OR型闪存编程电路的制作方法
nor型闪存编程电路
技术领域
1.本发明涉及半导体电路技术，特别是涉及一种nor型闪存编程电路。
背景技术：
2.nor flash和nand flash都是使用浮栅场效应管(floating gate fet)作为基本存储单元来存储数据的，浮栅场效应管共有4个端电极，分别是为源极(source)、漏极(drain)、控制栅极(control gate)和浮置栅极(floating gate)，前3个端电极的作用于普通mosfet是一样的，区别仅在于浮栅，flash就是利用浮栅是否存储电荷来表征数字0’和
‘1’
的，当向浮栅注入电荷后，d和s之间存在导电沟道，从d极读到
‘0’
；当浮栅中没有电荷时，d和s间没有导电沟道，从d极读到
‘1’
。
3.flash(闪存)中，常用的向浮栅注入电荷的技术有两种
‑‑‑
热电子注入(hot electron injection)和f-n隧道效应(fowler nordheim tunneling)；从浮栅中挪走电荷的技术通常使用f-n隧道效应(fowler nordheim tunneling)。
4.写操作就是向浮栅注入电荷的过程，nor flash通过热电子注入方式向浮栅注入电荷(这种方法的电荷注入效率较低，因此nor flash的写速率较低)，nand flash则通过f-n隧道效应向浮栅注入电荷。flash在写操作之前，必须先将原来的数据擦除(即将浮栅中的电荷挪走)，也即flash擦除后读出的都是
‘1’
。
5.擦除操作就是从浮栅中挪走电荷的过程，nor flash和nand flash都是通过f-n隧道效应将浮栅中的电荷挪走的。
6.读出操作时，控制栅极上施加的电压很小，不会改变浮栅中的电荷量，即读出操作不会改变flash中原有的数据，也即浮栅有电荷时，d和s间存在导电沟道，从d极读到
‘0’
；当浮栅中没有电荷时，d和s间没有导电沟道，从d极读到
‘1’
。
7.nor flash的结构，每个位线(bit line)下的基本存储单元是并联的，当某个字线(word line)被选中后，就可以实现对该word的读取，也就是可以实现位读取(即random access)，且具有较高的读取速率。这种并联结构决定了nor flash的很多特性。(1)基本存储单元的并联结构决定了金属导线占用很大的面积，因此nor flash的存储密度较低，无法适用于需要大容量存储的应用场合，即适用于code-storage，不适用于data-storage。(2)基本存储单元的并联结构决定了nor flash具有存储单元可独立寻址且读取效率高的特性，因此适用于code-storage，且程序可以直接在nor中运行(即具有ram的特性)。(3)nor flash写入采用了热电子注入方式，效率较低，因此nor写入速率较低，不适用于频繁擦除/写入场合。
8.nor flash(nor型闪存)存储设备广泛应用于移动电话、掌上电脑、家用电器、汽车等产品。由于nor flash存储设备应用场景不同，并不是在固定电压下工作，一般电压范围从1.6v～3.6v不等，编程时的电荷泵驱动的驱动能力要能够覆盖不同电压下的需求。在高电源电压时，由于电压比较高，电荷泵的驱动能力比较充足，在低电源电压时，在电荷泵同样级数时，其驱动能力就变差。所以在设计时，我们一般以最差的驱动能力对电荷泵进行设
计。
9.在传统的nor flash存储设备中，编程的方法一般采用沟道热载流子编程机理(channel-hot-electron programming mechanism)进行编程,编程时每个存储单元会消耗100ua左右编程电流。通常一次编程一般采用word(16bits)模式进行编程。这样为了满足较低电压下也能够进行编程，编程的电荷泵驱动能力必须能够满足16x100ua＝1.6ma的驱动能力，才能够进行有效编程。
10.对于某一特定的电荷泵，在某一电压条件下，其最小驱动能力是固定的。那么在不同的电压下，就有不同的最低驱动能力。如图1所示为不同编程电源电压的最低电荷泵驱动能力曲线示例，在最低电源电压1.6v下，编程电荷泵也要至少提供1.6ma的工作电流(假设一个bit需要100ua工作电流计算，共16个bits同时编程)，但在高的电源工作电压下，此电荷泵的都是处于过驱动状态，多消耗了电源电荷。由于较大的驱动能力的电荷泵，需要消耗较大的面积，浪费了芯片面积，增加了芯片生产成本。
技术实现要素：
11.本发明要解决的技术问题是提供一种nor型闪存编程电路，能减小芯片面积，并且即便接到电荷泵输入端的编程工作电源电压大幅变化，也都能对nor型闪存进行有效编程。
12.为解决上述技术问题，本发明提供的nor型闪存编程电路，其包括电源电压检测电路、电荷泵、地址译码单元、编程控制电路；
