專利名稱：非易失性存儲器及其確定數(shù)據(jù)有效性的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法涉及非易失性存儲器，更具體地說，涉及安全 地確定存儲在非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)是否有效。
背景技術(shù)：
通常，諸如家用電器、通信器具、機頂盒的嵌入式系統(tǒng)廣泛采用非易失 性存儲器作為處理和存儲數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)。
閃速存儲器是一種可以電寫入或擦除數(shù)據(jù)的通常使用的非易失性存儲 器。由于閃速存儲器具有以下優(yōu)點，即，與磁盤存儲器相比較低的功耗、像 硬盤一樣的快速訪問時間以及體積小巧，所以閃速存儲器適合于便攜式裝置。
在非易失性存儲器中用于存儲數(shù)據(jù)比特的基本機構(gòu)是存儲單元(cell )。 存儲單元包括單晶體管，所述單晶體管設(shè)置有控制柵極、浮動?xùn)艠O(floating gate)、源和漏極(drain )。這里，通過操縱浮動?xùn)艠O的充電(charge)來存儲 數(shù)據(jù)比特，以改變存儲單元的閾值電壓。此外，通過經(jīng)由控制柵極字線(word line)應(yīng)用選擇的電壓來讀取存儲單元。
普通存儲單元提供由1比特存儲兩種狀態(tài)的功能。也就是說，存儲單元 存儲表示數(shù)據(jù)不存在的狀態(tài)的比特"1",或者表示數(shù)據(jù)被存儲的狀態(tài)的比特 "0"。
已經(jīng)在研究在一個存儲單元中存儲多個比特的技術(shù)，以制造出每比特具 有低損耗的高容量存儲裝置。
降低在非易失性存儲器中每比特的損耗的技術(shù)被引入到正EE，比如M. Bauer的"A Multilevel-Cell 32 Mb Flash Memory" (ISSCC Digest of Technical Papers, 1995年2月刊，第132頁至133頁)，其包括了用于提供以下功能的 技術(shù)，所述功能即，每個存儲單元由兩比特存儲四種狀態(tài)的功能。
每個存儲單元由兩比特存儲四種狀態(tài)的非易失性存儲器被稱為多級
(multilevel)單元(以下，稱為MLC )，所述MLC由一個存儲單元(memory cell)存儲與兩頁相應(yīng)的數(shù)據(jù)比特。相應(yīng)于一個存儲單元的兩頁被分別稱為最 低有效位(LSB)頁和最高有效位(MSB)頁。數(shù)據(jù)比特被首先存儲在LSB 頁。
具體來說，MLC非易失性存儲器具有四種狀態(tài)，即被實施為圖1中的兩 個比特的Sl、 S2、 S3和S4。每個狀態(tài)包括一對LSB頁的數(shù)據(jù)比特和MSB 頁的數(shù)據(jù)比特。當(dāng)非易失性存儲器的一個塊被擦除時，所述塊中的所有存儲 單元處于狀態(tài)S1。這里，如果數(shù)據(jù)比特被記錄在LSB頁，則S1被改為S2， 并且，如果數(shù)據(jù)比特被記錄在MSB頁，則S2被改為S3。需要按照順序執(zhí)行 以上步驟，乂人而SI被改為S4。
基于非易失性存儲器的系統(tǒng)可能會不期望地遭受由于其特性而導(dǎo)致的頻 繁的供電中斷。因此，基于非易失性存儲器的系統(tǒng)需要用于恢復(fù)由于供電中 斷導(dǎo)致的數(shù)據(jù)損壞或者丟失的功能。
圖2描述了普通非易失性存儲器的結(jié)構(gòu)。
普通非易失性存儲器100包括包括多頁111的多個塊110。每個塊的大 小可以是16KB、 64KB、 128 KB或者256 KB,所述大小可以由包括在塊中 的頁數(shù)和頁的大小來確定。這里，所述塊是非易失性存儲器的擦除單位(unit )， 所述頁是寫入單位。
如果在向非易失性存儲器100中記錄數(shù)據(jù)的處理中電源被切斷，則數(shù)據(jù) 可能會被不完整地記錄(不完整編程狀態(tài))。如果在擦除記錄在非易失性存儲 器100中的數(shù)據(jù)的處理中電源被切斷，則將被記錄的數(shù)據(jù)可能會被不完整地 記錄(不完整編程狀態(tài))。因此，當(dāng)引用記錄在非易失性存儲器100中的數(shù)據(jù) 時，必須首先確定該數(shù)據(jù)的有效性。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了確定如果在記錄數(shù)據(jù)的處理中電源被切斷則數(shù)據(jù)是 否有效，在備用區(qū)域中設(shè)置記錄有用于顯示完成寫入操作的值的字段。當(dāng)該 數(shù)據(jù)被成功記錄在數(shù)據(jù)區(qū)域時，在該字段中指示"完成寫入"。數(shù)據(jù)的有效性 根據(jù)記錄在該字段中的值被確定。
此外，為了確定如果在擦除數(shù)據(jù)的處理中電源被切斷則數(shù)據(jù)是否有效， 在每個塊中設(shè)置了記錄有用于顯示完成擦除操作的值的字段。當(dāng)在數(shù)據(jù)區(qū)域 中的數(shù)據(jù)被全部擦除時，在該字段中指示"完成擦除"。數(shù)據(jù)的有效性根據(jù)記 錄在該字段中的值被確定。
盡管根據(jù)上述方法在每個字段中記錄了相應(yīng)于"完成搭V除"的值，但是 也不可能完全檢測出無效數(shù)據(jù)。如果由于僅從數(shù)據(jù)區(qū)域擦除數(shù)據(jù)而每個字段 的值還維持原狀，則可以檢測出無效數(shù)據(jù)。因為上述方法必須為一頁執(zhí)行兩 次寫入操作(數(shù)據(jù)寫入操作和記錄"完成寫入")，所以不適合部分編程數(shù)次 數(shù)(NOP)為一次的非易失性存儲器。
除了上述方法，可以通過使用反校驗和來確定數(shù)據(jù)的有效性。包括在非 易失性存儲器中的單元的電壓越低，則反校驗和p越高。
反校驗和可以被用作確定數(shù)據(jù)的有效性。然而，僅當(dāng)假設(shè)指示包括在非 易失性存儲器中的單元的電壓越低，則反校驗和越高的情況下，可以應(yīng)用反
校驗和方法。當(dāng)在不應(yīng)用上述假設(shè)的MLC存儲器中使用反校驗和時，會將無 效數(shù)據(jù)當(dāng)作有效數(shù)據(jù)，這是一個問題。
已經(jīng)提出了幾個發(fā)明，例如，第2005-070672號韓國未審查專利"Method for Address Mapping and Managing Mapping Information, and Flash Memory thereof'(用于地址映射和管理映射信息的方法及其閃速存儲器)。然而，上 述問題仍待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明示例性實施例克服了以上缺點和以上沒有描述的其他缺點。此外， 本發(fā)明不需要克服上述缺點，并且本發(fā)明示例性實施例可以不克服上述任何 問題。
