[發明專利]提高閃存芯片寫入速度的方法、閃存存儲系統及其控制器

無效

• 申請號: 201210322819.0
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102915211A
• 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: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;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

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種提高閃存芯片寫入速度的方法、閃存存儲系統及其控制器。

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。基于閃存芯片的固態數據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。

閃存芯片的基本信息存儲單元是浮柵金屬氧化物半導體晶體管?(Floating-Gate?Transistor)。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。在對信息存儲單元編程的過程中，業界使用一種漸進式的“編程－校驗－再編程”的方法以實現對浮柵內電子數目的精確控制。重復的“編程／擦除”(program/erase)?的操作會逐漸在浮柵金屬氧化物半導體晶體管內引入越來越多的電子陷阱（traps），以導致越來越低的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。

除了重復“編程／擦除”次數因素外，閃存芯片數據寫入速度的設置也會極大程度的影響浮柵金屬氧化物半導體晶體管的噪音容限：當提升閃存芯片數據寫入速度時，浮柵金屬氧化物半導體晶體管的噪音容限會相應降低。所以，在現有實現中，閃存芯片的數據寫入速度被固定為一足夠低的值，以保證閃存信息存儲單元在達到最高允許“編程／擦除”次數前均可保證足夠的噪音容限。

可見，改善閃存芯片的存儲單元的噪音容限對于提高允許“編程／擦除”次數或提高閃存芯片數據寫入速度具有一定的意義，尤其在當前如何提升閃存寫入數據的速度是本領域技術人員所致力的目標，能夠有效的提高閃存芯片數據寫入速度，從而提高整個存儲系統的運行速度意義重大。

在現有技術中，通過改善閃存芯片存儲單元的噪音容限的方式主要是通過改變閃存芯片的封裝工藝以及結構來提高存儲單元的噪音容限，例如，申請號為201010502712.?5的中國申請專利公開了一種利用選擇性碳化硅外延來提升SONOS擦寫速度的方法，利用碳化硅相比硅較寬的禁帶寬度來達到對SONOS器件能帶結構進行調節的目的，在電場強度不變情況下減少寫入電子通過的勢壘，從而提高寫入速度。雖然所公開的方法在一定程度能夠提高閃存的寫入速度，其僅僅是通過減緩在浮柵金屬氧化物半導體晶體管內電子陷阱（traps）的形成速度，但是隨著重復的“編程／擦除”(program/erase)?的操作，引入的電子陷阱慢慢積累，當達到一定程度時還是會限制到閃存芯片的數據寫入速度。

另外，申請號為US?6,426,898?B1?的美國申請專利則公開了一種減少閃存中由于擦除操作引起的隧道氧化層電子陷阱的方法，具體公開了：在擦除操作過程中執行擦除操作以過擦除（over-erases）所有的閃存單元,?然后對過擦除（over-erases）的閃存單元進行單元修復操作。該修復操作能夠有效導致電子穿過隧道氧化層而與陷阱再結合，從而減少由于擦除操作引起積累在隧道氧化層的電子陷阱，進而提高系統的數據寫入/擦除速度。該方法能夠有效的減少由于擦除操作引起積累在隧道氧化層的電子陷阱，但是實現過程比較復雜，要改變現有閃存存儲系統的編程/擦除程序而實現，不利于普及使用。

發明內容

本發明的實施例提供一種提高閃存芯片寫入速度的方法、閃存存儲系統及其控制器，能夠有效地利用閃存芯片存儲單元的自恢復特性而提高數據寫入速度，且實現過程簡單、易行。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一種提高閃存芯片寫入速度的方法，其中每一閃存芯片封裝體內設有閃存芯片和加熱芯片，且每一閃存芯片具有多個存儲單元，該方法包括步驟：

在編程/擦除閃存芯片的存儲單元之后檢測所述存儲單元的噪音容限；?

當所述閃存芯片的存儲單元的噪音容限過差以致無法保證當前的數據寫入速度時，啟動所述閃存芯片封裝體內的加熱芯片以對所述閃存芯片進行修復。

一種控制器，包括：

微處理單元；

閃存接口，耦接至所述微處理單元以及多個閃存芯片封裝體，其中每一閃存芯片封裝體內設有閃存芯片和加熱芯片，且每一閃存芯片具有多個存儲單元；