本申請(qǐng)要求2015年11月13日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2015-0159586號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用整體合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示例性實(shí)施例總體而言涉及一種存儲(chǔ)系統(tǒng)，更具體而言，涉及一種處理存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)環(huán)境范式已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樵谌魏螘r(shí)間任何地點(diǎn)都可以使用的普適計(jì)算系統(tǒng)。由于此事實(shí)，諸如移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦的便攜式電子設(shè)備的使用迅速增加。這些便攜式電子設(shè)備通常使用具有用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的一個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)系統(tǒng)，即，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備可以用作便攜式電子設(shè)備的主存儲(chǔ)器件或輔助存儲(chǔ)器件。

使用存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備提供良好的穩(wěn)定性、耐久性、高信息訪問(wèn)速度、以及低功耗，因?yàn)樗鼈儧](méi)有活動(dòng)部件。具有這樣優(yōu)點(diǎn)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備的示例包括通用串行總線(USB)存儲(chǔ)器件、具有各種接口的存儲(chǔ)卡、以及固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例涉及一種存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法，該存儲(chǔ)系統(tǒng)能最小化存儲(chǔ)系統(tǒng)的復(fù)雜性和性能退化，以及最大化存儲(chǔ)器件的使用效率，由此快速且穩(wěn)定地處理數(shù)據(jù)。

在實(shí)施例中，存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括：多個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包括多個(gè)頁(yè)區(qū)域，每個(gè)頁(yè)區(qū)域包括適用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的多個(gè)頁(yè)；以及控制器，適用于通過(guò)響應(yīng)于針對(duì)一個(gè)或更多個(gè)封閉存儲(chǔ)塊的寫入命令將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)塊之中的另一個(gè)存儲(chǔ)塊中，來(lái)更新所述一個(gè)或更多個(gè)封閉存儲(chǔ)塊，以及作為封閉存儲(chǔ)塊的更新結(jié)果來(lái)更新指示一個(gè)或更多個(gè)無(wú)效頁(yè)區(qū)域的映射列表，所述一個(gè)或更多個(gè)無(wú)效頁(yè)區(qū)域中的每個(gè)僅包括無(wú)效頁(yè)。

映射列表可以包括分別與存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)位區(qū)域。

作為封閉存儲(chǔ)塊的更新結(jié)果，控制器可以將位區(qū)域設(shè)置為表示無(wú)效區(qū)段的值。

控制器還可以通過(guò)檢測(cè)和收集無(wú)效頁(yè)區(qū)域來(lái)產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊。

控制器可以基于位區(qū)域的設(shè)置值來(lái)利用無(wú)效頁(yè)區(qū)域產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊。

控制器還對(duì)封閉存儲(chǔ)塊中的除無(wú)效頁(yè)區(qū)域之外的其他頁(yè)區(qū)域執(zhí)行垃圾收集。

映射列表是位映射、干凈映射或干凈塊位映射的形式。

在實(shí)施例中，一種存儲(chǔ)系統(tǒng)的操作方法，存儲(chǔ)系統(tǒng)包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包括多個(gè)頁(yè)區(qū)域，每個(gè)頁(yè)區(qū)域包括適用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的多個(gè)頁(yè)，所述操作方法可以包括：通過(guò)響應(yīng)于針對(duì)封閉存儲(chǔ)塊的寫入命令將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)塊之中的另一個(gè)存儲(chǔ)塊中，來(lái)更新充滿編程的數(shù)據(jù)的一個(gè)或更多個(gè)封閉存儲(chǔ)塊；以及作為封閉存儲(chǔ)塊的更新結(jié)果來(lái)更新指示封閉存儲(chǔ)塊中的一個(gè)或更多個(gè)無(wú)效頁(yè)區(qū)域的映射列表，所述一個(gè)或更多個(gè)無(wú)效頁(yè)區(qū)域中的每個(gè)充滿無(wú)效頁(yè)。

映射列表可以包括分別與存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)位區(qū)域。

更新映射列表可以包括：作為封閉存儲(chǔ)塊的更新結(jié)果來(lái)將位區(qū)域設(shè)置為表示無(wú)效區(qū)段的值。

所述操作方法還可以包括：利用無(wú)效頁(yè)區(qū)域產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊。

可以基于位區(qū)域的設(shè)置值來(lái)執(zhí)行產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊的步驟。

所述操作方法還可以包括：對(duì)封閉存儲(chǔ)塊中的除無(wú)效頁(yè)區(qū)域之外的其他頁(yè)區(qū)域執(zhí)行垃圾收集。

映射列表可以是位映射、干凈映射或干凈塊位映射的形式。

在實(shí)施例中，一種存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括：多個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包括多個(gè)頁(yè)區(qū)域，每個(gè)頁(yè)區(qū)域包括適用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的多個(gè)頁(yè)；以及控制器，適用于在用于恢復(fù)既具有有效頁(yè)又具有無(wú)效頁(yè)的頁(yè)區(qū)域的無(wú)效頁(yè)的垃圾收集操作之前，從多個(gè)封閉存儲(chǔ)塊的多個(gè)頁(yè)區(qū)域檢測(cè)僅具有無(wú)效頁(yè)的頁(yè)區(qū)域，以及收集檢測(cè)的無(wú)效頁(yè)區(qū)域以產(chǎn)生第一空白存儲(chǔ)塊。

控制器可以在產(chǎn)生第一空白存儲(chǔ)塊之后，執(zhí)行垃圾收集操作，以針對(duì)僅包括既有有效頁(yè)又有無(wú)效頁(yè)的頁(yè)區(qū)域的整個(gè)存儲(chǔ)塊或者既有有效頁(yè)又有無(wú)效頁(yè)的頁(yè)區(qū)域來(lái)產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)額外的空白存儲(chǔ)塊。

附圖說(shuō)明

圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示圖。

圖2是圖示圖1所示的存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器件的示例的更多細(xì)節(jié)的示圖。

圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)塊的電路圖。

圖4至圖11是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的存儲(chǔ)器件的進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的示圖。

圖12是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理操作的示圖。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理操作的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式來(lái)實(shí)施，而不應(yīng)理解為限于本文所闡述的實(shí)施例。確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)將是徹底的和完整的，這些實(shí)施例將向相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明。遍及本公開(kāi)，在本發(fā)明的各個(gè)附圖和實(shí)施例中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的部件。還要注意，在本說(shuō)明書(shū)中，“連接/耦接”不僅指一個(gè)部件直接耦接另一個(gè)部件，而且指一個(gè)部件經(jīng)由中間部件間接耦接另一個(gè)部件。此外，單數(shù)形式可以包括復(fù)數(shù)形式，只要未另外明確陳述。應(yīng)當(dāng)容易理解，在本公開(kāi)中，“在…上”和“在…之上”的含義應(yīng)當(dāng)以最廣義的方式來(lái)理解，從而“在…上”不僅表示“直接在”某物“上”，而且還表示在其間存在中間特征或中間層的情況下“在”某物“上”，“在…之上”不僅表示直接在某物的頂部上，而且還表示在其間存在中間特征或中間層的情況下在某物的頂部上。當(dāng)?shù)谝粚颖环Q作“在”第二層“上”或“在”襯底“上”時(shí)，其可以不僅指第一層直接形成在第二層或襯底上的情況，而且還可以指在第一層與第二層之間或在第一層與襯底之間存在第三層的情況。

將理解的是，盡管本文中可以使用術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等來(lái)描述各個(gè)元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)用來(lái)將一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開(kāi)來(lái)。因此，在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，以下描述的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分。

還將理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”及其變型、“包含”及其變型或者“具有”及其變型具體說(shuō)明存在所陳述的特征、整體、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、操作、元件、部件和/或它們的組合。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任意組合和所有組合。

除非另外定義，否則本文所使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明構(gòu)思所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的含義相同的意義。還將理解的是，諸如在通用詞典中定義的那些術(shù)語(yǔ)的術(shù)語(yǔ)，應(yīng)理解為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)技術(shù)背景下的含義一致的含義，除非在本文中另外明確定義，否則術(shù)語(yǔ)不應(yīng)以理想主義的或過(guò)于形式主義的意義來(lái)解釋。

在以下描述中，闡述了大量的具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本公開(kāi)的透徹理解。本公開(kāi)可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下實(shí)踐。在其他情況下，為了避免不必要地使本公開(kāi)模糊，沒(méi)有詳細(xì)描述已知的工藝結(jié)構(gòu)和/或工藝。

在下文中，將參照附圖更加詳細(xì)地描述本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例。

圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框圖。

參照?qǐng)D1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以包括主機(jī)102和存儲(chǔ)系統(tǒng)110。

主機(jī)102可以是或包括例如諸如移動(dòng)電話、MP3播放器和膝上計(jì)算機(jī)等的便攜式電子設(shè)備。主機(jī)102也可以是或包括例如諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、TV、投影儀等的電子設(shè)備。