根據(jù)上述觀點，本發(fā)明提供了 一種準(zhǔn)確地確定由于在包括存儲單元的非 易失性存儲器中的供電被切斷而產(chǎn)生的不完整數(shù)據(jù)的有效性的設(shè)備和方法， 所述存儲單元利用被實施為最少2比特的多種狀態(tài)記錄多頁的數(shù)據(jù)比特。
根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種用于根據(jù)施加到存儲單元的電壓將數(shù)據(jù) 存儲在包括在塊中的多頁中的非易失性存儲器，所述非易失性存儲器包括 塊，所述塊包括第一頁，所述第一頁包括存儲由用戶記錄的數(shù)據(jù)的第一數(shù) 據(jù)區(qū)域，和第二頁，所述第二頁包括存儲由用戶記錄的數(shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域， 其中，所述第二頁關(guān)于狀態(tài)記錄計數(shù)信息，所述狀態(tài)由在第一數(shù)據(jù)區(qū)域的第 一位置和相應(yīng)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域的第 一位置中的比特對表示。
根據(jù)本發(fā)明另 一方面，提供了 一種用于確定非易失性存儲器的數(shù)據(jù)是否
有效的設(shè)備，所述設(shè)備包括非易失性存儲器，根據(jù)施加到存儲單元的電壓 將數(shù)據(jù)存儲在包括在塊中的第一頁和第二頁中；計數(shù)單元，通過對由在第一 頁和第二頁的相同位置中的比特對表示的狀態(tài)進行計數(shù)來創(chuàng)建第 一計數(shù)信 息；控制單元，在第二頁中存儲創(chuàng)建的第一計數(shù)信息；和有效性確定單元， 通過對存儲的第 一計數(shù)信息和從第 一 頁和第二頁提取的第二計數(shù)信息進行比 較來確定所述數(shù)據(jù)是否有效。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種確定非易失性存儲器的數(shù)據(jù)是否有效 的方法，所述非易失性存儲器根據(jù)施加到存儲單元的電壓將數(shù)據(jù)存儲在包括 在塊中的第一頁和第二頁中，所述方法包括
通過對由在第一頁和第二頁的相同位置中的比特對表示的狀態(tài)進行計數(shù) 來創(chuàng)建第一計數(shù)信息；在第二頁中存儲創(chuàng)建的第一計數(shù)信息；和通過將存儲 的第 一計數(shù)信息和從第 一 頁和第二頁提取的第二計數(shù)信息進行比較來確定所 述數(shù)據(jù)是否有效。


通過參照附圖對本發(fā)明示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的以上和其他
方面將變得更加清楚，其中
圖1描述了現(xiàn)有MLC非易失性存儲器的存儲單元實現(xiàn)的狀態(tài)；
圖2描述了現(xiàn)有非易失性存儲器的結(jié)構(gòu)；
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的非易失性存儲器的結(jié)構(gòu)；
圖4描述了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的第 一 頁和第二頁；
圖5描述了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的基于施加到非易失性存儲器的存
儲單元的電壓的存儲槽(slot)狀態(tài)的改變；
中時存儲槽狀態(tài)的改變；
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的當(dāng)數(shù)據(jù)被從非易失性存儲器中刪 除時存儲槽狀態(tài)的改變的示圖8描述了4艮據(jù)本發(fā)明示例性實施例的確定非易失性存儲器的數(shù)據(jù)有效 性的設(shè)備的結(jié)構(gòu)；
圖9示出了在將數(shù)據(jù)寫入閃速存儲器的處理中由于供電被切斷而發(fā)生的 錯誤的情況下確定數(shù)據(jù)有效性的方法；
發(fā)生的錯誤的情況下確定數(shù)據(jù)有效性的方法；
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的存儲數(shù)據(jù)比特的方法的流程圖； 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的顯示非易失性存儲器的數(shù)據(jù)有
效性的流程圖；和
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的MLC非易失性存儲器的部分結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
將參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。
通過參照以下對示例性實施例和附圖的詳細描述，本發(fā)明和實現(xiàn)本發(fā)明 的方法的優(yōu)點和特點可被更容易地理解。然而，本發(fā)明可以以很多不同形式 被實施，并不應(yīng)被解釋為限于在此所述的實施例。相反，這些實施例被提供， 從而本公開將更加徹底和完整，本發(fā)明的構(gòu)思被全部轉(zhuǎn)達給本領(lǐng)域技術(shù)人員， 并且本發(fā)明僅由權(quán)利要求限定。貫穿說明書，相同的標(biāo)號表示相同的組件。
以下參照用戶接口 、方法和計算機程序產(chǎn)品的流程圖來描述本發(fā)明的示 例性實施例。應(yīng)該理解，流程圖的每一個方框和在流程圖中的方框的組合可 由計算機程序指令實現(xiàn)。這些計算機程序指令可被提供給通用計算機、專用 計算機、或者其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生設(shè)備，從而經(jīng)計算機 或者其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實現(xiàn)在一個流程 圖方框或多個流程圖方框中描述的功能的裝置。這些計算機程序指令也可被 存儲在可指導(dǎo)計算機或者其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機 可用或計算機可讀存儲器中，以便存儲在計算機可用或計算機可讀存儲器中 的指令生產(chǎn)包括執(zhí)行在一個流程圖方框或多個流程圖方框中描述的功能的指 令裝置的產(chǎn)品。計算機程序指令也可被載入計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè) 備以使得一 系列操作步驟在計算機或其他可編程設(shè)備上被執(zhí)行以產(chǎn)生計算機 執(zhí)行的過程，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在 一個流程圖方框或多個流程圖方框中描述的功能的步驟。
