[發明專利]區塊為基礎閃存的字節存取的方法與裝置

有效

• 申請號: 201010224441.1
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN102314396A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 洪俊雄;何信義;李祥邦
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明是關于閃存技術，特別是關于快閃存儲裝置的高速、隨機存取的數據管理技術。

背景技術

電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)及閃存包括將電荷儲存在通道與場效晶體管柵極之間的存儲單元。所儲存的電荷會影響晶體管的閾值電壓，且閾值電壓會根據所儲存電荷改變而可以用來感測指示數據。其中一種非常慣用的電荷儲存存儲單元被稱為一浮動柵極存儲單元。在一浮動柵極存儲單元中，其會儲存電荷于通道與柵極之間的一導電材料層中。另一種電荷儲存存儲單元型態被稱為一電荷捕捉存儲單元，其會使用一介電層來取代浮動柵極。

此處所使用的名詞”寫入”是指改變晶體管閾值電壓的操作，且是用來包括增加及減少晶體管閾值電壓的操作。在電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)及快閃裝置中，寫入操作首先牽涉到一擦除步驟，將一存儲區段中的所有存儲單元設置為擦除狀態，之后再進行一編程步驟，將此存儲區段中所選取的存儲單元設置為編程狀態。此處所使用的名詞”編程”則是指在一閃存中利用一字節接著一字節的方式所進行的操作，而此處所使用的名詞”擦除”則是指由于快閃存儲單元組態的關系，通常是以區段或是區塊的方式進行的操作。因此，在閃存中，為了編程一單一字節，寫入操作必須先擦除此存儲陣列中一個較大的區段，且再為整個區段重新儲存數據。

在一電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)裝置中的存儲單元可以利用一字節接著一字節的方式進行擦除而與其它的數據字節無關。然而，為了要致能一字節接著一字節的擦除方式，此電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)的存儲密度相對較低。

電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)及快閃存儲裝置通常是作為不同的應用。一般而言，因為其較高的密度，閃存在大量數據儲存應用方面是較電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)更為經濟的。而電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)是在需要對小量數據進行一字節接著一字節的數據讀寫更為合適，例如是儲存狀態數據或組態數據等需要不時改變或是類似的數據等。

許多電子裝置中同時包含有電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)及閃存，以滿足此裝置中不同功能的不同存儲表現需求。然而，同時使用這兩種型態的存儲器增加了此裝置的成本及復雜程度。

閃存會產生一個特定的問題就是其具有有限的耐久性，此裝置中的存儲單元可維持其操作性及可靠性的擦除及/或編程循環的數目是有限的。因此，重復及持續地寫入單一區段，或是少數的區段，會導致某些區段在相對短的時間之后變得老化并有缺陷了。

不同的”平均消耗”技術被提出以延長閃存的壽命。一種平均消耗方案是使用記錄每一個區段被擦除的次數。此計數器然后被用來調整數據被映像至個別的區段中，以平衡其消耗。可參閱美國專利第6,000,006、5,485,595和5,341,339號專利。

雖然使用計數器可以延長快閃存儲裝置的壽命，然而有限的讀取/寫入耐久性問題仍會限制閃存在需要較多次數編程及擦除操作的應用。

另一種平均消耗方案是將更新數據寫入快閃存儲裝置中的沒有使用的實體位置，而不是重新覆蓋原本的數據位置。如此會減少快閃存儲裝置中的一給定寫入操作時的區段擦除操作數目。可參閱美國專利第5,845,313和6,115,785號專利。

為了追蹤數據的實際位置改變，可以使用可編程的映像表或是地址轉譯表。可編程的映像表儲存由一外部系統所指示的邏輯地址與包含有效數據的快閃存儲裝置實體地址之間的映像信息。為了正確地追蹤有效數據的實際位置，此可編程的映像表在操作時必須被更新。

為了確保有效數據被保持，此映像信息必須在中斷電源時被保持。然而，因為此可編程的映像地址轉譯表被持續地更新，儲存此映像信息于閃存中會減少此裝置的壽命。因為閃存相對慢的擦除速度，如此會嚴重地影響使用閃存的裝置的表現。此可編程的映像地址轉譯表或許可以替代地儲存在此裝置中的另一個非易失存儲器電路內。然而，也會增加了此裝置的成本及復雜程度。

因此需要提供一種快閃存儲裝置其可以適用于需要如同電性可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)的高速字節存取的性能特性，而同時也可以利用較低的成本及復雜程度并解決耐久性問題。

發明內容