存储设备和包括该存储设备的存储系统技术方案

一种存储设备，包括：存储器单元阵列，包括连接到多条字线和多条位线的多个存储器单元；物理不可克隆功能(PUF)电路，被配置为基于多个存储器单元中的两个存储器单元之间的电压差异输出PUF数据，两个存储器单元连接到多条字线中的字线和多条位线中的两条位线，并且相同的数据被编程到两个存储器单元；以及存储器控制器，被配置为从PUF电路接收PUF数据，并基于PUF数据的值将PUF数据或PUF数据的反转值编程到两个存储器单元中的一个。程到两个存储器单元中的一个。程到两个存储器单元中的一个。

【技术实现步骤摘要】
存储设备和包括该存储设备的存储系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年11月12日提交的第10
‑
2021
‑
0155797号韩国专利申请和2022年7月19日提交的第10
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2022
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0089201号韩国专利申请的优先权，其内容通过引用整体结合于此。


[0003]本公开涉及存储设备，更具体地，涉及具有物理不可克隆功能的存储设备以及包括该存储设备的存储系统。

技术介绍

[0004]存储设备根据诸如计算机、智能电话或智能平板的主机设备的控制来存储数据。存储设备包括用于在磁盘(诸如硬盘驱动器(HDD))上存储数据的设备，以及用于在半导体存储器(特别是非易失性存储器，诸如固态驱动器(SSD)或存储卡)中存储数据的设备。
[0005]随着对存储在存储设备中的数据的安全性要求的增加，目前开发了具有物理不可克隆功能(PUF)的存储设备。
[0006]在该
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此它可能包含不构成在该国中对于本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]提供了一种用于提高安全性的存储设备。
[0008]根据示例实施例的一个方面，存储设备包括：存储器单元阵列，包括连接到多条字线和多条位线的多个存储器单元；物理不可克隆功能(PUF)电路，被配置为基于多个存储器单元当中的两个存储器单元之间的电压差异输出PUF数据，两个存储器单元连接到多条字线当中的字线和多条位线当中的两条位线，并且相同的数据被编程到两个存储器单元；以及存储器控制器，被配置为从PUF电路接收PUF数据，并基于PUF数据的值将PUF数据或PUF数据的反转(inverted)值编程到两个存储器单元中的一个。
[0009]根据示例实施例的一个方面，一种存储系统包括：存储器设备，包括连接到多条字线和多条位线的多个存储器单元，其中多个存储器单元被编程有安全数据和关于安全数据的错误纠正码(ECC)奇偶校验，并且安全数据包括任意逻辑值和任意逻辑值的反转逻辑值；以及存储器控制器，被配置为基于安全数据生成认证密钥。
[0010]根据示例实施例的一个方面，一种用于操作存储设备的方法包括：将相同的数据编程到对应于多条位线中的每一条位线的多个存储器单元对；基于包括在多个存储器单元对当中的相应存储器单元对中的第一存储器单元和第二存储器单元之间的电压差异，读取物理不可克隆功能(PUF)数据；基于PUF数据将PUF数据和PUF数据的反转值之一编程到第一存储器单元或第二存储器单元；以及基于存储在第一存储器单元和第二存储器单元中的值生成安全数据。
附图说明
[0011]从以下结合附图的描述中，本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
[0012]图1示出了根据实施例的存储器系统的框图；
[0013]图2示出了根据实施例的存储器设备的框图；
[0014]图3示出了根据实施例的存储器块的电路图；
[0015]图4示出了根据实施例的存储器块的透视图；
[0016]图5示出了根据实施例的用于操作存储器系统的方法的流程图；
[0017]图6示出了根据实施例的物理不可克隆功能(PUF)电路；
[0018]图7示出了根据实施例的PUF控制信号和行解码器的输出信号的时序图；
[0019]图8示出了根据实施例的存储系统的框图；
[0020]图9示出了根据实施例的用于操作存储系统的方法的流程图；和
[0021]图10示出了应用根据实施例的存储器设备的固态驱动器(SSD)系统的框图。
具体实施方式
[0022]在下面的详细描述中，仅通过说明的方式示出和描述了本公开的某些实施例。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本公开的精神或范围。
[0023]因此，附图和描述本质上被认为是说明性的而非限制性的，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
[0024]以单数形式引用的表达可以被解释为单数或复数，除非使用表达“一个”、“单个”等。包括诸如第一、第二等序数的术语将仅用于描述各种组件，而不应被解释为限制这些组件。这些术语可以仅用于将一个组件与其他组件区分开来。
[0025]图1示出了根据实施例的存储器系统的框图。
[0026]参考图1，存储器系统10包括存储器设备100和存储器控制器200。例如，存储器系统10可以用诸如固态驱动器(SSD)、嵌入式存储器和/或可附接/可拆卸外部存储器的存储设备来实现。
