數(shù)據(jù)儲存設(shè)備及其操作方法
【專利說明】數(shù)據(jù)儲存設(shè)備及其操作方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求在韓國知識產(chǎn)權(quán)局于2014年10月7日提交的第10_2014_0134982號韓國申請以及于2015年3月3日提交的第10-2015-0029661號韓國申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]各種實(shí)施例總體上涉及一種數(shù)據(jù)儲存設(shè)備，更具體地，涉及一種執(zhí)行可靠性維護(hù)操作的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0004]數(shù)據(jù)儲存設(shè)備可以被配置為響應(yīng)于來自外部設(shè)備的寫入請求來儲存從外部設(shè)備提供的數(shù)據(jù)。而且，數(shù)據(jù)儲存設(shè)備可以被配置為響應(yīng)于來自外部設(shè)備的讀取請求來將儲存的數(shù)據(jù)提供給外部設(shè)備。外部設(shè)備是能夠處理數(shù)據(jù)的電子設(shè)備并且可以包括計算機(jī)、數(shù)字照相機(jī)或移動電話。數(shù)據(jù)儲存設(shè)備可以嵌入在外部設(shè)備中來操作，或者可以被單獨(dú)地制造并且電耦接至外部設(shè)備來操作。
[0005]數(shù)據(jù)儲存設(shè)備可以被配置為個人計算機(jī)存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)卡、緊湊型閃存(CF)卡、智能媒體卡、記憶棒、多媒體卡(MMC、eMMC、RS-MMC和微型MMC的形式)、安全數(shù)字卡(SD、迷你SD和微型SD的形式)、通用閃速儲存器(UFS)或固態(tài)驅(qū)動器(SSD)。
[0006]數(shù)據(jù)儲存設(shè)備可以包括非易失性存儲器件來儲存數(shù)據(jù)。非易失性存儲器件即使在沒有恒定電源時也可以保持儲存的數(shù)據(jù)。非易失性存儲器件的示例包括閃速存儲器件(諸如與非(NAND)閃存或者或非(NOR)閃存)、鐵電隨機(jī)存取存儲器(FeRAM)、相變隨機(jī)存取存儲器(PCRAM)、磁阻隨機(jī)存取存儲器(MRAM)或電阻隨機(jī)存取存儲器(RERAM)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]各種實(shí)施例涉及一種具有改善的數(shù)據(jù)可靠性的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備。
[0008]在實(shí)施例中，一種數(shù)據(jù)儲存設(shè)備可以包括:控制器，適用于基于用于目標(biāo)區(qū)域的訪問請求來更新訪問請求計數(shù)和與目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的訪問計數(shù)，以及每當(dāng)訪問請求計數(shù)達(dá)到第一閾值時初始化訪問計數(shù)；以及非易失性存儲器件，包括目標(biāo)區(qū)域，以及適用于基于控制器的控制來訪問目標(biāo)區(qū)域。
[0009]在實(shí)施例中，一種用于操作數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的方法可以包括:基于訪問請求來更新訪問請求計數(shù)；更新與非易失性存儲器件的目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的第一訪問計數(shù)，目標(biāo)區(qū)域基于訪問請求而被訪問請求；以及每當(dāng)訪問請求計數(shù)達(dá)到第一閾值時，初始化第一訪問計數(shù)。
[0010]在實(shí)施例中，一種用于操作數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的方法可以包括:基于第一散列函數(shù)來將被訪問請求的目標(biāo)區(qū)域的地址映射至多個第一散列值中的第一散列值；在第一訪問計數(shù)表中更新由第一散列值索引的第一訪問計數(shù)，其中，第一訪問計數(shù)表包括由所述多個第一散列值索引的多個第一訪問計數(shù)；以及基于訪問請求來更新訪問請求計數(shù)。
[0011]在實(shí)施例中，一種數(shù)據(jù)儲存設(shè)備可以包括:儲存介質(zhì)，包括多個非易失性存儲器件；以及控制器，適用于當(dāng)訪問儲存介質(zhì)的目標(biāo)區(qū)域時更新第一訪問計數(shù)和第二訪問計數(shù)，其中，第一訪問計數(shù)對應(yīng)于在儲存介質(zhì)中的第一單元的區(qū)域分組成的第一組之中的包括目標(biāo)區(qū)域的第一組，第二訪問計數(shù)對應(yīng)于在儲存介質(zhì)中的第二單元的區(qū)域分組成的第二組之中的包括目標(biāo)區(qū)域的第二組。
[0012]在實(shí)施例中，一種數(shù)據(jù)儲存設(shè)備可以包括:儲存介質(zhì)，包括多個非易失性存儲器件；以及控制器，適用于當(dāng)訪問儲存介質(zhì)的目標(biāo)區(qū)域時更新第一訪問計數(shù)和第二訪問計數(shù)，其中，第一訪問計數(shù)對應(yīng)于多個第一單元區(qū)域，多個第一單元區(qū)域包括目標(biāo)區(qū)域并且基于散列函數(shù)而對應(yīng)于通用散列值，第二訪問計數(shù)對應(yīng)于超級塊，超級塊包括相應(yīng)的非易失性存儲器件的第二單元區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域。
