數(shù)據(jù)儲存裝置與閃存操作方法
【專利摘要】數(shù)據(jù)儲存裝置以及閃存操作方法。所揭露的數(shù)據(jù)儲存裝置包括一閃存以及一控制器。該閃存包括一儲存空間，其中存有第一儲存式系統(tǒng)信息以及第二儲存式系統(tǒng)信息。第二儲存式系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別較第一儲存式系統(tǒng)信息寬松。該控制器用于讀取該閃存的該儲存空間、并對讀取到的數(shù)據(jù)執(zhí)行一錯誤檢查與校正程序。該控制器系根據(jù)上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息中先行通過該錯誤檢查與校正程序者操作該閃存。
【專利說明】數(shù)據(jù)儲存裝置與閃存操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于數(shù)據(jù)儲存裝置以及閃存的操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]閃存為常見的非揮發(fā)性儲存技術(shù)，牽涉電性抹除與編程。一種常見實施方式系以與非門(NAND gates)實現(xiàn)儲存單元。
[0003]在閃存的讀寫電路操作下，一儲存單元可存有單一位元的數(shù)據(jù)(稱為單階儲存單元，Single-Level Cell，簡稱SLC)，或者，一儲存單元可存有多位元的數(shù)據(jù)(稱為多階儲存單元，Mult1-Level Cell，簡稱MLC)。圖1A以及圖1B以儲存單元不同狀態(tài)的電位分布機率說明單階儲存操作與多階儲存操作的不同。
[0004]參考圖1A，單階儲存單元(SLC)的數(shù)值’ O’與數(shù)值’ I’判別系基于一參考電位Vref_SLC0
[0005]參考圖1B，多階儲存單元(MLC)儲存的二位元數(shù)值’ 00，、，01，、，10，與’ 11，各有
對應(yīng)的電位區(qū)間。然而，與圖1B所討論的多階儲存操作通常需以一強寫入(strong page)以及一弱寫入(weak page)兩階段程序化一儲存單元一一儲存單元系先經(jīng)該強寫入呈單位元數(shù)值后，再經(jīng)該弱寫入呈雙位元數(shù)值。圖1C顯示一多階儲存操作的強寫入使一儲存單元在不同狀態(tài)下有何種機率分布，其中，數(shù)值’ O’與數(shù)值’ I’的判別系基于一參考電位Vref_MLC_SP，不同于圖1A單階儲存技術(shù)的參考電位Vref_SLC。
[0006]整理之，儲存單元的數(shù)值判斷所需的參考電位系與當(dāng)初作用在該儲存單元上的儲存操作相關(guān)。為了準(zhǔn)確讀取儲存單元，單階儲存操作所寫入的內(nèi)容需以參考電位Vref_SLC作數(shù)據(jù)態(tài)樣判別標(biāo)準(zhǔn)，而多階儲存操作的強寫入所程序化的內(nèi)容需以參考電位Vref_MLC_SP作數(shù)據(jù)態(tài)樣判別標(biāo)準(zhǔn)。然而，這樣的讀-寫對應(yīng)設(shè)計很容易被斷電事件、或重置程序給打亂，造成閃存的操作出錯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明系揭露一種數(shù)據(jù)儲存裝置以及閃存操作方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一數(shù)據(jù)儲存裝置包括一閃存以及一控制器。該閃存包括一儲存空間，其中存有第一儲存式系統(tǒng)信息以及第二儲存式系統(tǒng)信息。第二儲存式系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別較第一儲存式系統(tǒng)信息寬松。該控制器用于讀取該閃存的該儲存空間、并對讀取到的數(shù)據(jù)執(zhí)行一錯誤檢查與校正程序。該控制器系根據(jù)上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息中先行通過該錯誤檢查與校正程序者操作該閃存。所揭露技術(shù)無須對應(yīng)儲存操作限定讀取操作。
[0009]根據(jù)本發(fā)明另一種實施方式所實現(xiàn)的一閃存操作方法包括以下步驟:于一閃存的一儲存空間儲存一第一儲存式系統(tǒng)信息以及一第二儲存式系統(tǒng)信息；讀取該閃存的該儲存空間、并對讀取到的數(shù)據(jù)執(zhí)行一錯誤檢查與校正程序；以及根據(jù)上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息中先行通過該錯誤檢查與校正程序者操作該閃存。上述第二儲存式系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別較上述第一儲存式系統(tǒng)信息寬松。
