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用于可靠并且安全的存储器擦除的方法和系统与流程

用于可靠并且安全的存储器擦除的方法和系统
1.优先权声明
2.本专利申请要求2020年1月6日提交的美国临时申请第62/957,541号的优先权，其以引用方式并入本文，就像在本文中完全并且完整地阐述一样。
技术领域
3.本公开涉及存储器，特别是嵌入例如微控制器中的存储器。

背景技术：

4.微控制器或嵌入式系统可以包括存储中间数据和敏感数据的专用随机存取存储器(ram)块。ram存储器通常基于它们的使用情况拆分成若干部分；一种此类使用情况是存储安全信息。与闪存存储器相反，此类专用ram块可以更快地将敏感数据提供至中央处理单元。此类专用ram块通常是用户不可访问的。图1示出了典型的嵌入式系统100，该嵌入式系统包括与系统ram块130耦接的中央处理单元(cpu)或硬件安全模块(hsm)120。用于存储敏感安全数据(诸如敏感安全密钥信息)的ram块140(下文称为可信ram块140)与系统ram块130分开。cpu或hsm 120或可信ram块140可以包括阻止对可信ram块140的一般访问的逻辑部件。另外，可以包括篡改检测器或传感器单元110，它们向cpu或hsm 120或者向嵌入式系统100外部的设备指示对嵌入式系统100进行篡改的任何企图。响应于此类企图，嵌入式系统100被配置为擦除可信ram块140。
5.常规系统通过向整个可信ram块140写入“1”和“0”来擦除可信ram块140，以确保所有位被覆写。然而，此类过程需要很长时间，这是不希望的。用于擦除可信ram块140(例如1kb到8kb ram块)的常规方法耗费数毫秒，并且不可靠。常规方法可以通过诸如电源和时钟篡改等简单操作在中间进行更改，这可能使一个或多个密钥易受影响。
6.另一种擦除可信ram块140的方法可以包括将用于可信ram块140的电源短路到地。遗憾的是，在阈值电压vth附近，擦除可信ram块140的晶体管栅极以较慢的速率放电，这导致电源输入长时间导致放电。可以在擦除尝试完成之前将其中断，并且在供电电压仍在vdd到vth之间时，读取可信ram块140的位单元上的差动电荷，从而可能恢复存储在可信ram块140中的信息。

技术实现要素：

7.因此，需要一种改进的方法和系统，以可靠地擦除安全存储器，特别是安全随机存取存储器。
8.根据一个实施方案，一种存储器设备可以包括：开关矩阵，该开关矩阵包括电源输入、控制输入和电源输出；随机存取存储器，该随机存取存储器具有与该开关矩阵的该电源输出耦接的电源连接部，其中该开关矩阵包括电容器，该电容器能够通过耦接到该电源输入的电源充电，并且其中在通过该控制输入接收到控制信号时，该开关矩阵被设计成将该电容器与该电源输入和该电源输出去耦，并且将该电容器以反向极性通过该电源输出以与
该随机存取存储器耦接。
9.根据另一个实施方案，该随机存取存储器可以是嵌入式系统内的安全随机存取存储器。根据另一个实施方案，该矩阵可以包括将该电容器与该电源输入耦接的第一组开关和用于将该电容器与该电源输出耦接的第二组开关。根据另一个实施方案，该第二组开关可以包括第一对开关和第二对开关，该第一对开关被配置为将该电容器以第一极性与该电源输出耦接，并且该第二对开关被配置为将该电容器以第二极性与该电源输出耦接，其中该第二极性是相对于该第一极性的反向极性。根据另一个实施方案，该开关矩阵可被控制为在正常操作期间保持该第一组开关和该第二组开关中的该第一对开关闭合，同时保持该第二组开关中的该第二对开关断开。根据另一个实施方案，在接收到该控制信号时，该开关矩阵可以被配置为断开该第二组开关中的该第一对开关和该第一组开关，然后闭合该第二组开关中的该第二对开关。根据另一个实施方案，该第二组开关中的开关可以由单个开关控制信号控制，其中该第一对开关被设计成比该第二对开关更快地操作。根据另一个实施方案，该第一对开关可以由第一开关控制信号控制，并且该第二对开关由第二开关控制信号控制，其中为了反转该电容器的极性，该第一开关控制信号被配置为在该第二开关控制信号之前被断言。根据另一个实施方案，该第一组开关中的开关可以被控制为在该第二组开关中的该第一对开关之后断开。根据另一个实施方案，该电容器的电容可以是该随机存取存储器的总位单元电容的约10倍。根据另一个实施方案，用于将电容器以反向极性耦接的开关的大小可以被设定为3τ(tau)。
