專利名稱：基于溫度的dram刷新的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及存儲器，尤其涉及基于溫度刷新DRAM單元。
背景技術：
動態隨機存取存儲器(DRAM)是將數據存儲在單元中的一種類型的存儲技術。每個DRAM單元典型地包括存儲表現出存儲在單元中的邏輯值的電荷的電容元件。存儲在電容元件中的電荷可能隨著時間而泄漏。因此，需要刷新存儲單元陣列。在刷新操作的一個實例中，確定單元正在存儲與存儲在電容元件上的高電荷相對應的邏輯值還是單元正在存儲與存儲在電容元件上的低電荷(或者沒有電荷)相對應的邏輯值。如果存儲高電荷，刷新電路系統將滿電荷恢復到單元的電容器中。
但是，刷新操作需要時間執行刷新周期，這阻止數據寫入DRAM陣列或從DRAM陣列中讀出。而且，刷新周期消耗功率。
期望一種刷新DRAM的改進系統。
通過參考附隨附圖可以更好地理解本發明，并且其許多目的、特征和優點將對本領域技術人員顯然。
圖1是根據本發明的電子系統的一種實施方案的框圖。
圖2是根據本發明操作DRAM控制器的一種實施方案的流程圖。
圖3是顯示根據本發明的DRAM存儲器控制電路的操作的一種實施方案的狀態圖。
不同附圖中相同參考符號的使用指示完全相同的項目，除非另外注釋。附圖不一定按比例繪制。
具體實施例方式
下面陳述實施本發明的方式的詳細描述。該描述目的在于說明本發明而不應當看作限制。
圖1是電子系統101的框圖，其包括具有DRAM單元陣列105的集成電路晶片(die)103，具有DRAM控制器的集成電路晶片121，以及處理器134。在一種實施方案中，系統101是計算機系統例如個人計算機、服務器或膝上型計算機。在其它實施方案中，系統101是蜂窩式電話。依然在其它實施方案中，系統101可以是其它類型的電子系統例如個人數字助理(PDA)、便攜式攝像機或電子照相機。
晶片103包括DRAM單元陣列105。在其它實施方案中，晶片103包括多個DRAM單元陣列。晶片103包括控制對陣列105的存取以及其它操作的控制電路115。
晶片103包括刷新控制器109。刷新控制器109包括定時器111和地址產生器113(例如行地址計數器)。地址產生器113為陣列105的刷新周期產生地址。刷新控制器連接到同樣晶片103的溫度傳感器107。在一種實施方案中，溫度傳感器107提供具有表示測量溫度的電壓的信號。在一種實施方案中，溫度傳感器107是正向偏置二極管(沒有顯示)但是在其它實施方案中可能是其它類型的溫度傳感器件。
刷新控制器109利用溫度傳感器的輸出和定時器111來產生內部刷新請求(IRR)信號從而啟動陣列105的刷新周期。在一種實施方案中，IRR信號產生的速率(rate)基于由傳感器107測量的溫度。
溫度越高，陣列105的電容器的漏電流越高，從而所需的刷新速率越大。當溫度較低時，較不經常需要刷新周期以保持數據完整性。因此，控制器109產生IRR以指示當測量到較高溫度時以較高速率刷新而當測量到較低溫度時以較低速率刷新的請求。在一種實施方案中，以與溫度呈線性的速率產生IRR信號。在其它實施方案中，可以對于特定范圍的測量溫度產生特定的速率(例如使用查找表格)。在一個實例中，可能以4種不同速率的任何一種產生IRR信號。
在提供IRR信號以基于溫度指示四種速率之一的一種實施方案中，控制器109包括每個具有不同溫度設定點的四個比較器(沒有顯示)。使用四個比較器的輸出來選擇定時器111中的不同抽頭從而選擇提供IRR信號的不同速率。但是，在其它實施方案中IRR信號可以由不同的電路系統和/或由不同的方法提供。