13.所述电源电压检测电路，用于检测电荷泵输入端的编程工作电源电压；
14.所述地址译码单元，用于选择nor型存储阵列中需要进行编程操作的存储单元，提供电荷泵输出端到需要编程的存储单元的电流通道；
15.所述编程控制电路，在一次编程脉冲中，根据电源电压检测电路检测的电荷泵输入端的实时编程工作电源电压，控制所述地址译码单元的电荷泵输出端到对应同一字线的需要编程的存储单元的位线的电流通道的最大允许连通数量，即控制进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量，实时编程工作电源电压越高，在一次编程脉冲中所述地址译码单元的电荷泵输出端到对应同一字线的需要编程的存储单元的位线的电流通道的最大允许连通数量越大，即在一次编程脉冲中进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量越多。
16.较佳的，所述电流通道中包括电压调整器，用于调整电荷泵输出到需要编程的存储单元位线的编程电压的高低。
17.较佳的，如果一次编程脉冲中的最多允许数量小于对应同一字线该次需要编程的最大存储单元数量，则在一次编程脉冲中，先对最多允许数量的该字线该次需要编程的存储单元位线进行编程，然后在后一次或在后续超过一次的编程脉冲中，依次控制其他未进行编程的最多允许数量或小于最多允许数量的对应该字线的需要编程的存储单元进行编程，直到将该字线的该次需要编程的各个存储单元均完成编程。
18.较佳的，编程工作电源电压由低到高分为m+2个区间；第0个区间小于额定最低编程工作电源电压，第m+1个区间大于额定最高编程工作电源电压；
19.对应同一字线的需要编程的存储单元依次有m组，第m组有n个或少于n个存储单元，n、m均为正整数；
20.所述编程控制电路，在一次编程脉冲中，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第i个区间，则接通地址译码单元的电荷泵输出端到对应该字线的第1组到第i组的需要编程的存储单元的位线的电流通道，i为小于或等于m的正整数；在下一次编程脉冲中，根据实时编程工作电源电压，控制接通地址译码单元的电荷泵输出端到剩余的对应该字线的其他组的需要编程的存储单元的位线之间的电流通道，每次位线接通的电流通道个数为i*n或为小于i*n的正整数。
21.较佳的，n为偶数。
22.较佳的，所述编程控制电路，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第0个区间，则输出低压告警信号。
23.较佳的，所述编程控制电路，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第m+1个区间，则输出高压告警信号。
24.本发明的nor型闪存编程电路，根据不同编程工作电源电压，动态调整一次编程脉冲时能进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量，从而在编程工作电源电压较高时充分利用编程电荷泵的驱动能力，在编程工作电源电压较高时并没有牺牲芯片编程时间，在较小的电荷泵面积下也能达到同样编程实践的效果，达到减小编程电荷泵面积，从而减小芯片面积的目的；而在编程工作电源电压较低时，通过动态调整减小一次编程脉冲时能进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量，增加一次或多次编程脉冲，达到最终编程成功的目的，能在电荷泵的有限驱动能力条件下，即便接到电荷泵输入端的编程工作电源电压大幅变化，也都能对nor型闪存进行有效编程。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是不同编程电源电压的最低电荷泵驱动能力曲线示例；
27.图2是本发明的nor型闪存编程电路一实施例的示意图；
28.图3是本发明的nor型闪存编程电路一实施例的编程工作电源电压足够高时能够一次编程同一字线所接的全部16个存储单元；
29.图4是本发明的nor型闪存编程电路一实施例的编程工作电源电压较低时通过两次编程脉冲完成同一字线所接的全部个存储单元的编程示意图；
30.图5是本发明的nor型闪存编程电路一实施例的不同编程电源电压下电荷泵驱动能力曲线。
具体实施方式
31.下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例一
33.如图2所示，nor型闪存编程电路包括电源电压检测电路、电荷泵、地址译码单元、编程控制电路；
34.所述电源电压检测电路，用于检测电荷泵输入端的编程工作电源电压；
35.所述地址译码单元，用于选择nor型存储阵列中需要进行编程操作的存储单元，提供电荷泵输出端到需要编程的存储单元的电流通道；