存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以響應(yīng)于來(lái)自主機(jī)102的請(qǐng)求而操作。例如，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以儲(chǔ)存要被主機(jī)102訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以用作主機(jī)102的主存儲(chǔ)系統(tǒng)。存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以用作主機(jī)102的輔助存儲(chǔ)系統(tǒng)。根據(jù)可與主機(jī)102電耦接的主機(jī)接口的協(xié)議，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以是或包括各種數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備中的任何一種。存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以是或包括以下各種儲(chǔ)存設(shè)備中的任何一種，諸如固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、尺寸減小的MMC(RS-MMC)和微型MMC、安全數(shù)字(SD)卡、迷你SD和微型SD、通用串行總線(USB)儲(chǔ)存設(shè)備、通用閃存(UFS)設(shè)備、緊湊型閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡、記憶棒等。

用于存儲(chǔ)系統(tǒng)110的儲(chǔ)存設(shè)備可以用諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)的易失性存儲(chǔ)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。用于存儲(chǔ)系統(tǒng)110的儲(chǔ)存設(shè)備可以用諸如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、掩膜ROM(MROM)、可編程ROM(PROM)、可擦除可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(FRAM)、相變RAM(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、電阻式RAM(RRAM)等的非易失性存儲(chǔ)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以包括用于儲(chǔ)存要被主機(jī)102訪問(wèn)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器件150和用于控制存儲(chǔ)器件150中的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的控制器130。

控制器130和存儲(chǔ)器件150可以集成為單個(gè)半導(dǎo)體器件。例如，控制器130和存儲(chǔ)器件150可以集成為被配置為固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)的單個(gè)半導(dǎo)體器件。當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)110實(shí)施成SSD時(shí)，可以顯著地提高主機(jī)102的操作速度。

控制器130和存儲(chǔ)器件150可以集成為被配置成存儲(chǔ)卡的單個(gè)半導(dǎo)體器件?？刂破?30和存儲(chǔ)器件150可以集成為被配置成以下存儲(chǔ)卡的單個(gè)半導(dǎo)體器件，諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì)(PCMCIA)卡、緊湊型閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡(SMC)、記憶棒、多媒體卡(MMC)、RS-MMC和微型MMC、安全數(shù)字(SD)卡、迷你SD、微型SD和SDHC、通用閃存(UFS)設(shè)備等。

再例如，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以是或包括計(jì)算機(jī)、超移動(dòng)PC(UMPC)、工作站、上網(wǎng)本、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)平板、平板電腦、無(wú)線電話、移動(dòng)電話、智能電話、電子書(shū)、便攜式多媒體播放器(PMP)、便攜式游戲機(jī)、導(dǎo)航儀、黑匣子、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字多媒體廣播(DMB)播放器、三維(3D)電視、智能電視、數(shù)字錄音機(jī)、數(shù)字音頻播放器、數(shù)字圖像記錄儀、數(shù)字圖像播放器、數(shù)字視頻記錄儀、數(shù)字視頻播放器、配置數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)存器、能在無(wú)線環(huán)境下發(fā)送和接收信息的設(shè)備、配置家用網(wǎng)絡(luò)的各種電子設(shè)備中的一種、配置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種電子設(shè)備中的一種、配置遠(yuǎn)程信息網(wǎng)絡(luò)的各種電子設(shè)備中的一種、RFID設(shè)備、配置計(jì)算系統(tǒng)的各種組件中的一種等。

存儲(chǔ)器件150可以在寫入操作期間儲(chǔ)存從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器件可以在讀取操作期間提供儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)到主機(jī)102。存儲(chǔ)器件150可以包括多個(gè)存儲(chǔ)塊152、154和156。存儲(chǔ)塊152、154和156中的每個(gè)可以包括多個(gè)頁(yè)。每個(gè)頁(yè)可以包括可電耦接到多個(gè)字線(WL)的多個(gè)存儲(chǔ)單元。

存儲(chǔ)器件150可以在電源中斷或關(guān)斷時(shí)保留儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器件150可以是例如閃存的非易失性存儲(chǔ)器件。閃存可以具有三維(3D)層疊結(jié)構(gòu)。稍后將參照?qǐng)D2至圖11更詳細(xì)地描述存儲(chǔ)器件150的3D層疊結(jié)構(gòu)。

控制器130可以響應(yīng)于來(lái)自主機(jī)102的請(qǐng)求來(lái)控制存儲(chǔ)器件150。控制器130可以控制存儲(chǔ)器件150與主機(jī)102之間的數(shù)據(jù)的流動(dòng)。例如，控制器130可以提供從存儲(chǔ)器件150讀取的數(shù)據(jù)到主機(jī)102，以及將從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件150中。為此，控制器130可以控制存儲(chǔ)器件150的整體操作，例如，諸如讀取操作、寫入操作、編程操作和擦除操作。

在圖1的示例中，控制器130可以包括主機(jī)接口單元132、處理器134、錯(cuò)誤校正碼(ECC)單元138、電源管理單元140、NAND閃存控制器142和存儲(chǔ)器144。

主機(jī)接口單元132可以處理從主機(jī)102提供的命令和數(shù)據(jù)。主機(jī)接口單元132可以經(jīng)由諸如通用串行總線(USB)、多媒體卡(MMC)、外圍組件互連-快速(PCI-E)、串行附件SCSI(SAS)、串行高級(jí)技術(shù)附件(SATA)、并行高級(jí)技術(shù)附件(PATA)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)、增強(qiáng)型小盤接口(ESDI)、集成驅(qū)動(dòng)電路(IDE)等的各種接口協(xié)議中的至少一種來(lái)與主機(jī)102通信。

ECC單元138可以在讀取操作期間檢測(cè)并校正從存儲(chǔ)器件150讀取的數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。例如，當(dāng)錯(cuò)誤比特位的數(shù)量大于或等于可校正錯(cuò)誤比特位的閾值數(shù)量時(shí)，ECC單元138可以不校正錯(cuò)誤比特位，以及可以輸出指示校正錯(cuò)誤比特位失敗的錯(cuò)誤校正失敗信號(hào)。

ECC單元138可以基于諸如低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼、博斯-喬赫里-霍克文黑姆(BCH，Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)碼、渦輪碼(turbo code)、里德-所羅門(RS，Reed-Solomon)碼、卷積碼、遞歸系統(tǒng)碼(RSC)、格形編碼調(diào)制(TCM)、塊編碼調(diào)制(BCM)等的編碼調(diào)制來(lái)執(zhí)行錯(cuò)誤校正操作。ECC單元138可以包括錯(cuò)誤校正操作所需要的所有電路、系統(tǒng)或設(shè)備。

PMU 140可以提供和/或管理用于控制器130的電源，即，用于包括在控制器130中的組件的電源?？梢允褂萌魏魏线m的電源模塊。

NFC 142可以用作控制器130與存儲(chǔ)器件150之間的存儲(chǔ)器接口，以允許控制器130例如響應(yīng)于來(lái)自主機(jī)102的請(qǐng)求來(lái)控制存儲(chǔ)器件150。當(dāng)存儲(chǔ)器件150是快閃存儲(chǔ)器時(shí)，例如，當(dāng)存儲(chǔ)器件150是NAND快閃存儲(chǔ)器時(shí)，NFC 142可以產(chǎn)生用于存儲(chǔ)器件150的控制信號(hào)以及在處理器134的控制下處理數(shù)據(jù)。盡管圖1的實(shí)施例中的接口單元142是適用于將NAND快閃存儲(chǔ)器與控制器接口的NFC單元，但本發(fā)明不限于此種方式。接口單元142可以是適用于將存儲(chǔ)器件150接口到控制器的任何合適的接口單元。注意，可以根據(jù)采用的存儲(chǔ)器件的類型來(lái)改變接口單元142的具體構(gòu)造和功能。

存儲(chǔ)器144可以用作存儲(chǔ)系統(tǒng)110和控制器130的工作存儲(chǔ)器，以及儲(chǔ)存用于驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)110和控制器130的數(shù)據(jù)。控制器130可以響應(yīng)于來(lái)自主機(jī)102的請(qǐng)求來(lái)控制存儲(chǔ)器件150。例如，控制器130可以將從存儲(chǔ)器件150讀取的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102，以及將從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件150中。當(dāng)控制器130控制存儲(chǔ)器件150的操作時(shí)，存儲(chǔ)器144可以儲(chǔ)存由控制器130和存儲(chǔ)器件150使用的數(shù)據(jù)，以用于諸如讀取操作、寫入操作、編程操作和擦除操作的操作。

存儲(chǔ)器144可以是或包括任何合適的存儲(chǔ)器件。存儲(chǔ)器144可以是易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器144可以是或包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。存儲(chǔ)器144可以是或包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)。存儲(chǔ)器144可以包括任何合適的構(gòu)造。例如，存儲(chǔ)器144可以包括程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、寫入緩沖器、讀取緩沖器、映射緩沖器等，它們?nèi)渴潜绢I(lǐng)域所公知的。

處理器134可以控制存儲(chǔ)系統(tǒng)110的常規(guī)操作。處理器134可以響應(yīng)于來(lái)自主機(jī)102的寫入請(qǐng)求或讀取請(qǐng)求來(lái)控制針對(duì)存儲(chǔ)器件150的寫入操作或讀取操作。處理器134可以是或包括任何合適的處理器。處理器134可以驅(qū)動(dòng)被稱為閃存轉(zhuǎn)換層(FTL)的固件來(lái)控制存儲(chǔ)系統(tǒng)110的常規(guī)操作。處理器134可以是或包括微處理器?？梢允褂萌魏魏线m的微處理器。處理器134可以是或包括中央處理單元(CPU)。