10.根据另一个实施方案，一种微控制器可以包括如上文限定的存储器设备，其中该微控制器形成嵌入式系统。根据另一实施方案，硬件安全模块可以与此类存储器设备耦接。
11.根据另一个实施方案，一种用于操作存储器设备的方法可以包括：经由开关矩阵向随机存取存储器提供供电电压，其中该开关矩阵包括电源输入、电源输出和由该供电电压充电的电容器；接收指示擦除该存储器的控制信号，在接收到用于擦除该存储器的该控制信号时，通过该开关矩阵将该电容器与该电源和该随机存取存储器去耦，然后将该电容器以反向极性与该电源输出耦接。
12.根据此类方法的另一个实施方案，该随机存取存储器可以是嵌入式系统内的安全随机存取存储器。根据此类方法的另一个实施方案，该开关矩阵可以包括将该电容器与该电源输入耦接的第一组开关和用于将该电容器与该电源输出耦接的第二组开关，其中该第二组开关包括第一对开关和第二对开关，该第一对开关被配置为将该电容器以第一极性与该电源输出耦接，并且该第二对开关被配置为将该电容器以第二极性与该电源输出耦接，其中该第二极性是相对于该第一极性的反向极性。根据此类方法的另一个实施方案，该方法还可以包括在未接收到该控制信号时，控制该第一组开关和该第二组开关中的该第一对开关闭合，同时保持该第二组开关中的该第二对开关断开。根据此类方法的另一个实施方案，在接收到该控制信号时，该方法可以提供控制该第二组开关中的该第一对开关和该第一组开关断开，然后闭合该第二组开关中的该第二对开关。根据此类方法的另一个实施方案，该第二组开关中的开关可以由单个开关控制信号控制，其中该第一对开关被设计成比该第二对开关更快地操作。根据此类方法的另一个实施方案，该第一对开关可以由第一开关控制信号控制，并且该第二对开关由第二开关控制信号控制，其中为了反转该电容器的极性，该第一开关控制信号在该第二开关控制信号之前被断言。根据此类方法的另一个实
施方案，该第一组开关中的开关可以被控制为在该第二组开关中的该第一对开关被控制为断开之后断开。根据此类方法的另一个实施方案，该电容器的电容可以是该随机存取存储器的总位单元电容的约10倍。根据此类方法的另一个实施方案，用于将该电容器以反向极性耦接的开关的大小可以被设定为3τ(tau)。
附图说明
13.图1示出了具有安全ram块的常规嵌入式系统。
14.图2示出了具有快速擦除功能的改进的安全ram块的实施方案。
15.图3示出了根据一个实施方案的具有安全ram块的嵌入式系统。
16.图4示出了开关矩阵的第一实施方案。
17.图5示出了在第一实施方案中使用的开关控制信号的时序图。
18.图6示出了开关矩阵的第二实施方案。
19.图7示出了在第二实施方案中使用的开关控制信号的时序图。
具体实施方式
20.根据一个实施方案，此类可信ram块的可靠擦除功能可以对其电源施加负供电电压。然而，由于这些系统通常是cmos器件，因此在cmos工艺中生成负电源可能是困难并且昂贵的。
21.根据各种实施方案，一种存储器设备具有：开关矩阵，该开关矩阵具有电源输入、控制输入和电源输出；以及随机存取存储器块，该随机存取存储器块具有与该开关矩阵的该电源输出耦接的电源连接部。该开关矩阵具有能够由电源充电的电容器，并且在通过控制输入接收到控制信号时，该开关矩阵被设计成将该电容器与电源和随机存取存储器块去耦，并且将该电容器以反向极性通过电源输出以与随机存取存储器块耦接，从而向该电源输出提供负电源。