36.所述编程控制电路，在一次编程脉冲中，根据电源电压检测电路检测的电荷泵输入端的实时编程工作电源电压，控制所述地址译码单元的电荷泵输出端到对应同一字线的需要编程的存储单元的位线的电流通道的最大允许连通数量，即控制进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量，实时编程工作电源电压越高，在一次编程脉冲中所述地址译码单元的电荷泵输出端到对应同一字线的需要编程的存储单元的位线的电流通道的最大允许连通数量越大，即在一次编程脉冲中进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量越多。
37.较佳的，所述电流通道中包括电压调整器，用于调整电荷泵输出到需要编程的存储单元位线的编程电压的高低。
38.较佳的，如果一次编程脉冲中的最多允许数量小于对应同一字线该次需要编程的最大存储单元数量，则在一次编程脉冲中，先对最多允许数量的该字线该次需要编程的存储单元位线进行编程，然后在后一次或在后续超过一次的编程脉冲中，依次控制其他未进行编程的最多允许数量或小于最多允许数量的对应该字线的需要编程的存储单元进行编程，直到将该字线的该次需要编程的各个存储单元均完成编程。
39.如图3所示，接同一字线的一个字(word)的存储单元的个数为16，其中有5个bit需要编程，电荷泵输入端的编程工作电源电压较低时，假设在一次编程脉冲中最大允许连通数量为8，多于需要编程的存储单元个数，则编程控制电路在一次编程脉冲中可以对该个字中的全部5个需要编程的存储单元进行编程，可以在一次编程脉冲中将该个字中的全部5个需要编程的存储单元均完成编程。
40.如图4所示，接同一字线的一个字(word2)的存储单元的个数为16，其中有10个bit需要编程，电荷泵输入端的编程工作电源电压较低时，假设在一次编程脉冲中最大允许连通数量为8，少于需要编程的存储单元个数，则编程控制电路可以先在一次编程脉冲中对该个字中的前8个需要编程的存储单元进行编程，然后在下一次编程脉冲中将该个字中的剩下的2个需要编程的存储单元完成编程，通过两次编程脉冲，将接同一字线的该个字的10个需要编程的存储单元均完成编程。
41.实施例一的nor型闪存编程电路，根据电源电压检测电路检测的电荷泵输入端的实时编程工作电源电压，控制地址译码单元的电荷泵输出端到对应同一字线的需要编程的存储单元的位线的电流通道的最大允许连通数量，实时编程工作电源电压越高，最大允许连通数量(例如，电荷泵输入端编程工作电源电压足够高时，能够同时编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量为12个、16个或更多)；当电荷泵输入端的编程工作电源电压较低时，通过降低编程电荷泵的最低驱动能力(如图5所示，最低驱动能力从曲线下移)，减少同时编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量，只同时编程较少个数的需要编程的存储单元，剩下的对应该字线的需要编程的存储单元留到下一次编程脉冲来时再进行编程。
42.实施例一的nor型闪存编程电路，根据不同编程工作电源电压，动态调整一次编程脉冲时能进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量，从而在编程工作电源电压较高时充分利用编程电荷泵的驱动能力，在编程工作电源电压较高时并没有牺牲芯片编程时间，在较小的电荷泵面积下也能达到同样编程实践的效果，达到减小编程电荷泵面积，从而减小芯片面积的目的；而在编程工作电源电压较低时，通过动态调整减小一次编程脉冲时能进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量，增加一次或多次编程脉冲，达到最终编程成功的目的，能在电荷泵的有限驱动能力条件下，即便接到电荷泵输入端的编程工作电源电压大幅变化，也都能对nor型闪存进行有效编程。
43.实施例二
44.基于实施一的nor型闪存编程电路，编程工作电源电压由低到高分为m+2个区间；第0个区间小于额定最低编程工作电源电压，第m+1个区间大于额定最高编程工作电源电压；
45.对应同一字线的需要编程的存储单元依次有m组，第m组有n个或少于n个存储单元，n、m均为正整数；
46.所述编程控制电路，在一次编程脉冲中，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第i个区间，则接通地址译码单元的电荷泵输出端到对应该字线的第1组到第i组的需要编程的存储单元的位线的电流通道，i为小于或等于m的正整数；在下一次编程脉冲中，根据实时编程工作电源电压，控制接通地址译码单元的电荷泵输出端到剩余的对应该字线的其他组的需要编程的存储单元的位线之间的电流通道，每次位线接通的电流通道个数为i*n或为小于i*n的正整数。