流程圖的每個方框可表示模塊、代碼段或代碼的一部分，其包括一個或 多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能的可執(zhí)行指令。還應(yīng)該注意，在一些可選擇的實 現(xiàn)中，在方框中提到的功能可以以不同于所示的順序出現(xiàn)。例如，根據(jù)所涉
及的功能，連續(xù)顯示的兩個方框?qū)嶋H上可能基本上同時發(fā)生，或者所述方框 有時可能以相反的順序被執(zhí)行。
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的非易失性存儲器的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，非易失性存儲器400包括具有多頁410和420的多個塊401 。 在本發(fā)明示例性實施例中，所述頁是指讀取/寫入單位，所述塊是指擦除單位。
非易失性存儲器400是多級單元(MLC )非易失性存儲器。MLC非易失 性存儲器包括存儲單元，所述存儲單元按照示例性地由至少2比特實現(xiàn)的多 個狀態(tài)將數(shù)據(jù)存儲在多頁中。以下，將2級MLC非易失性存儲器作為例子進 行描述。
該2級MLC非易失性存儲器包括存儲單元，所述存儲單元按照至少2 比特實現(xiàn)的4種狀態(tài)將數(shù)據(jù)存儲在兩頁(即，最低有效位(LSB)頁和最高 有效位(MSB)頁)中。LSB頁和MSB頁^皮;波此綁定，^:據(jù)比特:帔相同存 儲單元存儲在所述LSB頁和MSB頁中。綁定頁可能被成功定位，也可能不 能被定位。例如，如圖3所示，頁4n+0和頁4n+2可被綁定，頁4n+l和頁 4n+3可被綁定。這里，頁4n+0和頁4n+l與LSB頁相應(yīng)，頁4n+2和頁4n+3 與MSB頁相應(yīng)。以下，LSB的綁定頁被標(biāo)記為第一頁410， MSB的綁定頁 被標(biāo)記為第二頁420。
將參照圖4詳細描述第一頁410和第二頁420。
圖4描述了才艮據(jù)本發(fā)明示例性實施例的第一頁410和第二頁420的結(jié)構(gòu)。 如圖4所示，第一頁410包括第一數(shù)據(jù)區(qū)域411和第一計數(shù)信息區(qū)域412，
第二頁420包括第二數(shù)據(jù)區(qū)域421和第二計數(shù)信息區(qū)域422。用戶記錄的數(shù)
據(jù)比特被存儲在第一和第二數(shù)據(jù)區(qū)域411和421中。將參照圖5描述在綁定
第一頁410和第二頁420中記錄數(shù)據(jù)比特的處理。
圖5描述了當(dāng)將數(shù)據(jù)記錄在2級MLC非易失性存儲器中時，根據(jù)施加到
非易失性存儲器的存儲單元上的電壓的第一頁410和第二頁420的數(shù)據(jù)比特
對的狀態(tài)改變。
在2級MLC非易失性存儲器中，由存儲單元示例性實施的狀態(tài)是第一頁 410和第二頁420的各自的多對數(shù)據(jù)比特。在塊^皮擦除的狀態(tài)下，數(shù)據(jù)比特 對是ll。在MLC非易失性存儲器中，因為數(shù)據(jù)比特從第一頁410開始存儲， 所以如果數(shù)據(jù)被存儲在第一頁410,則數(shù)據(jù)比特對是Ol。如果數(shù)據(jù)比特還被 存儲在第二頁420中，則數(shù)據(jù)比特對是OO。以下，位于綁定的第一頁410和
第二頁420中的相同位置的數(shù)據(jù)比特對被稱為存儲槽(slot)。
在第二頁420的第二計數(shù)信息區(qū)域422中，計數(shù)信息用于確定存儲在第 一數(shù)據(jù)區(qū)域411和第二數(shù)據(jù)區(qū)域421中的數(shù)據(jù)是否有效。這里，計數(shù)信息包 括具有相同狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量。
如上在圖5中所述，在2級MLC非易失性存儲器中，通過使用第一頁 410和第二頁420的數(shù)據(jù)比特，存儲槽可具有四種狀態(tài)。也就是說，該存儲 槽可具有第一狀態(tài)Sl,其中第一頁410和第二頁420的各自的數(shù)據(jù)比特是 1和1;第二狀態(tài)S2，其中第一頁410和第二頁420的各自的數(shù)據(jù)比特是0 和l;第三狀態(tài)S3，其中第一頁410和第二頁420的各自的數(shù)據(jù)比特是0和 0;以及第四狀態(tài)S4，其中第一頁410和第二頁420的各自的數(shù)據(jù)比特是1 和0。
因此，記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息可包括具有第一狀態(tài)、 第二狀態(tài)、第三狀態(tài)和第四狀態(tài)的各自的存儲槽的數(shù)量。存儲在第二計數(shù)信 息區(qū)域422中的計數(shù)信息被分為各個狀態(tài)，并且所述第二計數(shù)信息可被分為 與各個狀態(tài)相應(yīng)的多個字段。例如，第二計數(shù)信息區(qū)域422可包括第一字 段450,其中包含具有第一狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量；第二字段460,其中包含具 有第二狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量；第三字段470,其中包含具有第三狀態(tài)的存儲 槽的數(shù)量；和第四字段480，其中包含具有第四狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量。
如上所提到的，因為包括在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的數(shù)據(jù)比特的狀態(tài) 改變在寫入或者擦除數(shù)據(jù)的處理中具有規(guī)律性(將參照圖6和圖7對其進行 詳細描述)，所以計數(shù)信息可以被記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中。
