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控制器及其操作方法与流程

控制器及其操作方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年11月11日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2020-0150226的韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种电子装置，且更特别地，涉及一种控制器及其操作方法。

背景技术：

4.半导体存储器装置可以以串被水平地布置在半导体衬底上的二维结构形成，或者以串被垂直地堆叠在半导体衬底上的三维结构形成。三维半导体存储器装置是为了解决二维半导体存储器装置的集成度限制而设计的半导体存储器装置，并且可包括垂直堆叠在半导体衬底上的多个存储器单元。
5.控制器可控制半导体存储器装置的操作。

技术实现要素：

6.本公开的实施例提供了一种能够分析半导体存储器装置中包括的存储器单元的阈值电压分布的改变的控制器，以及操作控制器的方法。
7.根据本公开的实施例，控制器控制包括参考存储区域和普通存储区域的半导体存储器装置的操作。控制器包括电源传感器、命令生成器和刷新计数管理器。电源传感器生成通电信号，该通电信号指示包括控制器的存储器系统通电。命令生成器响应于通电信号生成用于读取参考存储区域中存储的参考数据的读取命令，并且将该读取命令传送到半导体存储器装置。刷新计数管理器分析从半导体存储器装置接收的所读取的参考数据，并且确定参考存储区域中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变。命令生成器基于刷新计数管理器的确定结果，控制半导体存储器装置以对参考存储区域中存储的参考数据执行刷新操作。
8.根据本公开的另一实施例，一种操作控制器的方法，该控制器控制包括参考存储区域和普通存储区域的半导体存储器装置的操作，该方法包括：感测包括控制器的存储器系统的开启状态；读取参考存储区域中存储的参考数据；基于所读取的参考数据来确定参考存储区域中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变；并且响应于确定阈值电压分布改变的程度等于或大于预定阈值，对参考存储区域中存储的参考数据执行刷新操作。
附图说明
9.图1是示出根据本公开的实施例的存储器系统的框图。
10.图2是示出图1的半导体存储器装置的框图。
11.图3是示出根据本公开的实施例的图2的存储器单元阵列的示图。
12.图4是示出根据本公开的实施例的图3的存储块的电路图。
13.图5是示出根据本公开的另一实施例的图3的存储块的电路图。
14.图6是示出根据本公开的实施例的图2的存储块的电路图。
15.图7是示出根据本公开的实施例的控制器的框图。
16.图8是示出根据本公开的实施例的操作控制器的方法的流程图。
17.图9是示出图8的步骤s110至s130的示图。
18.图10是示出图8的步骤s150至s170的示图。
19.图11a至图11d是示出根据本公开的实施例的图8的步骤s130的示图。
20.图12a至图12d是示出根据本公开的另一实施例的图8的步骤s130的示图。
21.图13a至图13c是示出根据本公开的又一实施例的图8的步骤s130的示图。
22.图14a至图14d是示出根据本公开的又一实施例的图8的步骤s130的示图。
23.图15是示出根据本公开的实施例的坏块刷新计数关联表的示图。
24.图16是示出图1所示的控制器的示例的框图。
25.图17是示出图1的存储器系统的应用示例的框图。
26.图18是示出包括参照图17所描述的存储器系统的计算系统的框图。
具体实施方式
27.根据本说明书或本技术中公开的构思的实施例的具体结构或功能描述仅被示出以描述根据本公开的构思的实施例。根据本公开的构思的实施例可以以各种形式来实施，并且不限于本说明书或本技术中描述的实施例。
28.图1是示出根据本公开的实施例的存储器系统1000的框图。
29.参照图1，存储器系统1000包括半导体存储器装置100和控制器200。另外，存储器系统1000与主机300通信。控制器200控制半导体存储器装置100的全部操作。另外，控制器200基于从主机300接收的命令来控制半导体存储器装置100的操作。
30.图2是示出图1的半导体存储器装置100的框图。
31.参照图2，半导体存储器装置100包括存储器单元阵列110、地址解码器120、读取和写入电路130、控制逻辑140以及电压生成器150。
32.存储器单元阵列110包括多个存储块blk1至blkz，z为正整数。多个存储块blk1至blkz通过字线wl连接到地址解码器120。多个存储块blk1至blkz通过位线bl1至blm连接到读取和写入电路130，m为正整数。多个存储块blk1至blkz中的每一个包括多个存储器单元。作为实施例，多个存储器单元是具有垂直沟道结构的非易失性存储器单元。
33.在实施例中，存储器单元阵列110可被配置成二维结构的存储器单元阵列。在另一实施例中，存储器单元阵列110可被配置成三维结构的存储器单元阵列。同时，存储器单元阵列110中包括的多个存储器单元中的每一个可存储至少一位数据。在实施例中，存储器单元阵列110中包括的多个存储器单元中的每一个可以是存储一位数据的单层单元(slc)。在另一实施例中，存储器单元阵列110中包括的多个存储器单元中的每一个可以是存储两位数据的多层单元(mlc)。在又一实施例中，存储器单元阵列110中包括的多个存储器单元中的每一个可以是存储三位数据的三层单元。在又一实施例中，存储器单元阵列110中包括的多个存储器单元中的每一个可以是存储四位数据的四层单元。根据其它的实施例，存储器单元阵列110可包括多个存储器单元，每个存储器单元存储五位或更多位数据。
34.地址解码器120、读取和写入电路130、控制逻辑140和电压生成器150作为驱动存储器单元阵列110的外围电路来操作。地址解码器120通过字线wl连接到存储器单元阵列110。地址解码器120被配置成在控制逻辑140的控制下操作。地址解码器120通过半导体存储器装置100内部的输入/输出缓冲器(未示出)接收地址。
35.地址解码器120被配置成对所接收的地址之中的块地址进行解码。地址解码器120根据解码后的块地址来选择至少一个存储块。另外，在读取操作期间，地址解码器120将读取电压vread施加到所选择存储块的所选择字线，并且将通过电压vpass施加到所选择存储块的剩余的未选择字线。另外，在编程验证操作期间，地址解码器120将验证电压施加到所选择存储块的所选择字线，并且将通过电压vpass施加到所选择存储块的剩余的未选择字线。
36.地址解码器120被配置成对所接收的地址之中的列地址进行解码。地址解码器120将解码后的列地址传输到读取和写入电路130。
37.以页面为单位执行对半导体存储器装置100的读取操作和编程操作。所接收的地址包括块地址、行地址和列地址。地址解码器120根据块地址和行地址来选择一个存储块和一个字线。列地址由地址解码器120进行解码，并且被提供到读取和写入电路130。
38.地址解码器120可包括块解码器、行解码器、列解码器、地址缓冲器等。
39.读取和写入电路130包括多个页面缓冲器pb1至pbm。读取和写入电路130可在存储器单元阵列110的读取操作期间作为“读取电路”来操作，并且可在存储器单元阵列110的写入操作期间作为“写入电路”来操作。多个页面缓冲器pb1至pbm通过位线bl1至blm连接到存储器单元阵列110。在读取操作和编程验证操作期间，为了感测存储器单元的阈值电压，多个页面缓冲器pb1至pbm在向连接到存储器单元的位线连续地供应感测电流的同时，通过感测节点感测根据存储器单元的编程状态而流经存储器单元的电流量的改变，并且将所感测到的改变锁存为感测数据。读取和写入电路130响应于从控制逻辑140输出的页面缓冲器控制信号进行操作。
40.在读取操作期间，读取和写入电路130感测存储器单元中存储的数据，临时存储读取数据，并且将数据data输出到半导体存储器装置100的输入/输出缓冲器(未示出)。作为实施例，除了页面缓冲器pb1至pbm(或页面寄存器)之外，读取和写入电路130还可包括列选择电路等。
