[發明專利]含有具有不同每單元位的存儲容量的三個存儲層的存儲器系統

有效

• 申請號: 201280016448.1
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN103477393A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: A.W.辛克萊爾;N.J.托馬斯;B.賴特
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技股份有限公司
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56;G06F12/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

背景技術

在消費產品中已經廣泛采用諸如閃存的非易失性存儲器系統。可以找到不同形式的閃存，例如可以在主機設備之間移動的可攜式存儲卡或者嵌入在主機設備中的固態盤的形式（SSD）。在閃存中找到的兩個通常的存儲器單元架構包括NOR和NAND。在通常的NOR架構中，存儲器單元連接在列方向上延伸的相鄰的位線源極和漏極擴散之間，控制柵極連接到沿著單元的行延伸的字線。存儲器單元包括位于源極和漏極之間的單元溝道區的至少一部分之上的至少一個存儲元件。因此，存儲元件上的被編程的電荷的電平控制單元的操作特性，然后可以通過向被尋址的存儲器單元施加適當的電壓來讀取該被編程的電荷的電平。

通常的NAND架構利用多于兩個、比如16或32個串聯連接的存儲器單元的串，與一個或多個選擇晶體管一起連接在各個位線和參考電勢之間以形成單元的列。字線延伸跨過這些列中的許多列內的單元。通過致使串中的其余單元導通以便流經串的電流依賴于存儲在被尋址的單元中的電荷的水平在編程期間讀取并驗證列內的單個單元。

閃存通常在每單元的數據位的數量最低時提供最高的性能，比如每單元存儲1位的二進制閃存，也稱為單級單元（SLC）閃存。配置為每單元存儲多于一位的、稱為多級單元（MLC）閃存的閃存每單元可以存儲兩位或更多位的信息。盡管通常SLC閃存以具有比MLC閃存更好的讀和寫性能（例如速度和耐用性）而著稱，但是MLC閃存提供了更多的存儲容量并且通常生產更便宜。MLC的耐用性和性能趨向于隨著給定MLC配置的每單元的位數的增加而降低。在使用這些類型的閃存單元設計快閃器件時，在獲得性能、容量和成本的期望的平衡時不斷存在挑戰。

發明內容

為了應對使用不同容量的閃存單元來實現對于給定應用的期望的性能、容量和耐用性的挑戰，公開了用于實現多層存儲器系統的系統和方法。

根據一個方面，公開了海量存儲器系統。該海量存儲器系統包括：接口，適配為接收來自主機系統的數據；以及多個存儲器層。所述多個存儲器層包括：第一存儲器層，具有包括第一每單元位的存儲容量的非易失性存儲器單元；第二存儲器層，具有包括第二每單元位的存儲容量的非易失性存儲器單元，所述第二每單元位的存儲容量大于所述第一每單元位的存儲容量；以及第三存儲器層，具有包括第三每單元位的存儲容量，所述第三每單元位的存儲容量大于所述第二每單元位的存儲容量。該海量存儲器系統還包括：控制器，與所述接口以及所述多個存儲器層通信，所述控制器配置為將從主機接收的數據導向多個層中的一個或多個，并在所述多個存儲器層之間轉移數據。

根據另一方面，海量存儲器系統具有適配為接收來自主機系統的數據的接口以及多個存儲器層。存儲器層包括：第一存儲器層，具有第一每單元位的存儲容量的非易失性存儲器單元；第二存儲器層，具有第二每單元位的存儲容量的非易失性存儲器單元，所述第二每單元位的存儲容量大于所述第一每單元位的存儲容量；以及第三存儲器層，具有第三每單元位的存儲容量，所述第三每單元位的存儲容量大于所述第二每單元位的存儲容量。該海量存儲器系統還包括：控制器，與所述接口以及所述多個存儲器層通信，其中所述控制器配置為：將來自主機的在所述接口處接收的數據導向第一存儲器層；當第一存儲器層中的空閑塊的數量在第一最小閾值以下時并且在檢測到第一存儲器層中的有效數據的量超過第一有效數據閾值時，將數據從第一存儲器層移動到第二存儲器層；以及當第二存儲器層中的空閑塊的數量在第二最小閾值以下時并且在檢測到第二存儲器層中的有效數據的量超過第二有效數據閾值時，將數據從第二存儲器層移動到第三存儲器層。

在另一方面，公開了用于管理多層存儲器中的數據的方法，該多層存儲器具有接口、多個存儲器層以及與所述接口和所述多個存儲器層通信的控制器。該控制器：將在所述接口處接收的數據導向多個層中的第一存儲器層，該第一存儲器層具有包括第一每單元位的存儲容量的非易失性存儲器單元；當滿足第一標準時，將數據從第一存儲器層移動到第二存儲器層，其中該第二存儲器層具有第二每單元位的存儲容量的非易失性存儲器單元，該第二每單元位的存儲容量大于該第一每單元位的存儲容量。當滿足第二標準時，該控制器將數據從第二存儲器層移動到第三存儲器層，其中該第三存儲器層具有第三每單元位的存儲容量的非易失性存儲器單元，該第三每單元位的存儲容量大于該第二每單元位的存儲容量。

附圖說明

圖1是可以實現本發明的方面的系統的框圖。

圖2例示圖1的存儲器件的示例物理存儲器組織。

圖3示出圖2的物理存儲器的一部分的放大圖。