存儲系統(tǒng)及其操作方法
【專利說明】存儲系統(tǒng)及其操作方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年12月17日提交給韓國知識產(chǎn)權局的申請?zhí)枮?0-2014-0182734的韓國專利申請的優(yōu)先權，其全部內容通過引用合并于此。
技術領域
[0003]本發(fā)明的示范性實施例涉及一種存儲系統(tǒng)，具體而言涉及一種管理存儲器件的壞塊的存儲系統(tǒng)及其操作方法。
【背景技術】
[0004]近來，計算環(huán)境的范例已經(jīng)變?yōu)槠者m計算，使得可以隨時隨地使用計算機系統(tǒng)。正因為如此，便攜式電子設備諸如移動電話、數(shù)字照相機和筆記本電腦的使用已經(jīng)迅速增加。這樣的便攜式電子設備通常使用帶有存儲器件的存儲系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)儲存器件。數(shù)據(jù)儲存器件用作便攜式設備中的主存儲器或輔助存儲器件。
[0005]帶有存儲器件的數(shù)據(jù)儲存器件具有優(yōu)勢的原因在于，由于不存在移動部件，因此穩(wěn)定性和耐久性卓越、信息訪問速度高并且功耗低。具有這些優(yōu)勢的帶有存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲存器件的例子包括通用串行總線(USB)存儲器件、具有各種接口的存儲卡和固態(tài)驅動器(SSD) ο

【發(fā)明內容】

[0006]各種實施例是針對這樣的存儲系統(tǒng)及其操作方法，即可以有效管理存儲器件的壞塊，改善存儲器件的塊利用效率。
[0007]在一個實施例中，一種存儲系統(tǒng)可以包括:存儲器件，包括多個存儲塊，每個存儲塊包括多個頁，其中多個頁中的每個包括電耦接至多個字線的多個存儲單元，儲存寫入數(shù)據(jù)，并且提供從主機請求的讀取數(shù)據(jù)；以及控制器，適用于在存儲塊的第一存儲塊中的多個頁之中查驗壞頁，將虛設數(shù)據(jù)編程在壞頁中，以及將第一存儲塊作為正常塊處理。
[0008]控制器可以將多個字線之中的與壞頁相對應的字線確定為壞字線。
[0009]控制器可以將所述第一存儲塊中的所述多個頁之中的電耦接至壞字線的第一頁以及電耦接至鄰近于壞字線的字線的第二頁確定為壞頁。
[0010]控制器可以在第一存儲塊的多個頁之中查驗能供用數(shù)據(jù)進行編程的正常頁，以及將曾要被編程在所述第一存儲塊的壞頁中的第一數(shù)據(jù)編程在第一存儲塊的正常頁中。
[0011]將所述第一數(shù)據(jù)編程在正常頁中之后，控制器可以將所述虛設數(shù)據(jù)編程在壞頁中。
[0012]控制器可以在包括在鄰近于所述第一存儲塊的第二存儲塊中的多個頁之中查驗能供用數(shù)據(jù)進行編程的正常頁，以及將曾要被編程在所述第一存儲塊的壞頁中的第一數(shù)據(jù)編程在第二存儲塊的正常頁中。
[0013]在將所述第一數(shù)據(jù)編程在正常頁中之后，控制器可以將所述虛設數(shù)據(jù)編程在壞頁中。
[0014]當壞頁的數(shù)量或與壞頁相對應的字線的數(shù)量超過預設閾值時，控制器可以將第一存儲塊作為壞塊處理。
[0015]在一個實施例中，一種操作存儲系統(tǒng)的方法可以包括:在存儲器件的多個存儲塊的每個存儲塊中的多個頁之中查驗壞頁，其中，多個頁中的每個包括電耦接至多個字線的多個存儲單元；在所述存儲塊之中的第一存儲塊中所包括的多個頁之中查驗能供用數(shù)據(jù)進行編程的正常頁；將要被編程在第一存儲塊的壞頁中的第一數(shù)據(jù)編程在第一存儲塊的正常頁中；以及將虛設數(shù)據(jù)編程在第一存儲塊的壞頁中，以及將第一存儲塊作為正常塊處理。
[0016]查驗壞頁可以包括:在多個字線之中查驗與壞頁相對應的字線，作為壞字線。
[0017]查驗壞頁可以包括:在每個存儲塊中的多個頁之中查驗電耦接至壞字線的第一頁以及電耦接至鄰近于壞字線的字線的第二頁，作為壞頁。
[0018]所述方法還可以包括:當壞頁的數(shù)量或與壞頁相對應的字線的數(shù)量超過預設閾值時，將第一存儲塊作為壞塊處理。
[0019]所述方法還可以包括:將要被編程在第二存儲塊的壞頁中的第二數(shù)據(jù)編程在所述第一存儲塊的正常頁中，所述第二存儲塊鄰近于所述第一存儲塊；以及將虛設數(shù)據(jù)編程在第二存儲塊的壞頁中，以及將第二存儲塊作為正常塊處理。
[0020]在一個實施例中，一種存儲系統(tǒng)可以包括:存儲器件，包括多個存儲塊，每個存儲塊包括多個頁，其中，多個頁中的每個包括電耦接至多個字線的多個存儲單元；以及控制器，適用于在存儲塊的第一存儲塊中的多個頁之中查驗壞頁，以及基于查驗壞頁的結果來確定第一存儲塊是否是壞塊。