壞塊管理單元(未示出)可以被包括在處理器134中，以執(zhí)行存儲(chǔ)器件150的壞塊管理。壞塊管理單元可以找到包括在存儲(chǔ)器件150中的壞存儲(chǔ)塊(其不滿足進(jìn)一步使用的條件)，以及對(duì)壞存儲(chǔ)塊執(zhí)行壞塊管理。當(dāng)存儲(chǔ)器件150是快閃存儲(chǔ)器(例如，NAND快閃存儲(chǔ)器)時(shí)，在寫入操作期間(例如，在編程操作期間)可能因NAND邏輯功能的特性而發(fā)生編程失敗。在壞塊管理操作期間，編程失敗的存儲(chǔ)塊或壞存儲(chǔ)塊的數(shù)據(jù)可以被編程至新存儲(chǔ)塊中。因編程失敗導(dǎo)致的壞塊可以使存儲(chǔ)器件150的利用效率以及存儲(chǔ)系統(tǒng)100的可靠性嚴(yán)重劣化。因此，為了解決這些問(wèn)題，可以在處理器134中包括可靠的壞塊管理。

圖2圖示圖1中所示的存儲(chǔ)器件150的示例。

參照?qǐng)D2，存儲(chǔ)器件150可以包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，例如，第零存儲(chǔ)塊210至第(N-1)存儲(chǔ)塊240。多個(gè)存儲(chǔ)塊210至240中的每個(gè)可以包括多個(gè)頁(yè)，例如，2^M個(gè)頁(yè)(2^M PAGES)，本發(fā)明將不局限于2^M個(gè)頁(yè)。多個(gè)頁(yè)中的每個(gè)可以包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，多個(gè)字線可以電耦接至該多個(gè)存儲(chǔ)單元。

存儲(chǔ)塊可以根據(jù)在每個(gè)存儲(chǔ)單元中可儲(chǔ)存或表達(dá)的比特位的數(shù)量而為單電平單元(SLC)存儲(chǔ)塊或多電平單元(MLC)存儲(chǔ)塊。SLC存儲(chǔ)塊可以包括具有每個(gè)存儲(chǔ)單元能儲(chǔ)存1比特位數(shù)據(jù)的多個(gè)存儲(chǔ)單元的多個(gè)頁(yè)。MLC存儲(chǔ)塊可以包括具有每個(gè)存儲(chǔ)單元能儲(chǔ)存多比特位數(shù)據(jù)(例如，兩比特位或更多比特位數(shù)據(jù))的多個(gè)存儲(chǔ)單元的多個(gè)頁(yè)。包括用每個(gè)存儲(chǔ)單元能儲(chǔ)存3比特位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元來(lái)實(shí)施的多個(gè)頁(yè)的MLC存儲(chǔ)塊可以被定義為三電平單元(TLC)存儲(chǔ)塊。

多個(gè)存儲(chǔ)塊210至240中的每個(gè)可以在寫入操作期間儲(chǔ)存從主機(jī)設(shè)備102提供的數(shù)據(jù)，以及可以在讀取操作期間將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102。

圖3是圖示圖1中所示的多個(gè)存儲(chǔ)塊152至156中的一個(gè)存儲(chǔ)塊的電路圖。

參照?qǐng)D3，存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊152可以包括分別電耦接至位線BL0至BLm-1的多個(gè)單元串340。每列的單元串340可以包括至少一個(gè)漏極選擇晶體管DST和至少一個(gè)源極選擇晶體管SST。多個(gè)存儲(chǔ)單元或多個(gè)存儲(chǔ)單元晶體管MC0至MCn-1可以串聯(lián)地電耦接在選擇晶體管DST與SST之間。各個(gè)存儲(chǔ)單元MC0至MCn-1可以由每個(gè)儲(chǔ)存多比特位的數(shù)據(jù)信息的多電平單元(MLC)來(lái)配置。串340可以分別電耦接至對(duì)應(yīng)的位線BL0至BLm-1。作為參考，在圖3中，“DSL”表示漏極選擇線，“SSL”表示源極選擇線，以及“CSL”表示公共源極線。

雖然圖3作為示例示出由NAND快閃存儲(chǔ)單元配置的存儲(chǔ)塊152，但是要注意的是，根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊152不限于NAND快閃存儲(chǔ)器，以及可以實(shí)現(xiàn)為NOR快閃存儲(chǔ)器、在其中組合有至少兩種類型的存儲(chǔ)單元的混合快閃存儲(chǔ)器、或控制器被構(gòu)建在存儲(chǔ)芯片中的一體NAND快閃存儲(chǔ)器(one-NAND flash memory)。半導(dǎo)體器件的操作特性不僅可以應(yīng)用至在其中電荷儲(chǔ)存層由導(dǎo)電浮柵配置的快閃存儲(chǔ)器件，還可以應(yīng)用至在其中電荷儲(chǔ)存層由電介質(zhì)層配置的電荷俘獲閃存(CTF)。

存儲(chǔ)器件150的電壓供應(yīng)塊310可以提供根據(jù)操作模式而要被供應(yīng)至各個(gè)字線的字線電壓(例如，編程電壓、讀取電壓和通過(guò)電壓)以及要被供應(yīng)至塊體(bulk)(例如，在其中形成有存儲(chǔ)單元的阱區(qū))的電壓。電壓供應(yīng)塊310可以在控制電路(未示出)的控制下執(zhí)行電壓發(fā)生操作。電壓供應(yīng)塊310可以產(chǎn)生多個(gè)可變讀取電壓以產(chǎn)生多個(gè)讀取數(shù)據(jù)，在控制電路的控制下選擇存儲(chǔ)單元陣列的存儲(chǔ)塊或扇區(qū)中的一個(gè)，選擇選中存儲(chǔ)塊的字線中的一個(gè)，以及將字線電壓提供至選中字線和未選中字線。

存儲(chǔ)器件150的讀/寫電路320可以由控制電路控制，以及可以根據(jù)操作模式而用作感測(cè)放大器或?qū)懭腧?qū)動(dòng)器。在驗(yàn)證/正常讀取操作期間，讀/寫電路320可以用作用于從存儲(chǔ)單元陣列讀取數(shù)據(jù)的感測(cè)放大器。此外，在編程操作期間，讀/寫電路320可以用作根據(jù)要被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元陣列中的數(shù)據(jù)而驅(qū)動(dòng)位線的寫入驅(qū)動(dòng)器。讀/寫電路320可以在編程操作期間從緩沖器(未示出)接收要被寫入在存儲(chǔ)單元陣列中的數(shù)據(jù)，以及可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)位線。為此，讀/寫電路320可以包括分別與列(或位線)或列對(duì)(或位線對(duì))相對(duì)應(yīng)的多個(gè)頁(yè)緩沖器322、324和326，多個(gè)鎖存器(未示出)可以被包括在頁(yè)緩沖器322、324和326中的每個(gè)中。

圖4至圖11是圖示圖1中所示的存儲(chǔ)器件150的示意圖。

圖4是圖示圖1中所示的存儲(chǔ)器件150的多個(gè)存儲(chǔ)塊152至156的示例的框圖。

參照?qǐng)D4，存儲(chǔ)器件150可以包括多個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1。存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1中的每個(gè)可以實(shí)現(xiàn)為三維(3D)結(jié)構(gòu)或垂直結(jié)構(gòu)。各個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1可以包括沿第一方向至第三方向(例如，x軸方向、y軸方向和z軸方向)延伸的結(jié)構(gòu)。

各個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1可以包括沿第二方向延伸的多個(gè)NAND串NS。多個(gè)NAND串NS可以沿第一方向和第三方向設(shè)置。每個(gè)NAND串NS可以電耦接至位線BL、至少一個(gè)源極選擇線SSL、至少一個(gè)接地選擇線GSL、多個(gè)字線WL、至少一個(gè)虛設(shè)字線DWL和公共源極線CSL。即，各個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1可以電耦接至多個(gè)位線BL、多個(gè)源極選擇線SSL、多個(gè)接地選擇線GSL、多個(gè)字線WL、多個(gè)虛設(shè)字線DWL和多個(gè)公共源極線CSL。

圖5是圖4中所示的多個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1中的一個(gè)存儲(chǔ)塊BLKi的透視圖。圖6是沿圖5中所示的存儲(chǔ)塊BLKi的線I-I′截取的剖視圖。

參照?qǐng)D5和圖6，存儲(chǔ)器件150的多個(gè)存儲(chǔ)塊之中的存儲(chǔ)塊BLKi可以包括沿第一方向至第三方向延伸的結(jié)構(gòu)。

可以設(shè)置有襯底5111。襯底5111可以包括用第一類型雜質(zhì)摻雜的硅材料。襯底5111可以包括用p型雜質(zhì)摻雜的硅材料，或者可以是p型阱(例如，口袋型p阱)，并且包括圍繞p型阱的n型阱。雖然假設(shè)襯底5111是p型硅，但是要注意的是，襯底5111不局限于是p型硅。

