專利名稱：存儲器系統(tǒng)及其磨損平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例性實施例涉及存儲器系統(tǒng)(例如，使用快閃存儲器設(shè)備的存儲器系統(tǒng))。
背景技術(shù)：
電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)是一種允許重復(fù)以及同時對多 個存儲塊進行擦除和編程的存儲設(shè)備。EEPROM的一個例子是快閃存儲器。 傳統(tǒng)快閃存儲器允許通過單個操作同時完成對一個區(qū)域的多個存儲塊 (block)的編程和/或擦除。然而，傳統(tǒng)快閃存儲器設(shè)備中的存儲塊可能會損 壞(磨損)，導(dǎo)致不能使用。例如，傳統(tǒng)快閃存儲器設(shè)備中的每個存儲塊具有 電荷存儲元件。絕緣層環(huán)繞著電荷存儲元件。對存儲塊的重復(fù)使用會磨損絕 緣層并使存儲塊不可用。
傳統(tǒng)快閃存儲器設(shè)備可以在一個或多個硅芯片上存儲信息。不管是否消 耗電能也不論是否提供電能，存儲的信息都可以一直保留在硅芯片上。另夕卜， 快閃存儲器設(shè)備可以提供物理沖擊阻力和更快的讀取訪問時間。由于這些特 征，傳統(tǒng)快閃存儲器設(shè)備可以用作由外部(外面的)電源(例如，電池供電) 供電的存儲設(shè)備。根據(jù)存儲設(shè)備中使用的邏輯門類型，快閃存儲器設(shè)備可以 被分為NOR快閃存儲器設(shè)備或NAND快閃存儲器設(shè)備。
傳統(tǒng)快閃存儲器設(shè)備可以在晶體管(被稱為單元(cell))陣列中存儲信 息，每個晶體管存儲1比特信息。通過改變施加到每個單元的浮置柵極的電 荷，多電平單元設(shè)備每單元存儲多于1比特的數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)快閃存儲器的使用中關(guān)心的是存儲塊的耐久性和可靠性。可靠性可 以由存儲塊保持?jǐn)?shù)據(jù)的能力來確定。耐久性可以由在沒有質(zhì)量損壞的情況下存儲塊能夠承擔(dān)的編程/擦除循環(huán)的數(shù)量確定。不再可靠和/或耐久的存儲塊 被稱為"壞塊"。
壞塊出現(xiàn)的原因有很多。舉例來說，存儲的電荷(電子)可能由于各種
各樣的失誤(例如，穿過缺陷互聚乙烯絕緣層的熱離子發(fā)射和電荷擴散；離 子雜質(zhì)；程序干擾應(yīng)力；等等)從浮置柵極中泄漏。這會導(dǎo)致閥值電壓的降 低。此外，相反的效果，如果浮置柵極在將控制門維持在電源電壓期間相對 緩慢地獲得電荷，則可能發(fā)生電荷捕獲。這會導(dǎo)致閥值電壓的升高。此外， 重復(fù)的編程/〗察除循環(huán)會導(dǎo)致對存儲器晶體管的氧化物層產(chǎn)生應(yīng)力。這還會導(dǎo) 致例如快閃存儲器設(shè)備中隧道氧化物層擊穿的失誤。
在傳統(tǒng)快閃存儲器設(shè)備中，當(dāng)編程/擦除循環(huán)的數(shù)量達到大約IOK時， 由于老化和退化現(xiàn)象，出現(xiàn)壞塊的可能性進一步升高。
為處理這些顧慮， 一些傳統(tǒng)的磨損平衡方法更加一致地使用快閃存儲器 設(shè)備中的全部存儲塊。例如，磨損平衡的傳統(tǒng)形式線性地映射存儲塊和使用 每個塊。這樣，直到所有的存儲塊都已被先前用過了才再使用存儲塊。然而， 由于一些存儲塊經(jīng)過了一段擦除和編程循環(huán)周期之后會比其它存儲塊更容 易出錯，因此這會導(dǎo)致系統(tǒng)性能退化。

發(fā)明內(nèi)容
示例性實施例提供了能夠改進可靠性的存儲器系統(tǒng)和/或磨損平衡方法。 在一個示例性實施例中，存儲器系統(tǒng)可以包括快閃存儲器設(shè)備和存儲器 控制器。該快閃存儲器設(shè)備可以包括多個存儲塊。該多個存儲塊的每一個可 以包括至少 一個存儲單元。該存儲器控制器可以被配置成控制該快閃存儲器 設(shè)備以使得根據(jù)存儲塊的擦除和存儲在存儲塊中的數(shù)據(jù)中的錯誤來分配存 儲塊的使用。該快閃存儲器設(shè)備和存儲器控制器可以構(gòu)成存儲器卡。
根據(jù)示例性實施例，存儲器控制器可以被配置成分配存儲塊的使用以使 得均勻分配存儲塊的使用。存儲器控制器可以被配置成分配存儲塊的使用以 使得存儲塊之間使用量的差減小。存儲器控制器可以被配置成跟蹤存儲塊的 擦除和存儲在存儲塊中的數(shù)據(jù)中的錯誤校正中的至少一個，并且可以被配置 成基于被跟蹤的擦除和錯誤校正來分配存儲塊的使用。錯誤校正可以包括至 少一個存儲塊的比特值。錯誤校正可以包括存儲塊的行中的至少一行的比特 值。