[0021]控制器可以將多個字線之中的與壞頁相對應的字線確定為壞字線，以及將第一存儲塊中的多個頁之中的電耦接至壞字線以及壞字線的鄰近字線的一個或更多個頁確定為壞頁。
[0022]當壞頁的數(shù)量或與壞頁相對應的字線的數(shù)量小于預設閾值時，控制器可以將要被編程在壞頁中的數(shù)據(jù)編程在第一存儲塊中的多個頁之中的不同于所述壞頁的正常頁中，將虛設數(shù)據(jù)編程在壞頁中，以及將第一存儲塊作為正常塊處理。
[0023]當壞頁的數(shù)量或與壞頁相對應的字線的數(shù)量超過預設閾值時，控制器可以將第一存儲塊作為壞塊處理。
[0024]當正常頁的數(shù)量小于預設數(shù)量時，控制器可以將數(shù)據(jù)編程在第二存儲塊的正常頁中，所述第二存儲塊鄰近于第一存儲塊。
【附圖說明】
[0025]圖1是說明包括根據(jù)一個實施例的存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖。
[0026]圖2是說明圖1的存儲系統(tǒng)中的存儲器件的圖。
[0027]圖3是說明根據(jù)一個實施例的存儲器件中的存儲塊的電路圖。
[0028]圖4至圖11是圖示地說明根據(jù)一個實施例的存儲系統(tǒng)中的存儲器件的圖。
[0029]圖12和圖13是幫助解釋根據(jù)一個實施例的圖1的存儲系統(tǒng)中的壞塊管理操作的示意圖。
[0030]圖14是幫助解釋根據(jù)一個實施例的圖1的存儲系統(tǒng)中用于執(zhí)行壞塊管理的過程的示意流程圖。
【具體實施方式】
[0031]以下將參考附圖詳細描述各種實施例。然而本發(fā)明可以實現(xiàn)為不同的形式且不應當解釋為局限于本文中所述的實施例。更確切地說，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，并且對本領域技術人員來說將完全覆蓋本發(fā)明的范圍。貫穿本公開，貫穿各種附圖和本發(fā)明的實施例，相同的附圖標記指代相同的部分。
[0032]附圖不一定成比例，在某些情況下，已經(jīng)對比例進行放大以便清楚地說明實施例的特征。當元件被稱為連接或耦接至另一元件時，應當理解前者可以直接連接或耦接至后者，或者通過其間的中間元件電連接或耦接至后者。此外，當描述了一個“包括”或“具有”一些元件，如果不存在特別限制，那么應當理解其可以僅包括或具有所述元件，或者其可以包括或具有其他的元件以及所述元件。除非相反地被提及，否則單數(shù)形式的術語可以包括復數(shù)形式。
[0033]圖1是說明包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖。
[0034]參考圖1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以包括主機102和存儲系統(tǒng)110。
[0035]例如，主機102包括諸如移動電話、MP3播放器和膝上電腦的便攜式電子設備或諸如臺式電腦、游戲機、TV和投影儀的電子設備。
[0036]存儲系統(tǒng)110響應于來自主機的請求而操作，特別是儲存將要被主機102訪問的數(shù)據(jù)。換句話說，存儲系統(tǒng)110可以用作主機102的主存儲器件或輔助存儲器件。存儲系統(tǒng)110可以根據(jù)將與主機102電耦接的主機接口的協(xié)議而實現(xiàn)為各種類型儲存器件中的任意一種。例如，存儲系統(tǒng)110可以實現(xiàn)為諸如固態(tài)驅動器(SSD)、多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、尺寸減小的 MMC(RS-MMC)、micro_MMC、安全數(shù)字(SD)卡、min1-SD、micro_SD、通用串行總線(USB)儲存器件、通用閃存儲存(UFS)器件、微型快閃(CF)卡、智能媒介(SM)卡、記憶棒等等的各種類型的儲存器件中的任意一種。
[0037]實現(xiàn)存儲系統(tǒng)110的儲存器件可以實現(xiàn)為諸如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)的易失性存儲器件或非易失性存儲器件，諸如只讀存儲器(ROM)、掩模型ROM (MROM)、可編程ROM (PROOM)、可擦除可編程ROM (EPROM)、電可擦除可編程ROM (EEPROM)、鐵電隨機存取存儲器(FRAM)、相變RAM (PRAM)、磁性RAM (MRAM)、電阻型RAM(RRAM)。