沿第一方向延伸的多個(gè)摻雜區(qū)5311至5314可以設(shè)置在襯底5111之上。多個(gè)摻雜區(qū)5311至5314可以包含與襯底5111不同的第二類型的雜質(zhì)。多個(gè)摻雜區(qū)5311至5314可以用n型雜質(zhì)摻雜。雖然這里假設(shè)第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314是n型，但是要注意的是，第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314不局限于是n型。

在第一摻雜區(qū)5311與第二摻雜區(qū)5312之間的襯底5111之上的區(qū)域中，沿第一方向延伸的多個(gè)電介質(zhì)材料5112可以沿第二方向順序地設(shè)置。電介質(zhì)材料5112和襯底5111可以沿第二方向彼此分離預(yù)定距離。電介質(zhì)材料5112可以沿第二方向彼此分離預(yù)定距離。電介質(zhì)材料5112可以包括諸如氧化硅的電介質(zhì)材料。

在第一摻雜區(qū)5311與第二摻雜區(qū)5312之間的襯底5111之上的區(qū)域中，可以設(shè)置多個(gè)柱體5113，多個(gè)柱體5113沿第一方向順序地布置并且沿第二方向穿過(guò)電介質(zhì)材料5112。多個(gè)柱體5113可以分別穿過(guò)電介質(zhì)材料5112并且可以與襯底5111電耦接。每個(gè)柱體5113可以由多種材料配置。每個(gè)柱體5113的表面層5114可以包括用第一類型的雜質(zhì)摻雜的硅材料。每個(gè)柱體5113的表面層5114可以包括用與襯底5111相同類型的雜質(zhì)摻雜的硅材料。雖然這里假設(shè)每個(gè)柱體5113的表面層5114可以包括p型硅，但是每個(gè)柱體5113的表面層5114不局限于是p型硅。

每個(gè)柱體5113的內(nèi)層5115可以由電介質(zhì)材料形成。每個(gè)柱體5113的內(nèi)層5115可以由諸如氧化硅的電介質(zhì)材料填充。

在第一摻雜區(qū)5311與第二摻雜區(qū)5312之間的區(qū)域中，電介質(zhì)層5116可以沿電介質(zhì)材料5112、柱體5113和襯底5111的暴露表面設(shè)置。電介質(zhì)層5116的厚度可以小于電介質(zhì)材料5112之間的距離的一半。換言之，在其中可以布置除電介質(zhì)材料5112和電介質(zhì)層5116之外的材料的區(qū)域可以被設(shè)置在(i)設(shè)置在電介質(zhì)材料5112的第一電介質(zhì)材料的底表面之上的電介質(zhì)層5116與(ii)設(shè)置在電介質(zhì)材料5112的第二電介質(zhì)材料的頂表面之上的電介質(zhì)層5116之間。電介質(zhì)材料5112位于第一電介質(zhì)材料之下。

在第一摻雜區(qū)5311與第二摻雜區(qū)5312之間的區(qū)域中，導(dǎo)電材料5211至5291可以設(shè)置在電介質(zhì)層5116的暴露表面之上。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211可以設(shè)置在鄰近于襯底5111的電介質(zhì)材料5112與襯底5111之間。例如，沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211可以設(shè)置在(i)布置在襯底5111之上的電介質(zhì)層5116與(ii)布置在鄰近于襯底5111的電介質(zhì)材料5112的底表面之上的電介質(zhì)層5116之間。

沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料可以設(shè)置在(i)布置在電介質(zhì)材料5112的一個(gè)電介質(zhì)材料的頂表面之上的電介質(zhì)層5116與(ii)布置在電介質(zhì)材料5112的另一電介質(zhì)材料(其布置在特定電介質(zhì)材料5112之上)的底表面之上的電介質(zhì)層5116之間。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5221至5281可以設(shè)置在電介質(zhì)材料5112之間。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5291可以設(shè)置在最上電介質(zhì)材料5112之上。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291可以是金屬材料。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291可以是諸如多晶硅的導(dǎo)電材料。

在第二摻雜區(qū)5312與第三摻雜區(qū)5313之間的區(qū)域中，可以設(shè)置與第一摻雜區(qū)5311和第二摻雜區(qū)5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第二摻雜區(qū)5312與第三摻雜區(qū)5313之間的區(qū)域中，可以設(shè)置沿第一方向延伸的多個(gè)電介質(zhì)材料5112、沿第一方向順序地布置且沿第二方向穿過(guò)多個(gè)電介質(zhì)材料5112的多個(gè)柱體5113、設(shè)置在多個(gè)電介質(zhì)材料5112和多個(gè)柱體5113的暴露表面之上的電介質(zhì)層5116、以及沿第一方向延伸的多個(gè)導(dǎo)電材料5212至5292。

在第三摻雜區(qū)5313與第四摻雜區(qū)5314之間的區(qū)域中，可以設(shè)置與第一摻雜區(qū)5311和第二摻雜區(qū)5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第三摻雜區(qū)5313與第四摻雜區(qū)5314之間的區(qū)域中，可以設(shè)置沿第一方向延伸的多個(gè)電介質(zhì)材料5112、沿第一方向順序地布置且沿第二方向穿過(guò)多個(gè)電介質(zhì)材料5112的多個(gè)柱體5113、設(shè)置在多個(gè)電介質(zhì)材料5112和多個(gè)柱體5113的暴露表面之上的電介質(zhì)層5116、以及沿第一方向延伸的多個(gè)導(dǎo)電材料5213至5293。

漏極5320可以分別設(shè)置在多個(gè)柱體5113之上。漏極5320可以是用第二類型的雜質(zhì)摻雜的硅材料。漏極5320可以是用n型雜質(zhì)摻雜的硅材料。雖然為了方便起見(jiàn)假設(shè)漏極5320包括n型硅，但是要注意的是，漏極5320不局限于是n型硅。例如，每個(gè)漏極5320的寬度可以大于每個(gè)對(duì)應(yīng)柱體5113的寬度。每個(gè)漏極5320可以以焊盤的形狀設(shè)置在每個(gè)對(duì)應(yīng)柱體5113的頂表面之上。

沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以設(shè)置在漏極5320之上。導(dǎo)電材料5331至5333可以沿第一方向順序地布置。各個(gè)導(dǎo)電材料5331至5333可以與對(duì)應(yīng)區(qū)域的漏極5320電耦接。漏極5320與沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以通過(guò)接觸插塞電耦接。沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以是金屬材料。沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以是諸如多晶硅的導(dǎo)電材料。

在圖5和圖6中，相應(yīng)的柱體5113可以與電介質(zhì)層5116以及沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293一起形成串。相應(yīng)的柱體5113可以與電介質(zhì)層5116以及沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293一起形成NAND串NS。每個(gè)NAND串NS可以包括多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。

圖7是圖6中所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS的剖視圖。

參照?qǐng)D7，在圖6所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS中，電介質(zhì)層5116可以包括第一子電介質(zhì)層至第三子電介質(zhì)層5117、5118和5119。

每個(gè)柱體5113中的p型硅的表面層5114可以用作本體。鄰近于柱體5113的第一子電介質(zhì)層5117可以用作隧道電介質(zhì)層，并且可以包括熱氧化層。

第二子電介質(zhì)層5118可以用作電荷儲(chǔ)存層。第二子電介質(zhì)層5118可以用作電荷捕獲層，并且可以包括氮化物層或者諸如氧化鋁層、氧化鉿層等的金屬氧化物層。

鄰近于導(dǎo)電材料5233的第三子電介質(zhì)層5119可以用作阻擋電介質(zhì)層。鄰近于沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5233的第三子電介質(zhì)層5119可以形成為單層或多層。第三子電介質(zhì)層5119可以是諸如氧化鋁層、氧化鉿層等的高-k電介質(zhì)層，其具有比第一子電介質(zhì)層5117和第二子電介質(zhì)層5118大的介電常數(shù)。

導(dǎo)電材料5233可以用作柵極或控制柵極。即，柵極或控制柵極5233、阻擋電介質(zhì)層5119、電荷儲(chǔ)存層5118、隧道電介質(zhì)層5117和本體5114可以形成晶體管或存儲(chǔ)單元晶體管結(jié)構(gòu)。例如，第一子電介質(zhì)層5117至第三子電介質(zhì)層5119可以形成氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，為了方便起見(jiàn)，每個(gè)柱體5113中的p型硅的表面層5114將被稱為沿第二方向的本體。

存儲(chǔ)塊BLKi可以包括多個(gè)柱體5113。即，存儲(chǔ)塊BLKi可以包括多個(gè)NAND串NS。具體地，存儲(chǔ)塊BLKi可以包括沿第二方向或垂直于襯底5111的方向延伸的多個(gè)NAND串NS。

每個(gè)NAND串NS可以包括沿第二方向布置的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。每個(gè)NAND串NS的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)可以用作串源極晶體管SST。每個(gè)NAND串NS的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)可以用作接地選擇晶體管GST。

柵極或控制柵極可以對(duì)應(yīng)于沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293。換言之，柵極或控制柵極可以沿第一方向延伸，以及形成字線和至少兩個(gè)選擇線、至少一個(gè)源極選擇線SSL和至少一個(gè)接地選擇線GSL。

沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以電耦接至NAND串NS的一端。沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以用作位線BL。即，在一個(gè)存儲(chǔ)塊BLKi中，多個(gè)NAND串NS可以電耦接至一個(gè)位線BL。

沿第一方向延伸的第二類型摻雜區(qū)5311至5314可以被設(shè)置至NAND串NS的另一端。沿第一方向延伸的第二類型摻雜區(qū)5311至5314可以用作公共源極線CSL。

即，存儲(chǔ)塊BLKi可以包括沿垂直于襯底5111的方向延伸的多個(gè)NAND串NS，以及可以用作在其中多個(gè)NAND串NS電耦接至一個(gè)位線BL的例如電荷捕獲型存儲(chǔ)器的NAND快閃存儲(chǔ)塊。

雖然圖5至圖7中圖示沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293設(shè)置成9層，但是要注意的是，沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293不局限于設(shè)置成9層。例如，沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料可以設(shè)置成8層、16層或任意多層。換句話說(shuō)，在一個(gè)NAND串NS中，晶體管的數(shù)量可以是8、16或更多。

雖然圖5至圖7中圖示3個(gè)NAND串NS電耦接至一個(gè)位線BL，但是要注意的是，實(shí)施例不限于3個(gè)NAND串NS電耦接至一個(gè)位線BL。在存儲(chǔ)塊BLKi中，m個(gè)NAND串NS可以電耦接至一個(gè)位線BL，m是正整數(shù)。根據(jù)電耦接至一個(gè)位線BL的NAND串NS的數(shù)量，也可以控制沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293的數(shù)量以及公共源極線5311至5314的數(shù)量。

此外，雖然在圖5至圖7中圖示3個(gè)NAND串NS電耦接至沿第一方向延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料，但是要注意的是，實(shí)施例不局限于具有電耦接至沿第一方向延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料的3個(gè)NAND串NS。例如，n個(gè)NAND串NS可以電耦接至沿第一方向延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料，n是正整數(shù)。根據(jù)電耦接至沿第一方向延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料的NAND串NS的數(shù)量，也可以控制位線5331至5333的數(shù)量。

圖8是圖示具有參照?qǐng)D5至圖7所描述的第一結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKi的等效電路圖。

參照?qǐng)D8，在具有第一結(jié)構(gòu)的塊BLKi中，NAND串NS11至NS31可以設(shè)置在第一位線BL1與公共源極線CSL之間。第一位線BL1可以對(duì)應(yīng)于圖5和圖6的沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331。NAND串NS12至NS32可以設(shè)置在第二位線BL2與公共源極線CSL之間。第二位線BL2可以對(duì)應(yīng)于圖5和圖6的沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5332。NAND串NS13至NS33可以設(shè)置在第三位線BL3與公共源極線CSL之間。第三位線BL3可以對(duì)應(yīng)于圖5和圖6的沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5333。

每個(gè)NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以電耦接至對(duì)應(yīng)的位線BL。每個(gè)NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以電耦接至公共源極線CSL。存儲(chǔ)單元MC可以設(shè)置在每個(gè)NAND串NS的源極選擇晶體管SST與接地選擇晶體管GST之間。

在該示例中，NAND串NS可以以行和列為單位來(lái)定義，電耦接至一個(gè)位線的NAND串NS可以形成一列。電耦接至第一位線BL1的NAND串NS11至NS31可以對(duì)應(yīng)于第一列，電耦接至第二位線BL2的NAND串NS12至NS32可以對(duì)應(yīng)于第二列，以及電耦接至第三位線BL3的NAND串NS13至NS33可以對(duì)應(yīng)于第三列。電耦接至一個(gè)源極選擇線SSL的NAND串NS可以形成一行。電耦接至第一源極選擇線SSL1的NAND串NS11至NS13可以形成第一行，電耦接至第二源極選擇線SSL2的NAND串NS21至NS23可以形成第二行，以及電耦接至第三源極選擇線SSL3的NAND串NS31至NS33可以形成第三行。

在每個(gè)NAND串NS中，可以定義高度。在每個(gè)NAND串NS中，鄰近于接地選擇晶體管GST的存儲(chǔ)單元MC1的高度可以具有值“1”。在每個(gè)NAND串NS中，當(dāng)從襯底5111測(cè)量時(shí)，存儲(chǔ)單元的高度可以隨存儲(chǔ)單元靠近源極選擇晶體管SST而增大。在每個(gè)NAND串NS中，鄰近于源極選擇晶體管SST的存儲(chǔ)單元MC6的高度可以是7。

在同一行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以共享源極選擇線SSL。在不同行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以分別電耦接至不同的源極選擇線SSL1、SSL2和SSL3。

在同一行中的NAND串NS中的同一高度處的存儲(chǔ)單元可以共享字線WL。即，在同一高度處，電耦接至不同行中的NAND串NS的存儲(chǔ)單元MC的字線WL可以電耦接。在同一行的NAND串NS中的同一高度處的虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC可以共享虛設(shè)字線DWL。即，在同一高度或同一水平處，電耦接至不同行中的NAND串NS的虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC的虛設(shè)字線DWL可以電耦接。

位于同一水平或同一高度或同一層處的字線WL或虛設(shè)字線DWL可以在可設(shè)置有沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293的層處彼此電耦接。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293可以通過(guò)接觸共同地電耦接至上層。在上層處，沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293可以電耦接。換言之，在同一行中的NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以共享接地選擇線GSL。此外，在不同行中的NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以共享接地選擇線GSL。即，NAND串NS11至NS13、NS21至NS23和NS31至NS33可以電耦接至接地選擇線GSL。

公共源極線CSL可以電耦接至NAND串NS。在有源區(qū)之上和襯底5111之上，第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314可以電耦接。第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314可以通過(guò)接觸電耦接至上層，并且在上層處，第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314可以電耦接。

即，如圖8中所示，同一高度或同一水平的字線WL可以電耦接。因此，當(dāng)特定高度處的字線WL被選中時(shí)，電耦接至該字線WL的所有NAND串NS可以被選中。在不同行中的NAND串NS可以電耦接至不同的源極選擇線SSL。因此，在電耦接至同一字線WL的NAND串NS之中，通過(guò)選擇源極選擇線SSL1至SSL3中的一個(gè)，在未選中行中的NAND串NS可以與位線BL1至BL3電隔離。換句話說(shuō)，通過(guò)選擇源極選擇線SSL1至SSL3中的一個(gè)，NAND串NS的行可以被選中。此外，通過(guò)選擇位線BL1至BL3中的一個(gè)，在選中行中的NAND串NS可以以列為單位而被選中。

在每個(gè)NAND串NS中，可以設(shè)置虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC。在圖8中，在每個(gè)NAND串NS中，虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC可以設(shè)置在第三存儲(chǔ)單元MC3與第四存儲(chǔ)單元MC4之間。即，第一存儲(chǔ)單元MC1至第三存儲(chǔ)單元MC3可以設(shè)置在虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC與接地選擇晶體管GST之間。第四存儲(chǔ)單元MC4至第六存儲(chǔ)單元MC6可以設(shè)置在虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC與源極選擇晶體管SST之間。每個(gè)NAND串NS的存儲(chǔ)單元MC可以被虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC劃分為存儲(chǔ)單元組。在劃分的存儲(chǔ)單元組中，鄰近于接地選擇晶體管GST的存儲(chǔ)單元(例如，MC1至MC3)可以被稱為下存儲(chǔ)單元組，而鄰近于串選擇晶體管SST的存儲(chǔ)單元(例如，MC4至MC6)可以被稱為上存儲(chǔ)單元組。

在下文，將參照?qǐng)D9至圖11進(jìn)行詳細(xì)描述，圖9至圖11示出用不同于第一結(jié)構(gòu)的3D非易失性存儲(chǔ)器件實(shí)施的根據(jù)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器件。

圖9是示意性地圖示用不同于上面參照?qǐng)D5至圖8描述的第一結(jié)構(gòu)的3D非易失性存儲(chǔ)器件實(shí)施的存儲(chǔ)器件，并且圖9示出圖4的多個(gè)存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊BLKj。圖10是沿著圖9的線VII-VII'截取的存儲(chǔ)塊BLKj的截面圖。

參照?qǐng)D9和圖10，存儲(chǔ)塊BLKj可以包括沿著第一方向至第三方向延伸的結(jié)構(gòu)。

可以提供襯底6311。例如，襯底6311可以包括用第一類型的雜質(zhì)摻雜的硅材料。例如，襯底6311可以包括用p型雜質(zhì)摻雜的硅材料，或者可以是p型阱(例如，口袋型p阱)，并且包括圍繞p型阱的n型阱。雖然在描述的實(shí)施例中出于方便而假設(shè)襯底6311是p型硅，但是要注意的是，襯底6311不局限于是p型硅。

沿x軸方向和y軸方向延伸的第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324可以設(shè)置在襯底6311之上。第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324可以沿z軸方向分離預(yù)定距離。

沿x軸方向和y軸方向延伸的第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328可以設(shè)置在襯底6311之上。第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328可以沿z軸方向分離預(yù)定距離。第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328可以沿y軸方向與第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324分離。