41.控制逻辑140连接到地址解码器120、读取和写入电路130和电压生成器150。控制逻辑140通过半导体存储器装置100的输入/输出缓冲器(未示出)从图1的控制器200接收命令cmd和控制信号ctrl。控制逻辑140被配置成响应于命令cmd和控制信号ctrl来控制半导体存储器装置100的全部操作。另外，控制逻辑140输出用于调整多个页面缓冲器pb1至pbm的感测节点的预充电电位电平的控制信号。控制逻辑140可控制读取和写入电路130以执行存储器单元阵列110的读取操作和写入操作。
42.电压生成器150响应于从控制逻辑140输出的控制信号而生成在读取操作中使用的读取电压vread和通过电压vpass。为了生成具有各种电压电平的多个电压，电压生成器150可包括接收内部电源电压的多个泵浦电容器，并且在控制逻辑140的控制下通过选择性地激活多个泵浦电容器来生成多个电压。电压生成器150可包括电荷泵，并且电荷泵可包括上述的多个泵浦电容器。电压生成器150中包括的电荷泵的具体配置可按需要进行各种设
计。
43.地址解码器120、读取和写入电路130和电压生成器150可用作对存储器单元阵列110执行读取操作、写入操作和擦除操作的“外围电路”。外围电路在控制逻辑140的控制下对存储器单元阵列110执行读取操作、写入操作和擦除操作。
44.图3是示出根据实施例的图2的存储器单元阵列110的示图。
45.参照图3，存储器单元阵列110包括多个存储块blk1至blkz。每个存储块可具有三维结构。每个存储块包括堆叠在衬底上的多个存储器单元。这样的多个存储器单元沿+x方向、+y方向和+z方向布置。参照图4和图5更详细地描述每个存储块的结构。
46.图4是示出根据实施例的存储块blka的电路图。存储块blka可对应于图3的存储块blk1至blkz中的任意一个。
47.参照图4，存储块blka包括多个单元串cs11至cs1m和cs21至cs2m。作为实施例，多个单元串cs11至cs1m和cs21至cs2m中的每一个可形成为“u”形。在存储块blka中，在行方向(即，+x方向)上布置m个单元串。在图4中，在列方向(即，+y方向)上布置两个单元串。然而，这是为便于描述，并且可理解的是，可在列方向上布置三个或更多个单元串。
48.多个单元串cs11至cs1m和cs21至cs2m中的每一个包括至少一个源极选择晶体管sst、第一至第n存储器单元mc1至mcn、管道晶体管pt以及至少一个漏极选择晶体管dst。
49.选择晶体管sst和dst以及存储器单元mc1至mcn中的每一个可具有相似的结构。作为实施例，选择晶体管sst和dst以及存储器单元mc1至mcn中的每一个可包括沟道层、隧道绝缘膜、电荷存储膜和阻挡绝缘膜。作为实施例，可在每个单元串中设置用于提供沟道层的柱(pillar)。作为实施例，可在每个单元串中设置用于提供沟道层、隧道绝缘膜、电荷存储膜和阻挡绝缘膜中的至少一个的柱。
50.每个单元串的源极选择晶体管sst连接在公共源极线csl和存储器单元mc1至mcp之间。
51.作为实施例，布置在相同行中的单元串(例如，cs11至cs1m)的源极选择晶体管连接到在行方向上延伸的源极选择线(例如，ssl1)，并且布置在不同行中的单元串(例如，cs11和cs21)的源极选择晶体管分别连接到不同的源极选择线(例如，ssl1和ssl2)。也就是说，在图4中，第一行的单元串cs11至cs1m的源极选择晶体管连接到第一源极选择线ssl1。第二行的单元串cs21至cs2m的源极选择晶体管连接到第二源极选择线ssl2。
52.作为另一实施例，单元串cs11至cs1m和cs21至cs2m的源极选择晶体管可共同连接到一个源极选择线。
53.每个单元串的第一至第n存储器单元mc1至mcn连接在源极选择晶体管sst和漏极选择晶体管dst之间。
54.第一至第n存储器单元mc1至mcn可被划分成第一至第p存储器单元mc1至mcp和第(p+1)至第n存储器单元mcp+1至mcn。第一至第p存储器单元mc1至mcp被顺序地布置在与+z方向相反的方向上，并且串联连接在源极选择晶体管sst和管道晶体管pt之间。第(p+1)至第n存储器单元mcp+1至mcn顺序地布置在+z方向上，并且串联连接在管道晶体管pt和漏极选择晶体管dst之间。第一至第p存储器单元mc1至mcp和第(p+1)至第n存储器单元mcp+1至mcn通过管道晶体管pt而彼此连接。每个单元串的第一至第n存储器单元mc1至mcn的栅极分别连接到第一至第n字线wl1至wln。
55.每个单元串的管道晶体管pt的栅极连接到管线pl。
56.每个单元串的漏极选择晶体管dst连接在相应位线和存储器单元mcp+1至mcn之间。在行方向上布置的单元串连接到在行方向上延伸的漏极选择线。第一行的单元串cs11至cs1m的漏极选择晶体管连接到第一漏极选择线dsl1。第二行的单元串cs21至cs2m的漏极选择晶体管连接到第二漏极选择线dsl2。
57.在列方向上布置的单元串连接到在列方向上延伸的相应位线。在图4中，第一列的单元串cs11和cs21连接到第一位线bl1。第m列的单元串cs1m和cs2m连接到第m位线blm。
58.在行方向上布置的单元串中，连接到相同字线的存储器单元配置一个页面。例如，第一行的单元串cs11至cs1m之中连接到第一字线wl1的存储器单元配置一个页面。第二行的单元串cs21至cs2m之中连接到第一字线wl1的存储器单元配置另一页面。可通过选择漏极选择线dsl1和dsl2中的任意一个来选择布置在一个行方向上的单元串。可通过选择字线wl1至wln中的一个来选择所选择的单元串的一个页面。
59.作为另一实施例，可设置偶数位线和奇数位线来代替第一至第m位线bl1至blm。另外，在行方向上布置的单元串cs11至cs1m或cs21至cs2m之中的偶数编号的单元串可分别连接到偶数位线，并且在行方向上布置的单元串cs11至cs1m或cs21至cs2m之中的奇数编号的单元串可分别连接到奇数位线。
60.作为实施例，第一至第n存储器单元mc1至mcn中的至少一个可用作虚设存储器单元。在另一实施例中，设置至少一个虚设存储器单元以减小源极选择晶体管sst与存储器单元mc1至mcp之间的电场。可选地，设置至少一个虚设存储器单元以减小漏极选择晶体管dst与存储器单元mcp+1至mcn之间的电场。随着在除存储器单元mc1至mcn之外设置更多的虚设存储器单元，对存储块blka的操作的可靠性提高，但存储块blka的大小增加。随着设置更少的虚设存储器单元，存储块blka的大小可减小，但对存储块blka的操作的可靠性可能降低。
61.为了有效地控制一个或多个虚设存储器单元，虚设存储器单元中的每一个可具有所需的阈值电压。在对存储块blka的擦除操作之前或之后，可对所有或部分虚设存储器单元执行编程操作。当在执行编程操作之后执行擦除操作时，通过控制施加到连接到各个虚设存储器单元的虚设字线的电压，虚设存储器单元可具有所需的阈值电压。
62.图5是示出根据另一实施例的存储块blkb的电路图。存储块blkb可对应于图3的存储块blk1至blkz中的任意一个。
63.参照图5，存储块blkb包括多个单元串cs11'至cs1m'和cs21'至cs2m'。多个单元串cs11'至cs1m'和cs21'至cs2m'中的每一个沿+z方向延伸。多个单元串cs11'至cs1m'和cs21'至cs2m'中的每一个包括堆叠在衬底(未示出)上的至少一个源极选择晶体管sst、第一至第n存储器单元mc1至mcn以及至少一个漏极选择晶体管dst。
64.每个单元串的源极选择晶体管sst连接在公共源极线csl和存储器单元mc1至mcn之间。布置在相同行中的单元串的源极选择晶体管连接到相同的源极选择线。布置在第一行中的单元串cs11'至cs1m'的源极选择晶体管连接到第一源极选择线ssl1。布置在第二行中的单元串cs21'至cs2m'的源极选择晶体管连接到第二源极选择线ssl2。作为另一实施例，单元串cs11'至cs1m'和cs21'至cs2m'的源极选择晶体管可共同连接到一个源极选择线。
65.每个单元串的第一至第n存储器单元mc1至mcn串联连接在源极选择晶体管sst和
漏极选择晶体管dst之间。第一至第n存储器单元mc1至mcn的栅极分别连接到第一至第n字线wl1至wln。