6根據(jù)示例性實施例，存儲器控制器可以被配置成將存儲塊分派為至少兩 組。存儲器控制器可以被配置成通過根據(jù)與每個存儲塊相關(guān)的優(yōu)先等級將存 儲塊分派為至少兩組來分配存儲塊的使用，所述與每個存儲塊相關(guān)的優(yōu)先等 級是基于存儲塊的擦除和存儲在每個存儲塊中的數(shù)據(jù)的錯誤來分配的。
根據(jù)示例性實施例，存儲器控制器可以被配置成根據(jù)與每個存儲塊相關(guān) 的優(yōu)先級別，將存儲塊分派成高優(yōu)先級組、中優(yōu)先級組和低優(yōu)先級組。存儲 器控制器可以被配置成開始時將存儲塊分派到高優(yōu)先級組，然后根據(jù)擦除和 存儲在每個存儲塊的數(shù)據(jù)的錯誤，將存儲塊分派到中優(yōu)先級組和低優(yōu)先級組 中的至少一個。當(dāng)?shù)谝淮鎯K中的2比特錯誤的數(shù)目超過第一臨界值和第一 存儲塊的擦除數(shù)量超過閥值這兩種情況中的至少 一個發(fā)生時，存儲器控制器
可以將第一存儲塊分派到中優(yōu)先級組。當(dāng)?shù)谝淮鎯K中的3比特錯誤的數(shù)目
超過第二臨界值時，存儲器控制器可以將第 一存儲塊分派到低優(yōu)先級組。 在另一個示例性實施例中，存儲器控制器可以包括處理單元、緩沖存儲
器和ECC單元。緩沖存儲器可以被配置成暫時存儲要被存儲到多個存儲塊 中的被選存儲塊的數(shù)據(jù)或從其中讀出的數(shù)據(jù)。ECC單元可以被配置成^r測存 儲在該多個存儲塊中的被選存儲塊中的數(shù)據(jù)中的錯誤并將該錯誤數(shù)據(jù)傳送 到所述處理單元。
在示例性實施例中，計算機系統(tǒng)包括存儲器控制器、快閃存儲器設(shè)備、 微處理器和用戶接口。該微處理器可以與存儲器控制器互相作用，以將數(shù)據(jù) 存儲到快閃存儲器。用戶接口可以控制微處理器的動作。
在磨損平衡方法的示例性實施例中，可以根據(jù)使用循環(huán)對存儲塊的擦除 和錯誤校正進行存儲?？梢曰谒鎯Φ牟脸湾e誤校正分配存儲塊的使 用?？梢曰诖鎯Φ牟脸湾e誤校正，將存儲塊分派成至少兩組?？梢愿鶕?jù) 對存儲塊的分派來分配存儲塊的使用。
根據(jù)示例性實施例，該至少兩組包括高優(yōu)先級組、中優(yōu)先級組和低優(yōu)先 級組。每個存儲塊開始時可以被分派到高優(yōu)先級組，然后根據(jù)與存儲塊相關(guān) 的擦除和錯誤校正中的至少一個，被分派到中優(yōu)先級組和低優(yōu)先級組中的至 少一個。當(dāng)?shù)谝淮鎯K中的2比特錯誤的數(shù)目超過第一臨界值和第一存儲塊 的擦除數(shù)量超過閥值這兩種情況中的至少一個發(fā)生時，每個存儲塊可以被分 派到中優(yōu)先級組。當(dāng)?shù)谝淮鎯K中的3比特錯誤的數(shù)目超過第二臨界值時， 每個存儲塊可以被分派到低優(yōu)先級組。錯誤校正可以包括至少一個存儲塊的比特值。錯誤校正可以包括存儲塊的行中的至少一行的比特值。
在另一個示例性實施例中，該存儲器系統(tǒng)包括快閃存儲器設(shè)備和存儲器
控制器?？扉W存儲器設(shè)備可以包括多個存儲部分(unit),該多個存儲部分中 的每一個包括多個存儲單元。存儲器控制器可以控制快閃存儲器設(shè)備。存儲 器控制器可以基于每個存儲單元的擦除事件信息和ECC事件信息，對存儲 單元執(zhí)行磨損平衡4喿作。


包含附圖以提供對示例性實施例的進一步理解，并且附圖合并到說明書 中構(gòu)成說明書的一部分。在附圖中
圖1是^^艮據(jù)示例性實施例的存儲器系統(tǒng)的框圖2是根據(jù)示例性實施例的磨損平衡方法的視圖3是示出根據(jù)示例性實施例的存儲器系統(tǒng)的磨損平衡方法的流程并且
圖4是示出根據(jù)示例性實施例的具有存儲器系統(tǒng)的計算系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式
示范性實施例可以被實施為多種不同的形式，并且這些示范性實施例不 應(yīng)當(dāng)被理解為局限于這里所描述的實施例。4是供這些示范性實施例以使得本 公開對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說清楚完整，并完全傳達本發(fā)明的范圍。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱一個元件或?qū)?在…上"、"連接到"、"耦接到"另一個 元件或?qū)訒r，其能夠直接在另一元件或?qū)由稀⑦B接到或耦接到另一個元件或 層上，或者也可以存在插入元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)稱一個元件"直接在…上"、 "直接連接到"、或"直接耦接到"另一元件或?qū)訒r，則不存在插入元件或 層。