[0010]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖示，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】[0011]圖1A以及圖1B以儲存單元不同狀態(tài)的電位分布機率說明單階儲存操作與多階儲存操作的不同；
[0012]圖1C顯示一多階儲存操作的強寫入使一儲存單元在不同狀態(tài)下有何種機率分布；
[0013]圖2以方塊圖圖解根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)一數(shù)據(jù)儲存裝置200 ；
[0014]圖3根據(jù)本發(fā)明一種實施方式圖解第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol或第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2的內(nèi)容結(jié)構(gòu)；
[0015]圖4以流程圖說明控制器204如何回應(yīng)主機208所執(zhí)行的一開卡程序；以及
[0016]圖5以流程圖圖解數(shù)據(jù)儲存裝置200的復(fù)電/重置程序。
[0017]主要元件符號說明
[0018]200-數(shù)據(jù)儲存裝置；
[0019]202~閃存；
[0020]204~控制器；
[0021]206~儲存空間；
[0022]208~讀寫電路；
[0023]210- 主機；
[0024]BLK"區(qū)塊；
[0025]Data_Blocks ~數(shù)據(jù)區(qū)塊；
[0026]ISP~系統(tǒng)內(nèi)程序；
[0027]PageO …PageN~頁；
[0028]S402...S408~步驟；
[0029]S502...S508~步驟；
[0030]Sys_Infol、Sys_Info2~第一、第二儲存式系統(tǒng)信息；
[0031]Tag~標(biāo)簽，標(biāo)示區(qū)塊BLK所儲存的乃系統(tǒng)信息；
[0032]VCC、VCCQ~電源；
[0033]Vref_MLC_SP~參考電位，用作多階儲存操作的強寫入的數(shù)值判別；
[0034]Vref_SL(T單階儲存單元的數(shù)值判別的參考電位；以及
[0035]Vt~儲存單元的電位。
【具體實施方式】
[0036]圖2以方塊圖圖解根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)一數(shù)據(jù)儲存裝置200，其中包括一閃存202以及一控制器204。該閃存202包括一儲存空間206以及一讀寫電路208。數(shù)據(jù)儲存裝置200可連結(jié)一主機210，隨著該主機210上執(zhí)行的應(yīng)用程序動作。
[0037]儲存空間206內(nèi)的儲存單元可以與非門(NAND gates)等邏輯閘實現(xiàn)。儲存空間206可劃分為多個區(qū)塊(blocks)，除了包括數(shù)據(jù)區(qū)塊Data_Blocks外，更存有第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol以及第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2。第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol以及第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2儲存的皆是閃存202操作所需的基本信息，然而，系以不同儲存操作存入該儲存空間206。藉由不同的儲存操作，第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別較第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol寬松。
[0038]控制器204可包括一微控制器以及儲存一韌體的一唯讀記憶體；微控制器可執(zhí)行韌體操作該閃存202。在所揭露技術(shù)中，該控制器204會讀取該閃存202的該儲存空間206 (可透過該讀取電路208實現(xiàn))、并對讀取到的數(shù)據(jù)執(zhí)行一錯誤檢查與校正(ErrorChecking and Correction, ECC)程序。該控制器204系根據(jù)上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol與Sys_Info2中先行通過該錯誤檢查與校正程序者操作該閃存202。