多個(gè)下柱體DP可以穿過(guò)第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324。每個(gè)下柱體DP可以沿z軸方向延伸。此外，多個(gè)上柱體UP可以穿過(guò)第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328。每個(gè)上柱體UP可以沿z軸方向延伸。

下柱體DP和上柱體UP中的每個(gè)柱體可以包括內(nèi)部材料6361、中間層6362和表面層6363。中間層6362可以用作單元晶體管的溝道。表面層6363可以包括阻擋電介質(zhì)層、電荷儲(chǔ)存層和隧道電介質(zhì)層。

下柱體DP和上柱體UP可以通過(guò)管柵PG電耦接。管柵PG可以布置在襯底6311中。例如，管柵PG可以包括與下柱體DP和上柱體UP所使用的材料相同的材料。

沿x軸方向和y軸方向延伸的第二類型的摻雜材料6312可以設(shè)置在下柱體DP之上。例如，第二類型的摻雜材料6312可以包括n型硅材料。第二類型的摻雜材料6312可以用作公共源極線CSL。

漏極6340可以設(shè)置在上柱體UP之上。漏極6340可以包括n型硅材料。沿y軸方向延伸的第一上導(dǎo)電材料6351和第二上導(dǎo)電材料6352可以設(shè)置在漏極6340之上。

第一上導(dǎo)電材料6351與第二上導(dǎo)電材料6352可以沿x軸方向分離。第一上導(dǎo)電材料6351和第二上導(dǎo)電材料6352可以由金屬形成。第一上導(dǎo)電材料6351和第二上導(dǎo)電材料6352與漏極6340可以通過(guò)接觸插塞電耦接。第一上導(dǎo)電材料6351和第二上導(dǎo)電材料6352可以分別用作第一位線BL1和第二位線BL2。

第一導(dǎo)電材料6321可以用作源極選擇線SSL，第二導(dǎo)電材料6322可以用作第一虛設(shè)字線DWL1，以及第三導(dǎo)電材料6323和第四導(dǎo)電材料6324可以分別用作第一主字線MWL1和第二主字線MWL2。第五導(dǎo)電材料6325和第六導(dǎo)電材料6326可以分別用作第三主字線MWL3和第四主字線MWL4，第七導(dǎo)電材料6327可以用作第二虛設(shè)字線DWL2，以及第八導(dǎo)電材料6328可以用作漏極選擇線DSL。

下柱體DP和鄰近于下柱體DP的第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324可以形成下串。上柱體UP和鄰近于上柱體UP的第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328可以形成上串。下串與上串可以通過(guò)管柵PG電耦接。下串的一端可以電耦接至用作公共源極線CSL的第二類型的摻雜材料6312。上串的一端可以通過(guò)漏極6340電耦接至對(duì)應(yīng)的位線。一個(gè)下串和一個(gè)上串可以形成一個(gè)單元串，該單元串電耦接在用作公共源極線CSL的第二類型的摻雜材料6312與用作位線BL的上導(dǎo)電材料層6351和6352中對(duì)應(yīng)的一個(gè)之間。

即，下串可以包括源極選擇晶體管SST、第一虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC1、第一主存儲(chǔ)單元MMC1和第二主存儲(chǔ)單元MMC2。上串可以包括第三主存儲(chǔ)單元MMC3、第四主存儲(chǔ)單元MMC4、第二虛設(shè)存儲(chǔ)單元DMC2以及漏極選擇晶體管DST。

在圖9和圖10中，上串和下串可以形成NAND串NS，NAND串NS可以包括多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。由于以上參照?qǐng)D7詳細(xì)描述了包括在圖9和圖10的NAND串NS中的晶體管結(jié)構(gòu)，因此這里將省略其詳細(xì)描述。

圖11是圖示具有如上面參照?qǐng)D9和圖10描述的第二結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKj的等效電路的電路圖。為了方便起見(jiàn)，僅示出了第二結(jié)構(gòu)中的在存儲(chǔ)塊BLKj中形成對(duì)的第一串和第二串。

參照?qǐng)D11，在存儲(chǔ)器件150的多個(gè)塊之中的具有第二結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKj中，可以以定義多個(gè)對(duì)的方式來(lái)設(shè)置單元串，如以上參照?qǐng)D9和圖10所描述的，每個(gè)單元串利用經(jīng)由管柵PG而電耦接的一個(gè)上串和一個(gè)下串來(lái)實(shí)施。

即，在具有第二結(jié)構(gòu)的特定存儲(chǔ)塊BLKj中，沿第一溝道CH1(未示出)層疊的存儲(chǔ)單元CG0至CG31以及例如至少一個(gè)源極選擇柵極SSG1和至少一個(gè)漏極選擇柵極DSG1可以形成第一串ST1，沿第二溝道CH2(未示出)層疊的存儲(chǔ)單元CG0至CG31以及例如至少一個(gè)源極選擇柵極SSG2和至少一個(gè)漏極選擇柵極DSG2可以形成第二串ST2。

第一串ST1和第二串ST2可以電耦接至同一漏極選擇線DSL和同一源極選擇線SSL。第一串ST1可以電耦接至第一位線BL1，而第二串ST2可以電耦接至第二位線BL2。

雖然在圖11中描述了第一串ST1和第二串ST2可以電耦接至同一漏極選擇線DSL和同一源極選擇線SSL，但是可以設(shè)想到不同的布局。例如，在實(shí)施例中，第一串ST1和第二串ST2可以電耦接至同一源極選擇線SSL和同一位線BL，第一串ST1可以電耦接至第一漏極選擇線DSL1，以及第二串ST2可以電耦接至第二漏極選擇線DSL2。此外，可以設(shè)想第一串ST1和第二串ST2可以電耦接至同一漏極選擇線DSL和同一位線BL，第一串ST1可以電耦接至第一源極選擇線SSL1，以及第二串ST2可以電耦接至第二源極選擇線SSL2。

下面，參照?qǐng)D12至圖13提供根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于針對(duì)存儲(chǔ)器件處理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理操作。出于方便，作為示例將針對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)編程到存儲(chǔ)器件的情況來(lái)描述數(shù)據(jù)處理操作。

圖12是示意性地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于針對(duì)存儲(chǔ)器件1200處理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)110的數(shù)據(jù)處理操作的示例的示圖。

在下文，為了便于描述，將以下面實(shí)施例中的數(shù)據(jù)處理操作為例：圖1所示的存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以將與從主機(jī)102提供的寫入命令相對(duì)應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到控制器130的存儲(chǔ)器144中包括的緩沖器/高速緩存器中，然后可以將儲(chǔ)存在緩沖器/高速緩存器中的數(shù)據(jù)寫入(即，編程)到存儲(chǔ)器件150中所包括的多個(gè)存儲(chǔ)塊中。之后，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以響應(yīng)于與針對(duì)儲(chǔ)存先前數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器件150的多個(gè)存儲(chǔ)塊的當(dāng)前寫入命令相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)來(lái)更新編程在存儲(chǔ)器件150中的數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中，與從主機(jī)102提供的寫入命令相對(duì)應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)可以被編程和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊中。例如，每個(gè)存儲(chǔ)塊可以包括多個(gè)頁(yè)，寫入數(shù)據(jù)可以被編程和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)塊的頁(yè)中。此時(shí)，當(dāng)從主機(jī)102提供針對(duì)儲(chǔ)存先前編程的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)塊中的一個(gè)儲(chǔ)存塊的頁(yè)的當(dāng)前寫入命令時(shí)，可以通過(guò)將與當(dāng)前寫入命令相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)編程到另一個(gè)存儲(chǔ)塊的頁(yè)來(lái)更新儲(chǔ)存在頁(yè)中的數(shù)據(jù)。因此，儲(chǔ)存在存儲(chǔ)塊的頁(yè)中的先前編程的數(shù)據(jù)可以變成無(wú)效數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存先前編程的數(shù)據(jù)的頁(yè)可以成為無(wú)效頁(yè)。

當(dāng)存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊的頁(yè)變成無(wú)效時(shí)，可以執(zhí)行垃圾收集以便最大化存儲(chǔ)器件150的使用效率。例如，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以收集存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊之中的包括無(wú)效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊的整個(gè)或區(qū)段，以及通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊執(zhí)行垃圾收集來(lái)產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊。在下文，作為示例將進(jìn)一步描述針對(duì)存儲(chǔ)塊的區(qū)段產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊的操作。

另外，為了便于描述，將以控制器130執(zhí)行存儲(chǔ)系統(tǒng)110的數(shù)據(jù)處理操作的情況為例。然而，如上所述，控制器130中包括的處理器134可以經(jīng)由例如FTL來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作。

例如，控制器130可以將與從主機(jī)102接收的寫入命令相對(duì)應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)編程到第一存儲(chǔ)塊的第一頁(yè)。之后，當(dāng)從主機(jī)102接收針對(duì)儲(chǔ)存先前編程的數(shù)據(jù)的第一存儲(chǔ)塊的第一頁(yè)的新寫入命令時(shí)，控制器130可以將與新寫入命令相對(duì)應(yīng)的新寫入數(shù)據(jù)編程到第一存儲(chǔ)塊的第二頁(yè)或第二存儲(chǔ)塊的第一頁(yè)中。此時(shí)，控制器130可以將儲(chǔ)存在第一存儲(chǔ)塊的第一頁(yè)中的先前編程的數(shù)據(jù)處理為無(wú)效數(shù)據(jù)。因此，第一存儲(chǔ)塊的第一頁(yè)可以設(shè)置為無(wú)效頁(yè)。