這里所用的，術(shù)語"和/或"包括相關(guān)列出條目的一個或多個的任意和所 有組合。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管這里可能使用術(shù)語第一、第二等來描述各種元件、部件、 區(qū)域、層和/或區(qū)段，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或區(qū)段不應(yīng)當(dāng)被這 些術(shù)語所限制。這些術(shù)語可以僅用于將一個元件、組件、區(qū)域、層和部件和 另一個區(qū)域、層或部件區(qū)分開來。因此，在不脫離這些示范性實施例的教導(dǎo) 的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部件可以被稱為第二元件、組件、區(qū)域、層或部件。
這里可能使用空間相對術(shù)語，如"在…之下"、"在…下面"、"低于"、 "在…之上"、"在…上面，，等等來簡化描述，以描述圖中所示的一個元件或 特征對另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，空間相對術(shù)語可以意欲包括使 用中的或操作中的設(shè)備的除了圖中描述的方位之外的不同的方位。例如，如 果在圖中的設(shè)備被翻轉(zhuǎn)，則用在其它元件或特征"之下，，或"下面"描述的 元件將被用在其它元件或特征"之上"來定位。因此，示范性術(shù)語"在…之 下，，能夠包括"在…之上，，和"在…之下"兩種方位。設(shè)備可以以其它方式
定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其它方位)，相應(yīng)地翻譯這里所用的空間相對描述語。
這里所用的術(shù)語僅僅是為了描述具體的示范性實施例，不意欲是限制性 的。正如這里所用的，單數(shù)形式"一"、"一個"和"這個"可以意欲也包括 復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地指明是單數(shù)。還應(yīng)當(dāng)理解，用于本說明書中的 術(shù)語"包括"和/或"包含，，指定了既定特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/ 或部件的存在，但是不排除一個或更多的其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元 件、部件、和/或它們的分組的存在或增加。
這里參照作為本發(fā)明的理想化實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的代表性 圖來描述本發(fā)明的實施例。同樣地，將會預(yù)見由于例如制造技術(shù)和/或公差帶 來的圖的形狀的變化。因此，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明的實施例局限于這里示出的 特定區(qū)域形狀，而是包括由例如制造引起的形狀的偏差。例如，以矩形示出
的嵌入(implant)區(qū)域?qū)⒌湫偷鼐哂袌A形或彎曲的特征和/或其邊緣處具有 嵌入濃度(concentration)的梯度而不是從嵌入?yún)^(qū)到非嵌入?yún)^(qū)是二進制變化。 相似地，由嵌入形成的掩埋(buried)區(qū)域可以導(dǎo)致在該掩埋區(qū)域和嵌入通 過其發(fā)生的表面之間的區(qū)域中的一些嵌入。因而，圖中示出的區(qū)域是實際上 是示意性的，它們的形狀不意圖示出設(shè)備的區(qū)域的實際形狀，并且不應(yīng)當(dāng)被 認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。
除非另有定義，這里所用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有和本 領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的相同的意思。還應(yīng)當(dāng)理解，諸如在通常使用的詞典 中定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)被理解為具有和在相關(guān)技術(shù)的內(nèi)容中的意思一致的 意思，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為理想化的或超出正規(guī)認(rèn)識的，除非這里做了特別 的定義。
存儲塊(例如，"存儲部分，，，"扇區(qū)")可以包含多個存儲單元并且可以
