存储器装置、其操作方法以及存储器系统与流程

本公开涉及半导体技术。特别地，本公开涉及一种存储器装置、其操作方法以及存储器系统。

背景技术：

1、随着3d nand存储器技术的不断发展，3d nand存储器的堆叠结构的层的数量正在不断增加，从24增加到48、96、128、176以及甚至更多层，从而增加了存储器装置中各个存储单元阵列块的容量。然而，在高层数成为当前主流的背景下，仍然存在对具有小容量的存储单元阵列块的需求。因此，需要提供一种可以以尽可能少的固件更新来适应对小容量存储单元阵列块的需求的存储器装置及其操作方法。

技术实现思路

1、为了解决现有的一个或多个的技术问题，本公开的实施例提出了一种存储器装置、其操作方法以及存储器系统。

2、本公开的实施例提供了一种存储器装置，包括：至少一个存储单元阵列块和控制逻辑单元，其中，存储单元阵列块包括多个层的存储单元和与各个层的存储单元对应设置的字线层；存储单元阵列块被划分为至少两个存储单元阵列子块，每个存储单元阵列子块包括许多层的存储单元和与各个层的存储单元对应设置的字线层；控制逻辑单元耦合到存储单元阵列块，并且被配置为：使用块模式或子块模式对存储单元阵列块进行擦除、读取或编程；并且当在子块模式下对存储单元阵列块进行擦除、读取或编程时，至少基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态来确定另一个存储单元阵列子块的操作策略。

3、在上述方面，存储单元阵列块至少包括：靠近半导体层设置的第一存储单元阵列子块以及设置在第一存储单元阵列子块上的第二存储单元阵列子块。

4、在上述方面，第一存储单元阵列子块包括第一数量的字线层，第二存储单元阵列子块包括第二数量的字线层，其中，第一数量与第二数量相同或不同。

5、在上述方面，存储单元阵列块还包括：设置在第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块之间的至少一个虚设存储单元层，以及对应的至少一个虚设字线层。

6、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，对于第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块两者，使用与当采用块模式对存储单元阵列块执行写入编程操作时使用的编程顺序相同的编程顺序。

7、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，使得对于第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块两者，使用反向编程顺序执行编程，其中，从最靠近至少一个虚设存储单元层的存储单元层到最靠近底部选择网格的存储单元层依次对第一存储单元阵列子块进行编程，以及从最靠近顶部选择网格的存储单元层到最靠近至少一个虚设存储单元层的存储单元层依次对第二存储单元阵列子块进行编程。

8、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态连同两个存储单元阵列子块之间的相对位置关系，确定另一个存储单元阵列子块的操作策略。

9、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，当第一存储单元阵列子块处于被擦除状态时，确定第二存储单元阵列子块能够用于执行编程操作和擦除操作。

10、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，当第一存储单元阵列子块处于被编程状态时，确定第二存储单元阵列子块能够用于执行擦除操作并且不能够用于执行编程操作。

11、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，当第二存储单元阵列子块处于被擦除状态或被编程状态时，确定第一存储单元阵列子块能够用于执行编程操作和擦除操作。

12、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，当第一存储单元阵列子块处于被编程状态并且需要擦除操作，而第二存储单元阵列子块处于被编程状态时，对第一存储单元阵列子块执行擦除操作。

13、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，当第一存储单元阵列子块处于被编程状态并且需要擦除操作，而第二存储单元阵列子块中存储的数据过时时，对第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块两者执行擦除操作。

14、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，使得当第二存储单元阵列子块处于被编程状态时，第一存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数小于或等于第一预设值。

15、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，当第一存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数大于第一预设值时，禁止对第一存储单元阵列子块的编程/擦除操作，直到存储在第二存储单元阵列子块中的数据被擦除为止。

16、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，当第一存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数大于第一预设值时，对第二存储单元阵列子块中存储的数据执行擦除操作和编程操作，并且随后第一存储单元阵列子块能够用于执行编程操作和擦除操作。

17、在上述方面，第一预设值在10-100的范围内。

18、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，使用耗损均衡算法对第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块进行处理，使得第一存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数与第二存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数之间的差异小于第二预设值。

