[發明專利]非易失性存儲器中的損耗均衡

在審

• 申請號: 202180006515.0
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN114730292A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: K·K·古納姆
• 申請（專利權）人: 西部數據技術公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 孟秀娟;劉芳

本發明提供一種用于管理非易失性存儲器中的損耗均衡的方法、電路和系統。首先，可接收用于寫入操作的邏輯塊地址(LBA)的原始物理塊地址(PBA)。所述原始PBA為用于非易失性存儲器陣列的數據塊的PBA集合中的一個。這些PBA中的每一個可使用多級互連網絡(MIN)唯一地映射到特定LBA。接著可針對所述LBA確定調換PBA。所述調換PBA可選自使用所述MIN唯一地映射的所述PBA集合。接著，所述MIN可配置成將所述LBA映射到所述調換PBA。最后，存儲在所述原始PBA處的第一數據塊的數據可與存儲在所述調換PBA處的第二數據塊的數據進行調換。

相關申請案的交叉引用

本申請案主張2021年3月25日申請的美國申請案第17/213,005號的優先權，所述美國申請案主張2020年9月8日申請的美國臨時專利申請案序列號63/075,462的優先權和權益，所述申請案兩者以引用的方式并入本文中。

背景技術

存儲在非易失性存儲器裝置中的一些數據可被頻繁地存取和覆寫，而其它數據可被寫入一次且在相對較長時間段內保持所述狀態。經歷頻繁存取的物理非易失性存儲器結構可比不頻繁存取的區域更大程度上進行的電和機械加壓，且因此如果不采取動作來緩解這種不平衡使用，那么可在裝置的壽命期間經歷較大量的損耗水平。

“損耗水平”是指存儲器單元集合執行其存儲、保持和提供數據的所設計功能的條件的度量。在某些實施例中，損耗水平為存儲器單元集合已經歷的劣化的量的度量。損耗水平可相對于存儲器單元在變得有缺陷/不可操作之前預期完成的編程和擦除(PE)循環的總數以某一數目的PE循環的形式來表示。

舉例來說，假設存儲器單元集合被設計和制造為合適地發揮五千PE循環的作用。一旦存儲器單元的示例集合達到兩千PE循環，損耗水平便可表示為完成的PE循環的數目與所述集合設計要完成的PE循環的數目的比率。在此實例中，損耗水平可表示為已損耗或使用之2/5、0.4或40％。損耗水平也可從所述集合預期多少PE循環方面來表示。在此實例中，存儲器單元集合的剩余損耗或壽命可為3/5、0.6或60％。換句話說，損耗水平可表示已使用的存儲器單元的損耗量或壽命，或損耗水平可表示在存儲器單元有缺陷、不可操作或不可使用之前保持的存儲器單元的損耗量或壽命。

防止損耗均衡中的不平衡的一種方式可為將參考頻繁存取的數據的邏輯塊地址(LBA)重新分配到物理塊地址(PBA)的不同集合，使得可跨越物理裝置擴散重存取速率。“邏輯塊地址”是指在塊存儲裝置中用于使可用于跨越存儲介質的用戶數據存儲的n個邏輯塊中的每一個與邏輯地址相關聯的值。在某些塊存儲裝置中，邏輯塊地址(LBA)可在每卷或分區0到n個的范圍內。在塊存儲裝置中，每一LBA直接映射到特定數據塊，且每一數據塊映射到物理存儲介質上的物理扇區或物理數據塊地址(物理塊地址)的特定集合。“物理塊地址”是指唯一地識別數據塊相對于非易失性存儲器陣列的其它數據塊的物理位置的地址信息。管理LBA到PBA分配的常見方法可涉及基于使用頻率表中的條目重新布置間接表中的條目。

對于基于頁的非易失性存儲器，可維持用于使用頻率的表和用于邏輯頁的間接表。最頻繁尋址的邏輯地址可周期性地映射到物理字線。對于具有M頁/扇區的驅動器，間接表可具有M個條目，且每一條目可占用N位，其中N為log2(M)。

對于具有512字節數據塊的2太字節驅動器，

M＝(2x10¹²)/512＝3.9x10⁹，且

N＝32

因此，存儲這種驅動器的間接表所需的存儲區域將為

M x log₂(M)＝125Gb(～15GB)