[0027]存储器设备100和存储器控制器200可以通过存储器接口彼此连接，并且可以通过存储器接口向彼此发送信号/从彼此接收信号。
[0028]存储器设备100包括存储器单元阵列110、物理不可克隆功能(PUF)电路120和控制逻辑电路130。存储器设备100可以具有外围单元(cell over periphery,COP)结构。存储器设备100可以具有接合垂直NAND(bonding
‑
vertical NAND,B
‑
VNAND)结构。
[0029]存储器单元阵列110包括由多个行和多个列限定的多个存储器单元。例如，多个存储器单元可以是(NAND，非AND)闪存单元，并且本公开不限于此。
[0030]控制逻辑电路130可以控制存储器单元阵列110存储从存储器控制器200获取的数据DATA，和/或控制存储器单元阵列110将存储的数据DATA输出到存储器控制器200。
[0031]PUF电路120可以连接到存储器单元阵列110，可以通过使用存储器单元阵列110生成PUF数据，并且可以输出生成的PUF数据。这里，可以基于两个任意存储器单元的唯一输出电压之间的差异来生成PUF数据。用于生成PUF数据的存储器单元将被称为PUF单元。PUF单
元可以是存储器单元阵列110中的多个单元当中的任意单元。
[0032]PUF电路120可以通过基于硬件的固有特性比较对应于硬件的唯一值来生成PUF数据。例如，当包括在半导体芯片中的诸如半导体器件的多件硬件通过相同的工艺制造时，多件相应的硬件可能不完全彼此对应，并且在多件硬件之间可能生成关于制造规格的小的硬件变化。例如，在多件硬件之间可能存在掺杂浓度和沟道长度的微小差异。作为另一个示例，当数据被编程到存储器单元时，包括NAND闪存的非易失性存储器可以形成单元分布。根据工艺分布，相应存储器单元的掺杂浓度和沟道长度对于相应存储器单元可能略有不同。可以基于硬件变化提取硬件的唯一值，并且提取的值可以用于需要安全性的应用中，例如，安全通信、安全数据处理、用户识别或固件更新。PUF数据可以表示基于硬件变化生成的唯一值或基于硬件变化生成的一组唯一值。
[0033]存储器控制器200可以基于(通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储设备，包括：存储器单元阵列，所述存储器单元阵列包括连接到多条字线和多条位线的多个存储器单元；物理不可克隆功能(PUF)电路，被配置为基于所述多个存储器单元当中的两个存储器单元之间的电压差异输出PUF数据，所述两个存储器单元连接到所述多条字线当中的字线和所述多条位线当中的两条位线，并且相同的数据被编程到所述两个存储器单元；和存储器控制器，被配置为从所述PUF电路接收所述PUF数据，并基于所述PUF数据的值将所述PUF数据或所述PUF数据的反转值编程到所述两个存储器单元中的一个。2.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述PUF电路包括：复位电路，被配置为均衡所述两条位线之间的电压差异；和运算电路，连接到所述两条位线，并且被配置为通过放大所述两个存储器单元之间的电压差异来生成所述PUF数据。3.根据权利要求2所述的存储设备，其中所述PUF电路还包括：位线选择器，被配置为从所述多条位线当中选择所述两条位线，以及所述复位电路和所述运算电路连接到由所述位线选择器选择的所述两条位线。4.根据权利要求1所述的存储设备，其中所述存储器控制器还被配置为生成安全数据，在所述安全数据中，所述PUF数据和所述PUF数据的反转值按照所述两条位线的顺序被顺序地排列。5.根据权利要求4所述的存储设备，其中所述存储器控制器还被配置为对所述安全数据执行错误纠正码(ECC)编码以生成ECC奇偶校验，并将所述ECC奇偶校验编程到与所述两个存储器单元相关的存储器单元。6.根据权利要求4所述的存储设备，其中所述多个存储器单元包括存储器单元对的集合，并且所述集合中的相应存储器单元对包括一对存储器单元，所述PUF电路还被配置为输出对应于所述存储器单元对的集合中的多个存储器单元对的多个PUF数据，并且所述存储器控制器还被配置为生成安全数据，在所述安全数据中，所述PUF数据和相应PUF数据的反转值按照所述两条位线的顺序被顺序地排列。7.根据权利要求6所述的存储设备，其中所述安全数据是基于对应于所述相应存储器单元的逻辑值来配置的，并且所述存储器控制器还被配置为对所述安全数据执行ECC编码以生成ECC奇偶校验，将所述安全数据编程到对应的存储器单元，并将所述ECC奇偶校验编程到与所述对应的存储器单元相关的存储器单元。8.一种存储系统，包括：存储器设备，包括连接到多条字线和多条位线的多个存储器单元，其中所述多个存储器单元被编程有安全数据和关于所述安全数据的错误纠正码(ECC)奇偶校验，并且所述安全数据包括任意逻辑值和所述任意逻辑值的反转逻辑值；和存储器控制器，被配置为基于所述安全数据生成认证密钥。9.根据权利要求8所述的存储系统，其中，所述存储器控制器还被配置为：基于所述ECC奇偶校验在所述安全数据中检测位错误，以及
基于检测到所述位错误，对所述安全数据执行ECC解码以生成经错误纠正...

【专利技术属性】
技术研发人员：金亨锡，李墉焌，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：