圖6描述了當(dāng)數(shù)據(jù)被記錄在非易失性存儲器400中時根據(jù)施加到非易失 性存儲器的存儲單元上的電壓的包括在第一頁410和第二頁420中的數(shù)據(jù)比 特的狀態(tài)改變。
圖7描述了當(dāng)數(shù)據(jù)被從非易失性存儲器400中擦除時根據(jù)施加到非易失 性存儲器的存儲單元上的電壓的包括在第一頁410和第二頁420中的數(shù)據(jù)比 特的狀態(tài)改變。
參照圖6和圖7，當(dāng)數(shù)據(jù)未被記錄時，存儲槽具有的第一狀態(tài)Sl。在該 狀態(tài)下，如果能夠向存儲單元施加電壓，則根據(jù)該電壓在各個存儲槽的比特 中記錄O。
在第一頁410中，如果在擦除數(shù)據(jù)的處理中電源被切斷，則可發(fā)生以下
情況。如果在通過擦除操作將單元狀態(tài)從第四狀態(tài)改變?yōu)榈谝粻顟B(tài)的同時電 源:故切斷，則包括在第一頁410中的比特的狀態(tài)^皮乂人1改為0,或者保持為1。 如果在通過擦除操作將單元狀態(tài)從第三狀態(tài)改變?yōu)榈谝粻顟B(tài)的同時電源被切
斷，則包括在第一頁410中的比特的狀態(tài)被從0改為1，或者保持為O。
因此，如果在擦除操作期間電源被切斷，則包括在第一頁410中的數(shù)據(jù) 比特的狀態(tài)可通過纟察除操作被從1改為0或者被從0改為1。在第一頁410 的情況下，如果在擦除操作期間電源被切斷，則難以確定數(shù)據(jù)比特的狀態(tài)是 否被改為指定方向。當(dāng)將計數(shù)信息記錄在第一計數(shù)信息區(qū)域412中時，盡管 因為在擦除操作中切斷了電源而在記錄在數(shù)據(jù)區(qū)域和/或計數(shù)信息區(qū)域中的 數(shù)據(jù)比特發(fā)生了錯誤，但是從數(shù)據(jù)區(qū)域提取的計數(shù)信息和第一計數(shù)信息區(qū)域 412的計數(shù)信息可以相同。在這種情況下，記錄在數(shù)據(jù)區(qū)域411和421中的 數(shù)據(jù)比特是無效的；但是，因為所述計數(shù)信息相同，所以可以確定該數(shù)據(jù)比 特是有效的。
然而，如果在寫入操作中電源被切斷，則包括在第二頁420中的數(shù)據(jù)比 特的狀態(tài)保持為1，或者被從1改為0,以及保持為O或者被從O改為1。
因此，包括在第二頁420中的數(shù)據(jù)比特的狀態(tài)在寫入操作中可以被從1 改為O，在擦除操作中被從O改為1。在第二頁420的情況下，可以確定比特 的狀態(tài)改變具有身見律的方向。當(dāng)在第二計數(shù)信息區(qū)域422中記錄計數(shù)信息時， 盡管因為在寫入操作中切斷了電源而在記錄在數(shù)據(jù)區(qū)域和/或計數(shù)信息區(qū)域 中的數(shù)據(jù)比特發(fā)生了錯誤，但是從數(shù)據(jù)區(qū)域提取的計數(shù)信息和第二計數(shù)信息 區(qū)域412的計數(shù)信息是不同的。
在記錄數(shù)據(jù)的處理中，包括在第二頁420中的數(shù)據(jù)比特的狀態(tài)僅可被從 l改為O。如果在記錄數(shù)據(jù)的處理中發(fā)生錯誤，則將不在僅可被記錄O的比特 中記錄O，并且所述比特被保持為1。換句話說，盡管在計數(shù)信息中發(fā)生了錯 誤，但是由各個字段指示的存儲槽的數(shù)量僅從期望的存儲槽的數(shù)量增加；但 是存儲槽的數(shù)量不會減少。因此，從數(shù)據(jù)區(qū)域提取的計數(shù)信息不同于第二計 數(shù)信息區(qū)域422的計數(shù)信息。結(jié)果，可以通過將從數(shù)據(jù)區(qū)域提取的計數(shù)信息 和第二計數(shù)信息區(qū)域422的計數(shù)信息進行比較來確定所述數(shù)據(jù)是否有效。
相似地，當(dāng)計數(shù)信息被記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中時，即使非易失 性存儲器400的數(shù)據(jù)沒有被完全擦除，也可以確定其余的數(shù)據(jù)比特是否有效。 參照圖7，在4寮除數(shù)據(jù)的處理中，包括在第二頁420中的數(shù)據(jù)比特的狀態(tài)僅
可被從0改為1。因此，如果在擦除操作中發(fā)生錯誤，則所述比特不能是l, 而必須保持為0。也就是說，如果所述數(shù)據(jù)沒有被完全擦除，則由各個字段 指示的存儲槽的數(shù)量從記錄的存儲槽的數(shù)量增加。因此，可以通過將從數(shù)據(jù)
區(qū)域提取的計數(shù)信息和第二計數(shù)信息區(qū)域422的計數(shù)信息進行比較來確定所 述數(shù)據(jù)是否有效。
圖8描述了才艮據(jù)本發(fā)明示例性實施例的確定非易失性存儲器的數(shù)據(jù)是否 有效的設(shè)備(以下稱為"數(shù)據(jù)有效性確定設(shè)備")的結(jié)構(gòu)。
參照圖8，數(shù)據(jù)有效性確定設(shè)備800包括非易失性存儲器400、計數(shù)單 元830、控制單元820和有效性確定單元840。
非易失性存儲器400可被理解為圖4中所述的非易失性存儲器400。因 此，圖8中所示的非易失性存儲器400具有與圖4中所述的非易失性存儲器 400相同的結(jié)構(gòu)。圖8中所示的非易失性存儲器400的組件也與圖4中所述 的非易失性存儲器400的組件相同。
計數(shù)單元830將將被記錄在非易失性存儲器400的綁定的第一頁和第二 頁中的數(shù)據(jù)分為多個存儲槽，并且對具有相同狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量進行計數(shù)。 也就是說，計數(shù)單元830分別對具有第一狀態(tài)、第二狀態(tài)、第三狀態(tài)和第四 狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量進行計數(shù)。將計算單元830生成的計數(shù)信息提供給控制 單元820。
當(dāng)引用記錄在非易失性存儲器400的數(shù)據(jù)區(qū)域411和421中的數(shù)據(jù)時， 計數(shù)單元830從所述數(shù)據(jù)中提取計數(shù)信息。也就是說，計數(shù)單元830通過對 具有相同狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量進行計數(shù)來從所述數(shù)據(jù)中提取計數(shù)信息。由計 數(shù)單元830提取的計數(shù)信息被提供給有效性確定單元840。