晶片103的電路系統可以用兩種模式中至少一種操作。在主動模式中，存取陣列105(例如數據寫入或數據讀出)以存儲數據或從陣列105中取回數據。這些存取由晶片121的DRAM控制器產生并且由處理器134啟動。處理器134使用提供到晶片121的PDATA、PADDRESS和PCONTROL信號啟動對陣列105的數據存取。
DRAM控制電路127經由接口電路系統(I/F)129接收那些信號。I/F電路系統129可以包括緩沖器、收發器、多路復用器和/或其它接口電路系統。響應來自處理器134的命令，DRAM控制電路127根據與經由I/F電路131提供到晶片103的信號(例如ADDRESS、DATA、RAS、CAS、CLK、WE、CLK_EN、DQM、DQS和CS)一起發送的命令產生對陣列105的數據存取。響應那些命令，控制電路115存取陣列105的指定單元并且將值寫入那些單元或從那些單元中讀出值。在其它實施方案中，例如取決于實現的DRAM存儲器的類型和/或使用的尋址配置的類型而可以使用其它類型的地址、數據和控制信號。例如，一些非DDR(雙倍數據速率)類型的DRAM存儲器將不使用DQS信號。
在主動模式期間，DRAM控制電路127例如通過發送命令啟動刷新周期，這在一些實施方案中可以稱作自動刷新周期。在一種實施方案中，DRAM控制電路127發送自動刷新命令到控制電路115以啟動刷新周期。控制電路115用信號通知刷新控制器109為刷新周期產生地址。在其它實施方案中控制電路115可以通過其它方法啟動刷新周期。
在主動模式中，響應IRR信號，控制電路115將在到控制電路127的線路133上聲明刷新請求信號(RREQ)以請求刷新周期的啟動。在一種實施方案中，通過將連接到線路133的晶片103的輸出端子驅動到表示啟動刷新周期的請求的電壓狀態來聲明RREQ信號。
圖2是說明在主動模式期間由控制電路127執行的操作的流程圖。在主動模式期間，在操作203中控制電路127檢查RREQ信號。在操作205中如果檢測到RREQ被聲明，那么在207中，控制電路127確定是否存在運行陣列105的刷新周期的機會(刷新窗口)。在一種實施方案中，當處理器已經請求正在進行中的讀出周期或寫入周期時刷新周期不能運行。因此，在啟動刷新周期之前，控制電路127等待直到如操作207中確定的刷新窗口“打開”(例如讀出或寫入周期完成)。
因為基于測量溫度產生IRR請求，所以由RREQ信號啟動刷新周期以請求刷新周期的速率同樣基于測量溫度。因此，在主動模式中控制電路127啟動請求的速率基于測量溫度。
在主動模式中刷新周期運行的速率基于溫度，使得能夠減少系統101消耗的功率，因為對于較低的測量溫度，刷新周期運行得較不經常(根據溫度)。而且，刷新周期運行的速度基于溫度，也增加處理器的數據存取時間，因為更多的數據存取可以因較少的刷新周期而運行。
當晶片103的電路系統置于自刷新模式時，刷新周期由IRR信號以基于傳感器107測量的溫度的速率啟動。定時器111在產生IRR時提供計數。在顯示的實施方案中，控制電路115使用IRR信號刷新單元陣列105。在刷新周期期間，地址產生器113為刷新周期提供地址。
在自刷新模式期間，處理器134沒有對陣列105進行數據存取(例如沒有數據讀出訪問或數據寫入訪問)。在一種實施方案中，除了退出刷新模式命令之外，沒有命令從DRAM控制電路127發送到晶片103的電路系統。
圖3是由控制電路115實現的在主動模式和刷新模式之間轉換的狀態圖。狀態303和305是主動模式狀態，狀態307和309是自刷新模式狀態。在可以存取陣列105以進行數據讀出訪問和數據寫入訪問的主動狀態303中，控制電路115將響應從刷新控制器109接收IRR信號而進入狀態305并且聲明到晶片121的DRAM控制器的RREQ信號，從而啟動刷新周期。當聲明RREQ信號時，控制電路115轉換回到主動狀態303。