19、在上述方面，控制逻辑单元被配置为：当使用子块模式对存储单元阵列块执行读取操作时，基于两个存储单元阵列子块中的每个存储单元阵列子块的状态，确定当对两个存储单元阵列子块之中的处于被编程状态的存储单元阵列子块执行读取操作时将使用的电压控制策略。

20、在上述方面，控制逻辑单元被配置为，使得当使用子块模式对存储单元阵列块执行读取操作并且将被执行读取操作的存储单元阵列子块处于被编程状态时，如果另一个存储单元阵列子块处于被擦除状态，则向将被执行读取操作的存储单元阵列子块中的被选择的字线层施加第一读取电压，并且如果另一个存储单元阵列子块处于被编程状态，向将被执行读取操作的存储单元阵列子块中的被选择的字线层施加第二读取电压，第一读取电压小于第二读取电压。

21、在上述方面，通过参考读取电压和补偿电压的叠加获得第一读取电压和第二读取电压。

22、在上述方面，控制逻辑单元被配置为：当另一个存储单元阵列子块处于被擦除状态时，将存储单元阵列块的读取电压偏移标记存储为第一状态，第一状态代表补偿电压小于零，以及当另一个存储单元阵列子块处于被编程状态时，将存储单元阵列块的读取电压偏移标记存储为第二状态，第二状态代表补偿电压为零。

23、在上述方面，存储器装置还包括对应于存储单元阵列块设置的寄存器，寄存器被配置为存储对应于存储单元阵列块的读取电压偏移标记，以及控制逻辑单元被配置为当存储单元阵列块的任何存储单元阵列子块的被编程状态改变时对寄存器的状态进行更新。

24、本公开的实施例还提供了一种存储器系统，包括：如前述实施例中描述的一个或多个存储器装置；以及耦合到一个或多个存储器装置并且控制一个或多个存储器装置的存储器控制器。

25、在上述方面，对于每个存储器装置，每个存储器装置中的相应的控制逻辑单元被配置为在对相应的存储器中的任何存储单元阵列子块执行相应的操作时，向存储器控制器发送存储单元阵列子块的状态。

26、存储器控制器被配置为存储每个存储器装置中的任何存储单元阵列子块的状态，并且在相应的控制逻辑单元使用子块模式对存储器装置的存储单元阵列块执行读取操作之前，向相应的控制逻辑单元发送存储单元阵列块中包含的所有子块的状态。

27、本公开的实施例还提供了一种操作存储器装置的方法，存储器装置包括至少一个存储单元阵列块和控制逻辑单元，其中，存储单元阵列块包括多个层的存储单元和对应于各个层的存储单元设置的字线层，并且存储单元阵列块被划分为至少两个存储单元阵列子块，每个存储单元阵列子块包括许多层的存储单元和对应于各个层的存储单元设置的字线层。

28、该方法包括使用块模式或子块模式对存储单元阵列块执行擦除、读取或编程操作，以及当使用子块模式对存储单元阵列块执行擦除、读取或编程操作时，至少基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态来确定另一个存储单元阵列子块的操作策略。

29、在上述方面中，存储单元阵列块至少包括：靠近半导体层设置的第一存储单元阵列子块以及设置在第一存储单元阵列子块上的第二存储单元阵列子块。

30、在上述方面，存储单元阵列块还包括：设置在第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块之间的至少一个虚设存储单元层，以及对应的至少一个虚设字线层。

31、在上述方面，该方法还包括：对于第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块两者，使用与当使用块模式对存储单元阵列块执行写入编程操作时使用的编程顺序相同的编程顺序。

32、在上述方面，所述对于第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块两者，使用与当采用块模式对存储单元阵列块执行写入编程操作时使用的编程顺序相同的编程顺序，包括：使用反向编程顺序对第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块进行编程，其中，从最靠近虚设存储单元层的存储单元层到最靠近底部选择网格的存储单元层依次对第一存储单元阵列子块进行编程，并且从最靠近顶部选择网格的存储单元层到最靠近虚设存储单元层的存储单元层依次对第二存储单元阵列子块进行编程。

33、在上述方面，所述至少基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态确定另一个存储单元阵列子块的操作策略包括：基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态连同两个存储单元阵列子块之间的相对位置关系来确定另一个存储单元阵列子块的操作策略。

