用于人工神经网络中的模拟神经存储器的精确编程方法和装置与流程

技术特征：
1.一种对所选择的非易失性存储器单元进行编程以存储n个可能值中的一个可能值的方法，其中n是大于2的整数，所述所选择的非易失性存储器单元包括浮栅、控制栅端子、擦除栅端子和源极线端子，所述方法包括：执行包括多个编程验证循环的第一编程过程，其中在所述第一编程验证循环之后在每个编程验证循环中将幅值递增的编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的端子。2.根据权利要求1所述的方法，其中每个编程验证循环包括验证在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。3.根据权利要求1所述的方法，其中每个编程验证循环包括：将第一电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅端子和所述控制栅端子中的一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第一电流；将第二电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅端子和所述控制栅端子中的所述一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第二电流；基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流确定斜率值；以及基于所确定的斜率值来确定所述幅值递增的编程电压中的下一编程电压以用于下一编程验证循环。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：使用所述下一编程电压编程所述所选择的非易失性存储器单元。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：重复确定下一编程电压和使用所述下一编程电压编程所述非易失性存储器单元的步骤，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。6.根据权利要求2所述的方法，还包括：当在所述读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的所述电流小于或等于所述第一阈值电流值时，执行第二编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第二阈值电流值。7.根据权利要求1所述的方法，其中执行第一编程过程的所述步骤还包括：当通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第三阈值电流值时，擦除所述所选择的非易失性存储器单元并重复所述第一编程过程。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：执行第三编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第四阈值电流值。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二编程过程包括将幅值递增的电压脉冲施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述控制栅。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二编程过程还包括将幅值递增的电压脉冲施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二编程过程还包括将幅值递减的电压脉冲
施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述所选择的非易失性存储器单元是分裂栅闪存存储器单元。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述所选择的非易失性存储器单元在模拟神经网络中的矢量-矩阵乘法阵列中。14.一种对所选择的非易失性存储器单元进行编程以存储n个可能值中的一个可能值的方法，其中n是大于2的整数，所述所选择的非易失性存储器单元包括浮栅、控制栅端子、擦除栅端子和源极线端子，所述方法包括：执行包括多个编程验证循环的第一编程过程，其中在所述第一编程验证循环之后在每个编程验证循环中将周期递增的编程电压持续时间施加到所述所选择的非易失性存储器单元的端子。15.根据权利要求14所述的方法，其中每个编程验证循环包括验证在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。16.根据权利要求14所述的方法，其中每个编程验证循环包括：将第一电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅端子和所述控制栅端子中的一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第一电流；将第二电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅端子和所述控制栅端子中的所述一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第二电流；基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流确定斜率值；基于所述斜率值来确定所述持续时间递增的编程持续时间中的下一编程持续时间；使用所述下一编程持续时间编程所述非易失性存储器单元；以及重复确定下一编程持续时间和使用所述下一编程持续时间编程所述非易失性存储器单元的所述步骤，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。17.根据权利要求14所述的方法，还包括：当在所述读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的所述电流小于或等于所述第一阈值电流值时，执行第二编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第二阈值电流值。18.根据权利要求14所述的方法，其中执行第一编程过程的所述步骤还包括：当通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第三阈值电流值时，擦除所述所选择的非易失性存储器单元并重复所述第一编程过程。19.根据权利要求17所述的方法，还包括：执行第三编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第四阈值电流值。20.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二编程过程包括将持续时间递增的电压脉冲施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述控制栅。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二编程过程还包括将持续时间递增的电