66.每个单元串的漏极选择晶体管dst连接在相应位线和存储器单元mc1至mcn之间。在行方向上布置的单元串的漏极选择晶体管连接到在行方向上延伸的漏极选择线。第一行的单元串cs11'至cs1m'的漏极选择晶体管连接到第一漏极选择线dsl1。第二行的单元串cs21'至cs2m'的漏极选择晶体管连接到第二漏极选择线dsl2。
67.因此，除了从每个单元串排除管道晶体管pt之外，图5的存储块blkb具有与图4的存储块blka的等效电路相似的等效电路。
68.作为另一实施例，可设置偶数位线和奇数位线来代替第一至第m位线bl1至blm。另外，在行方向上布置的单元串cs11'至cs1m'或cs21'至cs2m'之中的偶数编号的单元串可分别连接到偶数位线，并且在行方向上布置的单元串cs11'至cs1m'或cs21'至cs2m'之中的奇数编号的单元串可分别连接到奇数位线。
69.作为实施例，第一至第n存储器单元mc1至mcn中的至少一个可用作虚设存储器单元。在另一实施例中，除了第一至第n存储器单元mc1至mcn之外，还设置至少一个虚设存储器单元，以减小源极选择晶体管sst与存储器单元mc1至mcn之间的电场。可选地，除了第一至第n存储器单元mc1至mcn之外，还设置至少一个虚设存储器单元，以减小漏极选择晶体管dst与存储器单元mc1至mcn之间的电场。随着设置更多的虚设存储器单元，对存储块blkb的操作的可靠性提高，但存储块blkb的大小增加。随着设置更少的虚设存储器单元，存储块blkb的大小可减小，但对存储块blkb的操作的可靠性可能降低。
70.为了有效地控制一个或多个虚设存储器单元，虚设存储器单元中的每一个可具有所需的阈值电压。在对存储块blkb的擦除操作之前或之后，可对所有或部分虚设存储器单元执行编程操作。当在执行编程操作之后执行擦除操作时，通过控制施加到连接到各个虚设存储器单元的虚设字线的电压，虚设存储器单元可具有所需的阈值电压。
71.图6是示出根据又一实施例的存储块blkc的电路图。存储块blkc可对应于图2的存储器单元阵列110中包括的存储块blk1至blkz中的任意一个。
72.参照图6，存储块blkc包括多个单元串cs1至csm。多个单元串cs1至csm可分别连接到多个位线bl1至blm。单元串cs1至csm中的每一个包括至少一个源极选择晶体管sst、第一至第n存储器单元mc1至mcn以及至少一个漏极选择晶体管dst。
73.选择晶体管sst和dst以及存储器单元mc1至mcn中的每一个可具有相似的结构。作为实施例，选择晶体管sst和dst以及存储器单元mc1至mcn中的每一个可包括沟道层、隧道绝缘膜、电荷存储膜和阻挡绝缘膜。作为实施例，可在每个单元串中设置用于提供沟道层的柱(pillar)。作为实施例，可在每个单元串中设置用于提供沟道层、隧道绝缘膜、电荷存储膜和阻挡绝缘膜中的至少一个的柱。
74.每个单元串的源极选择晶体管sst连接在公共源极线csl和存储器单元mc1至mcn之间。
75.每个单元串的第一至第n存储器单元mc1至mcn连接在源极选择晶体管sst和漏极选择晶体管dst之间。
76.每个单元串的漏极选择晶体管dst连接在相应位线和存储器单元mc1至mcn之间。
77.连接到相同字线的存储器单元配置一个页面。可通过选择漏极选择线dsl来选择
单元串cs1至csm中的每一个。可通过选择字线wl1至wln中的任意一个来选择单元串之中的一个页面。
78.作为另一实施例，可设置偶数位线和奇数位线来代替第一至第m位线bl1至blm。单元串cs1至csm之中的偶数编号的单元串可分别连接到偶数位线，并且奇数编号的单元串可分别连接到奇数位线。
79.图7是示出根据本公开的实施例的图1的存储器系统1000的框图。
80.参照图7，存储器系统1000包括半导体存储器装置100和控制器200。半导体存储器装置100的存储器单元阵列可包括参考存储区域111、多个普通存储区域112a至112z以及系统存储区域113。在图7中，省略了半导体存储器装置100的除存储器单元阵列之外的配置。
81.参考存储区域111可存储用于确定半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变的参考数据。在实施例中，参考数据可以是虚设数据。当存储器系统1000从关闭状态切换到开启状态时，控制器200可读取和分析参考存储区域111中存储的参考数据，并且确定半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变。
82.从图1的主机300传送的用户数据可被存储在普通存储区域112a至112z中。同时，驱动存储器系统1000所必需的系统信息可被存储在系统存储区域113中。例如，半导体存储器装置100的坏块信息、“坏块刷新计数关联表”等可被存储在系统存储区域113中。另外，指示半导体存储器装置100中存储的数据的物理地址与逻辑地址之间的关系的映射数据也可被存储在系统存储区域113中。
83.图7所示的参考存储区域111、多个普通存储区域112a至112z以及系统存储区域113中的每一个可具有任意大小。在实施例中，参考存储区域111、多个普通存储区域112a至112z以及系统存储区域113中的每一个可对应于存储块。也就是说，参考存储区域111可以是存储参考数据的存储块。普通存储区域112a至112z中的每一个可以是存储用户数据的存储块。系统存储区域113可以是存储系统信息的存储块。
84.控制器200可包括电源传感器201、命令生成器203、刷新计数管理器205和坏块管理器207。
85.电源传感器201可感测电力被供应到存储器系统1000且因此存储器系统1000处于开启状态。命令生成器203可生成用于控制半导体存储器装置100的命令。例如，命令生成器203可生成读取命令、编程命令或擦除命令。
86.刷新计数管理器205可对参考存储区域111中存储的参考数据被刷新的次数进行计数。更具体地，当存储器系统1000从关闭状态切换到开启状态时，刷新计数管理器205可在其中加载半导体存储器装置100的系统存储区域113中存储的坏块刷新计数关联表。同时，刷新计数管理器205可接收半导体存储器装置100的参考存储区域111中存储的参考数据。刷新计数管理器205可分析参考数据以确定半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变。当确定存储器单元的阈值电压分布改变时，刷新计数管理器205可刷新参考存储区域111中存储的参考数据。同时，刷新计数管理器205可根据刷新操作来更新坏块刷新计数关联表中包括的刷新计数值。刷新计数值可指示针对参考存储区域111执行刷新操作的累积次数。例如，当参考存储区域111中存储的参考数据被刷新时，刷新计数管理器205可将坏块刷新计数关联表中包括的刷新计数值增加1。
87.坏块管理器207可管理与半导体存储器装置100中包括的多个存储块之中的坏块
相关的信息。当存储器系统1000从关闭状态切换到开启状态时，坏块管理器207可在其中加载系统存储区域113中存储的坏块信息。当在存储器系统1000操作的同时生成新的坏块时，坏块管理器207可更新所加载的坏块信息，并且将更新后的坏块信息存储在系统存储区域113中。
88.同时，刷新计数管理器205可从坏块管理器207接收更新后的坏块信息，并且更新坏块刷新计数关联表中包括的坏块的数量。坏块刷新计数关联表可存储与多个通电序列相对应的坏块的数量和与每个通电序列相对应的刷新计数值。“通电序列”可意为在存储器系统1000被开启之后直到该存储器系统1000被关闭的时段。例如，第一通电序列可意为在生产存储器系统1000之后存储器系统1000最初被开启并操作的序列。随着在存储器系统1000最初开启之后该存储器系统1000关闭，第一通电序列可结束。此后，当存储器系统1000再次开启时，开始第二通电序列。如上所述，每当存储器系统1000被开启时，控制器200选择性地对参考存储区域111中存储的参考数据执行刷新操作，并且将与相应的通电序列相对应的累积刷新计数值记录在坏块刷新计数关联表中。同时，控制器200针对每个通电序列将坏块的累积数量记录在坏块刷新计数关联表中。因此，坏块刷新计数关联表可包括对应于每个通电序列的坏块的数量和刷新计数值。因此，可基于坏块刷新计数关联表的数据来分析参考存储区域111中存储的参考数据的刷新计数值与坏块的数量之间的相关性。