22.根据各种实施方案，使用一组串联开关向可信ram块提供电源。这些开关允许系统将可信ram块电源隔离。可信ram块附带有去耦电容器，该去耦电容器提供足够的去耦电容。一旦去耦电容器被充电和隔离，就可以使用另一组开关，该组开关将连接到可信ram块的电源的去耦电容器翻转。这样，去耦电容器如同可信ram块的电池一样。翻转去耦电容器，如同将负电池电压施加到可信ram块电源输入一样。因此，可信ram块可被快速擦除。
23.本文所启用的解决方案的优点是可以擦除具有开关的rc时间常数的3倍常数和去耦值的可信ram块。利用本文所启用的实施方案的可信ram块擦除时间比写入“1”和“0”更可靠，并且速度快1000倍以上。相对于将“0”和“1”写入整个ram的常规解决方案而言，ram越大，擦除速度就越快。
24.图2示出了改进的安全ram或可信ram块140的实施方案。例如通过专用稳压器(未示出)为可信ram块140提供电源，该电源在供电线路vdd、vss上提供电压。此电源可以是用于嵌入式系统的各种其他部分的公共电源，或者可以是仅向可信ram块140提供电力的专用电源。开关矩阵210耦接在电源线路vdd、vss和可信ram块140之间，使得电源线路vdd、vss耦接到开关矩阵210的电源输入。开关矩阵210被配置为在安全元件或者cpu或hsm 120的控制下向可信ram块140提供负电压。在正常操作中，开关矩阵210将耦接到开关矩阵210的电源
输入的vdd供电线与耦接到可信ram块140的相应电源连接部的开关矩阵210的电源输出的vdd_tram线路连接起来，并且将耦接到开关矩阵210的电源输入的vss供电线与耦接到可信ram块140的相应电源连接部的开关矩阵210的电源输出的vss_tram线路连接起来，因此正电压通过线路vdd_tram和vss_tram在可信ram块140的电源连接部处提供到可信ram块140。当开关矩阵210通过指示可信ram块140将被擦除的线路ctrl接收到被断言的控制信号时，开关矩阵210通过耦接到可信ram块140的电源连接部的线路vdd_tram和vss_tram提供负电压供应。为此，开关矩阵210可以包括电容器，该电容器由设置在电源线路vdd、vss之间的电源充电，并且该电容器可以可切换地与电源线路vdd、vss分开。开关矩阵210进一步包括允许相对于线路vdd_tram、vss_tram(即，相对于开关矩阵210的电源输出)翻转电容器极性的开关。因此，将反向供电电压或负供电电压提供给线路vdd_tram、vss_tram，从而实现快速擦除可信ram块140。
25.图3示出了开关矩阵210如何嵌入嵌入式系统300内的实施方案。来自图1的类似元件在图3中带有类似或相同的附图标记。图3类似于图1的嵌入式系统，其中可存在于嵌入式系统300上的稳压器310通过开关矩阵210向可信ram块140提供电源。稳压器310还可以向嵌入式系统300的其他部件提供电力。然而，可信ram块140的供电电压也可以如虚线所指示在外部提供，并且由外部稳压器320提供。开关矩阵210布置在稳压器310与可信ram块140之间，并且从cpu或hsm 120接收控制信号。在可信ram块140的供电电压由外部稳压器320提供的情况下，开关矩阵210布置在外部稳压器320与可信ram块140之间。开关矩阵210具有与稳压器310的输出耦接的电源输入，并且还具有与可信ram块140的电源连接部耦接的电源输出。此外，开关矩阵210具有接收来自cpu或hsm120的控制信号的控制输入。