控制單元820通過控制施加到非易失性存儲器400的存儲單元的電壓量 來改變存儲單元的狀態(tài)，以將數(shù)據(jù)比特存儲到綁定的第一頁410和第二頁420 中。這里，控制單元820將數(shù)據(jù)比特存儲在第一頁410中，并隨后將數(shù)據(jù)比 特存儲在第二頁420中。當(dāng)所述數(shù)據(jù)比特被存儲在第二頁420中時，控制單 元820將將被引用的數(shù)據(jù)記錄在第二數(shù)據(jù)區(qū)域421中，并且在第二計數(shù)信息 區(qū)域422中記錄由計數(shù)單元830生成的計數(shù)信息。
當(dāng)引用在非易失性存儲器400中記錄的數(shù)據(jù)時，有效性確定單元840確 定該數(shù)據(jù)是否有效。這里，有效性確定單元840通過將從數(shù)據(jù)區(qū)域提取的計 數(shù)信息和第二計數(shù)信息區(qū)域422的計數(shù)信息進行比較來確定所述數(shù)據(jù)是否有
效。
當(dāng)由上述計數(shù)單元830從數(shù)據(jù)區(qū)域411和421中提取計數(shù)信息(即，具 有第一狀態(tài)、第二狀態(tài)、第三狀態(tài)和第四狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量)時，有 效性確定單元840將提取的計數(shù)信息中的各個狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量與第二計 數(shù)信息區(qū)域422的計數(shù)信息進行比較。
如果被分為提取的計數(shù)信息的各個狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量與第二計數(shù) 信息區(qū)域422的計數(shù)信息的各個存儲槽的數(shù)量相等，則有效性確定單元840 確定該數(shù)據(jù)有效。例如，提取的計數(shù)信息顯示有2個第一狀態(tài)的存儲槽、1 個第二狀態(tài)的存儲槽、1個第三狀態(tài)的存儲槽和2個第四狀態(tài)的存儲槽。第 二計數(shù)信息區(qū)域422的計數(shù)信息顯示存在2個第一狀態(tài)存儲槽、1個第二 狀態(tài)存儲槽、1個第三狀態(tài)存儲槽和2個第四狀態(tài)存儲槽。在這種情況下， 被分為提取的計數(shù)信息的各個狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量與第二計數(shù)信息區(qū)域 422的計數(shù)信息的各個存儲槽的數(shù)量相等。因此，有效性確定單元840確定 該凄t據(jù)有效。
如果被分為提取的計數(shù)信息的各個狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量與第二計數(shù) 信息區(qū)域422的計數(shù)信息的各個存儲槽的數(shù)量不相等，則有效性確定單元840 確定該數(shù)據(jù)無效。例如，當(dāng)對于兩個計數(shù)信息中的各個狀態(tài)，將具有相同狀 態(tài)的存儲槽的數(shù)量進行比較時，如果第一狀態(tài)存儲槽的數(shù)量與第二狀態(tài)存儲 槽的數(shù)量不相等，則有效性確定單元840確定該數(shù)據(jù)無效。
將參照圖9和圖IO將描述一種用于確定數(shù)據(jù)是否有效的方法，在數(shù)據(jù)在 寫入或者擦除數(shù)據(jù)的處理中由于供電被切斷而在所述數(shù)據(jù)中發(fā)生錯誤。
圖9示出了一種用于確定數(shù)據(jù)是否有效的方法，在將數(shù)據(jù)寫入非易失性
參照圖9的將被記錄在非易失性存儲器400中的數(shù)據(jù)，具有第一狀態(tài)、 第二狀態(tài)、第三狀態(tài)或者第四狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量分別是2。
當(dāng)在將數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲器400的處理中供電被切斷時，可能會在 被記錄在第一數(shù)據(jù)區(qū)域4U和第二數(shù)據(jù)區(qū)域421中的數(shù)據(jù)比特中，或者在記 錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息中發(fā)生錯誤。參照方案(scenario) 1的第一數(shù)據(jù)區(qū)域411和第二數(shù)據(jù)區(qū)域421，應(yīng)當(dāng)被記錄為第二狀態(tài)的第二存 儲槽保持為第一狀態(tài)。結(jié)果，由記錄在當(dāng)前數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)比特給出的計 數(shù)信息與記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息不同。具體來說，由記
錄在當(dāng)前數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)比特給出的計數(shù)信息的第 一狀態(tài)存儲槽的數(shù)量是
3,而記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息的第一狀態(tài)存儲槽的數(shù)量是 2;因此，各個第一狀態(tài)存儲槽的數(shù)量不相等。在這種情況下，可以確定記錄 在該數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)無效。
當(dāng)在寫入數(shù)據(jù)的處理中供電被切斷時，有可能在記錄在第一和第二數(shù)據(jù) 區(qū)域中的數(shù)據(jù)比特以及記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息中發(fā)生錯 誤。方案2示出了上述的情況的數(shù)據(jù)。
參照方案2的數(shù)據(jù)區(qū)域，應(yīng)當(dāng)被記錄為第二狀態(tài)的第二存儲槽被保持為 第一狀態(tài)。在第二計數(shù)信息區(qū)域422中，0沒有被記錄在該字段的記錄第一 狀態(tài)存儲槽的數(shù)量的一比特中，并且該比特被保持為1。