[0039]以上設(shè)計使得閃存202系統(tǒng)信息的讀取操作無須限定對應(yīng)其儲存操作。數(shù)據(jù)儲存裝置200可正確應(yīng)付斷電事件、重置程序…等。
[0040]此段落討論該讀寫電路208。讀寫電路208可對儲存空間206內(nèi)的儲存單元提供一單階儲存操作(對應(yīng)圖1A所示技術(shù))或一多階儲存操作(對應(yīng)圖1B所示技術(shù))。讀寫電路208所提供的單階儲存操作系用于程序化一儲存單元儲存單位元數(shù)據(jù)，使的為單階儲存單元(Single Level Cell, SLC) 0讀寫電路208所提供的多階儲存操作系以一強寫入(strong page)以及一弱寫入(weak page)兩階段程序化一儲存單元儲存多位元數(shù)據(jù),使的為多階儲存單元(Mult1-Level Cell，MLC)。關(guān)于該多階儲存操作，該儲存單元系先經(jīng)該強寫入呈單位元數(shù)值后，再經(jīng)該弱寫入呈雙位元數(shù)值。
[0041]參考圖1A與圖1C，相較于多階儲存操作的強寫入的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別標(biāo)準(zhǔn)Vref_MLC_SP,單階儲存操作的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別標(biāo)準(zhǔn)Vref_SLC數(shù)值較高、系以較寬松方式辨識數(shù)值’ 0 ’與數(shù)值’I’。在一種實施方式中，第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol系經(jīng)該讀寫電路208的上述多階儲存操作的該強寫入儲存至該儲存空間206，且上述第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2系經(jīng)該讀寫電路208的該單階儲存操作儲存至該儲存空間206。
[0042]在一種實施方式中，該控制器204系根據(jù)該主機210執(zhí)行的一開卡程序(例如，執(zhí)行一 Mass Production Tool)操作該讀寫電路208以該多階儲存操作的該強寫入程序化該儲存空間206形成上述第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol。此外，該控制器204更根據(jù)該開卡程序操作該讀寫電路208以該單階儲存操作程序化該儲存空間206形成上述第二儲存式系統(tǒng)信息 Sys_Info2。
[0043]此段落討論系統(tǒng)信息可能的結(jié)構(gòu)。在一種實施方式中，第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol以及第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2可各自占據(jù)一區(qū)塊(block)的空間。圖3圖解其可能結(jié)構(gòu)。如圖所示，一區(qū)塊BLK的第一頁PageO起始處可儲存一標(biāo)簽Tag，標(biāo)示此區(qū)塊BLK所儲存的乃系統(tǒng)信息(即閃存202操作所需的基本信息)。后續(xù)頁PageP"PageN可儲存閃存202的物理特征；例如，物理頁尺寸、ECC程序所需的位元數(shù)量、有無DDR設(shè)計、區(qū)塊范圍…等。區(qū)塊BLK剩余空間則可儲存一系統(tǒng)內(nèi)程序(In-System Program) ISP。
[0044]此段落討論一種斷電事件。如圖2所示，控制器204與閃存202系由電源VCCQ與VCC分開供電。關(guān)于電源VCCQ斷電但電源VCC電力正常的狀況，復(fù)電后，控制器204需自儲存空間206重新讀取系統(tǒng)信息，而一直供應(yīng)有正常電力的讀取電路208可能處于任何讀取設(shè)定(視控制器204斷電前對該讀取電路208的操作而定，可能為對應(yīng)單階儲存操作的讀取設(shè)定、或者對應(yīng)多階儲存操作的強寫入的讀取設(shè)定)。藉由本案所揭露技術(shù)，無論讀取電路208的讀取設(shè)定為何，第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol (由多階儲存操作的強寫入程序化)以及第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2(由單階儲存操作程序化)中至少有一者可通過錯誤檢查與校正(ECC)程序。如此一來，控制器204必然可以正確自儲存空間206取得系統(tǒng)信息，不受限于讀取電路208的讀取設(shè)定。