[0013]在實(shí)施例中，一種用于操作數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的方法可以包括:訪問包括多個非易失性存儲器件的儲存介質(zhì)的目標(biāo)區(qū)域；更新第一訪問計數(shù)，第一訪問計數(shù)與儲存介質(zhì)中的第一單元的區(qū)域分組成的第一組之中的包括目標(biāo)區(qū)域的第一組對應(yīng)；以及更新第二訪問計數(shù)，第二訪問計數(shù)與儲存介質(zhì)中的第二單元的區(qū)域分組成的第二組之中的包括目標(biāo)區(qū)域的第二組對應(yīng)。
【附圖說明】
[0014]圖1是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的框圖。
[0015]圖2是圖示圖1中示出的非易失性存儲器件的框圖。
[0016]圖3a是圖示圖2中示出的頁與字線之間的關(guān)系的示意圖。
[0017]圖3b是圖示圖2中示出的頁與字線之間的關(guān)系的另一示意圖。
[0018]圖4是圖示圖1中示出的散列單元的操作方法的示意圖。
[0019]圖5是圖示圖1中示出的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的操作方法的流程圖。
[0020]圖6是圖示用于圖1中示出的處理器的可靠性維護(hù)操作的方法的流程圖。
[0021]圖7是圖示用于圖1中示出的處理器的數(shù)據(jù)檢查操作的方法的流程圖。
[0022]圖8和圖9是圖示用于圖1中示出的處理器的可靠性維護(hù)操作的方法的示意圖。
[0023]圖10是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的框圖。
[0024]圖11是圖示圖10中示出的第一散列單元和第二散列單元的操作方法的示意圖。
[0025]圖12是圖示用于圖10中示出的處理器的可靠性維護(hù)操作的方法的示意圖。
[0026]圖13是圖示根據(jù)第三實(shí)施例的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的框圖。
[0027]圖14是解釋用于初始化在圖13中示出的處理器的訪問計數(shù)表中的訪問計數(shù)的方法的流程圖。
[0028]圖15是圖示根據(jù)第四實(shí)施例的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的框圖。
[0029]圖16是解釋用于圖15中示出的處理器的可靠性維護(hù)操作的方法的流程圖。
[0030]圖17是解釋用于初始化圖15中示出的處理器中的第二訪問計數(shù)的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]在下文中，以下將參照附圖通過本發(fā)明的各種實(shí)施例來描述數(shù)據(jù)儲存設(shè)備及其操作方法。然而，本發(fā)明可以以不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于本文所闡述的實(shí)施例。更確切地說，提供這些實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明，以達(dá)到本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的程度。
[0032]將理解的是，本發(fā)明的實(shí)施例不局限于附圖中示出的細(xì)節(jié)，附圖不一定成比例，在一些情況下，比例可以被夸大以便于清楚地描繪本發(fā)明的某些特征。雖然使用特定術(shù)語，但是將認(rèn)識到的是，術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例，而非意在限制本發(fā)明的范圍。
[0033]圖1是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備10的框圖。
[0034]數(shù)據(jù)儲存設(shè)備10可以響應(yīng)于來自外部設(shè)備(未示出)的請求來儲存從外部設(shè)備提供的數(shù)據(jù)。而且，數(shù)據(jù)儲存設(shè)備10可以響應(yīng)于來自外部設(shè)備的讀取請求來將儲存的數(shù)據(jù)提供給外部設(shè)備。數(shù)據(jù)儲存設(shè)備10可以被配置為個人計算機(jī)存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)卡、緊湊型閃存(CF)卡、智能媒體卡、記憶棒、多媒體卡(MMC、eMMC、RS-MMC和微型MMC的形式)、安全數(shù)字卡(SD、迷你SD和微型SD的形式)、通用閃速儲存器(UFS)或固態(tài)驅(qū)動器(SSD) ο
[0035]數(shù)據(jù)儲存設(shè)備10可以包括控制器100和非易失性存儲器件200。
[0036]控制器100可以包括處理器110、存儲器120和ECC (錯誤校正碼)單元130。