89.半导体存储器装置100中存储的数据可能受到由于存储器系统1000中产生的热量而引起的应力的影响。当执行焊接过程以将小型芯片形式的半导体存储器装置100安装在印刷电路板(pcb)上时，这被称为表面安装技术(smt)。在这种安装过程中，由于高温而引起的应力可能被传送到半导体存储器装置100。这可能导致半导体存储器装置100中包括的存储器单元中的保持缺陷(retention defect)。
90.由于存储器系统1000的安装过程，可能不可避免地发生这种高温应力。为了解决这样的问题，可在发生高温应力之后将数据写入半导体存储器装置100，或者可以以单层单元(slc)方法将诸如系统数据的需要可靠性的数据编程在半导体存储器装置100中。
91.然而，这种高温应力不一定只发生在生产过程中，而是也可能发生在存储器系统1000的产品装运之后的运输过程中。特别地，当在存储器系统1000断电时施加这种高温应力时，很难知道高温应力被施加到存储器系统1000的时间点。
92.根据本公开，半导体存储器装置100的存储区域中的一些被分配为参考存储区域，并且用于确定数据是否被保持或者保持程度的参考数据被存储在参考存储区域中。同时，当存储器系统1000从关闭状态切换到开启状态时，参考存储区域中存储的参考数据被读出。根据读取数据的改变程度，可分析在存储器系统1000处于关闭状态时高温应力是否被施加到半导体存储器装置100，或者分析高温应力的程度。因此，可容易地识别半导体存储器装置100中存储的数据劣化的原因。
93.图8是示出根据本公开的实施例的操作控制器的方法的流程图。将参照图1和图7来描述图8所示的操作。
94.参照图8，当存储器系统1000从关闭状态切换到开启状态时，控制器200可感测到存储器系统1000被开启(s110)。此后，控制器200读出半导体存储器装置100的参考存储区域111中存储的参考数据(s120)。控制器200基于参考数据来检查半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布的改变程度(s130)。
95.当存储器单元的阈值电压分布改变的程度等于或大于预定阈值(s140：是)时，控制器200刷新参考存储区域111中存储的参考数据(s150)。此后，控制器200更新参考存储区域111的刷新计数值(s160)。在步骤s160中，控制器200可将参考存储区域111的刷新计数值增加1。此后，控制器200可基于更新后的刷新计数值来更新坏块刷新计数关联表中包括的刷新计数值。当在步骤s160中刷新计数值增加1时，在步骤s170中，与相应的通电序列相对应的坏块刷新计数关联表中包括的刷新计数值也可增加1。
96.当存储器单元的阈值电压分布改变的程度不等于或大于预定阈值(s140：否)时，不执行对参考存储区域111中存储的数据的刷新操作。因此，在这种情况下，可在步骤s170中更新坏块刷新计数关联表，而不增加与相应的通电序列相对应的刷新计数值。
97.图9是示出图8的步骤s110至s130的示图。
98.参照图9，当存储器系统1000开启时，电源传感器201感测存储器系统1000的开启状态(s110)。电源传感器201生成指示存储器系统1000被开启的通电信号pos，并且将该通电信号pos传送到命令生成器203。
99.命令生成器203响应于通电信号pos，生成用于读取参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
的读取命令cmd
read
。读取命令cmd
read
被传送到半导体存储器装置100。半导体存储器装置100响应于读取命令cmd
read
读取参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
，并且将该参考数据data
ref
传送到控制器200中的刷新计数管理器205。在这种方法中，控制器200可读取参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
(s120)。
100.同时，尽管图9中未示出，但命令生成器203可生成用于读取系统存储区域113中存储的坏块刷新计数关联表brt和坏块信息bbi的读取命令。响应于该读取命令，半导体存储器装置100可读取系统存储区域113中存储的坏块刷新计数关联表brt和坏块信息bbi，并且将坏块刷新计数关联表brt和坏块信息bbi传送到控制器200。坏块刷新计数关联表brt可被传送到刷新计数管理器205。同时，坏块信息bbi可被传送到坏块管理器207。
101.刷新计数管理器205基于参考数据data
ref
确定半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变(s130)。在存储器系统1000关闭的状态下，半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布可能由于高温应力等而改变。在存储器系统1000关闭的状态下，半导体存储器装置100中包括的所有存储器单元的阈值电压分布的改变模式可能相同。因此，可通过检查半导体存储器装置100中包括的所有存储器单元之中被包括在参考存储区域111中的存储器单元的阈值电压分布是否改变来确定半导体存储器装置100中包括的所有存储器单元的阈值电压分布的改变。可参照图11a至图14d详细描述基于参考数据data
ref
来确定半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变的具体实施例。
102.当半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布改变的程度等于或大于预定阈值(s140：是)时，如图8所述，控制器200刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
(s150)，并且更新参考存储区域111的刷新计数值(s160)。另外，控制器200利用更新后的刷新计数值来更新坏块刷新计数关联表(s170)。将参照图10进一步描述步骤s150至s170。
103.图10是示出图8的步骤s150至s170的示图。
104.当半导体存储器装置100中包括的存储器单元的阈值电压分布改变的程度等于或
大于预定阈值(s140：是)时，刷新计数管理器205生成刷新信号rfs，并且将刷新信号rfs传送到命令生成器203。命令生成器s203可响应于刷新信号rfs，将用于刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
的命令传送到半导体存储器装置100。例如，命令生成器203可将用于擦除参考存储区域111中存储的数据的擦除命令cmd
ers
和用于将参考数据data
ref
编程到参考存储区域111中的编程命令cmd
pgm
中的至少一个传送到半导体存储器装置100。另外，命令生成器203可将待被编程在参考存储区域111中的参考数据data
ref
与编程命令cmd
pgm
一起传送到半导体存储器装置100。响应于该命令，半导体存储器装置100可将参考数据data
ref
重新存储在参考存储区域111中。以这种方法，控制器200可刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
(s150)。
105.同时，刷新计数管理器205可在生成刷新信号rfs之后更新刷新计数值(s160)。如上所述，刷新计数管理器205可通过将刷新计数值增加1来更新刷新计数值。同时，刷新计数管理器205可基于更新后的刷新计数值来更新坏块刷新计数关联表brt。
106.同时，当在存储器系统1000开启的状态下另外生成坏块时，坏块管理器207可将包括关于所添加的坏块的信息的更新后的坏块信息bbi传送到刷新计数管理器205。刷新计数管理器205可基于坏块信息bbi来更新坏块刷新计数关联表brt。刷新计数管理器205可基于更新后的坏块信息bbi来更新坏块刷新计数关联表brt中包括的坏块的数量。
107.因此，刷新计数管理器205可基于更新后的刷新计数值和所接收的坏块信息bbi来更新坏块刷新计数关联表brt。更新后的坏块刷新计数关联表brt可被存储在半导体存储器装置100的系统存储区域113中。因此，系统存储区域113中存储的坏块刷新计数关联表brt被更新。