压脉冲施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅。22.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二编程过程还包括将持续时间递减的电压脉冲施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅。23.根据权利要求1所述的方法，其中所述所选择的非易失性存储器单元是分裂栅闪存存储器单元。24.根据权利要求1所述的方法，其中所述所选择的非易失性存储器单元在模拟神经网络中的矢量-矩阵乘法阵列中。25.一种对所选择的非易失性存储器单元进行编程以存储n个可能值中的一个可能值的方法，其中n是大于2的整数，所述所选择的非易失性存储器单元包括浮栅、控制栅端子、擦除栅端子和源极线端子，所述方法包括：执行包括多个编程验证循环的第一编程过程，其中在所述编程过程期间，将幅值递增的第一编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述控制栅并且将幅值递减的第二编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅。26.根据权利要求25所述的方法，其中每个编程验证循环包括验证在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。27.根据权利要求25所述的方法，其中每个编程验证循环包括：将第一电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅和所述控制栅中的一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第一电流；将第二电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅和所述控制栅中的所述一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第二电流；基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流确定斜率值；基于所述斜率值分别确定所述幅值递增的编程电压和所述幅值递减的编程电压中的下一编程电压；使用所述下一编程电压编程所述非易失性存储器单元；重复确定下一编程电压和使用所述下一编程电压编程所述非易失性存储器单元的所述步骤，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。28.根据权利要求25所述的方法，还包括：执行第二编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第二阈值电流值。29.根据权利要求25所述的方法，其中执行第一编程过程的所述步骤还包括：当通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第三阈值电流值时，擦除所述所选择的非易失性存储器单元并重复所述第一编程过程。30.根据权利要求28所述的方法，还包括：执行第三编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第四阈值电流值。31.一种对所选择的非易失性存储器单元进行编程以存储n个可能值中的一个可能值
的方法，其中n是大于2的整数，所述所选择的非易失性存储器单元包括浮栅、控制栅端子、擦除栅端子和源极线端子，所述方法包括：执行包括多个编程验证循环的第一编程过程，其中在所述编程过程中，将持续时间递增的第一编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述控制栅端子并且将持续时间递减的第二编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅端子。32.根据权利要求31所述的方法，其中每个编程验证循环包括验证在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。33.根据权利要求31所述的方法，其中每个编程验证循环包括：将第一电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅和所述控制栅中的一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第一电流；将第二电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅和所述控制栅中的所述一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第二电流；基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流确定斜率值；基于所述斜率值分别确定所述持续时间递增的编程电压和所述持续时间递减的编程电压中的下一编程持续时间；使用所述下一编程持续时间编程所述非易失性存储器单元；重复确定下一编程持续时间和使用所述下一编程持续时间编程所述非易失性存储器单元的所述步骤，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。34.根据权利要求31所述的方法，还包括：执行第二编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第二阈值电流值。35.根据权利要求31所述的方法，其中执行第一编程过程的所述步骤还包括：当通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第三阈值电流值时，擦除所述所选择的非易失性存储器单元并重复所述第一编程过程。36.根据权利要求34所述的方法，还包括：执行第三编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第四阈值电流值。37.一种对所选择的非易失性存储器单元进行编程以存储n个可能值中的一个可能值的方法，其中n是大于2的整数，所述所选择的非易失性存储器单元包括浮栅、控制栅、擦除栅和源极线端子，所述方法包括：执行包括多个编程验证循环的第一编程过程，其中在所述编程过程中，将幅值递增的第一编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅并且将幅值递减的第二编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述控制栅。38.根据权利要求37所述的方法，其中每个编程验证循环包括验证在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。39.根据权利要求37所述的方法，其中每个编程验证循环包括：
