[发明专利]非易失性存储器子系统及其存储器控制器

说明书

技术领域

本发明涉及非易失性存储器子系统，并且更具体地，涉及非易失性存储 器控制器。本发明还涉及控制非易失性存储器设备的操作的方法。

背景技术

具有非易失性存储单元阵列的非易失性存储器设备在本领域是公知的。 非易失性存储器可以是NOR类型或是NAND类型。在特定类型的非易失性存 储器中，该存储器的特征在于具有多个块，每一个块具有多个位，在块中的 所有位可以在同一时间全部被擦除。因为在同一块中的所有位或单元被一起 擦除，所以这些称为闪速存储器。在该块被擦除之后，在该块中的单元能够 以特定尺寸(例如字节)编程，如在NOR存储器的情况中那样，或者一次编 程一页，如在NAND存储器的情况中那样。

闪速非易失性存储器设备的一个问题是数据的保持。由于包围浮栅的绝 缘体将随时间泄露，所以出现数据保持的问题。进一步，浮栅的擦除/编程 加剧了这个问题，由此当浮栅遭受更多的擦除/编程周期时这使得保持时间 恶化。因此，期望每个块被擦除的“损耗”或周期数平均。因此期望均衡闪 速存储器设备中的块的损耗。

参考图1，示出了现有技术的实现损耗均衡的一种方法的示意图。与每 一个块相关联的是物理地址，其被映射到用户逻辑地址。存储器设备具有用 于保存数据的第一多个块(标以用户逻辑块0-977，相关联的物理块地址被 标为200、500、501、502、508、801等等直到100)。该存储器设备还包括 第二多个块，其包括备用块、坏块和附加块(overheadblock)。备用块可 以是被擦除的块和没有保存数据或者保存了尚未被擦除的数据或者保存可 以被控制器14使用的状态/信息数据的其它块。在用于均衡非易失性存储单 元的块上的损耗的现有技术的第一实施例中，当具有物理地址501(下文中 所有块都将被它们的物理地址指向)的、诸如用户块2的特定块被更新时， 在块501中的新数据或一些旧数据被移动到被擦除的块。选择一个来自被擦 除的池的块，例如块800，并且来自块501的新数据或一些旧数据被写入到 该块中。在图1所示的例子中，这是用于保存新数据的物理块800。物理块 800然后与在第一多个块中的逻辑块2相关联。之后，块501被擦除，并且 然后被“移动”以便与第二多个被擦除的块(下文中：“被擦除的池”)相关 联。通过简单地更新将用户逻辑地址块与物理地址块相关联的表来发生物理 块501从该第一多个块(被保存数据块)到被擦除的池的“移动”。示意地， 示出了物理地址块501被“移动”到被擦除的池。当物理块501返回到被擦 除的池时，它以FIFO(先进先出)方式返回。因此，物理块501是返回到 被擦除的池的最后的块。之后，当附加的被擦除的块返回到被擦除的池时， 物理块池被“推”到该堆栈的顶部。

参考图2，示出了现有技术的均衡闪速存储器设备中的块的损耗的另一 种方法的示意图。具体地，与多个被擦除的块中的每一个物理块相关联的是 计数器，该计数器计数该块已经被擦除的次数。因此，当物理块501被擦除 时，其相关联的擦除计数器递增。在第二多个块中，被擦除的池中的块以依 赖于与每一物理块相关联的擦除计数器中的计数的方式被布置。具有在擦除 计数器中最小计数或最低计数的物理块准备好第一个返回到第一多个块以 用于保存数据。特别地，如图2所示，例如，物理块800被示为“最年轻” 块，意味着该物理块800具有和在被擦除的池中的被擦除的块相关联的最低 计数。来自第一多个块的物理块501被擦除，与其关联的擦除计数器递增， 然后将该物理块501置于该第二多个块中(并且如果被擦除的块能够保持数 据，其返回到被擦除的池)。取决于与被擦除的池中的每一个块相关联的擦 除计数器中的计数，被擦除的块被置于该被擦除的池中。如图2中所示，通 过举例，物理块501中的擦除计数器在递增之后可以具有将物理块501置于 物理块302和物理块303之间的计数。然后物理块501被置于该位置。