[发明专利]序列式NAND型闪存、闪存装置及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数码存储器装置，且特别有关于具有实体属性、读取指令时脉特性、及/或读取输出特性的NAND型闪存，而上述特性与高效能序列式NOR型闪存相容。

背景技术

相对于一般并列式NOR型闪存而言，序列式NOR型闪存变得更受欢迎。序列式NOR型闪存提供数个优点包括：较少的压点数，较小的封装，较简单的印刷电路板，低功耗，可媲美的效能以及降低装置和系统层的成本。今日，序列式NOR型闪存提供512-千位至1-十亿位的密度以及使用普遍的串列周边接口(Serial Peripheral Interface,SPI)。

单位元SPI(single-bit SPI)使用四只压点用来转移指令、地址、以及数据进/出该序列式闪存，即：芯片选择(Chip select或/CS)、时脉(Clock或CLK)、数据输入(Data In或DI)、数据输出(Data Out或DO)。多位元SPI(multi-bit SPI)包括双线模式SPI(Dual SPI)、四线模式SPI(Quad SPI)以及四线外设接口(Quad Peripheral Interface或QPI)，使用相同的四只压点，但重新组态，以每一时脉周期内能转换更多序列数据。Dual SPI将DI压点以及DO压点改为双向DIO(Input/Output)压点。Quad SPI将DI压点以及DO压点改变为DIO压点，再增加两只额外DIO压点，亦即总共有四只DIO压点。当芯片选择/CS以及时脉CLK被考虑时，则Quad SPI一共有六只压点。QPI与Quad SPI相同，有四只DIO压点，但甚至在初始指令下被准许执行全四线(full quad,四个DIO压点)操作。这些多位元SPI与增加的时脉速度结合所产生的变化，能够准许序列式NOR型闪存被快速程序代码映射(code-shadowing)至随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)，例如，参照US Patent No.7,558,900issued July 7,2009to Jigour et al.。

程序代码映射技术的执行，如下所述。于系统启动期间，全部或一部分的非挥发性数据从该序列式NOR型闪存被转移至到系统随机存取存储器。在系统启动后，程序代码映射也能够动态的执行，其中，一较小的RAM视需要可通过动态映射较大序列式NOR型闪存的部分为时间共享(time-shared)。

因为系统启动时间与程序代码能够多快被映射有直接关系，所以该序列式NOR型闪存的效能越高，系统启动的速度就越快。一般而言，单位元SPI的读取指令随着起始地址(starting address)一同被发出，以及接着数据被连续取出(clock out)直到所有所需程序代码被转移至随机存取存储器。当使用Quad SPI且频率在104MHz时，今日的序列式NOR型闪存能够达到超过50百万位组/秒(megabytes/second)的连续指令转换率。诸如此类的应用，像是数字电视、数字机顶盒、个人电脑、DVD播放器、网络设备以及自动显示器皆为此应用的示范，而这些应用受惠于高速序列式NOR型闪存的程序代码映射技术。应用特殊控制器通常将基础的序列式NORSPI读取指令设计至硬件电路(硬编码,hardcoded)，使得启动电力时，全部或一部分的数据能够被快速读取至RAM以进行操作。举例来说，指令03hex Read为典型的硬编码。

在256百万位或更高的位密度下，序列式NOR型闪存的价格接近甚至超过512百万位或更高位密度的单阶存储单元(single level cell,SLC)NAND型闪存的价格。SLC NAND型闪存的密度对价格的优点是很大的，由于SLC NAND记体技术使用较小的存储器存储单密度，使得用来制造高密度NAND型闪存的价格远小于制造NOR型闪存的价格。不幸的是，一般所使用的SLC NAND闪存具有结构性，效能以及坏区限制(bad block limitation)的特性，这些特性将使SLC NAND型闪存很难支援高速的程序代码映射应用。相反地，高速的程序代码映射技术很适合NOR型闪存。