26.在正常操作期间，开关矩阵210由来自cpu或hsm 120的控制信号的解除断言状态控制，以向可信ram块140的电源线连接提供稳压器310或320的输出。当通过篡改检测器110检测到篡改时，响应于来自篡改检测器110的信号，cpu或hsm 120向开关矩阵210断言控制信号，使得开关矩阵210向可信ram块140的电源连接部提供反向电源或负电源，从而擦除可信ram块140的全部内容。可以通过篡改检测器110检测篡改，例如以在检测到电源故障、时钟故障、温度超出范围事件、电压超出范围事件时或通过检测模块或集成电路的解封装等生成发送到cpu或hsm 120的内部篡改事件信号。类似地，可以通过篡改检测器110检测其他可能的篡改事件。一旦已通过篡改检测器110检测到此类篡改事件，优选地尽可能快速擦除可信ram块140的内容。通过提供耦接到可信ram块140的电源连接部的开关矩阵210的反向电源输出或负电源输出来实现对可信ram块140内容的快速擦除。
27.图4示出了开关矩阵210的第一实施方案。第一组开关包括开关410a和410b，该第一组开关可以将通过电源线路vdd和vss接收的供电电压与电容器440的相应引线耦接。第二组开关分别包括第一开关对420a、420b和第二开关对430a、430b，该第二组开关可被控制以将电容器440的引线两端的电压以下述极性中的一者提供至开关矩阵210的电源输出的输出线路vdd_tram和vss_tram，该极性包括：第一极性，该第一极性与当第一开关对420a、420b闭合并且第二开关对430a、430b断开时的电源线路vdd、vss的极性匹配；以及与第一极性相反的第二极性，在该第二极性下，当第一开关对420a、420b断开且第二开关对430a、430b闭合时，开关矩阵210的电源输出的输出线路vdd_tram和vss_tram连接到可信ram块140的电源连接部。控制逻辑部件450可以生成用于开关对410、420和430的必要控制信号。
28.在图4的实施方案中，包括开关410a、410b的第一组开关分别与电源输入线路vdd、vss串联，并且用于将电容器440与电源线路vdd、vss断开连接，第二组开关包括第一对开关420a、420b和第二对开关430a、430b，该第一对开关分别串联布置以便将电容器440以第一极性分别连接到电源输入线路vdd_tram、vss_tram，并且该第二对开关被布置为串联交叉开关以翻转电容器440相对于电源输入线路vdd_tram、vss_tram的极性。因此，当第一对开关420a、420b闭合并且第二对开关430a、430b断开时，电容器440的第一端子与线路vdd_tram耦接，并且电容器440的第二端子与线路vss_tram耦接。当第一对开关420a、420b断开并且第二对开关430a、430b闭合时，电容器440的第一端子与线路vss_tram耦接，并且电容器440的第二端子与线路vdd_tram耦接。因此，第一组开关410a、410b用于将电容器440与电源线路vdd、vss耦接，并且第二组开关420a、420b和430a、430b被配置为交替地将电容器440以第一极性和第二极性与电源输出vdd_tram、vss_tram耦接，其中该第二极性是相对于第一极性的反向极性。
29.为了保持去耦电容器440上的电荷，第二组开关420a、420b和430a、430b以“先断后接”方式翻转。首先，电源线路vdd、vss通过第一组开关410a、410b断开连接。为了使极性反转，则将第一对开关420a、420b断开。优选地，在即将断开第一对开关420a、420b之前，断开第一组开关410a、410b。在电容器440与电源线路vdd、vss去耦之后，去耦电容器440被翻转，并且经翻转的电容器440继而被连接回来，以在可信ram块140的电源连接部处向可信ram块140提供电力，即，经翻转的电容器440继而被连接到线路vdd_tram、vss_tram。这可以通过将第一对开关420a、420b设计得比第二对开关430a、430b更快或通过在控制逻辑部件450的输出与第二对开关430a、430b的控制输入之间提供延迟来实现。因此，根据一个实施方案，一旦第一组开关410a、10b被断开，第一对开关420a、420b就被控制为断开，并且第二对开关430a、430b就被控制为闭合。由于将第一对开关420a、420b特定设计为比第二对开关430a、430b操作更快，电容器440首先与输出vdd_tram和vss_tram分开。然后，在短延迟之后，将第二对开关430a、430b闭合，从而使电容器440相对于输出vdd_tram和vss_tram翻转并将存储在电容器440上的负电压提供到可信ram块140的电源连接部。