在此方案中，由記錄在當(dāng)前數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)比特給出的計數(shù)信息的第 一狀態(tài)存儲槽的數(shù)量與記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息的第一狀 態(tài)存儲槽的數(shù)量相等。然而，各個計數(shù)信息的各自的具有第二狀態(tài)的存儲槽 的數(shù)量不相等。因此，可以確定記錄在該數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)無效。
圖IO示出了一種用于確定數(shù)據(jù)是否有效的方法，在將數(shù)據(jù)從非易失性存
參照圖10的記錄在非易失性存儲器400中的數(shù)據(jù)，具有第一狀態(tài)、第二 狀態(tài)、第三狀態(tài)或者第四狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量分別是2。如果在從存儲 數(shù)據(jù)的非易失性存儲器400中擦除數(shù)據(jù)的處理中供電被切斷，則數(shù)據(jù)區(qū)域和/ 或計數(shù)信息區(qū)域的數(shù)據(jù)比特沒有被完全擦除。
方案1示出了當(dāng)在擦除數(shù)據(jù)的處理中供電被切斷時數(shù)據(jù)區(qū)域的數(shù)據(jù)比特 沒有被完全擦除的情況。參照方案1的第二計數(shù)信息區(qū)域422，計數(shù)信息沒 有被擦除，而僅將具有第二狀態(tài)的第二存儲槽改為第一狀態(tài)，這顯示了由記 錄在當(dāng)前數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)比特給出的計數(shù)信息與記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域 422中的計數(shù)信息不同。具體來說，由記錄在當(dāng)前數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)比特給 出的計數(shù)信息的第 一狀態(tài)存儲槽的數(shù)量是3 ，而記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422 中的計數(shù)信息的第一狀態(tài)存儲槽的數(shù)量是2;因此具有第一狀態(tài)的各個存儲 的數(shù)量不相等。在這種情況下，可以確定記錄在數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)比特?zé)o效。
方案2示出了數(shù)據(jù)區(qū)域和第二計數(shù)信息區(qū)域422的全部數(shù)據(jù)比特沒有被 完全擦除。
參照方案2的數(shù)據(jù)區(qū)域，僅將第三存儲槽改為11。第二計數(shù)信息區(qū)域422
顯示第一字段450被改為11。在這種情況下，由記錄在當(dāng)前數(shù)據(jù)區(qū)域中的
數(shù)據(jù)比特給出的計數(shù)信息的第 一和第二裝置存儲槽的數(shù)量與記錄在第二計數(shù)
信息區(qū)域422中的計數(shù)信息的第一和第二狀態(tài)存儲槽的數(shù)量相等。然而，各 個計數(shù)信息的各自的具有第三狀態(tài)或者第四狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量不相等。因 此，可以確定記錄在該數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)無效。
圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的在非易失性存儲器400中存儲數(shù) 據(jù)的方法的流程圖。
計數(shù)單元830將將被記錄在非易失性存儲器400中的數(shù)據(jù)分為多個存儲 槽單元，并且對具有相同狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量進行計數(shù)(S810)。即，計數(shù)單 元830分別對各個具有第一狀態(tài)、第二狀態(tài)、第三狀態(tài)和第四狀態(tài)的存儲槽 的數(shù)量進行計數(shù)。
當(dāng)由計數(shù)單元830生成計數(shù)信息時，控制單元820首先將數(shù)據(jù)記錄在第 一頁410中(S820)。即，控制單元820在第一數(shù)據(jù)區(qū)域411中記錄數(shù)據(jù)。
隨后，控制單元820在與第一頁410綁定的第二頁420中記錄數(shù)據(jù) (S830)。即，控制單元820在第二數(shù)據(jù)區(qū)域421中記錄數(shù)據(jù)，并按照各個狀 態(tài)在第二計數(shù)信息區(qū)域422中記錄由計數(shù)單元830生成的計數(shù)信息。例如， 控制單元820在第一字段450中記錄具有第一狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量，在第二 字段460中記錄具有第二狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量，在第三字段470記錄具有第 三狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量，和在第四字段480中記錄具有第四狀態(tài)的存儲槽的 數(shù)量。
圖12是示出才艮據(jù)本發(fā)明示例性實施例的顯示非易失性存儲器400的數(shù)據(jù) 的有效性的流程圖。
當(dāng)引用記錄在非易失性存儲器400中的數(shù)據(jù)時，計數(shù)單元830從所述數(shù) 據(jù)中提取計數(shù)信息(S910)。即，計數(shù)單元830分別對各個具有第一狀態(tài)、第 二狀態(tài)、第三狀態(tài)和第四狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量進行計數(shù)。
隨后，有效性確定單元840依次將從數(shù)據(jù)區(qū)域中提取的計數(shù)信息的被分 為各個狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量與第二計數(shù)信息區(qū)域422的計數(shù)信息的被分 為各個狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量進行比較。
