[发明专利]存储器控制器、存储装置与数据写入方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种用于可复写式非易失存储器的存储器控制器、存储装置与数据写入方法。

背景技术

数码相机、手机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对储存媒体的需求也急速增加。由于可复写式非易失性存储器(rewritable non-volatile memory)具有数据非易失性、省电、体积小、无机械结构、读写速度快等特性，最适于可携式电子产品，例如笔记型电脑。固态硬盘就是一种以闪存作为储存媒体的储存装置。因此，近年闪存产业成为电子产业中相当热门的一环。

依据每个记忆胞可储存的比特数，反及(NAND)型闪存可区分为单阶储存单元(Single Level Cell，SLC)NAND型闪存、多阶储存单元(Multi Level Cell，MLC)NAND型闪存与三阶储存单元(Trinary Level Cell，TLC)NAND型闪存，其中SLC NAND型闪存的每个记忆胞可储存1个比特的数据(即，“1”与“0”)，MLC NAND型闪存的每个记忆胞可储存2个比特的数据并且TLC NAND型闪存的每个记忆胞可储存3个比特的数据。

在NAND型闪存中，实体页面是由排列在同一条字符线上的数个记忆胞所组成。由于SLC NAND型闪存的每个记忆胞可储存1个比特的数据，因此，在SLC NAND型闪存中，排列在同一条字符线上的数个记忆胞是对应一个实体页面。

相对于SLC NAND型闪存来说，MLC NAND型闪存的每个记忆胞的浮动闸储存层可储存2个比特的数据，其中每一个储存状态(即，“11”、“10”、“01”与“00”)包括最低有效位(Least Significant Bit，LSB)以及最高有效位(Most Significant Bit，MSB)。例如，储存状态中从左侧算起的第1个比特的值为LSB，而从左侧算起的第2个比特的值为MSB。因此，排列在同一条字符线上的数个记忆胞可组成2个实体页面，其中由此些记忆胞的LSB所组成的实体页面称为下实体页面(low physical page)，并且由此些记忆胞的MSB所组成的实体页面称为上实体页面(upper physical page)。特别是，下实体页面的写入速度会快于上实体页面的写入速度，并且当程序化上实体页面发生错误时，下实体页面所储存的数据也可能因此遗失。

类似地，在TLC NAND型闪存中，每个记忆胞可储存3个比特的数据，其中每一个储存状态(即，“111”、“110”、“101”、“100”、“011”、“010”、“001”与“000”)包括左侧算起的第1个比特的LSB、从左侧算起的第2个比特的中间有效比特(Center Significant Bit，CSB)以及从左侧算起的第3个比特的MSB。因此，排列在同一条字符线上的数个记忆胞可组成3个实体页面，其中由此些记忆胞的LSB所组成的实体页面称为下实体页面，由此些记忆胞的CSB所组成的实体页面称为中实体页面，并且由此些记忆胞的MSB所组成的实体页面称为上实体页面。特别是，对排列在同一条字符线上的数个记忆胞进行程序化时，仅能在程序化下实体页面以后或者是在程序化下实体页面、中实体页面与上实体页面之后才进行读取，否则所储存的数据可能会遗失。除此之外，闪存的抹除次数会有一上限，若抹除次数到达此上限则无法继续使用。并且，若选择程序化下实体页面、中实体页面与上实体页面，则闪存的抹除次数的上限会较少，也就是说闪存的使用寿命会较短。

另一方面，在闪存储存系统中，数个实体页面会组成一个实体区块，其中在实体区块中写入数据时必须依据实体页面的排列顺序依序地写入数据。此外，已被写入数据的实体页面必需先被抹除后才能再次用于写入数据，并且实体区块为抹除的最小单位。因此，一般来说，实体区块为管理闪存的最小单位。例如，倘若一个实体区块中仅部分页面的数据被更新时，此实体区块中的有效数据必须被搬移至另一个空的实体区块，此实体区块才能被执行抹除操作。在此，搬移有效数据的操作称为数据合并运作。