30.控制逻辑部件450可以从cpu或hsm 120接收单个控制信号，并且可以被设计成为用于第一组开关410a、410b的第一开关控制信号以及用于第一对开关420a、430b和第二对开关430a、430b的第二开关控制信号提供相应的延迟。如图4所示，被示出具有反相器符号的第一对开关420a、420b被设计成相对于第二对开关430a、430b反转地操作，换句话说，当来自控制逻辑部件450的第二开关控制信号处于其中第一对开关420a、420b被控制为断开的状态时，第二对开关430a、430b被控制为闭合，并且当来自控制逻辑部件450的第二开关控制信号处于其中第一对开关420a、420b被控制为闭合的状态时，第二对开关430a、430b被控制为断开。此外，第一对开关420a、420b被设计成当处于断开状态时比第二对开关430a、430b的闭合操作更快，以提供必要的“先断后接”功能。图5还示出了用于开关410和开关420/430的可能的第一控制信号和第二控制信号的示例，其中第一对开关420a、420b和第二对开关430a、430b以上述延迟操作。图5示出了相应的时序图，其中用于第一控制信号的逻辑高控制第一组开关410a、410b闭合，并且用于第一控制信号的逻辑低控制第一组开关410a、410b断开。用于第二控制信号的逻辑低控制第一对开关420a、420b闭合，并且用于第二控制信号的逻辑高控制第一对开关420a、420b断开。该时序图示出了第一组开关410a、
410b和第二组开关420a、420b、430a、430b的切换之间的短延迟。第一对开关420a、420b和第二对开关430a、430b之间的延迟是固有的，如上所述。
31.另选地，代替控制逻辑部件450，cpu可以提供用于第一组开关410a、410b的单独的第一控制信号和用于第一对开关420a、420b和第二对开关430a、430b中的每对开关的单独的第二控制信号，如下文关于图6和图7所描述的。
32.图6示出了开关矩阵210的另一实施方案，其操作类似于图4中所示的开关矩阵。在此，第一对开关420a、420b和第二对开关430a、430b不接收来自控制逻辑部件550的相同控制信号，而是由可由单独的开关控制信号来控制，这些开关控制信号由控制逻辑部件550提供或直接由cpu或hsm 120提供。在该实施方案中，所有开关均可以被设计成类似地操作。由于第一对开关420a、420b和第二对开关430a、430b被单独控制，因此由控制逻辑部件550或由cpu或hsm 120产生带有必要延迟的控制信号。在图6的实施方案中，在正常操作期间，第一组开关410a、410b和第一对开关420a、420b被控制为闭合的，并且第二对开关430a、430b被控制为断开的。一旦已检测到篡改，就将第一组开关410a、410b和第一对开关420a、420b断开以隔离电容器440。断开第一组开关410a、410b和第一对开关420a、420b之间的定时不太重要，但优选地，第一对开关420a、420b在第一组开关410a、410b即将断开之前断开。一旦将电容器440与电源隔离，并且与线路vdd_tram和vss_tram的电源输出隔离，第二对开关430a、430b就被闭合以将负供电电压施加到可信ram块140的电源连接部。图7还示出了用于第一组开关410a、410b、第一对开关420a、420b和第二对开关430a、430b的可能的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的示例。相应开关控制信号上的逻辑高控制相应开关410a、410b、420a、420b和430a、430b被闭合，并且逻辑低控制它们被断开。如这里所示，控制第一对开关420a、420b的第二控制信号在控制第一组开关410a、410b的控制信号之前不久转变。然而，用于第一对开关420a、420b的控制信号也可以被设计成在第一组开关410a、410b转变之后不久转变。
