[發明專利]提高閃存芯片存儲單元利用率的方法、裝置和系統

無效

• 申請號: 201210322778.5
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102915261A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 張彤;鄒粵林
• 申請（專利權）人: 鄒粵林
• 主分類號: G06F11/08
• 分類號: G06F11/08;G06F12/02
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚

技術領域

本發明涉及固態存儲器領域，尤其涉及一種利用數據可壓縮性提高閃存芯片存儲單元利用率的方法、裝置及系統。

背景技術

作為唯一主流的固態非揮發數據儲存技術，閃存已經成為了全球半導體產業體系中發展最為迅速的一環。2010年市場研究報告顯示，閃存產品的市場已突破200億美元。雖然目前閃存主要用于消費性電子產品例如數字照相機和手機，以閃存作為存儲介質的固態存儲系統正在得到業界的廣泛關注。使用閃存作為存儲介質的固態存儲系統比傳統存儲系統的速度可提高10至100倍。除了速度上的優勢，由于完全沒有機械結構，固態存儲系統在抗震性能、發熱功耗、使用噪音和體積重量方面都有著顯著的優勢。固態存儲系統主要包含一個固態存儲系統控制器和一個以上閃存芯片。???

浮柵金屬氧化物半導體晶體管是閃存芯片的基本信息存儲單元。浮柵金屬氧化物半導體晶體管的閾值電壓可以通過注射一定數量的電子進入浮柵而改變。因此，通過對浮柵內電子數目的精確控制，每個存儲單元，即浮柵金屬氧化物半導體晶體管,可儲存多個比特信息。精確控制浮柵內電子數目的過程通常被稱為編程。在每一個存儲單元可以被編程之前，其浮柵內的所有電子必須被移走，從而使得其閾值電壓被置為最低，這個過程被稱為擦除。閃存芯片內的信息存儲單元陣列被劃分成為多個存儲塊，而每一個存儲塊包含多個存儲頁面。每一個存儲塊內的所有存儲單元必須被同時擦除，但存儲單元的編程和讀取則以頁面為單位。

重復的編程／擦除的操作會逐漸降低浮柵金屬氧化物半導體晶體管的噪音容限，從而使得閃存芯片只有一定的編程／擦除次數限度，加上隨著閃存制造工藝精度的不斷提高，閃存器件的存儲密度不斷升高、價格不斷下降，這樣更加重了重復編程／擦除操作對于信息存儲單元的副作用，使得閃存芯片的使用壽命和可靠性不斷下降，由此固態存儲系統控制器必須采用越來越強大而復雜的糾錯碼來應付不斷下降的閃存信息存儲單元可靠性，以保證整個固態存儲系統的可靠性和使用壽命。

隨著閃存制造工藝精度的不斷提高，信息存儲單元的缺陷率也會不斷上升。?若閃存芯片中的某一存儲頁面含有過多的缺陷存儲單元，此存儲頁面就會被標示為壞頁面而被禁止使用。隨著信息存儲單元缺陷率的不斷上升，越來越多的存儲頁面會被標志為壞存儲頁面而被禁止參與任何的數據存儲，這會導致急劇下降的信息存儲單元使用效率。

申請號為“201110148048.3”，發明名稱為“提高大容量固態數據存儲系統運行速度的裝置及方法”中國專利申請公開了一種可以提高大容量固態數據存儲系統運行速度的裝置，包括固態數據存儲系統主控制器芯片，該固態數據存儲系統主控制器芯片通過一條以上的信道同一個以上的協數據處理控制芯片相通信連接，而每一個協數據處理控制芯片通過一條以上的信道連接一定數量的閃存芯片，所以固態數據存儲系統主控制器芯片與協數據處理控制芯片之間信道的速率可以遠高于協數據處理控制芯片與閃存芯片之間信道的速率；還可直接提高系統運行速度，加上用戶數據糾錯編解碼操作由分布式的協數據處理控制芯片完成，可直接提高信道的有效利用率、進而提高系統運行速度。

該申請僅僅針對如何提高閃存芯片傳輸速率問題進而提高系統運行速度問題提供了解決方案，對于如何提高閃存芯片的利用效率問題仍未得到解決。

公開號為“US8095765?B2”，發明名稱為“MEMORY?BLOCK?MANAGEMENT”的美國專利申請公開了一種存儲器芯片中存在缺陷物理塊時的管理方法，但是該申請未提出如何解決隨著存儲單元缺陷率的不斷上升如何解決芯片存儲效率的問題。

如上所述，在現有實現中，固態存儲系統保持一個預先確定的缺陷信息存儲單元個數閾值，若某一存儲頁面內缺陷信息存儲單元個數超過此固定閾值，固態存儲系統控制器會立即將此存儲頁面標志為壞頁面而禁止對此頁面的使用。由于閃存制造工藝精度的不斷提高不可避免地會使得信息存儲單元的缺陷率不斷上升，現有技術會導致較低的閃存芯片存儲效率。

發明內容

為了克服現有技術中的上述不足，本發明的目的在于提供一種提高閃存芯片缺陷容忍度的方法，可有效地利用數據本身的可壓縮性來容忍缺陷信息存儲單元，使得固態存儲系統最充分地使用所有閃存芯片存儲單元以達到延長使用壽命的目的。