[0045]此段落討論一重置事件。讀取電路208的讀取設(shè)定可具有自動調(diào)整機制，自動隨著儲存單元的制程偏移有所調(diào)整；例如，判別一儲存單元的數(shù)值’ 0’與數(shù)值’ I’的參考電位可能隨著制程偏移微調(diào)。倘若主機210下達(dá)重置指令，控制器204需重新讀取系統(tǒng)信息。藉由本案所揭露技術(shù)，無論讀取電路208的讀取設(shè)定如何微調(diào)，第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol以及第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2中至少有一者可通過錯誤檢查與校正(ECC)程序。如此一來，控制器204必然可以正確自儲存空間206取得系統(tǒng)信息，不受限于讀取電路208的讀取設(shè)定的微調(diào)狀況。
[0046]關(guān)于主機210所執(zhí)行的一開卡程序，圖4以流程圖說明控制器204的操作。于步驟S402，控制器204切換該讀取電路208提供多階儲存操作的強寫入操作。于步驟S404，控制器204以該讀取電路208將系統(tǒng)信息(可為圖3所示結(jié)構(gòu))寫入儲存空間206，形成第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol。于步驟S406，控制器204切換該讀取電路208提供單階儲存操作。于步驟S408，控制器204以該讀取電路208將系統(tǒng)信息(可為圖3所示結(jié)構(gòu))寫入儲存空間206，形成第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2。所示流程圖并不意圖限定第一與第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol與Sys_Info2的寫入順序或位置。在另外一種實施方式中，步驟S406與S408可設(shè)計在步驟S402與S404的前。
[0047]圖5以流程圖圖解數(shù)據(jù)儲存裝置200的復(fù)電/重置程序。于步驟S502，控制器204讀取儲存空間206，取得一初始區(qū)塊。于步驟S504，控制器204對讀取到的數(shù)據(jù)作錯誤檢查與校正(ECC)。于步驟S506，控制器204判斷讀取到的數(shù)據(jù)是否通過錯誤檢查與校正，為系統(tǒng)信息。若確認(rèn)取得系統(tǒng)信息，流程進(jìn)入步驟S508，控制器204系根據(jù)系統(tǒng)信息操作閃存202。若步驟S506判定系統(tǒng)信息取得失敗，流程進(jìn)入步驟S510，控制器204再次讀取儲存空間206，取得下一區(qū)塊，再次進(jìn)行步驟S504與步驟S506。
[0048]控制器204除了以微處理器執(zhí)行韌體實現(xiàn)外，其對該閃存202的操作更可以軟體方式由一電腦系統(tǒng)執(zhí)行實現(xiàn)、或者采用軟硬體共同設(shè)計方式實現(xiàn)。該閃存202的操作方法亦屬于本案所欲保護(hù)的范圍。
[0049]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一閃存操作方法包括以下步驟:于一閃存202的一儲存空間206儲存一第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol以及一第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2 ;讀取該閃存202的該儲存空間206、并對讀取到的數(shù)據(jù)執(zhí)行一錯誤檢查與校正(ECC)程序；以及根據(jù)上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol與Sys_Info2中先行通過該錯誤檢查與校正(ECC)程序者操作該閃存202。上述第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別較上述第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol寬松。
[0050]在一種實施方式中，第一儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol可以閃存202內(nèi)一讀寫電路208提供的一多階儲存操作的一強寫入程序化形成，且該第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Info2可以該讀寫電路208提供的上述單階儲存操作程序化形成。第一與第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol與Sys_Info2的程序化可由一主機210所執(zhí)行的一開卡程序(MP too;)指示。第一與第二儲存式系統(tǒng)信息Sys_Infol與Sys_Info2的內(nèi)容結(jié)構(gòu)可如圖3所示。