從主動狀態303，控制電路115響應由控制電路127經由I/F電路131發送的自刷新命令轉換到自刷新模式的自刷新狀態307。在一種實施方案中，通過在規定時間將控制信號(例如RAS、CAS、WE、CS、CIK_EN)置于特定狀態來發送自刷新命令。
在自刷新狀態307中，控制電路115響應接收IRR信號而轉換到狀態309并且運行刷新周期。在刷新周期完成之后，控制電路115返回到狀態307。
控制電路115響應經由I/F電路131從控制電路127接收退出命令而返回到主動模式的主動狀態303。
返回參考圖1，晶片121包括可編程地控制DRAM控制電路127對RREQ信號的響應性的電路系統。控制寄存器128可以使用使得控制電路127忽略RREQ信號并且根據刷新定時器125啟動刷新周期的值編程。在一些實施方案中，控制寄存器128可以使用當忽略RREQ信號時設置控制電路127啟動刷新周期的速率的值編程。寄存器128的該值可能在系統101的制造、初始化期間或者在操作期間(由處理器134)編程。
在一種實施方案中，晶片103、晶片121和包括處理器134的晶片在獨立IC封裝中實現然后例如經由電路板的總線連接在一起。在其它實施方案中，晶片103和121可以在單個IC封裝中實現(例如在一些實施方案中與包括處理器134的晶片一起)。在其它實施方案中，晶片121的電路系統的一些或全部可以集成到晶片103中。此外，在一些實施方案中，晶片103、晶片121和包括處理器134的晶片的電路系統可以在一個晶片中或在兩個晶片中或者在多于三個晶片中實現。
而且在其它實施方案中，控制電路127可以連接到與晶片103類似的多個晶片(DRAM陣列晶片)，其每個包括一個或多個DRAM單元陣列。在一種實施方案中，ADDRESS、DATA和控制信號的每個將在連接到多個DRAM陣列晶片的總線上傳送。返回參考圖1，晶片171與晶片103類似并且包括DRAM單元陣列172。晶片171也包括與晶片103的電路系統類似的定時器、地址產生器、控制電路和溫度傳感器。晶片171連接到傳送DATA、ADDRESS和控制信號的線路(例如總線)。
在一種實施方案中，來自每個DRAM陣列晶片的RREQ信號將線或連接，使得來自DRAM陣列晶片的任何一個的RREQ信號將啟動所有DRAM陣列晶片的所有陣列的刷新周期。例如，傳送由晶片171提供的RREQ信號的線路173線或連接到線路133。在這種實施方案中，當刷新周期啟動時，每個DRAM陣列晶片的每個刷新定時器(例如晶片103的定時器111)將復位。在一種實施方案中，RREQ信號是由晶片103的漏極開路端子162提供的離散信號。
在另一種實施方案中，晶片121將包括來自每個DRAM陣列晶片的每個RREQ信號的輸入。在另一種實施方案中，來自每個DRAM陣列晶片的RREQ信號將實現為唯一數字值。例如，在具有七個DRAM陣列晶片的這種系統中，每個DRAM陣列晶片將具有用于傳送編碼RREQ信號的3個外部端子的輸出。
返回參考圖1，控制器109和控制電路115顯示為獨立的控制電路。但是，在其它實施方案中，控制器109的電路系統的至少一些或全部可以與控制電路115集成在一起。
雖然，圖1顯示連接在晶片103和121的端子之間的線路，但是其它實施方案可以包括用于在晶片之間傳送信號的插入電路系統。這種插入電路系統可能包括緩沖器、電平移動器、反相器、編碼器和/或多路復用器。因此，刷新請求指示可以由一個晶片以一種形式提供，但是由另一個晶片以另一種形式接收。
在一種實施方案中，電子系統包括第一集成電路晶片。第一集成電路晶片包括動態隨機存取存儲器(DRAM)單元陣列、溫度傳感器和刷新電路系統。刷新電路系統刷新DRAM單元陣列。第一集成電路晶片也包括外部輸出。外部輸出提供刷新請求指示。刷新請求指示表示基于溫度傳感器的測量溫度執行陣列的刷新周期的請求。電子系統也包括第二集成電路晶片。第二集成電路晶片包括控制電路系統和輸入。輸入連接以接收刷新請求指示。第二集成電路晶片的控制電路系統利用接收的刷新請求指示來啟動陣列的刷新周期。