如果提取的計數(shù)信息的被分為各個狀態(tài)的每一個存儲槽的數(shù)量與第二計 數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息的被分為各個狀態(tài)的每一個存儲槽的數(shù)量相 等，則有效性確定單元840確定該數(shù)據(jù)有效。具體來說，有效性確定單元840
確定各個計數(shù)信息的具有第一狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量是否相等(S920)。在確定 的結(jié)果中，如果各個計數(shù)信息的具有第一狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量相等(S920中 的"是，，)，則有效性確定單元840確定各個計數(shù)信息的具有第二狀態(tài)的存儲 槽的數(shù)量是否相等(S930)。在確定的結(jié)果中，如果各個計數(shù)信息的具有第二 狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量相等(S930中的"是")，則有效性確定單元840確定各 個計數(shù)信息的具有第三狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量是否相等(S940)。在確定的結(jié)果 中，如果各個計數(shù)信息的具有第三狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量相等(S940中的"是")， 則有效性確定單元840確定各個計數(shù)信息的具有第四狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量是 否相等(S950)。在確定的結(jié)果中，如果各個計數(shù)信息的具有第四狀態(tài)的存儲 槽的數(shù)量相等(S950中的"是")，則有效性確定單元840確定該數(shù)據(jù)有效 (S960)。例如，在由計數(shù)單元830提取的計數(shù)信息中，具有第一狀態(tài)、第二 狀態(tài)、第三狀態(tài)或者第四狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量分別是2。而且，參照記 錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息，具有第一狀態(tài)、第二狀態(tài)、第三 狀態(tài)或者第四狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量分別是2。在這種情況下，具有第一 狀態(tài)、第二狀態(tài)、第三狀態(tài)或者第四狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量相等。因此， 有效性確定單元840確定所述數(shù)據(jù)有效。
數(shù)信息的任何一個被分為各個狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量不相等(S920中的"否")、 (S930中的"否，，)、(S940中的"否")和(S950中的"否，，)，則有效性確 定單元840確定所述數(shù)據(jù)無效。例如，提取的計數(shù)信息顯示有2個第一狀態(tài) 的存儲槽、2個第二狀態(tài)的存儲槽、3個第三狀態(tài)的存儲槽和1個第四狀態(tài)的 存儲槽。而且，參照記錄在第二計數(shù)信息區(qū)域422中的計數(shù)信息，具有第一 狀態(tài)、第二狀態(tài)、第三狀態(tài)或者第四狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量分別是2。在 這種情況下，具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量相等。然而，各 個計數(shù)信息的具有第三狀態(tài)和第四狀態(tài)的各個存儲槽的數(shù)量不相等。因此， 有效性確定單元840確定該數(shù)據(jù)無效。
在上述示例性實施例中，2級MLC非易失性存儲器被解釋為示例，但本 發(fā)明不限于此；因此，本發(fā)明可應(yīng)用多于2級的MLC非易失性存儲器。
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的n級MLC非易失性存儲器的結(jié) 構(gòu)的一部分。
根據(jù)施加到存儲單元的電壓n級MLC非易失性存儲器在n頁中存儲數(shù)據(jù)
比特。這里，存儲槽包括n比特，并且其可以具有2"種狀態(tài)。包括具有相同 狀態(tài)存儲槽的數(shù)量的計數(shù)信息被記錄在MSB頁的計數(shù)信息區(qū)域中。當(dāng)數(shù)據(jù)被 記錄在MSB頁中時，比特的狀態(tài)只可被從1改為0。 MSB頁的計數(shù)信息區(qū) 域被分為可存儲計數(shù)信息的2n個字段。例如，具有第一狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量 被存儲在第一字段，具有第2n狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量被存儲在第2"字段。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的非易失性存儲器及其用于確定數(shù) 據(jù)有效性的設(shè)備和方法提供了以下一種或者多種效果。
即使在將數(shù)據(jù)比特記錄到非易失性存儲器中的處理中供電被切斷，本發(fā) 明的示例性實施例也可容易地確定記錄的數(shù)據(jù)比特是否有效。
在沒有部分編程數(shù)次數(shù)(NOP)限制的情況下可以確定數(shù)據(jù)有效性。
因為僅記錄了具有相同狀態(tài)的存儲槽的數(shù)量，所以可以比記錄元數(shù)據(jù)的 處理更有效地使用非易失性存儲器的空間。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明示例性實施例詳細示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍 的情況下，可在形式和細節(jié)上做出各種改變。
權(quán)利要求