33.根据一个实施方案，电容器440可以被设计成具有的电容为可信存储器块140的总位单元电容的约10倍。然而，可适用其他因素。根据一个实施方案，用于反转极性的至少第二开关组的大小可以优选为tclk中的3τ(tau)。然而，开关矩阵中的所有开关的大小可以为3τ(tau)。通过将电容器440的电容设置为可信存储器块140的总位单元电容的十倍，确保一旦电容器440以反向极性耦接到可信存储器块140的电源连接部，其具有足够的电荷来中和可信存储器块140的ram位单元内的电荷。由于目标是使ram位单元电荷快速放电，因此根据一个实施方案，电容器440(其可以被认为是去耦电容器)应呈现出的电容至少为可信存储器块140的总位单元电容的2倍，因为1倍将仅使其呈电中性。由于去耦电容器值大于可信存储器块140的ram位单元的电容器，因此总时间常数由第二对开关430a、430b的电阻和电容器440的电容限定。在3τ(tau)时间常数中，总电荷将中和高达其最终值的95％，这将远低于晶体管的阈值电压，从而将难以检测到。
34.将去耦电容器440用作电池源。响应于第一对开关420a、420b和第二对开关和430a、430b的操作，在开关矩阵210的电源输出处反转极性，并且将所得电压施加到可信ram块140的电源连接部。图4和图6中所示的实施方案允许在单个时钟周期中实现整个可信ram块140的擦除，该时钟周期可以由安全宏时钟或系统时钟来定义。用于控制开关410、420和430的定时可以基于系统具体实施由一个或多个时钟周期分隔开。
35.在各种实施方案中启用的机制不限于安全随机存取存储器，而是可以与任何类型的系统中的任何类型的易失性存储器一起使用，特别是可能需要易失性存储器的快速擦除功能的系统。

技术特征：

1.一种存储器设备，包括：开关矩阵，所述开关矩阵包括电源输入、控制输入和电源输出，随机存取存储器，所述随机存取存储器具有与所述开关矩阵的所述电源输出耦接的电源连接部，其中所述开关矩阵包括电容器，所述电容器能够通过耦接到所述电源输入的电源充电，并且其中在通过所述控制输入接收到控制信号时，所述开关矩阵被设计成将所述电容器与所述电源输入和所述电源输出去耦，并且将所述电容器以反向极性通过所述电源输出以与所述随机存取存储器耦接。2.根据权利要求1所述的存储器设备，其中所述随机存取存储器是嵌入式系统内的安全随机存取存储器。3.根据权利要求1至2中任一项所述的存储器设备，其中所述开关矩阵包括将所述电容器与所述电源输入耦接的第一组开关和用于将所述电容器与所述电源输出耦接的第二组开关。4.根据权利要求3所述的存储器设备，其中所述第二组开关包括第一对开关和第二对开关，所述第一对开关被配置为将所述电容器以第一极性与所述电源输出耦接，并且所述第二对开关被配置为将所述电容器以第二极性与所述电源输出耦接，其中所述第二极性是相对于所述第一极性的反向极性。5.根据权利要求4所述的存储器设备，其中所述开关矩阵被控制为在正常操作期间保持所述第一组开关和所述第二组开关中的所述第一对开关闭合，同时保持所述第二组开关中的所述第二对开关断开。6.根据权利要求5所述的存储器设备，其中在接收到所述控制信号时，所述开关矩阵被配置为断开所述第二组开关中的所述第一对开关和所述第一组开关，然后闭合所述第二组开关中的所述第二对开关。7.根据权利要求6所述的存储器设备，其中所述第二组开关中的开关由单个开关控制信号控制，其中所述第一对开关被设计成比所述第二对开关更快地操作。