另一種實施方案包括刷新DRAM單元的方法。該方法包括以主動模式操作。該方法包括，在主動模式中，使用與動態隨機存取存儲器(DRAM)單元陣列位于相同集成電路晶片上的溫度傳感器傳感溫度，并且提供啟動刷新周期的第一指示到第一控制電路系統。第一指示基于由溫度傳感器測量的溫度。該方法也包括，在主動模式中，基于第一指示由第一控制電路系統提供啟動陣列的刷新周期的第二指示并且根據來自第一控制電路系統的第二指示刷新陣列。該方法也包括以自刷新周期模式操作。該方法包括，在自刷新周期模式中，使用溫度傳感器傳感溫度，基于由溫度傳感器測量的溫度由第二控制電路系統啟動陣列的刷新，以及根據啟動刷新陣列。
在另一種實施方案中，集成電路晶片包括動態隨機存取存儲器(DRAM)單元陣列、溫度傳感器、控制電路系統和刷新電路系統。刷新電路系統刷新DRAM單元陣列。集成電路晶片也包括外部輸出。外部輸出提供刷新請求指示。刷新請求指示表示基于溫度傳感器的測量溫度執行陣列的刷新周期的請求。
雖然已經顯示和描述了本發明的特定實施方案，但是本領域技術人員將認識到，基于這里的講授，可以進行另外的改變和修改而不背離本發明及其更廣泛方面，因此，附加權利要求將在其范圍內包括如本發明真實本質和范圍內的所有這種改變和修改。
權利要求
1.一種電子系統，包括第一集成電路晶片，包括動態隨機存取存儲器(DRAM)單元陣列；溫度傳感器；刷新電路系統，該刷新電路系統用于刷新DRAM單元陣列；外部輸出，該外部輸出提供刷新請求指示，其中刷新請求指示表示基于溫度傳感器的測量溫度執行陣列的刷新周期的請求；第二集成電路晶片，包括控制電路系統；輸入，連接該輸入以接收刷新請求指示；其中第二集成電路晶片的控制電路系統利用接收的刷新請求指示來啟動陣列的刷新周期。
2.根據權利要求1的電子系統，其中在自刷新模式操作期間，第一集成電路晶片的控制電路系統由刷新電路系統啟動陣列的自刷新周期。
3.根據權利要求2的電子系統，其中在主動模式操作期間，第一集成電路晶片提供指示執行陣列的刷新周期的請求的刷新請求指示，其中第一集成電路晶片基于溫度傳感器的測量溫度提供指示執行陣列的刷新周期的請求的刷新請求指示。
4.根據權利要求3的電子系統，其中在主動模式操作期間，第二集成電路晶片提供數據到第一集成電路晶片以寫入陣列中。
5.根據權利要求1的電子系統，其中在自刷新模式操作期間，第一集成電路晶片不提供請求執行刷新周期的刷新請求指示。
6.根據權利要求1的電子系統，其中第二集成電路晶片包括可編程寄存器，其中寄存器的內容表示第二集成電路晶片的控制電路系統是否響應刷新請求指示。
7.根據權利要求1的電子系統，其中外部輸出包括第一集成電路晶片的端子并且刷新請求指示包括由端子提供的信號的聲明。
8.根據權利要求1的電子系統，還包括第三集成電路晶片，包括第二動態隨機存取存儲器(DRAM)單元陣列；第二溫度傳感器；刷新電路系統，該刷新電路系統用于刷新第二DRAM單元陣列；第二外部輸出，該第二外部輸出提供第二刷新請求指示，其中第二刷新請求指示表示基于第二溫度傳感器的測量溫度執行第二陣列的刷新周期的請求；
9.根據權利要求8的電子系統，其中刷新請求指示在第一線路上傳送并且第二刷新請求指示在第二線路上傳送，其中第一線路和第二線路以線或連接配置硬布線在一起。
10.一種刷新DRAM單元的方法，該方法包括以主動模式操作，其中在主動模式中使用與動態隨機存取存儲器(DRAM)單元陣列位于相同集成電路晶片上的溫度傳感器傳感溫度；提供啟動刷新周期的第一指示到第一控制電路系統，該第一指示基于由溫度傳感器測量的溫度；基于第一指示由第一控制電路系統提供啟動陣列的刷新周期的第二指示；根據來自第一控制電路系統的第二指示刷新陣列；以自刷新周期模式操作使用溫度傳感器傳感溫度；基于由溫度傳感器測量的溫度由第二控制電路系統啟動陣列的刷新；根據啟動刷新陣列。