[0051]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)儲存裝置，包括: 一閃存，包括一儲存空間存有一第一儲存式系統(tǒng)信息以及一第二儲存式系統(tǒng)信息，上述第二儲存式系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別較上述第一儲存式系統(tǒng)信息寬松；以及 耦接該閃存的一控制器，用以讀取該閃存的該儲存空間、并對讀取到的數(shù)據(jù)執(zhí)行一錯誤檢查與校正程序，以根據(jù)上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息中先行通過該錯誤檢查與校正程序者操作該閃存。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存裝置，其中: 該閃存更包括一讀寫電路； 該讀寫電路提供一多階儲存操作，系以一強寫入以及一弱寫入兩階段程序化一儲存單元儲存多位元數(shù)據(jù)；且 該讀寫電路更提供一單階儲存操作程序化一儲存單元儲存單位元數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)儲存裝置，其中: 上述第一儲存式系統(tǒng)信息系經(jīng)該讀寫電路的上述多階儲存操作的該強寫入儲存至該儲存空間；且 上述第二儲存式系統(tǒng)信息系經(jīng)該讀寫電路的該單階儲存操作儲存至該儲存空間。
4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)儲存裝置，其中: 該控制器系根據(jù)一主機執(zhí)行的一開卡程序操作該讀寫電路以該多階儲存操作的該強寫入程序化該儲存空間形成上述第一儲存式系統(tǒng)信息；且 該控制器更根據(jù)該開卡程序操作該讀寫電路以該單階儲存操作程序化該儲存空間形成上述第二儲存式系統(tǒng)信息。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存裝置，其中上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息各自包括: 一標(biāo)簽，作為系統(tǒng)信息的標(biāo)不； 閃存物理特征；以及 系統(tǒng)內(nèi)程序。
6.—種閃存操作方法,包括: 于一閃存的一儲存空間儲存一第一儲存式系統(tǒng)信息以及一第二儲存式系統(tǒng)信息，上述第二儲存式系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)態(tài)樣判別較上述第一儲存式系統(tǒng)信息寬松； 讀取該閃存的該儲存空間、并對讀取到的數(shù)據(jù)執(zhí)行一錯誤檢查與校正程序；以及 根據(jù)上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息中先行通過該錯誤檢查與校正程序者操作該閃存。
7.如權(quán)利要求6所述的閃存操作方法，包括: 以該閃存的一讀寫電路提供的一多階儲存操作的一強寫入程序化該儲存空間形成上述第一儲存式系統(tǒng)信息；以及 以該讀寫電路提供的一單階儲存操作程序化該儲存空間形成上述第二儲存式系統(tǒng)信息； 其中: 該讀寫電路所提供的該多階儲存操作系以該強寫入以及一弱寫入兩階段程序化一儲存單元儲存多位元數(shù)據(jù)；且該讀寫電路所提供該單階儲存操作用于程序化一儲存單元儲存單位元數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求6所述的閃存操作方法，包括: 根據(jù)一主機執(zhí)行的一開卡程序操作該閃存的一讀寫電路以一多階儲存操作的一強寫入程序化該儲存空間形成上述第一儲存式系統(tǒng)信息；且 根據(jù)該開卡程序操作該讀寫電路以一單階儲存操作程序化該儲存空間形成上述第二儲存式系統(tǒng)信息； 其中: 該讀寫電路所提供的該多階儲存操作系以該強寫入以及一弱寫入兩階段程序化一儲存單元儲存多位元數(shù)據(jù)；且 該讀寫電路所提供該單階儲存操作用于程序化一儲存單元儲存單位元數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求6所述的閃存操作方法，其中上述第一與第二儲存式系統(tǒng)信息各自包括: 一標(biāo)簽，作為系統(tǒng)信息的標(biāo)不； 閃存物理特征；以及 系統(tǒng)內(nèi)程序。`
【文檔編號】G06F11/07GK103530198SQ201210298530
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】蕭力碩 申請人:慧榮科技股份有限公司