8.根据权利要求6至7中任一项所述的存储器设备，其中所述第一对开关由第一开关控制信号控制，并且所述第二对开关由第二开关控制信号控制，其中为了反转所述电容器的极性，所述第一开关控制信号被配置为在所述第二开关控制信号之前被断言。9.根据权利要求6至8中任一项所述的存储器设备，其中所述第一组开关中的开关被控制为在所述第二组开关中的所述第一对开关之后断开。10.根据权利要求1至9中任一项所述的存储器设备，其中所述电容器的电容为所述随机存取存储器的总位单元电容的约10倍。11.根据权利要求1至10中任一项所述的存储器设备，其中用于将所述电容器以反向极性耦接的开关的大小被设定为3τ(tau)。12.一种微控制器，所述微控制器包括根据权利要求2所述的存储器设备，其中所述微控制器形成嵌入式系统。13.一种硬件安全模块，所述硬件安全模块与根据权利要求2所述的存储器设备耦接。14.一种用于操作存储器设备的方法，所述方法包括：经由开关矩阵向随机存取存储器提供供电电压，其中所述开关矩阵包括电源输入、电
源输出和由所述供电电压充电的电容器；接收指示擦除所述存储器的控制信号，以及在接收到用于擦除所述存储器的所述控制信号时，通过所述开关矩阵将所述电容器与所述电源和所述随机存取存储器去耦，然后将所述电容器以反向极性与所述电源输出耦接。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述随机存取存储器是嵌入式系统内的安全随机存取存储器。16.根据权利要求14至15中任一项所述的方法，其中所述开关矩阵包括将所述电容器与所述电源输入耦接的第一组开关和用于将所述电容器与所述电源输出耦接的第二组开关，其中所述第二组开关包括第一对开关和第二对开关，所述第一对开关被配置为将所述电容器以第一极性与所述电源输出耦接，并且所述第二对开关被配置为将所述电容器以第二极性与所述电源输出耦接，其中所述第二极性是相对于所述第一极性的反向极性。17.根据权利要求16所述的方法，还包括在未接收到所述控制信号时，控制所述第一组开关和所述第二组开关中的所述第一对开关闭合，同时保持所述第二组开关中的所述第二对开关断开。18.根据权利要求17所述的方法，其中在接收到所述控制信号时，控制所述第二组开关中的所述第一对开关和所述第一组开关断开，然后闭合所述第二组开关中的所述第二对开关。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二组开关中的开关由单个开关控制信号控制，其中所述第一对开关被设计成比所述第二对开关更快地操作。20.根据权利要求18至19中任一项所述的方法，其中所述第一对开关由第一开关控制信号控制，并且所述第二对开关由第二开关控制信号控制，其中为了反转所述电容器的极性，所述第一开关控制信号在所述第二开关控制信号之前被断言。21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中所述第一组开关中的开关被控制为在所述第二组开关中的所述第一对开关被控制为断开之后断开。22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法，其中所述电容器的电容为所述随机存取存储器的总位单元电容的约10倍。23.根据权利要求14至22中任一项所述的方法，其中用于将所述电容器以反向极性耦接的开关的大小被设定为3τ(tau)。

技术总结

一种存储器设备具有：开关矩阵，该开关矩阵具有电源输入、控制输入和电源输出；以及随机存取存储器，该随机存取存储器具有与该开关矩阵的该电源输出耦接的电源连接部。该开关矩阵具有能够由电源充电的电容器，并且在通过该控制输入接收到控制信号时，该开关矩阵被设计成将该电容器与该电源和该随机存取存储器去耦，并且将该电容器以反向极性通过电源输出以与随机存取存储器耦接，从而向该电源输出提供负电源。负电源。负电源。