9組成可擦除單元。為了描述方便，示例性實施例使用了術(shù)語"存儲塊"。很 顯然對本領(lǐng)域技術(shù)人人員來說，術(shù)語"存儲塊"并不局限于特定的存儲器區(qū) 域。
存儲器系統(tǒng)的示例性實施例可以包含快閃存儲器設(shè)備和存儲器控制器。 存儲器控制器可以包含處理單元、緩沖器或緩沖存儲器以及檢錯與糾錯
(ECC)單元。緩沖器可以被配置成暫時存儲從選擇的存儲塊讀出的數(shù)據(jù)。 ECC單元可以被配置成檢測錯誤并將錯誤數(shù)據(jù)傳送到處理單元。
圖1是才艮據(jù)示例性實施例的存儲器系統(tǒng)的框圖。存儲器系統(tǒng)100可以包 含存儲器控制器120和快閃存儲器系統(tǒng)140。存儲器控制器120可以響應(yīng)于， 例如來自主機的外部請求來控制快閃存儲器系統(tǒng)140。存儲器控制器120可 以包含處理單元122、檢測與糾錯(ECC)單元124以及緩沖存儲器126。 處理單元122可以控制存儲器控制器120的全部操作。ECC單元124可以根 據(jù)從快閃存儲器140讀出的數(shù)據(jù)是否有錯誤，基于存儲在快閃存儲器設(shè)備 140中的數(shù)據(jù)生成ECC數(shù)據(jù)。
在一個例子中，ECC單元124可以確定從快閃存儲器設(shè)備140中讀出的 數(shù)據(jù)是否包含錯誤。如果ECC單元124檢測到4普誤，則ECC單元124可以 通知處理單元122檢測到錯誤。緩沖存儲器126可以暫時存儲要被存儲在快 閃存儲器設(shè)備140中的數(shù)據(jù)或從快閃存儲器設(shè)備140讀出的數(shù)據(jù)。緩沖存儲 器126也可以存儲用于管理快閃存儲器設(shè)備140的程序和/或映射表格。
快閃存儲器設(shè)備140可以包含多個存儲塊BLKO到BLKm-l以及讀/寫 (R/W)電路144。多個存儲塊BLKO到BLKm-l中的每一個可以包含多個存 儲單元，例如，存儲塊BLKO到BLKm-l的一個或多個陣列142。每個存儲 單元可以具有存儲電荷的晶體管或類似結(jié)構(gòu)。R/W電路144可以響應(yīng)于來自 存儲器控制器120的請求對一個或多個被選存儲塊執(zhí)行讀/寫操作。
存儲器控制器120可以被配置成控制快閃存儲器140，以便根據(jù)存儲塊 的擦除和存儲在存儲塊中的數(shù)據(jù)中的錯誤來分配存儲塊的使用。對存儲塊的 使用進行分配以使得能夠更加均衡或更加一致地分配對存儲塊的使用，或者 使得存儲塊之間使用量的差降低。在可替換的示例性實施例中，存儲器控制 器120可以控制快閃存儲器140以便根據(jù)存儲在存儲塊中的數(shù)據(jù)的錯誤分配 存儲塊的使用。
還是參考圖1中的示例性實施例，存儲器系統(tǒng)IOO可以分配快閃存儲器設(shè)備140的存儲塊BLK0到存儲塊BLKm-l的使用(例如，磨損平衡)。舉 例來說，存儲器系統(tǒng)100可以基于與每個存儲塊相關(guān)的擦除事件信息和/或 ECC事件信息來分配存儲塊BLKO到存儲塊BLKm-l的使用。擦除事件信 息可以指示存儲塊的擦除數(shù)量。ECC事件信息可以指示存儲在存儲塊中的數(shù) 據(jù)的錯誤。
磨損平衡的示例性實施例可以跟蹤存儲塊被編程和擦除(擦除)的次數(shù)。 然而，由于每個存儲塊可以具有不同的擦除/編程特性，因此上述方式不能準(zhǔn) 確反映存儲塊經(jīng)歷(undertaken)的損壞。這種擦除/編程特性的差異可能使 得平衡存儲塊的退化程度相對困難。
存儲器控制器120可以被配置成跟蹤存儲塊的擦除和存儲在該存儲塊中 的數(shù)據(jù)的錯誤校正中的至少一個?；阱e誤校正和擦除中的任意一個或基于 錯誤校正和擦除二者，存儲器控制器120可以分配存儲塊的使用。
還是參考圖1中的示例性實施例，存儲器系統(tǒng)IOO可以通過跟蹤每個存 儲塊的擦除事件信息和ECC事件信息來管理每個存儲塊的P/E循環(huán)。擦除 事件信息可以包含擦除事件計數(shù)(ERS—CNT)，其對存儲塊的每個擦除進行 計數(shù)。可以為每個存儲塊分配獨立的擦除事件計數(shù)ERS一CNT。每當(dāng)擦除相 關(guān)存儲塊時則擦除事件計數(shù)ERS—CNT增加。
存儲器系統(tǒng)100也可以跟蹤每個塊的ECC事件信息。在一個示例性實 施例中，ECC事件信息可以包含為每個存儲塊分配的2比特值。存儲塊的第 一錯誤比特值(EBN一2 )代表2比特錯誤的檢測和校正。當(dāng)校正該2比特錯 誤時，設(shè)定該第一錯誤比特值(EB1^2)。存儲塊的第二錯誤比特值(EBN—3) 表示3比特錯誤的檢測和校正。在校正該3比特錯誤時，設(shè)定第二錯誤比特 值EBN_3。第一錯誤比特值EBN一2和第二錯誤比特值EBN—3可以是兩個單 獨的數(shù)值并且兩者都可以跟蹤單個存儲塊中的錯誤數(shù)量。