控制器130可以通過(guò)從存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊之中的充滿編程的數(shù)據(jù)的封閉存儲(chǔ)塊收集包括無(wú)效頁(yè)的存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域，來(lái)產(chǎn)生可用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的空白存儲(chǔ)塊。

為了便于描述，將更加詳細(xì)地描述在以下情況下處理數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)塊的操作：控制器130可以通過(guò)將與新寫入命令相對(duì)應(yīng)的新寫入數(shù)據(jù)編程到另一個(gè)存儲(chǔ)塊而響應(yīng)于針對(duì)封閉存儲(chǔ)塊的新寫入命令來(lái)更新存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊之中的充滿編程的數(shù)據(jù)的封閉存儲(chǔ)塊中所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，以及使得先前編程的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的頁(yè)標(biāo)記為無(wú)效?？梢栽趯?duì)存儲(chǔ)器件150的封閉存儲(chǔ)塊執(zhí)行垃圾收集之前，通過(guò)收集包括無(wú)效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊的全部或區(qū)段來(lái)執(zhí)行產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊的操作。

參照?qǐng)D12，控制器130可以響應(yīng)于從主機(jī)102提供的寫入命令，將寫入數(shù)據(jù)編程到存儲(chǔ)器件1200中所包括的多個(gè)存儲(chǔ)塊，例如，存儲(chǔ)塊0(1210)、存儲(chǔ)塊1(1220)、存儲(chǔ)塊2(1230)以及存儲(chǔ)塊3(1240)。

假設(shè)存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)是封閉存儲(chǔ)塊，即，充滿編程的數(shù)據(jù)。控制器130可以將與從主機(jī)102提供的寫入命令相對(duì)應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)編程和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)中?？刂破?30可以基于儲(chǔ)存在存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)中的數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生映射信息，例如，包含具有邏輯頁(yè)數(shù)量的數(shù)據(jù)的邏輯地址/物理地址信息的L2P信息和包含儲(chǔ)存在存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)中的數(shù)據(jù)的邏輯頁(yè)數(shù)量信息的P2L信息，然后儲(chǔ)存產(chǎn)生的L2P和P2L信息。L2P信息可以包括L2P表，L2P表包含與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件1200的所有存儲(chǔ)塊的頁(yè)中的數(shù)據(jù)相關(guān)的物理映射信息。P2L信息可以包括P2L表，P2L表包含與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件1200的所有存儲(chǔ)塊的頁(yè)中的數(shù)據(jù)相關(guān)的邏輯信息。

如上所述，包括在存儲(chǔ)器件150中的多個(gè)存儲(chǔ)塊可以包括多個(gè)頁(yè)。每個(gè)存儲(chǔ)塊可以包括存儲(chǔ)塊的多個(gè)頁(yè)區(qū)域或區(qū)段，每個(gè)頁(yè)區(qū)域或區(qū)段包括預(yù)設(shè)數(shù)量的頁(yè)。在本實(shí)施例中，在存儲(chǔ)器件150的封閉存儲(chǔ)塊的更新期間，控制器130可以基于更新的結(jié)果來(lái)檢查封閉存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域的無(wú)效頁(yè)和有效頁(yè)，以及更新表示封閉存儲(chǔ)塊的每個(gè)頁(yè)區(qū)域是否充滿無(wú)效頁(yè)的有效頁(yè)存在信息。有效頁(yè)存在信息可以儲(chǔ)存在映射列表中。

在本實(shí)施例中，在對(duì)存儲(chǔ)器件150的封閉存儲(chǔ)塊執(zhí)行垃圾收集之前，控制器130可以通過(guò)基于映射列表來(lái)收集充滿無(wú)效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊的全部或區(qū)段，而產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊?？刂破?30可以通過(guò)對(duì)包括有效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊的全部或區(qū)段執(zhí)行垃圾收集，來(lái)產(chǎn)生另一個(gè)空白存儲(chǔ)塊。

例如，與每個(gè)封閉存儲(chǔ)塊中所包括的每個(gè)頁(yè)區(qū)域相關(guān)的有效頁(yè)存在信息可以采用位映射(bitmap)的形式、干凈映射(clean map)的形式或干凈塊位映射(clean block bitmap)的形式而包括在映射列表中。根據(jù)映射列表中所包含的有效頁(yè)存在信息，控制器130可以識(shí)別充滿無(wú)效頁(yè)的頁(yè)區(qū)域，因此通過(guò)收集充滿無(wú)效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊的全部或區(qū)段來(lái)產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊。

控制器130可以將映射列表儲(chǔ)存在控制器130的存儲(chǔ)器144中，或者儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件150的存儲(chǔ)塊之中的任意存儲(chǔ)塊中。其中儲(chǔ)存有映射列表的存儲(chǔ)塊可以儲(chǔ)存表示存儲(chǔ)器件150中是否存在有效頁(yè)的讀取/寫入數(shù)據(jù)的信息，例如，映射信息、地址信息、頁(yè)信息、邏輯到物理(L2P)信息、物理到邏輯(P2L)信息或包括這些信息的元數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器件150中包括的每個(gè)存儲(chǔ)塊，例如，存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)可以包括多個(gè)頁(yè)區(qū)域或區(qū)段，每個(gè)頁(yè)區(qū)域或區(qū)段包括預(yù)設(shè)數(shù)量的頁(yè)，例如，圖12的示例中所示的6個(gè)頁(yè)。存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)可以形成超級(jí)塊。

例如，存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊0(1210)可以包括頁(yè)區(qū)域0(1212)、頁(yè)區(qū)域1(1214)、頁(yè)區(qū)域2(1216)以及頁(yè)區(qū)域3(1218)，每個(gè)頁(yè)區(qū)域可以包括6個(gè)頁(yè)。存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊1(1220)可以包括頁(yè)區(qū)域0(1222)、頁(yè)區(qū)域1(1224)、頁(yè)區(qū)域2(1226)以及頁(yè)區(qū)域3(1228)，每個(gè)頁(yè)區(qū)域可以包括6個(gè)頁(yè)。存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊2(1230)可以包括頁(yè)區(qū)域0(1232)、頁(yè)區(qū)域1(1234)、頁(yè)區(qū)域2(1236)以及頁(yè)區(qū)域3(1238)，每個(gè)頁(yè)區(qū)域可以包括6個(gè)頁(yè)。存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊3(1240)可以包括頁(yè)區(qū)域0(1242)、頁(yè)區(qū)域1(1244)、頁(yè)區(qū)域2(1246)以及頁(yè)區(qū)域3(1248)，每個(gè)頁(yè)區(qū)域可以包括6個(gè)頁(yè)。

在封閉存儲(chǔ)塊(例如，存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240))的更新期間，控制器130可以基于更新的結(jié)果檢查封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)區(qū)域的無(wú)效頁(yè)和有效頁(yè)，以及更新映射列表1250的有效頁(yè)存在信息。映射列表1250可以將封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的有效頁(yè)存在信息儲(chǔ)存在其相應(yīng)的行中。例如，映射列表1250可以將與封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)有關(guān)的有效頁(yè)存在信息分別儲(chǔ)存在第一行1260至第四行1290中。

封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的有效頁(yè)存在信息可以儲(chǔ)存在映射列表1250的各個(gè)行1260至1290的預(yù)定位區(qū)域中。映射列表1250的行1260至1290的預(yù)定位區(qū)域可以對(duì)應(yīng)于各個(gè)封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)區(qū)域。因此，與封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)區(qū)域相關(guān)的有效頁(yè)存在信息可以儲(chǔ)存在映射列表1250的相應(yīng)位區(qū)域中。

例如，與存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域0至3(1212至1218)相關(guān)的有效頁(yè)存在信息可以分別儲(chǔ)存在映射列表1250中的第一行1260的第一位區(qū)域1262至第四位區(qū)域1268中。與存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0至3(1222至1228)相關(guān)的有效頁(yè)存在信息可以分別儲(chǔ)存在映射列表1250中的第二行1270的第一位區(qū)域1272至第四位區(qū)域1278中。與存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域0至3(1232至1238)相關(guān)的有效頁(yè)存在信息可以分別儲(chǔ)存在映射列表1250中的第三行1280的第一位區(qū)域1282至第四位區(qū)域1288中。與存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域0至3(1242至1248)相關(guān)的有效頁(yè)存在信息可以分別儲(chǔ)存在映射列表1250中的第四行1290的第一位區(qū)域1292至第四位區(qū)域1298中。

針對(duì)封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)區(qū)域或區(qū)段的每個(gè)有效頁(yè)存在信息的一個(gè)或更多個(gè)比特位(例如，與包括在封閉存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域或區(qū)段中的6個(gè)頁(yè)相對(duì)應(yīng)的6個(gè)比特位)可以分配給映射列表1250的每個(gè)位區(qū)域。在針對(duì)頁(yè)區(qū)域或區(qū)段的每個(gè)有效頁(yè)存在信息的單個(gè)比特位分配給映射列表1250的每個(gè)位區(qū)域的情況下，在封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的更新期間，控制器130可以將映射列表1250的位區(qū)域中的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)置為“1”，以表示相應(yīng)的頁(yè)區(qū)域充滿無(wú)效頁(yè)。

