[發明專利]調整存取效能的閃存儲存裝置

無效

• 申請號: 200810091884.0
• 申請日: 2008-04-02
• 公開（公告）號: CN101552030A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 陳如芃;彭念劬
• 申請（專利權）人: 創惟科技股份有限公司
• 主分類號: G11C7/10
• 分類號: G11C7/10;G11C16/02
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所（普通合伙）
• 代理人: 翟 羽

技術領域

本發明有關一種存取閃存儲存裝置，更具體來說，是關于一種調整閃存存取效能的閃存儲存裝置。

背景技術

閃存(Flash?Memory)為一非揮發性(non-volatile)內存，在電源關閉時仍可保存先前寫入的數據。與其它儲存媒體(如硬盤、軟盤或磁帶等)比較，閃存有體積小、重量輕、防震動、存取時無機械動作延遲與低耗電等特性。由于閃存的這些特性，因此近年來消費性電子產品、嵌入式系統或可攜式計算機等數據儲存媒體皆大量采用。

閃存主要可分兩種：NOR型閃存與NAND型閃存。NOR型閃存的優點為低電壓、存取快且穩定性高，因此已被大量應用于可攜式電子裝置及電子通訊裝置，諸如個人計算機(Personal?Computer，PC)、行動電話、個人數據助理(Personal?Digital?Assistance，PDA)以及機頂盒(Set-top?Box，STB)等。NAND型閃存是專門為數據儲存用途而設計的閃存，通常應用于儲存并保存大量的數據的儲存媒介，如可攜式記憶卡(SD?Memory?Card，Compact?FlashCard，Memory?Stick等等)。當閃存在執行寫入(Write)、抹除(Erase)及讀取(Read)運作時，可透過內部的電容耦合(Coupling)有效地控制浮柵(FloatingGate)上電荷的移動，進而使得所述浮柵可根據所述電荷的移動而決定下層晶體管的閥值電壓。換言之，當負電子注入所述浮柵時，所述浮柵的儲存狀態便會從1變成0；而當負電子從所述浮柵移走后，所述浮柵的儲存狀態便會從0變成1。

NAND閃存內部由若干個塊(block)所組成。每一塊包含若干個頁(page)，每一頁則可分為數據儲存區以及備用區(spare?area)，數據儲存區的數據容量可為個字節，用來儲存使用數據，備用區用來儲存錯誤修正碼(Error?CorrectionCode，ECC)。與NOR型閃存不同，NAND型閃存的讀取與寫入單位皆為一個頁，數據讀寫的動作必須先向芯片發出讀取或寫入指令后才可進行。

然而，閃存本身無法原地直接更改數據(update-in-place)，也就是說，若要對已寫過數據位置再次寫入數據時，必須先執行抹除的動作。而且NAND閃存寫入單位為頁，而抹除單位為塊。所以當向芯片發出寫入請求時，必須先抹除一整個塊，才能把資料寫入至所述塊的頁。而且一般來說一個塊抹除動作需要的時間約為一個頁寫入動作時間的10～20倍。如果當一個抹除的單位大于寫入的單位，這表示若要執行塊抹除動作，必須先將欲抹除塊中的有效頁搬移至其它塊后才可進行。

再者，閃存的抹除次數(limited?erase?counts)有限制。這是因為當閃存在執行寫入或讀取運作時，由于現實中的電容皆具有漏電的現象，因此當閃存重復寫入或讀取超過十萬次后，就會導致所述電容所儲存的電平差不足以使得浮柵所儲存的電荷不足，進而造成所述閃存所儲存的數據遺失，嚴重者更可能會使所述閃存開始衰減且無法執行讀取的運作。也就是說，若某一塊經常被擦除而超過可用次的話，會造成此塊寫入/擦除動作錯誤。

NAND閃存有可分為兩種：一種是多層式(Multi-level?cell，MLC)閃存，另一種則是單層式(Single-level?cell，SLC)閃存。多層式NAND閃存的每個閃存存儲單元具有一浮柵(Floating?Gate)。浮柵是儲存利用不同電平(Level)的電荷呈現出4種不同的存儲狀態，每種狀態代表兩個二進制數值(00、01、10與11)，因此一次儲存4個以上的值，數據密度比較大。反觀單層式NAND閃存，由于其浮柵與源極的間的氧化薄膜更薄，在寫入數據時通過對浮柵的電荷加電壓，然后透過源極，即可將所儲存的電荷消除，通過這樣的方式，便可儲存1個信息單元。因此多層式NAND閃存架構可以有比較好的儲存密度，且多層式NAND閃存連續存取速度(Access?Time)是要比單層式NAND閃存快。此外，單層式NAND閃存架構可以存取10萬次，而多層式NAND閃存架構只能承受約1萬次的存取，所以多層式NAND閃存的使用壽命較短。再者，多層式NAND閃存能耗比單層式NAND閃存高約15％左右的電流消耗。