處理單元122可以借助于快閃存儲器設(shè)備140中存儲的磨損平衡表格來 管理擦除事件計數(shù)ERS—CNT和第一及第二錯誤比特值EBN一2和EBN一3。 在系統(tǒng)被激活時該磨損平衡表格可以被裝載到緩沖存儲器126中。當(dāng)存儲塊 中發(fā)生擦除時，處理單元122可以更新磨損平衡表格，以對于選擇的存儲塊 增加擦除事件計數(shù)ERS一CNT。如果在從存儲塊讀取的數(shù)據(jù)中檢測到錯誤， 則ECC單元124可以校正該錯誤并向處理單元122提供錯誤比特值(作為 ECC數(shù)據(jù))。處理單元122可以更新磨損平纟軒表格，以根據(jù)ECC單元124校正的比特的數(shù)目(如ECC數(shù)據(jù)指示的)增加第一錯誤比特值EB1^^2或第二 錯誤比特值EBN一3。通過這個方法，擦除事件計數(shù)ERS一CNT和第 一及第二 錯誤比特值(EBN—2和EBN—3 )可以由處理單元122管理。
存儲器系統(tǒng)100可以被配置成將存儲塊分派到至少2組。圖2示出了一 個示例性實施例，其中，存儲塊BLK0到BLKm-l被分派到作為缺省狀態(tài)或 初始狀態(tài)的第一組201。每次執(zhí)行讀取/擦除/編程操作時，可以增加每個存 儲塊的擦除事件計數(shù)ERS—CNT和第一及第二錯誤比特值EBN—2和 EBN—3。隨著每個存儲塊的擦除事件計數(shù)ERS一CNT和第一及第二錯誤比特 值EBN—2和EBN一3增加，存儲塊BLK0到BLKm-l可以被有選擇地分派 到第二組202或第三組203。
圖2也示出了 一個將存儲塊分派到第 一組201 、第二組202和第三組203 的例子。如果擦除事件計數(shù)ERS一CNT超過擦除臨界值T—ERS,或者第一錯 誤比特值EBN—2超過第一ECC臨界值T—ECC1，則第一組201中的與該擦 除事件計數(shù)ERS一CNT相關(guān)或與第一錯誤比特值EBN一2相關(guān)的存儲塊可以 被分派到第二組202。如果第二錯誤比特值EBN_3超過第二 ECC臨界值 T—ECC2,則第二組202中的與該第二錯誤比特值EBN—3相關(guān)的存儲塊可以 被分派到第三組203。如果第二錯誤比特值EBN—3超過第二 ECC臨界值 T—ECC2,則第一組201中的與該第二錯誤比特值EBN—3相關(guān)的存儲塊可以 被分派到第三組203。根據(jù)示例性實施例，當(dāng)請求編程操作時，第一組201 中的存儲塊可以在第二組202和第三組203中的存儲塊之前被選擇用于編程 操作。此外，第二組202中的存儲塊可以在第三組203中的存儲塊之前被選 擇用于編程操作。通過考慮每個存儲塊的擦除和錯誤校正的數(shù)量，可以平衡 存儲塊的退化。
如果隨著P/E循環(huán)的進行，被選存儲塊中的要校正的錯誤的數(shù)量增加， 則被選存儲塊中的存儲單元的損壞程度會相對很高。結(jié)果，可以管理第三組 203中的存儲塊以便減小和/或最小化擦除的數(shù)量。這會抑制具有大量的錯誤 比特的存儲塊的快速磨損。通過抑制易于錯誤的存儲塊的磨損，可以減小替 代存儲塊(取決于什么時候存儲部分變壞，例如，誤才喿作或變得不能操作) 的數(shù)量。因此，可以增加可用存儲部分的凈總值。
可以根據(jù)優(yōu)先等級安排第一、第二和第三組的存儲塊。例如，高優(yōu)先級 組、中優(yōu)先級組以及低優(yōu)先級組。所有的存儲塊可以在開始時被;改置到高優(yōu)先級組。高優(yōu)先級組可以是表示分配到具有相對低的擦除和/或錯誤數(shù)量的組 的存儲塊的缺省組。存儲塊也可以基于擦除或錯誤校正中的至少一個被分配 到中等優(yōu)先級組和/或低優(yōu)先級組中的至少一個。例如，當(dāng)2比特錯誤的數(shù)目 超過第 一 臨界值和擦除數(shù)量超過閥值這兩種情況中的至少 一個發(fā)生時，每個
存儲塊可以被放置到中優(yōu)先級組。此外，當(dāng)3比特錯誤的數(shù)目超過第二臨界
值時，每個存儲塊可以被放置到低優(yōu)先級組。在存儲器分配期間，分配給中 優(yōu)先級組的存儲塊具有比分配到高優(yōu)先級組的存儲塊更低的優(yōu)先級。此外， 在存儲器分派期間，低優(yōu)先級組中的存儲塊具有比高或中優(yōu)先級組更低的優(yōu) 先級。這樣，根據(jù)給它們被分配的優(yōu)先級，首先選擇具有較少擦除和/或錯誤 的存儲塊。
每個存儲塊可以是單一的或一組存儲單元。錯誤校正可以包括至少一個 存儲塊的比特值，或可以包括存儲塊中的各行存儲單元中的至少一行的比特
值。例如，擦除事件信息可以包括每個存儲塊的擦除事件計數(shù)。ECC事件信 息可以包含存儲塊BLKO到BLKm-l中的至少一個存儲塊的錯誤比特值。同 樣，ECC事件信息可以包含存儲塊中的各行存儲單元中的至少一行的錯誤比 特值。每一行可以包含一頁、多頁或一字線。