108.另外，坏块管理器207可将更新后的坏块信息bbi存储在半导体存储器装置100的系统存储区域113中。
109.图11a至图11d是示出根据实施例的图8的步骤s130的示图。
110.图11a示出擦除状态e的阈值电压分布。根据本公开的实施例，参考数据data
ref
可以以单层单元(slc)编程方法被存储在参考存储区域111中。因此，如图11b所示，具有擦除状态e的阈值电压的存储器单元可被编程为编程状态p。
111.例如，在slc编程方法中，处于擦除状态e的存储器单元可存储位“1”，并且处于编程状态p的存储器单元可存储位“0”。在图11b的实施例中，参考数据data
ref
可以是具有位“0”的数据。因此，具有擦除状态e的阈值电压的所有存储器单元被编程为编程状态p。在这种情况下，可基于第一验证电压vvrf1来执行编程操作。
112.紧接在参考数据data
ref
的编程操作完成之后，存储器单元具有如图11b所示的阈值电压分布。在这种情况下，当通过读取电压r1执行读取操作时，可读取仅具有位“0”的数据。因此，当参考存储区域111中包括的存储器单元具有如图11b所示的阈值电压分布时，通过读取操作s120传送到控制器200的参考数据data
ref
中可仅包括位“0”。因此，在图8的步骤s130中，可确定存储器单元的阈值电压分布没有改变。
113.图11c示出在编程操作之后阈值电压分布劣化的存储器单元的状态。在图11c中，由于保持现象，存储器单元的阈值电压分布从编程状态p改变为劣化的编程状态p’。例如，由于高温应力，存储器单元的阈值电压分布可能从编程状态p改变为劣化的编程状态p’。在这种情况下，当通过读取电压r1执行读取操作时，对应于阴影区域“a”的存储器单元可被读
取为存储位“1”。因此，当参考存储区域111中包括的存储器单元具有如图11c所示的阈值电压分布时，在通过读取操作s120传送到控制器200的参考数据data
ref
中可能混合有位“0”和位“1”。参考数据data
ref
中包括的位“1”的数量越大，存储器单元的阈值电压分布的改变程度就越大。因此，可通过将参考数据data
ref
中包括的位“1”的数量与预定阈值数量进行比较来确定存储器单元的阈值电压分布的改变程度是否超过阈值。
114.当参考数据data
ref
中包括的位“1”的数量等于或大于预定阈值数量时，刷新计数管理器205可确定存储器单元的阈值电压分布改变的程度等于或大于预定阈值。因此，在这种情况下，控制器200可刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
(s150)，并且更新参考存储区域111的刷新计数值(s160)。
115.当参考数据data
ref
中包括的位“1”的数量小于预定阈值数量时，刷新计数管理器205可确定存储器单元的阈值电压分布改变的程度不等于或大于预定阈值。因此，在这种情况下，控制器200可不刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
。
116.图11d示出在针对刷新操作的擦除操作期间存储器单元的阈值电压分布的改变。命令生成器203可首先将擦除命令cmd
ers
传送到半导体存储器装置100。半导体存储器装置100可基于擦除验证电压vvrf2擦除存储器单元中存储的参考数据data
ref
。因此，在具有劣化的编程状态p’的阈值电压的存储器单元中存储的数据被擦除，并且存储器单元被改变为擦除状态e。
117.此后，命令生成器203可将编程命令cmd
pgm
和新的参考数据data
ref
传送到半导体存储器装置100。在这种情况下，新的参考数据data
ref
可以是仅包括位“0”的数据。因此，半导体存储器装置100将仅包括位“0”的参考数据data
ref
重新编程到参考存储区域111中。因此，存储器单元可被编程为具有图11b所示的阈值电压分布。
118.图12a至图12d是示出根据另一实施例的图8的步骤s130的示图。
119.图12a示出擦除状态e的阈值电压分布。根据本公开的实施例，参考数据data
ref
可以以slc编程方法被存储在参考存储区域111中。因此，如图12b所示，具有擦除状态e的阈值电压的存储器单元中的一些可被编程为编程状态p。例如，参考存储区域111中包括的存储器单元的一半可被编程为编程状态p。在这种情况下，剩余一半的存储器单元保持擦除状态e。
120.例如，在slc编程方法中，擦除状态e的存储器单元可存储位“1”，并且编程状态p的存储器单元可存储位“0”。在图12b的实施例中，参考数据data
ref
可以是位“0”和“1”以预定比率存在的数据。在实施例中，参考数据data
ref
中包括的位“0”的数量与位“1”的数量之比可以是1比1。因此，紧接在针对参考数据data
ref
的编程操作完成之后，参考存储区域111的存储器单元具有如图12b所示的阈值电压分布。在这种情况下，当使用读取电压r2执行读取操作时，位“0”的数量和位“1”的数量可以相同。因此，当参考存储区域111中包括的存储器单元具有如图12b所示的阈值电压分布时，通过读取操作s120传送到控制器200的参考数据data
ref
中包括的位“0”的数量和位“1”的数量可被确定为相同。因此，在这种情况下，在图8的步骤s130中，可确定存储器单元的阈值电压分布没有改变。
121.图12c示出在编程操作之后阈值电压分布劣化的存储器单元的状态。在图12c中，由于保持现象，被编程的存储器单元的阈值电压分布从编程状态p改变为劣化的编程状态p’。在这种情况下，当通过读取电压r2执行读取操作时，对应于阴影区域“b”的存储器单元
可被读取为存储位“1”。因此，当参考存储区域111中包括的存储器单元具有如图12c所示的阈值电压分布时，通过读取操作s120传送到控制器200的参考数据data
ref
中包括的位“0”的数量与位“1”的数量之比可被确定为发生改变。也就是说，位“1”的数量可能大于位“0”的数量。
122.在参考数据data
ref
中，当参考数据data
ref
中包括的位“1”的增加的数量等于或大于预定阈值数量时，刷新计数管理器205可确定存储器单元的阈值电压分布改变的程度等于或大于预定阈值。因此，在这种情况下，控制器200可刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
(s150)，并且更新参考存储区域111的刷新计数值(s160)。
123.在参考数据data
ref
中，当参考数据data
ref
中包括的位“1”的增加的数量小于预定阈值数量时，刷新计数管理器205可确定存储器单元的阈值电压分布改变的程度不等于或大于预定阈值。因此，在这种情况下，控制器200可不刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
。
124.图12d示出在针对刷新操作的擦除操作期间存储器单元的阈值电压分布的改变。命令生成器203可首先将擦除命令cmd
ers
传送到半导体存储器装置100。半导体存储器装置100可基于擦除验证电压vvrf2擦除存储器单元中存储的参考数据data
ref
。因此，具有劣化的编程状态p’的阈值电压的存储器单元中存储的数据被擦除，并且存储器单元被改变到擦除状态e。
125.此后，命令生成器203可将编程命令cmd
pgm
和新的参考数据data
ref
传送到半导体存储器装置100。在这种情况下，新的参考数据data
ref
可以是与相同的位“0”的数量和位“1”的数量相对应的数据。因此，半导体存储器装置100将参考数据data
ref
重新编程到参考存储区域111中。因此，参考存储区域111的存储器单元可被编程为具有图12b所示的阈值电压分布。
126.图13a至图13c是示出根据又一实施例的图8的步骤s130的示图。
127.图13a示出擦除状态e的阈值电压分布。根据本公开的实施例，参考数据data
ref
可以以slc编程方法被存储在参考存储区域111中。
128.例如，在slc编程方法中，处于擦除状态e的存储器单元可存储位“1”，并且处于编程状态p的存储器单元可存储位“0”。在图13a和图13b的实施例中，参考数据data
ref