[0037]處理器110可以控制數(shù)據(jù)儲存設(shè)備10的一般操作。處理器110可以產(chǎn)生用于訪問非易失性存儲器件200的目標(biāo)區(qū)域的訪問命令，例如，寫入命令或讀取命令，并且可以將產(chǎn)生的訪問命令提供給非易失性存儲器件200。處理器110可以在存儲器120上驅(qū)動用于控制數(shù)據(jù)儲存設(shè)備10的操作的軟件程序。
[0038]處理器110可以執(zhí)行可靠性維護(hù)操作?？梢詧?zhí)行可靠性維護(hù)操作，以防止儲存在與非易失性存儲器件200的被過度訪問的特定區(qū)域鄰近的相鄰區(qū)域中的數(shù)據(jù)的變形或丟失。可靠性維護(hù)操作可以通過基于訪問計數(shù)表125的數(shù)據(jù)檢查操作來執(zhí)行。例如，每當(dāng)通過讀取命令訪問非易失性存儲器件200時，處理器110可以執(zhí)行可靠性維護(hù)操作。
[0039]處理器110可以在存儲器120上管理訪問計數(shù)表125。訪問計數(shù)表125可以包括一個或更多個訪問計數(shù)值，訪問計數(shù)值中的每個表示非易失性存儲器件200的對應(yīng)區(qū)域被訪問多少次。每當(dāng)非易失性存儲器件200的目標(biāo)區(qū)域被訪問時，處理器110可以計算與非易失性存儲器件200的目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的散列值HV，以及可以在訪問計數(shù)表125中更新由計算的散列值HV索引的訪問計數(shù)。
[0040]處理器110可以包括散列單元115。散列單元115可以基于目標(biāo)區(qū)域的地址ADD_T來計算與目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的散列值HV。散列單元115可以基于散列函數(shù)來將目標(biāo)區(qū)域的地址ADD_T映射至散列值HV。例如，散列單元115可以實(shí)現(xiàn)為硬件，諸如數(shù)字電路、模擬電路或者數(shù)字電路和模擬電路的組合。在其他示例中，散列單元115可以實(shí)現(xiàn)為軟件，諸如固件，或者散列單元115可以實(shí)現(xiàn)為硬件和軟件的組合。
[0041]為了有效地使用存儲器120的容量，處理器110可以通過通用訪問計數(shù)(commonaccess count)的單個值以集成方式來管理非易失性存儲器件200的多個區(qū)域的訪問計數(shù)。當(dāng)在集成管理下多個區(qū)域中的任意一個區(qū)域被訪問時，處理器110可以更新通用訪問計數(shù)的單個值。也就是說，用于集成管理下的多個區(qū)域的通用訪問計數(shù)可以是多個區(qū)域的訪問計數(shù)的總和。
[0042]處理器110可以通過通用散列值以集成方式來管理多個區(qū)域。在集成管理下，散列單元115可以基于散列函數(shù)來將多個區(qū)域的地址映射至通用散列值。用于多個區(qū)域的通用訪問計數(shù)可以由通用散列值來索引?？傊?，當(dāng)在集成管理下多個區(qū)域中的任意一個區(qū)域被訪問時，處理器110可以基于被訪問區(qū)域的地址來計算與多個區(qū)域?qū)?yīng)的通用散列值并且可以更新通用訪問計數(shù)，通用訪問計數(shù)由計算的通用散列值來索引。
[0043]集成管理下的多個區(qū)域可以對應(yīng)于不同的字線。集成管理下的多個區(qū)域可以是多個頁。
[0044]當(dāng)基于訪問計數(shù)表125確定非易失性存儲器件200的特定區(qū)域被過度訪問時，處理器110可以對特定區(qū)域的相鄰區(qū)域執(zhí)行數(shù)據(jù)檢查操作?？梢酝ㄟ^查驗(yàn)儲存在相鄰區(qū)域中的數(shù)據(jù)的變形程度，以及通過基于數(shù)據(jù)的變形程度來選擇性地執(zhí)行用于將數(shù)據(jù)恢復(fù)至變形之前的狀態(tài)的回收操作(reclaim operat1n)來執(zhí)行數(shù)據(jù)檢查操作。
[0045]存儲器120可以用作工作存儲器、緩沖存儲器或高速緩沖存儲器。存儲器120可以儲存軟件程序或各種程序數(shù)據(jù)以被處理器110驅(qū)動，緩沖要在外部設(shè)備與非易失性存儲器件200之間傳送的數(shù)據(jù)，或者臨時儲存高速緩存數(shù)據(jù)。
[0046]存儲器120可以儲存由處理器110管理的訪問計數(shù)表125。如上所述，在處理器110通過通用訪問計數(shù)以集成方式管理非易失性存儲器件200的多個區(qū)域的多個訪問計數(shù)的情況下，可以有效地使用存儲器120。如果處理器110不以集成方式管理多個區(qū)域的多個訪問計數(shù)，而是管理多個區(qū)域的多個訪問計數(shù)中的每個，那么多個區(qū)域的多個訪問計數(shù)將與區(qū)域的數(shù)量成比例地占用存儲器120。訪問計數(shù)表125可以被備份在非易失性存儲器件200 中。
[0047]ECC單元130可以對要被寫入非易失性存儲器件200中的數(shù)據(jù)進(jìn)行ECC編碼，以對從非易失性存儲器件200讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯誤檢查以及錯誤校正。例如，ECC單元130可以產(chǎn)生用于要被寫入非易失性存儲器件200中的數(shù)據(jù)的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及可以通過將產(chǎn)生的校驗(yàn)數(shù)據(jù)添加至所述數(shù)據(jù)來編碼數(shù)據(jù)。