另一個示例性實施例纟是供磨損平衡方法。該方法可以與存儲器控制器和 快閃存儲器設(shè)備相結(jié)合來實施和/或執(zhí)行。在這個示例性實施例中，可以根據(jù) 使用循環(huán)存儲存儲塊的擦除和錯誤校正。通過跟蹤擦除和錯誤校正來分配存 儲塊的使用。
圖3是示出存儲器系統(tǒng)的磨損平衡方法的示例性實施例的流程圖。 存儲器系統(tǒng)可以包含快閃存儲器設(shè)備?？扉W存儲器設(shè)備可以包括構(gòu)成擦 除單元的至少一個存儲部分。根據(jù)至少一個示例性實施例，在301，可以才艮 據(jù)編程/擦除循環(huán)將每個存儲塊的擦除事件信息存儲在磨損平衡表格。在 302，可以基于存儲在磨損平衡表格中的擦除事件信息和ECC事件信息，對 每個存儲塊執(zhí)行磨損平衡操作。根據(jù)至少一個示例性實施例，磨損平衡操作 可以包含對存儲塊的使用區(qū)分優(yōu)先次序。
該方法可以進一步包括將存儲塊分派到至少兩個組。這兩個組可以根據(jù) 優(yōu)先級被設(shè)置。在一個示例性實施例中，該組包含高優(yōu)先級組、中優(yōu)先級組 以及低優(yōu)先級組。存儲塊可以在開始時被設(shè)置到高優(yōu)先級組。高優(yōu)先級組可 以是表示分配給具有相對低的擦除和/或錯誤^t量的組的存儲塊的缺省組。存儲塊其后可以基于擦除和錯誤校正中的至少 一個被分配到中優(yōu)先級組和/或 低優(yōu)先級組中的至少一個。在存儲器分派期間，分配給中優(yōu)先級組的存儲塊 具有比分配給高優(yōu)先級組的存儲塊更低的優(yōu)先級。低優(yōu)先級組中的存儲塊具 有比高或中優(yōu)先級組的存儲塊更低的優(yōu)先級。在存儲塊分派期間，相對于高 優(yōu)先級組和中優(yōu)先級組中的存儲塊，低優(yōu)先級組的存儲塊可以被認(rèn)為是最后 采用的存儲塊。這樣，根據(jù)它們被分配的優(yōu)先級，可以首先選擇具有較少擦 除和/或錯誤的存儲塊。
根據(jù)示例性實施例，當(dāng)2比特錯誤的數(shù)目超過第一臨界值和擦除數(shù)量超 過閥值這兩種情況中的至少一個發(fā)生時，每個存儲塊可以被分派到中優(yōu)先級
組。此外，當(dāng)3比特錯誤的數(shù)目超過第二臨界值時，每個存儲部分可以被分
派到低優(yōu)先級組。
根據(jù)示例性實施例，擦除事件信息可以包含每個存儲塊的擦除事件計
數(shù)，ECC事件信息可以包含每個存儲塊的錯誤比特值。存儲塊可以在開始時 被分派到高優(yōu)先級組。錯誤比特值可以包含表示2比特錯誤事件計數(shù)的第一 錯誤比特值和表示3比特錯誤事件計數(shù)的第二錯誤比特值。當(dāng)每個存儲塊的 第一錯誤比特值大于第一 ECC臨界值時，每個存儲塊可以被分派到中等優(yōu) 先級組。當(dāng)每個存儲塊的第二錯誤比特值大于第二 ECC臨界值時，中優(yōu)先 級組中的每個存儲塊可以被分派到低優(yōu)先級組。
在圖3中示出的示例性實施例中，擦除事件信息可以包含每個存儲塊的 擦除事件計凄t。 ECC事件信息可以包含多個存儲塊當(dāng)中的至少一個存儲塊的 錯誤比特值。在磨損平衡方法的另一個示例性實施例中，4察除事件信息可以 包含每個存儲塊的擦除事件計數(shù)，并且ECC事件信息可以包含存儲塊的多 行中至少一行的錯誤比特值。
快閃存儲器設(shè)備可以是當(dāng)斷電時能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的非易失性存儲設(shè)備。隨 著對移動設(shè)備(例如，移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字照相機、便 攜游戲控制臺、MP3播放器等等)需要的增加，快閃存儲器設(shè)備將會被廣泛 用于數(shù)據(jù)存儲和/或代碼存儲。此外，快閃存儲器設(shè)備也可以被應(yīng)用于家用設(shè) 備，諸如HDTV、 DVD播放器、路由器、GPS設(shè)備等等。
圖4是根據(jù)示例性實施例的具有存儲器系統(tǒng)的計算系統(tǒng)的框圖。計算系 統(tǒng)2000可以包含孩i處理器2100、用戶接口 2200、調(diào)制解調(diào)器2600 (例如， 基帶芯片集)、存儲器控制器2400以及快閃存儲器設(shè)備2500。這些組件可以通過總線2001電連接。
在一個示例性實施例中，存儲器控制器2400和快閃存儲器設(shè)備2500可 以構(gòu)成具有與圖1示出的示例性實施例的相同的或基本上相同結(jié)構(gòu)的存儲器