将第一电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅和所述控制栅中的一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第一电流；将第二电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅和所述控制栅中的所述一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第二电流；基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流确定斜率值；基于所述斜率值分别确定所述幅值递增的编程电压和所述幅值递减的编程电压中的下一编程电压；使用所述下一编程电压编程所述非易失性存储器单元；重复确定下一编程电压和使用所述下一编程电压编程所述非易失性存储器单元的所述步骤，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。40.根据权利要求39所述的方法，还包括：执行第二编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第二阈值电流值。41.根据权利要求39所述的方法，其中执行第一编程过程的所述步骤还包括：当通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第三阈值电流值时，擦除所述所选择的非易失性存储器单元并重复所述第一编程过程。42.根据权利要求40所述的方法，还包括：执行第三编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第四阈值电流值。43.一种对所选择的非易失性存储器单元进行编程以存储n个可能值中的一个可能值的方法，其中n是大于2的整数，所述所选择的非易失性存储器单元包括浮栅、控制栅、擦除栅和源极线端子，所述方法包括：执行包括多个编程验证循环的第一编程操作，其中在所述编程操作中，将持续时间递增的第一编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅并且将持续时间递减的第二编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述控制栅。44.根据权利要求43所述的方法，其中每个编程验证循环包括验证在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。45.根据权利要求44所述的方法，其中每个编程验证循环包括：将第一电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅和所述控制栅中的一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第一电流；将第二电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述擦除栅和所述控制栅中的所述一者；测量通过所述所选择的非易失性存储器单元产生的第二电流；基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流确定斜率值；基于所述斜率值分别确定所述持续时间递增的编程电压和所述持续时间递减的编程
电压中的下一编程持续时间；使用所述下一编程持续时间编程所述非易失性存储器单元；重复确定下一编程持续时间和使用所述下一编程持续时间编程所述非易失性存储器单元的所述步骤，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第一阈值电流值。46.根据权利要求43所述的方法，还包括：执行第二编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第二阈值电流值。47.根据权利要求43所述的方法，其中执行第一编程过程的所述步骤还包括：当通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第三阈值电流值时，擦除所述所选择的非易失性存储器单元并重复所述第一编程过程。48.根据权利要求46所述的方法，还包括：执行第三编程过程，直到在读取或验证操作期间通过所述所选择的非易失性存储器单元的电流小于或等于第四阈值电流值。49.一种编程包括i个物理非易失性存储器单元的逻辑多位单元的方法，每个单元能够存储n个可能值中的一个可能值，其中i是大于1的整数并且n是大于1的整数，所述方法包括：对所述i个物理非易失性存储器单元中的j个单元执行编程操作，其中j小于或等于i，直到实现所述逻辑多位单元的粗略电流目标；以及对所述j个物理非易失性存储器单元中的k个单元执行编程操作，其中k小于或等于j，直到实现所述逻辑多位单元的精确电流目标。50.根据权利要求49所述的方法，其中所述i个物理非易失性存储器单元具有均匀宽度。51.根据权利要求49所述的方法，其中所述i个物理非易失性存储器单元具有非均匀宽度。52.一种编程包括具有非均匀宽度的i个物理非易失性存储器单元的逻辑多位单元的方法，所述i个单元中的每个单元能够存储n个可能值中的一个可能值，其中i是大于1的整数并且n是大于1的整数，所述方法包括：对所述i个物理非易失性存储器单元中包括最大宽度的j个单元执行编程操作，其中j小于或等于i，直到实现所述逻辑多位单元的粗略电流目标；以及对所述j个物理非易失性存储器单元中包括最小宽度的k个单元执行编程操作，其中k小于或等于j，直到实现所述逻辑多位单元的精确电流目标。53.一种对所选择的非易失性存储器单元进行编程以存储n个可能值中的一个可能值的方法，其中n是大于2的整数，所述所选择的非易失性存储器单元包括第一栅极、第一端子和第二端子，所述方法包括：执行多个编程验证循环，其中在所述编程验证循环的每个编程验证循环期间，将第一编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述第一端子并且所述第一编程电压随着每个后续循环而递减。54.根据权利要求53所述的方法，其中在所述编程验证循环的每个编程验证循环期间，
将第二编程电压施加到所述所选择的非易失性存储器单元的所述第二端子并且所述第二编程电压随着每个后续循环而递增。55.根据权利要求54所述的方法，其中所述所选择的非易失性存储器单元是分裂栅存储器单元。56.根据权利要求55所述的方法，其中所述第一栅极是浮栅。57.根据权利要求56所述的方法，其中所述第一端子是源极线端子。58.根据权利要求57所述的方法，其中所述第二端子是控制栅端子。59.根据权利要求56所述的方法，其中所述第一端子是擦除栅端子。60.根据权利要求59所述的方法，其中所述第二端子是控制栅端子。

技术总结
本发明公开了用于将正确的电荷量精确快速地沉积在人工神经网络中的矢量-矩阵乘法(VMM)阵列内的非易失性存储器单元的浮栅上的精确编程算法和装置的多个实施方案。因此，可极精确地对所选单元进行编程，以保持N个不同值中的一个值。值中的一个值。


技术研发人员：H
受保护的技术使用者：硅存储技术股份有限公司
技术研发日：2020.05.22
技术公布日：2022/6/21