固態(tài)存儲裝置及其讀取電壓設(shè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種固態(tài)存儲裝置，特別是一種閃存模塊的讀取電壓設(shè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)碼相機、手機與MP3在這幾年來的成長十分迅速，使得消費者對存儲媒體的需求也急速增加。由于閃存(flash memory)具有數(shù)據(jù)非易失性、省電、體積小、無機械結(jié)構(gòu)、讀寫速度快等特性，最適于可攜式電子產(chǎn)品，例如筆記本電腦。固態(tài)硬盤就是一種以閃存作為存儲媒體的存儲裝置。因此，近年閃存產(chǎn)業(yè)成為電子產(chǎn)業(yè)中相當熱門的一環(huán)。
[0003]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所繪制的閃存元件的示意圖。
[0004]請參照圖1,閃存元件I包含用于存儲電子的電荷捕捉層(charge trappinglayer) 2、用于施加電壓的控制柵極(Control Gate) 3、隧穿氧化層(Tunnel Oxide) 4與多晶娃間介電層(Interpoly Dielectric) 5。當欲寫入數(shù)據(jù)至閃存元件I時,可通過將電子注入電荷捕捉層2以改變閃存元件I的臨界電壓，由此定義閃存元件I的數(shù)字高低狀態(tài)，而實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的功能。在此，注入電子至電荷捕捉層2的過程稱為程序化。反之，當欲將所存儲的數(shù)據(jù)移除時，通過將所注入的電子從電荷捕捉層2中移除，則可使閃存元件I回復(fù)為未被程序化前的狀態(tài)。
[0005]在寫入與抹除過程中，閃存元件I會隨著電子的多次的注入與移除而造成磨損，導(dǎo)致電子寫入速度增加并造成臨界電壓分布變寬。因此，在多次寫入與抹除后，閃存元件I可能無法被正確地識別其存儲狀態(tài)，而產(chǎn)生錯誤位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供一種固態(tài)存儲裝置及其讀取電壓設(shè)定方法，其能夠在存儲單元發(fā)生磨損時，正確地識別其存儲狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明提出一種固態(tài)存儲裝置的讀取電壓設(shè)定方法，固態(tài)存儲裝置包含閃存模塊用于存儲數(shù)據(jù)。閃存模塊具有多個存儲單元，而每一存儲單元具有第一存儲狀態(tài)與第二存儲狀態(tài)，所述讀取電壓設(shè)定方法包括下列步驟。首先，調(diào)整存儲單元的預(yù)設(shè)讀取電壓以獲得多個檢測讀取電壓。接著，分別地施予預(yù)設(shè)讀取電壓以及這些檢測讀取電壓至存儲單元，以讀取分別關(guān)聯(lián)于預(yù)設(shè)讀取電壓以及這些檢測讀取電壓的多個驗證數(shù)據(jù)。之后，根據(jù)關(guān)聯(lián)于預(yù)設(shè)讀取電壓以及這些檢測讀取電壓的驗證數(shù)據(jù)，計算并記錄相互相鄰的預(yù)設(shè)讀取電壓以及這些檢測讀取電壓之間的多個統(tǒng)計參量。根據(jù)這些統(tǒng)計參量來獲取一優(yōu)化讀取電壓。
[0008]在本發(fā)明的一范例實施例中，上述調(diào)整存儲單元的預(yù)設(shè)讀取電壓以獲得這些檢測讀取電壓的步驟包括:以預(yù)設(shè)讀取電壓作為基準，根據(jù)預(yù)設(shè)讀取電壓以及多個預(yù)設(shè)區(qū)間而獲得這些檢測讀取電壓，其中檢測讀取電壓的數(shù)目與預(yù)設(shè)區(qū)間的數(shù)目相等。