11.根據權利要求10的方法，其中第二控制電路系統與陣列和溫度傳感器位于相同集成電路晶片上，其中第一控制電路系統位于第二集成電路晶片上。
12.根據權利要求10的方法，其中由第一控制電路系統提供第二指示基于運行陣列的刷新周期的機會。
13.根據權利要求12的方法，其中機會在不執行對陣列的讀出或寫入訪問的時間。
14.根據權利要求10的方法，其中提供第二指示包括提供刷新命令。
15.根據權利要求14的方法，其中刷新命令由與陣列在相同集成電路晶片上的電路系統接收，并且其中第一控制電路系統在不同的集成電路晶片上。
16.根據權利要求10的方法，其中使用與陣列位于相同集成電路晶片上的地址產生器執行根據來自第一控制電路系統的第二指示刷新陣列和根據啟動刷新陣列。
17.根據權利要求10的方法，其中第一控制電路系統和第二控制電路系統位于相同IC封裝中。
18.根據權利要求10的方法，其中第一控制電路系統和第二控制電路系統位于相同集成電路晶片上。
19.根據權利要求10的方法，其中在主動模式期間可以執行對陣列的數據讀出訪問和數據寫入訪問，而在自刷新模式期間不能執行對陣列的數據讀出訪問和數據寫入訪問。
20.根據權利要求10的方法，其中當操作主動模式時根據來自第一控制電路系統的第二指示刷新陣列還包括執行自動刷新周期。
21.根據權利要求10的方法，還包括由第一控制電路系統提供啟動第二動態隨機存取存儲器(DRAM)單元陣列的刷新周期的指示；根據來自第一控制電路系統的指示刷新第二陣列；其中使用第一地址產生器執行刷新陣列；其中使用第二地址產生器執行刷新第二陣列。
22.一種集成電路晶片包括動態隨機存取存儲器(DRAM)單元陣列；溫度傳感器；控制電路系統；刷新電路系統，該刷新電路系統用于刷新DRAM單元陣列；外部輸出，該外部輸出提供刷新請求指示，其中刷新請求指示表示基于溫度傳感器的測量溫度執行陣列的刷新周期的請求。
23.根據權利要求22的集成電路晶片，還包括定時器，其中提供刷新請求指示以指示基于定時器的刷新請求。
24.根據權利要求22的集成電路晶片，其中提供請求刷新請求的刷新請求指示的速率基于溫度傳感器的測量溫度。
25.根據權利要求22的集成電路晶片，其中外部輸出包括外部端子，并且其中刷新請求指示包括在表示請求執行刷新周期的第一狀態中聲明的離散信號，該離散信號具有表示不請求執行刷新周期的第二狀態。
26.根據權利要求22的集成電路晶片，其中在自刷新模式操作期間，控制電路系統由刷新電路系統啟動陣列的自刷新周期。
27.根據權利要求22的集成電路晶片，其中在主動模式操作期間，外部輸出提供指示執行陣列的刷新周期的請求的刷新請求指示，其中外部輸出基于溫度傳感器的測量溫度提供指示執行陣列的刷新周期的請求的刷新請求指示。
28.根據權利要求27的集成電路晶片，其中在自刷新模式操作期間，外部輸出不提供請求刷新周期執行的刷新請求指示。
全文摘要
本發明公開一種基于溫度測量控制DRAM單元陣列的刷新周期的系統。在主動模式期間，將基于測量溫度的刷新請求指示提供給DRAM控制器(例如另一個集成電路晶片的)，其中DRAM控制器(121)響應該指示啟動DRAM單元陣列(105)的刷新周期。在自刷新模式中，DRAM控制器不啟動刷新周期，但是刷新周期由陣列的集成電路晶片上的控制器基于溫度測量而執行。
文檔編號H01L37/00GK101061548SQ200580039178
公開日2007年10月24日 申請日期2005年11月10日 優先權日2004年12月1日
發明者阿爾納多·R·克魯茲, 卡迪爾·A·庫雷希 申請人:飛思卡爾半導體公司