器2100處理的N比特數(shù)據(jù)(N是等于或大于1的整數(shù))。如果計算系統(tǒng)2000 是移動設(shè)備，則電池2300可以為計算系統(tǒng)2000提供工作電壓。盡管并未在 圖中示出，但是計算系統(tǒng)2000可以進一步包含其它元件諸如應(yīng)用芯片集、 相機圖像處理器(CIS)、移動DRAM等。同樣顯然快閃存儲器設(shè)備2500和 存儲器控制器2400可以被配置成存儲卡的形式。例如，存儲器控制器2500 和快閃存儲器設(shè)備2400可以構(gòu)成用于存儲數(shù)據(jù)的非易失性存儲設(shè)備的固態(tài) 驅(qū)動器/f茲盤(SSD)。
示例性實施例的快閃存儲器設(shè)備2500和存儲器控制器2400可以通過各 種各樣的封裝格式安裝。這些封裝格式包括，并且并不局限于封裝上封裝 (PoP )、球柵陣列(BGA )、芯片級封裝(CSP )、塑膠牽引芯片載體(PLCC )、 塑膠雙列直排封裝(PDIP)、晶片包管芯、晶片形式管芯、板上芯片(COB)、 陶瓷雙列直排封裝(CERDIP)、塑膠度量四心線組壓板部件(MQFP)、薄四 心線組壓板部件(TQFP)、小外形(SOIC)、收縮小外形封裝(SSOP)、薄 小外形封裝(TSOP)、薄四心線組壓板部件(TQFP)、系統(tǒng)內(nèi)封裝(SIP)、 多芯片封裝(MCP )、晶片級制造封裝(WFP )、晶片級處理堆棧封裝(WSP ) 等。
應(yīng)當(dāng)理解，前面的一般性描述和其后的具體性描述是例示性的，并且提 供要求保護的本發(fā)明的附加解釋。
示例性實施例中詳細指出了參考數(shù)字，并在參考圖示中表示了它們的例 子。在每個可能的情況下，相似的參考數(shù)字被用來指代描述和圖示中的同一 個或相似的元件。
上面公開的主題被認(rèn)為是例證性的，并且不是限制性的，并且附加的權(quán)
利要求意欲覆蓋落入示例性實施例的真正精神和范圍內(nèi)的所有這樣的改進、 提高和其它實施例。因此，在法律允許的最大范圍內(nèi)，通過隨后的權(quán)利要求
和它們的等同物的允許的最寬泛的解釋來確定示例性實施例的范圍，并且不
局限于或受限于前述的具體描述。
權(quán)利要求
1. 一種存儲器系統(tǒng)，包括快閃存儲器設(shè)備，包含多個存儲塊，所述多個存儲塊的每一個包含至少一個存儲單元；和存儲器控制器，被配置用來控制所述快閃存儲器設(shè)備，以使得基于所述多個存儲塊的擦除和存儲在所述多個存儲塊中的數(shù)據(jù)中的錯誤，來分配所述多個存儲塊的使用。
2. 如權(quán)利要求1所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述存儲器控制器被配置成分配所述多個存儲塊的使用以使得均勻分配所述多個存儲塊的使用。
3. 如權(quán)利要求1所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述存儲器控制器被配置成分 配所述多個存儲塊的使用以使得降低所述多個存儲塊之間使用量的差異。
4. 如權(quán)利要求1所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述存儲器控制器被配置成跟 蹤所述多個存儲塊的擦除和存儲在所述多個存儲塊中的數(shù)據(jù)中的錯誤校正 中的至少一個，并且被配置成基于所跟蹤的擦除和錯誤校正來分配所述多個 存儲塊的使用。
5. 如權(quán)利要求4所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述存儲器控制器被配置成基 于所跟蹤的擦除和錯誤校正中的至少一個來將所述多個存儲塊分派成至少 兩個組，所述存儲器控制器進一步被配置成根據(jù)每個存儲塊被分派到的組來 分配所述多個存儲塊的使用。
6. 如權(quán)利要求4所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述錯誤校正包括至少一個存 儲塊的比特值。
7. 如權(quán)利要求4所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述錯誤校正包括存儲塊的多 個行中的至少 一行的比特值。
8. 如權(quán)利要求1所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述存儲器控制器被配置成通 過根據(jù)與每個存儲塊相關(guān)的優(yōu)先等級將所述存儲塊分派成至少兩個組，來分 配存儲塊的使用，所述與每個存儲塊相關(guān)的優(yōu)先等級是基于存儲塊的擦除和 存儲在每個存儲塊中的數(shù)據(jù)的錯誤而被分配的。
9. 如權(quán)利要求8所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述至少兩組包括高優(yōu)先級 組、中優(yōu)先級組和低優(yōu)先級組。