[0038]存儲系統(tǒng)110包括儲存要被主機102訪問的數(shù)據(jù)的存儲器件150和控制數(shù)據(jù)在存儲器件150中儲存的控制器130。
[0039]控制器130和存儲器件150可以被集成至一個半導體器件。例如，控制器130和存儲器件150可以被集成至一個半導體器件并且配置固態(tài)驅動器(SSD)。當存儲系統(tǒng)110用作SSD時，可以顯著增加與存儲系統(tǒng)110電耦接的主機102的操作速度。
[0040]控制器130和存儲器件150可以被集成至一個半導體器件并且配置存儲卡。例如，控制器130和存儲卡150可以被集成至一個半導體器件并且配置存儲卡，諸如個人計算機存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)卡、微型快閃(CF)卡、智能媒介(SM)卡、記憶棒、多媒體卡(MMC)、RS-MMC 和 micro-MMC、安全數(shù)字(SD)卡、min1-SD、micro-SD 和 SDHC 以及通用閃存儲存(UFS)器件。
[0041]再例如，存儲系統(tǒng)110可以配置計算機、超移動PC(UMPC)、工作站、上網(wǎng)本、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計算機、網(wǎng)絡書寫板、平板電腦、無線電話、移動電話、智能電話、電子書、便攜式多媒體播放器(PMP)、便攜式游戲機、導航儀、黑匣子、數(shù)字照相機、數(shù)字多媒體播放(DMB)器、三維(3D)電視、智能電視、數(shù)字錄音機、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)字錄像機、數(shù)字視頻播放器、配置數(shù)據(jù)中心的儲存設備、在無線環(huán)境中能夠收發(fā)信息的設備、配置家庭網(wǎng)絡的各種電子設備中的一種、配置計算機網(wǎng)絡的各種電子設備中的一種、配置遠程信息處理網(wǎng)絡的各種電子設備中的一種、RFID設備或配置計算系統(tǒng)的各種組成元件中的一種。
[0042]當電源被切斷時，存儲系統(tǒng)110的存儲器件150可以保留儲存的數(shù)據(jù)，特別是在寫入操作期間儲存從主機102提供的數(shù)據(jù)，在讀取操作期間將儲存的數(shù)據(jù)提供給主機102。存儲器件150包括多個存儲塊152、154、156。每個存儲塊152、154、156包括電耦接至多個字線(WL)的多個存儲單元。存儲器件150可以是非易失性存儲器件，例如閃存存儲器。閃存存儲器可以具有三維(3D)層疊結構。由于稍后將參考圖2至圖11對存儲器件150的結構以及存儲器件150的三維(3D)層疊結構進行詳細描述，因此現(xiàn)在將省略其詳細描述。
[0043]存儲系統(tǒng)110的控制器130響應于來自主機102的請求來控制存儲器件150。例如，控制器130將從存儲器件150讀取的數(shù)據(jù)提供給主機102，將從主機102提供的數(shù)據(jù)儲存在存儲器件150中。為此，控制器130控制存儲器件150的整體操作，諸如讀取操作、寫入操作、編程操作和擦除操作。
[0044]詳細地，控制器130包括主機接口單元132、處理器134、錯誤校正碼(ECC)單元138、電源管理單元140、NAND閃存控制器(NFC) 142和存儲器144。
[0045]主機接口單元132處理從主機102提供的命令和數(shù)據(jù)，并且可以配置為通過諸如通用串行總線(USB)、多媒體卡(MMC)、外設組件互連-快速(PC1-E)、串行SCSI (SAS)、串行高級技術附件(SATA)、并行高級技術附件(PATA)、小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)、增強小型磁盤接口(ESDI)和集成驅動電路(IDE)的各種接口協(xié)議中的至少一種與主機102通信。
[0046]ECC單元138檢測和校正在讀取操作期間從存儲器件150讀取的數(shù)據(jù)中包括的錯誤。即，對從存儲器件150讀取的數(shù)據(jù)執(zhí)行錯誤校正解碼操作之后，ECC單元138可以確定所述錯誤校正解碼操作是否已經(jīng)成功，響應于確定結果來輸出指示信號，基于由ECC解碼過程產(chǎn)生的奇偶位來校正讀取數(shù)據(jù)的錯誤位。如果錯誤位的數(shù)量等于或大于可校正錯誤位的閾值數(shù)，那么ECC單元138不可以校正錯誤位，而可以輸出表明其不能校正錯誤位的錯誤校正失敗信號。
[0047]ECC單元138可以基于編碼調制來執(zhí)行錯誤校正操作，所述編