を介して提供されるアドレス信号をラッチするためのアドレス回路を含んでもよい。メモリ２１０−１、２１０−２、・・・、２１０−Ｎにアクセスするために、アドレス信号を行デコーダ及び列デコーダで受け取ってデコードすることができる。

【0041】

図３は、本開示の１つ以上の実施形態による、温度ベースのメモリ動作に関連する機能ブロック図である。コントローラ３０８は、書き込み要求を受け取り、３２４で温度チェックを実行して、装置の動作温度を判定することができる。温度チェックは、温度センサ（例えば、組み込み型温度センサ）を使用して実行することができるが、温度を判定する他の方法は、本明細書の実施形態に従う。温度は、コントローラ３０８によって発行される組み込み型温度センサへのコマンドを用いて判定することができ、ほぼリアルタイムで更新され得る。

【0042】

温度チェックは、動作温度（本明細書では単に「温度」と呼ばれることもある）が収まる所定の範囲の判定を可能にし得る。先述のように、図３に示すように、３つの温度範囲を判定することができる。しかしながら、本明細書の実施形態は、これに限定されないことに再度留意されたい。第１の温度範囲（「低Ｔ」または単に「ＬＴ」）は、第１の温度閾値未満の温度または温度範囲に対応してもよい。第１の温度閾値は、特定の値に限定されないが、説明のために、本明細書では０℃の値が与えられる。ある実施形態では、例えば、第１の温度範囲は、−４０℃〜０℃の間である。第２の温度範囲（「高Ｔ」または単に「ＨＴ」）は、第２の温度閾値を超える温度または温度範囲に対応してもよい。第２の温度閾値は、特定の値に限定されないが、説明のために、本明細書では７０℃の値が与えられる。ある実施形態では、例えば、第２の温度範囲は、７０℃〜１２５℃の間である。第３の温度範囲（「中間Ｔ」または単に「ＭＴ」）は、第１の温度閾値と第２の温度閾値との間の温度に対応してもよい。説明のために、第３の温度範囲は、０℃〜７０℃の間に指定される。温度範囲及び／または温度閾値は、乗り物（例えば、自動車）の目標動作温度に基づいて決定してもよい。例えば、温度範囲は、乗り物が、各範囲内に収まる温度を受けると予想される時間の長さに基づいて決定してもよい。本明細書では、乗り物という状況に言及する場合があるが、本開示の実施形態は、これに限定されないことに留意されたい。つまり、そのような言及は、説明及び／または例示の目的で行われ、限定的な意味に解釈されるべきではない。

【0043】

いくつかの実施形態は、温度範囲が異なった幅を有し得ることを提供する。例えば、−４０℃〜０℃の温度範囲には、４０℃の幅がある。０℃〜７０℃の温度範囲には、７０℃の幅がある。７０℃〜１２５℃の温度範囲には、５５℃の幅がある。これらの幅は、例示のために提供されたものであり、限定的な意味で捉えられるものではない。ある実施形態では、幅の１つ以上が同じであってもよい。

【0044】

多くの実施形態は、異なる温度範囲で書き込まれるデータに対して指定された複数の開ブロックを画定することができる。図３に示すように、開ブロックは、第１のタイプ３３６の開ブロックを含むことができる。ある実施形態では、ブロックの第１のタイプ３３６は、ＳＬＣタイプであってもよい。開ブロックは、第２のタイプ３３８の開ブロックを含むことができる。ある実施形態では、ブロックの第２のタイプ３３８は、ＭＬＣタイプであってもよい。

【0045】

第１のタイプ３３６に含まれるのは、第１の温度範囲に対応するＬＴブロック３３０、第２の温度範囲に対応するＨＴブロック３２８、及び第３の温度範囲に対応するＭＴブロック３３２である。第２のタイプ３３８に含まれるのは、同様に第３の温度範囲に対応するＭＬＣブロックである。