1、一種用于根據(jù)施加到存儲單元的電壓將數(shù)據(jù)存儲在包括在塊中的多頁中的非易失性存儲器，所述非易失性存儲器包括塊，所述塊包括第一頁，所述第一頁包括存儲由用戶記錄的數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)區(qū)域，和第二頁，所述第二頁包括存儲由用戶記錄的數(shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域，其中，所述第二頁記錄關(guān)于狀態(tài)的計數(shù)信息，所述狀態(tài)由在第一數(shù)據(jù)區(qū)域的第一位置和相應(yīng)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域的第一位置中的比特對表示。
2、 如權(quán)利要求1所述的存儲器，其中，第二頁包括在記錄數(shù)據(jù)的處理 中僅可被從1改為0的比特，以及#察除數(shù)據(jù)的處理中<又可#皮從0改為1的比 特。
3、 如權(quán)利要求1所述的存儲器，其中，比特對以11、 01、 00和10的順序#皮連續(xù)改變。
4、 一種用于確定非易失性存儲器的數(shù)據(jù)是否有效的設(shè)備，所述設(shè)備包括 非易失性存儲器，根據(jù)施加到存儲單元的電壓將數(shù)據(jù)存儲在包括在塊中的第一頁和第二頁中；計數(shù)單元，通過對由在第一頁的第一位置和相應(yīng)的第二頁的第一位置中的比特對表示的狀態(tài)進行計數(shù)來創(chuàng)建第 一計數(shù)信息；控制單元，在第二頁中存儲創(chuàng)建的第一計數(shù)信息；和有效性確定單元，通過對存儲的第一計數(shù)信息和從第一頁和第二頁提取的第二計數(shù)信息進行比較來確定所述數(shù)據(jù)是否有效。
5、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，第二頁包括在記錄數(shù)據(jù)的處理中 僅可被從1改為0的比特，以及擦除數(shù)據(jù)的處理中僅可被從O改為1的比特。
6、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，第一頁包括存儲由用戶記錄的數(shù) 據(jù)的第一數(shù)據(jù)區(qū)域和第一計數(shù)信息區(qū)域，和第二頁包括記錄第一記錄信息 的第二計數(shù)信息區(qū)域和存儲由用戶記錄的數(shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域。
7、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，計數(shù)單元通過對由在第一數(shù)據(jù)區(qū)域 的第二位置和相應(yīng)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域的第二位置的比特對表示的狀態(tài)進行計數(shù) 來生成第二計數(shù)信息。
8、 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，如果第一計數(shù)信息和第二計數(shù)信息 相同，則有效性確定單元確定存儲在第 一和第二數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)有效。
9、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，比特對以11、 01、 00和10的順序被連續(xù)改變。
10、 一種確定非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)是否有效的方法，其中，所述非 易失性存儲器根據(jù)施加到存儲單元的電壓將數(shù)據(jù)存儲在包括在塊中的第一頁 和第二頁中，所述方法包括通過對由在第 一 頁的第 一位置和相應(yīng)的第二頁的第二位置中的比特對表 示的狀態(tài)進行計數(shù)來創(chuàng)建第 一計數(shù)信息；在第二頁中存儲創(chuàng)建的第一計數(shù)信息；和通過將存儲的第 一計數(shù)信息和從第 一頁和第二頁提取的第二計數(shù)信息進 行比較來確定所述數(shù)據(jù)是否有效。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中，第二頁包括在記錄數(shù)據(jù)的處理 中僅可被從1改為0的比特，以及擦除數(shù)據(jù)的處理中僅可一皮從O改為1的比 特。
12、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中，第一頁包括存儲由用戶記錄的 數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)區(qū)域和第一計數(shù)信息區(qū)域，和第二頁包括記錄第一記錄信 息的第二計數(shù)信息區(qū)域和存儲由用戶記錄的數(shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定數(shù)據(jù)有效性的方法包括 通過對由在第 一數(shù)據(jù)區(qū)域的第二位置和相應(yīng)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域的第二位置的比特對表示的狀態(tài)進行計數(shù)來生成第二計數(shù)信息；和如果第一計數(shù)信息和第二計數(shù)信息相同，則確定存儲在第一和第二數(shù)據(jù) 區(qū)域中的數(shù)據(jù)有效。
14、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中，比特對以11、 01、 OO和IO的順 序被連續(xù)改變。
全文摘要
提供了一種根據(jù)施加到存儲單元的電壓將數(shù)據(jù)存儲在包括在塊中的多頁中的非易失性存儲器。所述非易失性存儲器包括塊，所述塊包括第一頁，所述第一頁包括存儲由用戶記錄的數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)區(qū)域，和第二頁，所述第二頁包括存儲由用戶記錄的數(shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)區(qū)域，其中，所述第二頁記錄關(guān)于狀態(tài)的計數(shù)信息，所述狀態(tài)由在第一數(shù)據(jù)區(qū)域和第二數(shù)據(jù)區(qū)域的相同位置中的比特對表示。
文檔編號G11C16/06GK101097781SQ200710112668
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者俞在革, 尹松虎, 禹南允, 金辰圭 申請人:三星電子株式會社