47.较佳的，n为偶数。
48.较佳的，所述编程控制电路，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第0个区间，则输出低压告警信号。
49.较佳的，所述编程控制电路，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第m+1个区间，则输出高压告警信号。
50.较佳的，所述额定最低编程工作电源电压可以为1.6v，额定最高编程工作电源电压可以为3.6v。
51.较佳的，如果接同一字线的存储单元的个数为32，其中有17个bit需要编程，如果实时编程工作电源电压较低，一次编程脉冲时能进行编程的存储单元的最多数量为8，则需要三次编程脉冲才能编程结束。
52.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
技术特征：
1.一种nor型闪存编程电路，其特征在于，其包括电源电压检测电路、电荷泵、地址译码单元、编程控制电路；所述电源电压检测电路，用于检测电荷泵输入端的编程工作电源电压；所述地址译码单元，用于选择nor型存储阵列中需要进行编程操作的存储单元，提供电荷泵输出端到需要编程的存储单元的电流通道；所述编程控制电路，在一次编程脉冲中，根据电源电压检测电路检测的电荷泵输入端的实时编程工作电源电压，控制所述地址译码单元的电荷泵输出端到对应同一字线的需要编程的存储单元的位线的电流通道的最大允许连通数量，即控制进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量，实时编程工作电源电压越高，在一次编程脉冲中所述地址译码单元的电荷泵输出端到对应同一字线的需要编程的存储单元的位线的电流通道的最大允许连通数量越大，即在一次编程脉冲中进行编程的对应同一字线的存储单元的最多允许数量越多。2.根据权利要求1所述的nor型闪存编程电路，其特征在于，所述电流通道中包括电压调整器，用于调整电荷泵输出到需要编程的存储单元位线的编程电压的高低。3.根据权利要求1所述的nor型闪存编程电路，其特征在于，如果一次编程脉冲中的最多允许数量小于对应同一字线该次需要编程的最大存储单元数量，则在一次编程脉冲中，先对最多允许数量的该字线该次需要编程的存储单元位线进行编程，然后在后一次或在后续超过一次的编程脉冲中，依次控制其他未进行编程的最多允许数量或小于最多允许数量的对应该字线的需要编程的存储单元进行编程，直到将该字线的该次需要编程的各个存储单元均完成编程。4.根据权利要求1所述的nor型闪存编程电路，其特征在于，编程工作电源电压由低到高分为m+2个区间；第0个区间小于额定最低编程工作电源电压，第m+1个区间大于额定最高编程工作电源电压；对应同一字线的需要编程的存储单元依次有m组，第m组有n个或少于n个存储单元，n、m均为正整数；所述编程控制电路，在一次编程脉冲中，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第i个区间，则接通地址译码单元的电荷泵输出端到对应该字线的第1组到第i组的需要编程的存储单元的位线的电流通道，i为小于或等于m的正整数；在下一次编程脉冲中，根据实时编程工作电源电压，控制接通地址译码单元的电荷泵输出端到剩余的对应该字线的其他组的需要编程的存储单元的位线之间的电流通道，每次位线接通的电流通道个数为i*n或为小于i*n的正整数。5.根据权利要求4所述的nor型闪存编程电路，其特征在于，n为偶数。6.根据权利要求4所述的nor型闪存编程电路，其特征在于，所述编程控制电路，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第0个区间，则输出低压告警信号。7.根据权利要求4所述的nor型闪存编程电路，其特征在于，所述编程控制电路，当电荷泵输入端的实时编程工作电源电压位于第m+1个区间，则输
出高压告警信号。
技术总结
本发明公开了一种OR型闪存编程电路，其电源电压检测电路，用于检测电荷泵输入端的编程工作电源电压；其地址译码单元用于选择OR型存储阵列中需要进行编程操作的存储单元，提供电荷泵输出端到需要编程的存储单元的电流通道；所述编程控制电路，实时编程工作电源电压越高，在一次编程脉冲中所述地址译码单元的电荷泵输出端到对应同一字线的需要编程的存储单元的位线的电流通道的最大允许连通数量越大。该OR型闪存编程电路，能减小芯片面积，并且即便接到电荷泵输入端的编程工作电源电压大幅变化，也都能对OR型闪存进行有效编程。也都能对OR型闪存进行有效编程。也都能对OR型闪存进行有效编程。
