[發(fā)明專利]提高閃存芯片存儲效率的方法、閃存存儲系統(tǒng)及其控制器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210379105.3
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102880554A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒粵林;張彤
• 申請（專利權(quán)）人: 鄒粵林
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高閃存芯片存儲效率的方法、閃存存儲系統(tǒng)及其控制器。

背景技術(shù)

作為唯一主流的固態(tài)非揮發(fā)數(shù)據(jù)儲存技術(shù)，閃存已經(jīng)成為了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)體系中發(fā)展最為迅速的一環(huán)。2010年市場研究報告顯示，閃存產(chǎn)品的市場已突破200億美元?；陂W存芯片的固態(tài)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)主要包含一個固態(tài)存儲系統(tǒng)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(dǎo)體晶體管?(Floating-Gate?Transistor)。浮柵金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的閾值電壓可以通過注射一定數(shù)量的電子進入浮柵而改變。因此，通過對浮柵內(nèi)電子數(shù)目的精確控制，每個存儲單元，即浮柵金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管,可儲存多個比特信息。精確控制浮柵內(nèi)電子數(shù)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(nèi)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(yè)界使用一種漸進式的“編程－校驗－再編程”的方法以實現(xiàn)對浮柵內(nèi)電子數(shù)目的精確控制。由于各種原因如電子隧道效應(yīng)，浮柵內(nèi)電子數(shù)目會隨著時間而降低，這會導(dǎo)致閃存芯片只能保證有限的數(shù)據(jù)非揮發(fā)存儲保持時間。

重復(fù)的“編程／擦除”的操作會逐漸降低浮柵金屬氧化物半導(dǎo)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(shù)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(fù)“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、數(shù)據(jù)保持時間、及可靠性不斷下降，由此固態(tài)存儲系統(tǒng)控制器必須采用越來越強大而復(fù)雜的糾錯碼來應(yīng)付不斷下降的閃存信息存儲單元可靠性，以保證整個固態(tài)存儲系統(tǒng)的可靠性、使用壽命、及數(shù)據(jù)保持時間。

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(biāo)示為壞頁面而被禁止使用。在現(xiàn)有設(shè)計中，在決定某一存儲頁面是否應(yīng)被標(biāo)示為壞頁面時，其使用的標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)嚴(yán)格和保守：若所含的缺陷存儲單元使得此存儲頁面無法完全保證在最差情況下（即最多所允許的編程／擦除次數(shù)和最長標(biāo)定的存儲保持時間）的數(shù)據(jù)可靠性，此頁面即被標(biāo)示為壞頁面。

可見，在現(xiàn)有實現(xiàn)中，對壞頁面的標(biāo)示完全根據(jù)最差可能發(fā)生的情況。顯然，如果信息存儲單元的缺陷率足夠低，這種嚴(yán)格并且保守的壞頁面標(biāo)示標(biāo)準(zhǔn)可簡化閃存芯片的管理，并同時不會造成過低的信息存儲單元的使用效率。但是，隨著信息存儲單元缺陷率的不斷上升，這種嚴(yán)格并且保守的壞塊標(biāo)示標(biāo)準(zhǔn)會導(dǎo)致急劇下降的信息存儲單元使用效率。