[0009]在本發(fā)明的一范例實施例中，上述根據(jù)關(guān)聯(lián)于預(yù)設(shè)讀取電壓以及檢測讀取電壓的驗證數(shù)據(jù)，計算并記錄相互相鄰的預(yù)設(shè)讀取電壓以及檢測讀取電壓之間的統(tǒng)計參量的步驟包括:計算關(guān)聯(lián)于預(yù)設(shè)讀取電壓以及所述檢測讀取電壓的驗證位數(shù)據(jù)之中被識別為第一狀態(tài)的位數(shù)據(jù)的多個變動量。依據(jù)預(yù)設(shè)讀取電壓與所述檢測讀取電壓各自對應(yīng)的變動量以及預(yù)設(shè)區(qū)間，計算以獲取相互相鄰的預(yù)設(shè)讀取電壓以及所述檢測讀取電壓之間的多個統(tǒng)計參量。
[0010]在本發(fā)明的一范例實施例中，上述在根據(jù)所述統(tǒng)計參量來獲取優(yōu)化讀取電壓的步驟之前，還包括:施予一額外檢測讀取電壓至存儲單元，并計算與額外檢測讀取電壓相鄰的所述檢測讀取電壓其中之一以及額外檢測讀取電壓之間的額外統(tǒng)計參量。將額外統(tǒng)計參量記錄為統(tǒng)計參量其中之一。
[0011]在本發(fā)明的一范例實施例中，上述根據(jù)統(tǒng)計參量來獲取優(yōu)化讀取電壓的步驟包括:根據(jù)當前記錄的統(tǒng)計參量來建立多項式方程式，以通過多項式方程式近似統(tǒng)計參量。根據(jù)多項式方程式尋找最小估測值，并依據(jù)最小估測值獲取優(yōu)化讀取電壓。
[0012]在本發(fā)明的一范例實施例中，上述在根據(jù)當前記錄的統(tǒng)計參量來建立多項式方程式，以通過多項式方程式近似這些統(tǒng)計參量的步驟之前，還包括:判斷是否可從統(tǒng)計參量搜尋到局部最小值。若無法從統(tǒng)計參量搜尋到局部最小值，施予額外檢測讀取電壓至存儲單元，以獲取額外統(tǒng)計參量并將額外統(tǒng)計參量記錄為統(tǒng)計參量其中之一。
[0013]在本發(fā)明的一范例實施例中，上述在施予額外檢測讀取電壓至存儲單元，以獲取將額外統(tǒng)計參量并將額外統(tǒng)計參量記錄為統(tǒng)計參量其中之一的步驟之前，還包括:判斷讀取次數(shù)是否大于預(yù)設(shè)次數(shù)，其中讀取次數(shù)為施予檢測讀取電壓以及預(yù)設(shè)讀取電壓至存儲單元的次數(shù)以及施予額外檢測讀取電壓至存儲單元的次數(shù)的總和。若讀取次數(shù)大于預(yù)設(shè)次數(shù)，根據(jù)當前記錄的統(tǒng)計參量來獲取優(yōu)化讀取電壓。
[0014]在本發(fā)明的一范例實施例中，上述在根據(jù)當前記錄的統(tǒng)計參量來建立多項式方程式，以通過多項式方程式近似統(tǒng)計參量的步驟之后，還包括:依據(jù)多項式方程式以及統(tǒng)計參量，判斷二次近似方程與統(tǒng)計參量是否屬于正常狀態(tài)。當多項式方程與統(tǒng)計參量并非屬于正常狀態(tài)，施予額外檢測讀取電壓至存儲單元，以獲取額外統(tǒng)計參量并將額外統(tǒng)計參量記錄為統(tǒng)計參量其中之一。
[0015]在本發(fā)明的一范例實施例中，上述讀取電壓設(shè)定方法，還包括:依據(jù)參數(shù)模型辨別所述統(tǒng)計參量屬于第一偏移狀態(tài)或第二偏移狀態(tài)。當統(tǒng)計參量屬于第一偏移狀態(tài)，選擇大于預(yù)設(shè)讀取電壓的額外檢測讀取電壓。當統(tǒng)計參量屬于第二偏移狀態(tài)，選擇小于預(yù)設(shè)讀取電壓的額外檢測讀取電壓。
[0016]從另一觀點來看，本發(fā)明提出一種固態(tài)存儲裝置，包括閃存模塊以及存儲控制器。閃存模塊具有多個存儲單元，且每一存儲單元具有第一存儲狀態(tài)與第二存儲狀態(tài)。存儲控制器耦接至閃存模塊，且存儲控制器用于調(diào)整存儲單元的預(yù)設(shè)讀取電壓以獲得多個檢測讀取電壓。存儲控制器還用于分別地施予預(yù)設(shè)讀取電壓以及這些檢測讀取電壓至存儲單元，以讀取分別關(guān)聯(lián)于預(yù)設(shè)讀取電壓以及檢測讀取電壓的多個驗證數(shù)據(jù)。存儲控制器還用于根據(jù)關(guān)聯(lián)于預(yù)設(shè)讀取電壓以及檢測讀取電壓的驗證數(shù)據(jù)，計算并記錄相互相鄰的預(yù)設(shè)讀取電壓以及這些檢測讀取電壓之間的多個統(tǒng)計參量。存儲控制器還用于根據(jù)統(tǒng)計參量來獲取優(yōu)化讀取電壓。