【0046】

コントローラ３０８は、動作温度が、第１の温度閾値（例えば、０℃）未満であるか、または第１の温度範囲（例えば、−４０℃〜０℃）内であるという判定に応答して、ＬＴブロック３３０にデータを書き込み得る。コントローラ３０８は、動作温度が、第２の温度閾値（例えば、７０℃）を超えるか、または第２の温度範囲（例えば、７０℃〜１２５℃）内であるという判定に応答して、ＨＴブロック３２８にデータを書き込み得る。

【0047】

動作温度が（第３の温度範囲内の）第１の温度閾値と第２の温度閾値との間にあるとき、コントローラは３２６でデータのサイズを判定することができる。ある実施形態では、データのサイズを判定することは、データがサイズ閾値を下回るかまたは上回るかを判定することを指してもよい。データがサイズ閾値未満である場合、コントローラ３０８は、データをＭＴブロック３３２に書き込む。データがサイズ閾値を超える場合、コントローラ３０８は、データをＭＬＣブロック３３４に書き込む。したがって、いくつかの実施形態では、温度が中程度である場合に、かつデータが十分なサイズである場合にのみ、データはＭＬＣデータとして書き込まれてもよく、その他の場合は、データはＳＬＣデータとして書き込まれる。

【0048】

いくつかの実施形態では、データは温度情報でタグ付けされない。言い換えれば、個々のデータ項目が、温度インジケータでタグ付けされない場合がある。データを適切な指定開ブロックに配置することにより、本明細書の実施形態は、データが書き込まれた条件を後で決定するという追加のステップを回避することができる。したがって、ブロックごとの単位で、複数の異なる温度範囲を追跡することにより、本明細書の実施形態は、書き込まれたデータと共にインジケータを格納することなく、データが書き込まれた温度範囲を知ることができるようになる。

【0049】

ＨＴブロック３２８が満杯になると（例えば、完全に書き込まれると）、ＨＴブロック３２８は、閉じることができ、３４０で他の閉じたＨＴブロックと共にプールすることができる。ＬＴブロック３３０が満杯になると、ＬＴブロック３３０は、閉じることができ、３４２で他の閉じたＬＴブロックと共にプールすることができる。ＭＴブロック３３２が満杯になると、ＭＴブロック３３２は、閉じることができ、３４４で他の閉じたＭＴブロックと共にプールすることができる。ＭＬＣブロック３３４が満杯になると、ＭＬＣブロック３３４は、閉じることができ、３４４で他の閉じたＭＴブロックと共にプールすることができる。したがって、指定された温度範囲によって、別個の閉じたブロックのプールを維持し、及び／または組織することができる。

【0050】

いくつかの実施形態では、高温または低温のいずれかが中温（例えば、０℃〜７０℃の間）に戻るときに、ＳＬＣデータは、空きＭＬＣブロックにフォールディングされ、及び／またはフラッシュされ、ＳＬＣブロックがクリーニングされ得る。温度が中間範囲（例えば、第３の温度範囲）内に戻ったことを判定するために、コントローラ３０８は、３４８で別の温度チェックを実行することができる。戻った場合、ガベージコレクション（ＧＣ）及びフォールディングのための犠牲ブロック選択が、３５０で示すように実行され得る。

【0051】

本明細書の１つ以上の実施形態によるガベージコレクションは、ＨＴ閉ブロックプール３４０、ＬＴ閉ブロックプール３４２、及びＭＴ閉ブロックプール３４４の中のブロックの有効ページ数に基づいて、犠牲ブロックを選択することを含み得る。有効ページの閾値未満の有効ページ数を持つブロックを含むプールのいずれかが、犠牲ブロックとして選択され得る。ある実施形態では、有効ページ数が最も少ないブロックを含むプールのいずれかが犠牲ブロックとして選択され得る。