34、在上述方面，所述基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态连同两个存储单元阵列子块之间的相对位置关系确定另一个存储单元阵列子块的操作策略包括：当第一存储单元阵列子块处于被擦除状态时，确定第二存储单元阵列子块能够用于执行编程操作和擦除操作。

35、在上述方面，所述基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态连同两个存储单元阵列子块之间的相对位置关系确定另一个存储单元阵列子块的操作策略包括：当第一存储单元阵列子块处于被编程状态时，确定第二存储单元阵列子块能够用于执行擦除操作并且不能够用于执行编程操作。

36、在上述方面，所述基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态连同两个存储单元阵列子块之间的相对位置关系确定另一个存储单元阵列子块的操作策略包括：当第二存储单元阵列子块处于被擦除状态或被编程状态时，确定第一存储单元阵列子块能够用于执行编程操作和擦除操作两者。

37、上述方面的方法还包括：当第一存储单元阵列子块处于被编程状态并且需要擦除操作，而第二存储单元阵列子块处于被编程状态时，对第一存储单元阵列子块执行擦除操作。

38、在上述方面，所述基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态连同两个存储单元阵列子块之间的相对位置关系来确定另一个存储单元阵列子块的操作策略，包括：当第一存储单元阵列子块处于被编程状态并且需要擦除操作，而第二存储单元阵列子块中存储的数据过时时，对第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块两者执行擦除操作。

39、上述方面的方法还包括：当第二存储单元阵列子块处于被编程状态时，第一存储单元阵列子块具有小于或等于第一预设值的编程/擦除循环计数。

40、在上述方面，该方法还包括：当第一存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数大于第一预设值时，禁止对第一存储单元阵列子块的编程/擦除操作，直到存储在第二存储单元阵列子块中的数据被擦除为止。

41、在上述方面，该方法还包括：当第一存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数大于第一预设值时，对第二存储单元阵列子块中存储的数据执行擦除操作和编程操作，随后第一存储单元阵列子块能够用于执行编程操作和擦除操作。

42、在上述方面，该方法还包括：使用耗损均衡算法对第一存储单元阵列子块和第二存储单元阵列子块进行处理，使得第一存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数和第二存储单元阵列子块的编程/擦除循环计数之间的差异小于第二预设值。

43、在上述方面，所述当使用子块模式对存储单元阵列块执行擦除、读取或编程操作时，至少基于两个存储单元阵列子块中的一个存储单元阵列子块的状态来确定另一个存储单元阵列子块的操作策略，包括：当使用子块模式对存储单元阵列块执行读取读操作时，基于两个存储单元阵列子块中的每个存储单元阵列子块的状态，确定当对两个存储单元阵列子块之中处于被编程状态的存储单元阵列子块执行读取操作时将使用的电压控制策略。

44、上述方面中，所述基于两个存储单元阵列子块中的每个存储单元阵列子块的状态来确定当对处于被编程状态的存储单元阵列子块执行读取操作时将使用的电压控制策略，包括：当使用子块模式对存储单元阵列块执行读取操作并且将被执行读取操作的存储单元阵列子块处于被编程状态时，当另一个存储单元阵列子块处于被擦除状态时，向将被执行读取操作的存储单元阵列子块中的被选择的字线层施加第一读取电压，并且当另一个存储单元阵列子块处于被编程状态时，向将被执行读取操作的存储单元阵列子块中的被选择的字线层施加第二读取电压，第一读取电压小于第二读取电压。

45、在上述方面，通过参考读取电压和补偿电压的叠加获得第一读取电压和第二读取电压。

46、在上述方面，该方法还包括：当另一个存储单元阵列子块处于被擦除状态时，将存储单元阵列块的读取电压偏移标记存储为第一状态，第一状态代表补偿电压小于零，并且当另一个存储单元阵列子块处于被编程状态时，将存储单元阵列块的读取电压偏移标记存储为第二状态，第二状态代表补偿电压为零。

47、在上述方面，该方法还包括：当存储单元阵列子块中的任一个的被编程状态改变时，对存储单元阵列块的相应的读取电压偏移标记进行更新。