可以是具有位“1”的数据。因此，擦除状态e的阈值电压分布被保持。在这种情况下，当使用读取电压r3执行读取操作时，可读取仅具有位“1”的数据。因此，当参考存储区域111中包括的存储器单元具有如图13a所示的阈值电压分布时，通过读取操作s120传送到控制器200的参考数据data
ref
中可仅包括位“1”。因此，在这种情况下，在图8的步骤s130中，可确定存储器单元的阈值电压分布没有改变。
129.图13b示出在擦除操作之后阈值电压分布劣化的存储器单元的状态。在图13b中，由于干扰现象，存储器单元的阈值电压分布从擦除状态e改变为劣化的擦除状态e’。在这种情况下，当通过读取电压r3执行读取操作时，对应于阴影区域“c”的存储器单元可被读取为存储位“0”。因此，当参考存储区域111中包括的存储器单元具有如图13b所示的阈值电压分布时，通过读取操作s120传送到控制器200的参考数据data
ref
中可混合有位“0”和位“1”。
130.当参考数据data
ref
中包括的位“0”的数量等于或大于预定阈值数量时，刷新计数管理器205可确定存储器单元的阈值电压分布改变的程度等于或大于预定阈值。因此，在这
种情况下，控制器200可刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
(s150)，并且更新参考存储区域111的刷新计数值(s160)。
131.当参考数据data
ref
中包括的位“0”的数量小于预定阈值数量时，刷新计数管理器205可确定存储器单元的阈值电压分布改变的程度不等于或大于预定阈值。因此，在这种情况下，控制器200可不刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
。
132.图13c示出在针对刷新操作的擦除操作期间存储器单元的阈值电压分布的改变。命令生成器203可首先将擦除命令cmd
ers
传送到半导体存储器装置100。半导体存储器装置100可基于擦除验证电压vvrf2擦除存储器单元中存储的参考数据data
ref
。因此，具有劣化的擦除状态e’的阈值电压的存储器单元中存储的数据被擦除，并且存储器单元被改变到擦除状态e。
133.此后，命令生成器203可不向半导体存储器装置100传送单独的编程命令cmd
pgm
。在这种情况下，因为参考存储区域111中包括的存储器单元的所有阈值电压都对应于擦除状态e，所以仅包括位“1”的参考数据data
ref
被存储在参考存储区域111中。
134.图14a至图14d是示出根据又一实施例的图8的步骤s130的示图。
135.图14a示出擦除状态e的阈值电压分布。根据本公开的实施例，参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
可以以slc编程方法来存储。因此，如图14b所示，具有擦除状态e的阈值电压的存储器单元中的一些可被编程为编程状态p。例如，参考存储区域111中包括的存储器单元的一半可被编程为编程状态p。在这种情况下，参考存储区域111中的剩余一半的存储器单元保持擦除状态e。
136.例如，在slc编程方法中，处于擦除状态e的存储器单元可存储位“1”，并且处于编程状态p的存储器单元可存储位“0”。在图14b的实施例中，参考数据data
ref
可以是位“0”和“1”以预定比率存在的数据。在实施例中，参考数据data
ref
中包括的位“0”的数量与位“1”的数量之比可以是1比1。因此，紧接在针对参考数据data
ref
的编程操作完成之后，存储器单元具有如图14b所示的阈值电压分布。在这种情况下，当通过读取电压r1执行读取操作时，位“0”的数量和位“1”的数量可以相同。同时，可能不存在具有读取电压r4和读取电压r5之间的阈值电压的存储器单元。
137.控制器200可控制半导体存储器装置100以执行基于读取电压r4的读取操作和基于读取电压r5的读取操作中的每一个。控制器200可通过将通过读取电压r4读取的参考数据data
ref
与通过读取电压r5读取的参考数据data
ref
进行比较来确定具有读取电压r4和读取电压r5之间的阈值电压的存储器单元的数量。例如，在通过读取电压r4读取的参考数据data
ref
中指示位“0”并且在通过读取电压r5读取的参考数据data
ref
中指示位“1”的存储器单元的阈值电压存在于读取电压r4和读取电压r5之间。在这种方法中，可确定具有读取电压r4和读取电压r5之间的阈值电压的存储器单元的数量。
138.因此，当参考存储区域111中包括的存储器单元具有如图14b所示的阈值电压分布时，具有读取电压r4和读取电压r5之间的阈值电压的存储器单元的数量可以是零。因此，在这种情况下，在图8的步骤s130中，可确定存储器单元的阈值电压分布没有改变。
139.图14c示出在编程操作之后阈值电压分布劣化的存储器单元的状态。在图14c中，由于保持现象和干扰现象，存储器单元的阈值电压分布分别从编程状态p和擦除状态e改变为劣化的编程状态p’和劣化的擦除状态e’。在这种情况下，当使用读取电压r4执行读取操
作时，对应于阴影区域“d”的存储器单元可被读取为存储位“0”。另外，当使用读取电压r5执行读取操作时，对应于阴影区域“d”的存储器单元可被读取为存储位“1”。
140.当对应于阴影区域“d”的存储器单元的数量等于或大于预定阈值数量时，刷新计数管理器205可确定存储器单元的阈值电压分布改变的程度等于或大于预定阈值。因此，在这种情况下，控制器200可刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
(s150)，并且更新参考存储区域111的刷新计数值(s160)。
141.当对应于阴影区域“d”的存储器单元的数量小于预定阈值数量时，刷新计数管理器205可确定存储器单元的阈值电压分布改变的程度不等于或大于预定阈值。因此，在这种情况下，控制器200可不刷新参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
。
142.图14d示出在针对刷新操作的擦除操作期间存储器单元的阈值电压分布的改变。命令生成器203可首先将擦除命令cmd
ers
传送到半导体存储器装置100。半导体存储器装置100可基于擦除验证电压vvrf2擦除存储器单元中存储的参考数据data
ref
。因此，具有劣化的编程状态p’和劣化的擦除状态e’的阈值电压的存储器单元中存储的数据被擦除，并且存储器单元被改变到擦除状态e。
143.此后，命令生成器203可将编程命令cmd
pgm
和新的参考数据data
ref
传送到半导体存储器装置100。在这种情况下，新的参考数据data
ref
可以是与相同的位“0”的数量和位“1”的数量相对应的数据。因此，半导体存储器装置100将新的参考数据data
ref
重新编程到参考存储区域111中。因此，存储器单元可被编程为具有图14b所示的阈值电压分布。
144.图15是示出根据本公开的实施例的坏块刷新计数关联表的示图。
145.参照图15，坏块刷新计数关联表包括指示序列编号的第一列、指示坏块数量的第二列以及指示刷新计数值的第三列。
146.序列编号指示上述通电序列。在第一列中，序列编号1指示第一通电序列，在第一通电序列中，在制造存储器系统1000之后，存储器系统1000被首次开启。
147.与序列编号1相对应的坏块的数量为零，这意为在第一通电序列期间生成的坏块的数量为零。另外，与序列编号1相对应的刷新计数值为0，这意为在第一通电序列中未对参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
执行刷新操作。
148.与序列编号2相对应的坏块的数量为零，这意为在第二通电序列期间生成的坏块的数量为零。另外，与序列编号2相对应的刷新计数值为0，这意为在第二通电序列中未对参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
执行刷新操作。
149.与序列编号3相对应的坏块的数量为零，这意为在第三通电序列期间生成的坏块的数量为零。另外，与序列编号3相对应的刷新计数值为0，这意为在第三通电序列中未对参考存储区域111中存储的参考数据data
ref