[0017]基于上述，本范例實施例的讀取電壓設(shè)定方法以及固態(tài)存儲裝置可以根據(jù)存儲單元的臨界電壓分布使用適當?shù)臋z測讀取電壓值來調(diào)整預(yù)設(shè)讀取電壓，由此正確地識別存儲單元的存儲狀態(tài)，以避免存儲單元所存儲的數(shù)據(jù)遺失。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所繪制的閃存元件的示意圖；
[0019]圖2是根據(jù)一范例實施例的固態(tài)存儲裝置的概要方塊圖；
[0020]圖3是根據(jù)一范例實施例的閃存模塊的概要方塊圖；
[0021]圖4是根據(jù)一范例實施例的存儲單元陣列的示意圖；
[0022]圖5是根據(jù)一范例實施例的閃存模塊中的存儲狀態(tài)與臨界電壓關(guān)系示意圖；
[0023]圖6是根據(jù)一范例實施例的閃存模塊中的存儲狀態(tài)與臨界電壓關(guān)系另一示意圖；
[0024]圖7是依照本發(fā)明一實施例的一種讀取電壓設(shè)定方法的流程圖；
[0025]圖8為依照本發(fā)明一實施例的變動量與臨界電壓的關(guān)系示意圖；
[0026]圖9是依照本發(fā)明一實施例的統(tǒng)計參量與臨界電壓的關(guān)系示意圖；
[0027]圖10為依照本發(fā)明一實施例的變動量與臨界電壓的關(guān)系示意圖；
[0028]圖11是依照本發(fā)明一實施例的統(tǒng)計參量與臨界電壓的關(guān)系示意圖。
[0029]1:閃存元件
[0030]2:電荷捕捉層
[0031]3:控制柵極
[0032]4:隧穿氧化層
[0033]5:多晶硅間介電層
[0034]100:固態(tài)存儲裝置
[0035]102:連接器
[0036]104:存儲控制器
[0037]106:閃存模塊
[0038]2202:存儲單元陣列
[0039]2204:字線控制電路
[0040]2206:位線控制電路
[0041]2208:行譯碼器
[0042]2210:數(shù)據(jù)輸入/輸出緩沖器
[0043]2212:控制電路
[0044]702:存儲單元
[0045]704:位線
[0046]706:字線
[0047]708:源極線
[0048]712:選擇柵漏極晶體管
[0049]714:選擇柵源極晶體管
[0050]VA、VB、VC:讀取電壓
[0051]VR:預(yù)設(shè)讀取電壓
[0052]VR_1:理想讀取電壓
[0053]A、B:存儲狀態(tài)
[0054]L、M:曲線
[0055]Z_l、Z_2、al、a2:斜線區(qū)域
[0056]VDI?VD6:檢測讀取電壓
[0057]Rl?R5:預(yù)設(shè)區(qū)間
[0058]Vl?V6:變動量
[0059]Smin:最小估測值
[0060]Vest:優(yōu)化讀取電壓
[0061]S710?S780:本發(fā)明一實施例的讀取電壓設(shè)定方法的各步驟
【具體實施方式】
[0062]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0063]一般而言，固態(tài)存儲裝置包括閃存模塊與存儲控制器。通常固態(tài)存儲裝置與主機系統(tǒng)一起使用，以使主機系統(tǒng)可將數(shù)據(jù)寫入至固態(tài)存儲裝置或從固態(tài)存儲裝置中讀取數(shù)據(jù)。
[0064]圖2是根據(jù)第一范例實施例的固態(tài)存儲裝置的概要方塊圖。請參照圖2，固態(tài)存儲裝置100包括連接器102、存儲控制器104與閃存模塊106。
[0065]在本范例實施例中，連接器102是兼容于通用串行總線(Universal Serial Bus,USB)標準。