10. 如權(quán)利要求9所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述存儲器控制器被配置成初始將每個存儲塊分派到所述高優(yōu)先級組，并且之后基于擦除和存儲在每個 存儲塊中的數(shù)據(jù)中的錯誤中的至少 一個，分派到所述中優(yōu)先級組和所述低優(yōu) 先級組中的至少一個。
11. 如權(quán)利要求10所述的存儲器系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝淮鎯K中的2比特錯 誤的數(shù)目超過第 一臨界值和第 一存儲塊的擦除數(shù)量超過閥值這兩種情況中 的至少一個發(fā)生時，存儲器控制器將第一存儲塊從高優(yōu)先級組分派到中優(yōu)先 級組。
12. 如權(quán)利要求10所述的存儲器系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝淮鎯K中的3比特錯 誤的數(shù)目超過第二臨界值時，存儲器控制器將第一存儲塊從高優(yōu)先級組和中 優(yōu)先級組中的一個分派到低優(yōu)先級組。
13. 如權(quán)利要求1所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述快閃存儲器設(shè)備和所述 存儲器控制器構(gòu)成存儲器卡。
14. 如權(quán)利要求1所述的存儲器系統(tǒng)，其中所述存儲器控制器包括 處理單元，緩沖存儲器，被配置成暫時存儲要被存儲到所述多個存儲塊中的被選存 儲塊的數(shù)據(jù)或從其中讀出的數(shù)據(jù)，和糾錯單元，被配置成檢測存儲在所述多個存儲塊中的被選存儲塊中的數(shù) 據(jù)中的錯誤，并將該錯誤數(shù)據(jù)傳送到所述處理單元。
15. —種計算系統(tǒng)，包括 如權(quán)利要求1所述的存儲器系統(tǒng)；和微處理器，被配置成與所述存儲器控制器交互以將數(shù)據(jù)存儲在所述快閃 存儲器中。
16. —種磨損平衡方法，所述方法包括 根據(jù)使用循環(huán)存儲存儲塊的擦除和錯誤校正；以及 基于所存儲的擦除和錯誤校正，分配存儲塊的使用。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括根據(jù)所存儲的擦除和錯誤校正，將存儲塊分派成至少兩個組；以及其中 根據(jù)所述對存儲塊的分派，所述分配步驟分配存儲塊的使用。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述至少兩組包括高優(yōu)先級組、中 優(yōu)先級組和低優(yōu)先級組。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中初始將每個存儲塊分派到所述高優(yōu)先級組，并且之后根據(jù)與所述存儲塊相關(guān)的擦除和錯誤校正中的至少一個， 分派到中優(yōu)先級組和低優(yōu)先級組中的至少一個。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中當(dāng)2比特錯誤的數(shù)目超過第一臨界 值和擦除數(shù)量超過閥值這兩種情況中的至少一個發(fā)生時，將每個存儲塊從高 優(yōu)先級組分派到中優(yōu)先級組。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中當(dāng)3比特錯誤的數(shù)目超過第二臨界 值時，將每個存儲塊從高優(yōu)先級組和中優(yōu)先級組中的一個分派到低優(yōu)先級 組。
22. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述錯誤校正包括至少一個存儲塊 的比特值。
23. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述錯誤校正包括存儲塊的多個行 中的至少一行的比特值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種存儲器系統(tǒng)和磨損平衡方法。存儲器系統(tǒng)包括快閃存儲器設(shè)備和存儲器控制器?？扉W存儲器設(shè)備包括多個存儲塊，每個存儲塊包括多個存儲單元。該存儲器控制器被配置成基于每個存儲塊的擦除事件信息和檢錯與糾錯(ECC)事件信息來控制該快閃存儲器設(shè)備，以使得更加均衡地分配存儲塊的使用。
文檔編號G11C7/10GK101458957SQ20081017788
公開日2009年6月17日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者任容兌, 曹成奎 申請人:三星電子株式會社