在下文，將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的經(jīng)由數(shù)據(jù)處理操作來(lái)產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊的過(guò)程。

當(dāng)從主機(jī)102接收針對(duì)封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的寫入命令時(shí)，控制器130可以將與寫入命令相對(duì)應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)更新和編程到新的任意存儲(chǔ)塊的頁(yè)，而不是封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)。當(dāng)寫入數(shù)據(jù)被更新和編程到新的任意存儲(chǔ)塊的頁(yè)時(shí)，可以更新L2P信息和P2L信息。根據(jù)封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的更新，針對(duì)封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)區(qū)域的有效頁(yè)存在信息可以在映射列表1250中更新。

例如，當(dāng)從主機(jī)102接收針對(duì)封閉存儲(chǔ)塊0(1210)的除頁(yè)1、4、5、8、9和20之外的頁(yè)的寫入命令時(shí)，控制器130可以將與寫入命令相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)編程到存儲(chǔ)器件150的任意存儲(chǔ)塊。因此，此時(shí)，存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)1、4、5、8、9和20可以保持有效頁(yè)(由帶陰影的方塊表示)。存儲(chǔ)塊0(1210)的其余頁(yè)成為無(wú)效頁(yè)(由不帶陰影的方塊表示)。當(dāng)封閉存儲(chǔ)塊0(1210)的多個(gè)頁(yè)區(qū)域0至3(1212至1218)之中的頁(yè)區(qū)域2(1216)充滿無(wú)效頁(yè)時(shí)，控制器130可以將映射列表1250的第一行1260的第三位區(qū)域1266設(shè)置為“1”，以用于表示封閉存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域2(1216)充滿無(wú)效頁(yè)。

以相似的方式，控制器130可以將映射列表1250的位區(qū)域設(shè)置為“1”，以用于表示各個(gè)存儲(chǔ)塊1210至1240的相應(yīng)頁(yè)區(qū)域或區(qū)段充滿無(wú)效頁(yè)。圖12例舉控制器130應(yīng)當(dāng)將映射列表1250的第二行1270的第一位區(qū)域1272設(shè)置為“1”，以用于表示封閉存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)充滿無(wú)效頁(yè)；應(yīng)當(dāng)將映射列表1250的第三行1280的第四位區(qū)域1288設(shè)置為“1”，以用于表示封閉存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)充滿無(wú)效頁(yè)；以及將映射列表1250的第四行1290的第二位區(qū)域1294設(shè)置為“1”，以用于表示封閉存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域2(1244)充滿無(wú)效頁(yè)。

當(dāng)存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊中包括無(wú)效頁(yè)時(shí)，控制器130可以對(duì)包含無(wú)效頁(yè)的存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊執(zhí)行垃圾收集操作。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在開(kāi)始垃圾收集操作之前，控制器130可以基于與存儲(chǔ)器件1200的封閉存儲(chǔ)塊中的頁(yè)區(qū)域相關(guān)的有效頁(yè)存在信息來(lái)在存儲(chǔ)器件1200中產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊。換言之，控制器130可以經(jīng)由映射列表1250來(lái)檢查和收集充滿無(wú)效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域，以用于在執(zhí)行垃圾收集操作以對(duì)既包括有效頁(yè)又包括無(wú)效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域的無(wú)效頁(yè)進(jìn)行恢復(fù)之前形成空白的“虛設(shè)”存儲(chǔ)塊。之后，控制器130還可以通過(guò)執(zhí)行垃圾收集以對(duì)既包括有效頁(yè)又包括無(wú)效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域恢復(fù)無(wú)效頁(yè)來(lái)產(chǎn)生另一個(gè)空白存儲(chǔ)塊。以此方式，可以大量減少垃圾收集操作的使用，以及可以提高存儲(chǔ)器件1200的利用效率。

例如，控制器130可以經(jīng)由儲(chǔ)存在映射列表1250中的與封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)相關(guān)的有效頁(yè)存在信息，來(lái)檢查封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)中的充滿無(wú)效頁(yè)的頁(yè)區(qū)域或區(qū)段。例如，控制器130可以分別基于映射列表1250中的第一行的第三位區(qū)域1266、第二行的第一位區(qū)域1272、第三行的第四位區(qū)域1288以及第四行的第二位區(qū)域1294，來(lái)確定存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域2(1216)、存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)、存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)以及存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域1(1244)充滿無(wú)效頁(yè)。

控制器130可以通過(guò)收集被確定為充滿無(wú)效頁(yè)的存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域1216、存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)、存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)以及存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域1(1244)，來(lái)產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊i(1295)。因此，空白存儲(chǔ)塊i(1295)可以包括頁(yè)區(qū)域0至3(1222-1至1238-1)，其分別對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)、存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域1(1244)、存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域1216以及存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)。此后，空白存儲(chǔ)塊i(1295)可以響應(yīng)于從主機(jī)102提供的寫入命令來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。另外，控制器130可以通過(guò)對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)塊或者對(duì)存儲(chǔ)塊中的除被確定為充滿無(wú)效頁(yè)的存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域1216、存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)、存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)以及存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域1(1244)之外的頁(yè)區(qū)域執(zhí)行垃圾收集，來(lái)產(chǎn)生另一個(gè)空白存儲(chǔ)塊。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與存儲(chǔ)系統(tǒng)110相關(guān)的數(shù)據(jù)處理操作的流程圖。

假設(shè)存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)是封閉存儲(chǔ)塊，即，它們充滿編程的數(shù)據(jù)。

參照?qǐng)D12和圖13，在步驟1310，當(dāng)從主機(jī)接收針對(duì)存儲(chǔ)器件1200的封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的寫入命令時(shí)，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以通過(guò)將與寫入命令相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)編程到存儲(chǔ)器件1200的存儲(chǔ)塊之中的任意存儲(chǔ)塊中來(lái)更新封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)，然后基于封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的更新結(jié)果來(lái)更新映射列表1250的有效頁(yè)存在信息。如圖12中所例舉的，此時(shí)，存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)1、4、5、8、9和20可以保持有效頁(yè)以及可以被標(biāo)記為有效頁(yè)，而存儲(chǔ)塊0(1210)的其余頁(yè)可以成為無(wú)效頁(yè)。例如，當(dāng)封閉存儲(chǔ)塊0(1210)的多個(gè)頁(yè)區(qū)域0至3(1212至1218)之中的頁(yè)區(qū)域2(1216)充滿無(wú)效頁(yè)時(shí)，控制器130可以將映射列表1250的第一行1260的第三位區(qū)域1266設(shè)置為“1”，以用于表示封閉存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域2(1216)充滿無(wú)效頁(yè)。

在步驟1320，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以基于映射列表1250檢查充滿無(wú)效頁(yè)的封閉存儲(chǔ)塊0至3(1210至1240)的頁(yè)區(qū)域。如圖12中所例舉的，控制器130可以分別基于映射列表1250中的第一行的第三位區(qū)域1266、第二行的第一位區(qū)域1272、第三行的第四位區(qū)域1288以及第四行的第二位區(qū)域1294，來(lái)確定存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域2(1216)、存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)、存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)以及存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域1(1244)充滿無(wú)效頁(yè)。

在步驟1330，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以從不同的存儲(chǔ)塊收集充滿無(wú)效頁(yè)的存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域。如圖12中所例舉的，控制器130可以收集被確定為充滿無(wú)效頁(yè)的存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域1216、存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)、存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)以及存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域1(1244)。在步驟1340，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以利用收集的充滿無(wú)效頁(yè)的存儲(chǔ)塊的頁(yè)區(qū)域或區(qū)段來(lái)產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊。如圖12中所例舉的，控制器130可以通過(guò)收集被確定為充滿無(wú)效頁(yè)的存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域1216、存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)、存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)以及存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域1(1244)，來(lái)產(chǎn)生空白存儲(chǔ)塊i(1295)。因此，空白存儲(chǔ)塊i(1295)可以包括分別對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)塊1(1220)的頁(yè)區(qū)域0(1222)、存儲(chǔ)塊3(1240)的頁(yè)區(qū)域1(1244)、存儲(chǔ)塊0(1210)的頁(yè)區(qū)域1216以及存儲(chǔ)塊2(1230)的頁(yè)區(qū)域3(1238)的頁(yè)區(qū)域0至3(1222-1至1238-1)。此后，空白存儲(chǔ)塊i(1295)可以響應(yīng)于從主機(jī)102提供的寫入命令來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法可以減少垃圾收集操作的利用。進(jìn)而，這可以改善存儲(chǔ)器件的使用效率，由此更加快速和更加穩(wěn)定地處理數(shù)據(jù)。本發(fā)明還可以減少存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能退化。

盡管已經(jīng)出于說(shuō)明的目的描述了各個(gè)實(shí)施例，但是對(duì)于本技術(shù)人員而言將明顯的是，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和/或范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化和修改。