执行刷新操作。以这种方式，当存储器系统1000从关闭状态切换到开启状态时，可开始新的通电序列，并且相应通电序列中的刷新计数值和坏块的数量可被更新，并且被包括在坏块刷新计数关联表中。
150.参照图15，对应于序列编号58的坏块的数量为二。这意为直到第五十八通电序列所生成的坏块的累积数量为二。同时，对应于序列编号58的刷新计数值为0。这意为从第一通电序列到第五十八通电序列，还未针对参考存储区域111执行刷新操作。这与在第五十九通电序列中相同。
151.同时，对应于序列编号60的坏块的数量为五。这意为直到第六十通电序列所生成
的坏块的累积数量为五。因为对应于序列编号59的坏块的数量为二，所以在第六十通电序列中生成的坏块的数量为三。同时，对应于序列编号60的刷新计数值为1。因为直到第五十九通电序列没有执行刷新操作，这意为在第六十通电序列中在参考存储区域111中执行了刷新操作。
152.在第六十通电序列中，在参考存储区域111中执行刷新操作，并且坏块的数量增加3。这可意为在第五十九通电序列结束并且存储器系统1000关闭之后，在第六十通电序列开始之前，在存储器系统1000中发生诸如高温应力的重要事件。
153.如上所述，根据基于本公开的实施例的方法，通过在存储器系统1000的通电序列开始时确定参考存储区域111的存储器单元的阈值电压分布是否改变来执行刷新操作，并且当针对参考存储区域111执行刷新操作时，更新坏块刷新计数关联表的刷新计数值。
154.关于在每个通电序列中生成的坏块的数量的信息也在坏块刷新计数关联表中更新。因此，可通过参考坏块刷新计数关联表，在每个通电序列中比较刷新计数值和坏块的数量。通过这种比较，可检查存储器系统1000断电期间的事件的发生。
155.图16是示出图1所示的控制器200的示例的框图。
156.参照图16，控制器200连接到半导体存储器装置100和主机host。半导体存储器装置100可以是参照图2描述的半导体存储器装置。控制器200对应于图1或图7的控制器200。在下文中，省略重复的描述。
157.控制器200被配置成响应于来自主机host的请求而访问半导体存储器装置100。例如，控制器200被配置成控制半导体存储器装置100的读取操作、写入操作、擦除操作和后台操作。控制器200被配置成提供半导体存储器装置100与主机host之间的接口。控制器200被配置成驱动用于控制半导体存储器装置100的固件。
158.控制器200包括随机存取存储器(ram)210、处理单元220、主机接口230、存储器接口240和错误校正块250。ram 210被用作处理单元220的操作存储器、半导体存储器装置100与主机host之间的高速缓存存储器以及半导体存储器装置100与主机host之间的缓冲存储器中的至少一种。另外，ram 210也可用作临时存储待传送到半导体存储器装置100的命令的命令队列。
159.处理单元220控制控制器200的全部操作。根据实施例，图9所示的电源传感器201、命令生成器203、刷新计数管理器205和坏块管理器207可以以由处理单元220运行的固件的形式来实施。
160.主机接口230包括用于在主机host和控制器200之间执行数据交换的协议。作为实施例，控制器200被配置成通过诸如以下的各种接口协议中的至少一种与主机host通信：通用串行总线(usb)协议、多媒体卡(mmc)协议、外围组件互连(pci)协议、高速pci(pci-e)协议、高级技术附件(ata)协议、串行ata协议、并行ata协议、小型计算机系统接口(scsi)协议、增强型小型磁盘接口(esdi)协议、电子集成驱动(ide)协议以及私有协议。
161.存储器接口240与半导体存储器装置100接口连接。例如，存储器接口240包括nand闪存接口或nor闪存接口。
162.错误校正块250被配置成使用错误校正码(ecc)来检测和校正从半导体存储器装置100接收的数据的错误。处理单元220可根据错误校正块250的错误检测结果来控制半导体存储器装置100以调整读取电压并且执行重新读取。
163.控制器200和半导体存储器装置100可被集成在一个半导体装置中。作为实施例，控制器200和半导体存储器装置100可被集成到一个半导体装置中以形成诸如以下的存储卡：pc卡(例如，个人计算机存储卡国际协会(pcmcia))、紧凑型闪存卡(cf)、智能媒体卡(sm或smc)、记忆棒、多媒体卡(例如，mmc、rs-mmc或微型mmc)、sd卡(例如，sd、迷你sd、微型sd或sdhc)、通用闪存(ufs)等。
164.控制器200和半导体存储器装置100可被集成到一个半导体装置中以形成半导体驱动器(例如，固态驱动器(ssd))。ssd包括被配置成将数据存储在半导体存储器中的存储器系统1000。当包括控制器200和半导体存储器装置100的存储器系统1000用作ssd时，连接到该存储器系统1000的主机host的操作速度显著提高。
165.作为另一示例，包括控制器200和半导体存储器装置100的存储器系统1000被提供为诸如以下的电子装置的各种组件中的一种：计算机、超移动pc(umpc)、工作站、上网本、个人数字助理(pda)、便携式计算机、网络平板、无线电话、移动电话、智能电话、电子书、便携式多媒体播放器(pmp)、便携式游戏机、导航装置、黑盒、数码相机、三维电视、数字音频记录器、数字音频播放器、数字图片记录器、数字图片播放器、数字视频记录器、数字视频播放器、能够在无线环境中传输和接收信息的装置、配置家庭网络的各种电子装置中的一种、配置计算机网络的各种电子装置中的一种、配置远程信息处理网络的各种电子装置中的一种、rfid装置或配置计算系统的各种组件中的一种。
166.作为实施例，半导体存储器装置100或包括该半导体存储器装置100的存储器系统1000可被安装为各种类型的封装。例如，半导体存储器装置100或存储器系统1000可以以诸如以下的方法来封装和安装：堆叠封装(pop)、球栅阵列(bga)、芯片级封装(csp)、塑料引线芯片载体(plcc)、塑料双列直插式封装(pdip)、窝伏尔组件中的管芯、晶圆形式管芯、板上芯片(cob)、陶瓷双列直插式封装(cerdip)、塑料公制四方扁平封装(mqfp)、薄型四方扁平封装(tqfp)、小外型集成电路(soic)、收缩型小外形封装(ssop)、薄型小外形封装(tsop)、系统级封装(sip)、多芯片封装(mcp)、晶圆级制造封装(wfp)或晶圆级处理堆叠封装(wsp)。
167.图17是示出图1的存储器系统的应用示例的框图。
168.参照图17，存储器系统2000包括半导体存储器装置2100和控制器2200。半导体存储器装置2100包括多个半导体存储器芯片。多个半导体存储器芯片被划分成多个组。
169.在图17中，多个组分别通过第一至第k通道ch1至chk与控制器2200通信。每个半导体存储器芯片的配置和操作类似于参照图2描述的半导体存储器装置100的配置和操作。
170.多个组中的每一个被配置成通过一个公共通道与控制器2200通信。控制器2200与参照图16所述的控制器200类似地配置，并且被配置成通过多个通道ch1至chk控制半导体存储器装置2100的多个存储器芯片。
171.图18是示出包括参照图17所描述的存储器系统的计算系统3000的框图。
172.计算系统3000包括中央处理装置3100、随机存取存储器(ram)3200、用户接口3300、电源3400、系统总线3500和存储器系统2000。
173.存储器系统2000通过系统总线3500电连接到中央处理单元3100、ram 3200、用户接口3300和电源3400。通过用户接口3300提供的或通过中央处理装置3100处理的数据被存储在存储器系统2000中。
174.在图18中，半导体存储器装置2100通过控制器2200连接到系统总线3500。然而，半
导体存储器装置2100可被配置成直接连接到系统总线3500。此时，控制器2200的功能由中央处理装置3100和ram 3200执行。
175.在图18中，提供了参照图17描述的存储器系统2000。然而，存储器系统2000可利用参照图16描述的包括控制器200和半导体存储器装置100的存储器系统1000来代替。
176.在本说明书和附图中公开的本公开的实施例仅提供有具体示例，以容易地描述本公开的技术内容并帮助理解本公开，并且不旨在限制本公开的范围。对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，除了本文所公开的实施例之外，还可实施基于本公开的技术精神的其他修改示例。