【0052】

いくつかの実施形態では、ガベージコレクションは、現在の動作温度に基づいて犠牲ブロックを選択することを含み得る。本明細書の実施形態は、中間の温度範囲のみでガベージコレクションを実行することができるが、現在の動作温度は、一方の温度閾値に、他方の温度閾値よりも近い場合があると予想される。例えば、現在の動作温度が６５℃である（第２の閾値よりも約５℃低い）場合、ＨＴ閉ブロックプール３４０からのブロックは、ガベージコレクション動作のために優先されてもよい。同様に、例えば、現在の動作温度が５℃である（第１の閾値よりも約５℃高い）場合、ＬＴ閉ブロックプール３４２からのブロックは、ガベージコレクション動作のために優先されてもよい。

【0053】

３５２では、閉じたブロックでフォールディング及びガベージコレクションが実行されており、ブロックがクリーニングされる。有効なページを再要求し、３３４で空きＭＬＣブロックに書き込むことができ、クリーニングされたブロックは、空きブロックのプール３４６に配置され得る。空きブロック３４６のそれぞれは、コントローラ３０８によって、ＨＴ開ブロック３２８、ＬＴ開ブロック３３０、ＭＴ開ブロック３３２、またはＭＬＣ開ブロック３２４として、タグ付けされ、及び／または指定され得る。言い換えれば、コントローラ３０８は、空きブロックが、ＨＴ開ブロック３２８、ＬＴ開ブロック３３０、ＭＴ開ブロック３３２、及びＭＬＣ開ブロック３２４のうちの１つと見なされるようになるという指定で、その空きブロックにタグを付けることができる。

【0054】

その後（例えば、第２の時点で）、読み出し要求が受け取られると、本開示の実施形態は、本明細書で説明されるブロックから読み出すことができる。例えば、高温（例えば、８８℃）で書き込まれたデータを対象として、低温（例えば、−１２℃）で受け取られる読み出しの要求が、ＨＴブロックまたはＴＬＣブロックで起こる可能性がある。低温（例えば、−２０℃）で書き込まれたデータを対象として、高温（例えば、１００℃）で受け取られる読み出しの要求が、ＬＴブロックまたはＴＬＣブロックで起こる可能性がある。１２５℃で書き込まれたデータを対象として、−４０℃で受け取られる読み出し要求などの過酷な異温度シナリオは、ある実施形態では、ＳＬＣ（ＭＬＣではない）ブロック上でのみ受け入れられ得る。

【0055】

本明細書に特定の実施形態を図示し説明してきたが、当業者は、同じ結果を達成するように計算された構成が、示された特定の実施形態の代わりになり得ることを理解するであろう。本開示は、本開示の１つ以上の実施形態の適合形態または変形形態を包含することが意図されている。上記の説明は例示的な様式で行われたものであり、限定的なものではないことが理解されよう。上記説明を検討すれば、上記実施形態の組み合わせ、及び本明細書で具体的に説明されていない他の実施形態が当業者にとって明らかになるであろう。本開示の１つ以上の実施形態の範囲は、上記の構造及び方法が用いられる他の用途を含む。したがって、本開示の１つ以上の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲を、これらの特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲と併せて参照して決定されるべきである。

【0056】

前述の詳細な説明では、開示を合理化する目的で、いくつかの特徴が単一の実施形態に集められる。本開示の方法は、本開示の開示された実施形態が、各請求項で明示的に想起されるよりも多くの特徴を使用しなければならないという意図を反映していると解釈されるものではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の主題は、開示された単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない部分にある。したがって、以下の特許請求の範囲は、本明細書によって詳細な説明に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態としてそれ自体で成立する。

【要約】

温度ベースのメモリ動作を提供するために利用することができる装置、方法、及びデバイスを記載する。１つ以上の装置は、メモリデバイスと、このメモリデバイスに結合され、装置の動作温度を判定すること、装置の動作温度とデータのサイズとに基づいてデータを書き込むために、メモリデバイスの複数の指定された開ブロックのうちの１つを判定すること、及びメモリデバイスの複数の指定されたブロックのうちの判定された１つにデータを書き込むことを行うように構成されたコントローラとを含むことができる。

【図1】

【図2】

【図3】