技术特征：

1.一种控制器，所述控制器控制半导体存储器装置的操作，所述半导体存储器装置包括参考存储区域和普通存储区域，所述控制器包括：电源传感器，生成通电信号，所述通电信号指示包括所述控制器的存储器系统通电；命令生成器，响应于所述通电信号而生成用于读取所述参考存储区域中存储的参考数据的读取命令，并且将所述读取命令传送到所述半导体存储器装置；以及刷新计数管理器，分析从所述半导体存储器装置接收的所读取的参考数据，并且确定所述参考存储区域中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变，其中所述命令生成器基于所述刷新计数管理器的确定结果，控制所述半导体存储器装置以对所述参考存储区域中存储的所述参考数据执行刷新操作。2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述刷新计数管理器响应于执行所述刷新操作而更新针对所述参考存储区域的刷新计数值，所述刷新计数值表示对所述参考存储区域中存储的所述参考数据执行所述刷新操作的次数。3.根据权利要求1所述的控制器，进一步包括：坏块管理器，更新所述半导体存储器装置中包括的多个存储块之中的坏块的数量。4.根据权利要求2所述的控制器，其中所述控制器控制所述半导体存储器装置以单层单元编程方法即slc编程方法将所述参考数据编程在所述参考存储区域中。5.根据权利要求4所述的控制器，其中所述刷新计数管理器基于所读取的参考数据中包括的位“0”的数量和位“1”的数量中的至少一个，确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布是否改变。6.根据权利要求5所述的控制器，其中当确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布被改变时，所述命令生成器生成用于擦除所述参考存储区域中存储的所述参考数据的命令，然后生成用于将新的参考数据编程在所述参考存储区域中的命令。7.根据权利要求6所述的控制器，其中所述刷新计数管理器接收所述半导体存储器装置的系统存储区域中存储的坏块刷新计数关联表，并且响应于所述刷新操作的执行而基于更新后的刷新计数值来更新所述坏块刷新计数关联表。8.根据权利要求5所述的控制器，其中仅包括位“0”的参考数据被编程在所述参考存储区域中，并且当所读取的参考数据中包括的位“1”的数量等于或大于预定阈值时，所述刷新计数管理器确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布被改变。9.根据权利要求5所述的控制器，其中仅包括位“1”的参考数据被编程在所述参考存储区域中，并且当所读取的参考数据中包括的位“0”的数量等于或大于预定阈值时，所述刷新计数管理器确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布被改变。10.根据权利要求5所述的控制器，其中包括彼此相等的位“0”的数量和位“1”的数量的参考数据被编程在所述参考存储区域中，并且当通过从所读取的参考数据中包括的位“1”的数量中减去所编程的参考数据中包括的位“1”的数量而获得的值等于或大于预定阈值时，所述刷新计数管理器确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布被改变。
11.根据权利要求5所述的控制器，其中包括彼此相等的位“0”的数量和位“1”的数量的参考数据被编程在所述参考存储区域中，并且当具有第一读取电压和第二读取电压之间的阈值电压的存储器单元的数量等于或大于预定阈值时，所述刷新计数管理器确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布被改变，所述第二读取电压大于所述第一读取电压。12.一种操作控制器的方法，所述控制器控制半导体存储器装置的操作，所述半导体存储器装置包括参考存储区域和普通存储区域，所述方法包括：感测包括所述控制器的存储器系统的开启状态；读取所述参考存储区域中存储的参考数据；基于所读取的参考数据，确定所述参考存储区域中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变；并且响应于确定所述阈值电压分布改变的程度等于或大于预定阈值，对所述参考存储区域中存储的所述参考数据执行刷新操作。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：响应于所述刷新操作的执行而更新针对所述参考存储区域的刷新计数值，所述刷新计数值表示对所述参考存储区域中存储的所述参考数据执行所述刷新操作的次数。14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：基于所更新后的刷新计数值来更新坏块刷新计数关联表，其中，对于所述存储器系统的每个通电序列，所述坏块刷新计数关联表包括所述存储器系统中生成的坏块的累积数量以及所述刷新计数值，所述通电序列表示存储器系统的开启时段。15.根据权利要求12所述的方法，其中执行所述刷新操作包括：控制所述半导体存储器装置以slc编程方法将所述参考数据编程在所述参考存储区域中。16.根据权利要求15所述的方法，其中控制所述半导体存储器装置以所述slc编程方法将所述参考数据编程在所述参考存储区域中包括：使用验证电压来对所述参考数据进行编程，并且读取所述参考存储区域中存储的所述参考数据包括：利用低于所述验证电压的读取电压来读取所述参考存储区域中存储的所述参考数据。17.根据权利要求16所述的方法，其中确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布是否改变包括：基于所读取的参考数据中包括的位“0”的数量和位“1”的数量中的至少一个来确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布是否改变。18.根据权利要求17所述的方法，其中仅包括位“0”的参考数据被编程在所述参考存储区域中，并且确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布是否改变包括：响应于确定所读取的参考数据中包括的位“1”的数量等于或大于预定值，确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布被改变。19.根据权利要求17所述的方法，其中仅包括位“1”的参考数据被编程在所述参考存储区域中，并且
确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布是否改变包括：响应于确定所读取的参考数据中包括的位“0”的数量等于或大于预定值，确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布被改变。20.根据权利要求17所述的方法，其中包括彼此相等的位“0”的数量和位“1”的数量的参考数据被编程在所述参考存储区域中，并且确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布是否改变包括：响应于确定具有第一读取电压和第二读取电压之间的阈值电压的存储器单元的数量等于或大于预定值，确定所述参考存储区域中包括的所述存储器单元的所述阈值电压分布被改变，所述第二读取电压大于所述第一读取电压。

技术总结

本申请涉及一种控制器，该控制器控制包括参考存储区域和普通存储区域的半导体存储器装置的操作。控制器包括电源传感器、命令生成器和刷新计数管理器。电源传感器生成通电信号，该通电信号指示包括控制器的存储器系统通电。命令生成器响应于通电信号生成用于读取参考存储区域中存储的参考数据的读取命令，并且将该读取命令传送到半导体存储器装置。刷新计数管理器分析从半导体存储器装置接收的所读取的参考数据，并且确定参考存储区域中包括的存储器单元的阈值电压分布是否改变。命令生成器基于刷新计数管理器的确定结果，控制半导体存储器装置以对参考存储区域中存储的参考数据执行刷新操作。据执行刷新操作。据执行刷新操作。