本申請(qǐng)要求于2015年11月19日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2015-0162567的韓國專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全文通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種用于管理存儲(chǔ)器裝置的方法，且尤其涉及一種用于基于訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)的方法劃分和管理存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)器系統(tǒng)及其操作方法。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)環(huán)境范例已經(jīng)轉(zhuǎn)變成可隨時(shí)隨地使用的普適計(jì)算系統(tǒng)。由于此，諸如移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦的便攜式電子裝置的使用已迅速地增加。這些便攜式電子裝置通常使用具有一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)作為用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。為了方便，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置在下文簡單地被稱為存儲(chǔ)器裝置。存儲(chǔ)器系統(tǒng)可被用作便攜式電子裝置的主要或輔助存儲(chǔ)器裝置。

因?yàn)槭褂冒雽?dǎo)體存儲(chǔ)器裝置使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)沒有活動(dòng)部件，所以它們提供優(yōu)良的穩(wěn)定性、耐久性、高的信息訪問速度和低能量功耗。具有這些優(yōu)勢(shì)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)例包括通用串行總線(USB)存儲(chǔ)器裝置、具有各種接口的存儲(chǔ)卡和固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

多種實(shí)施例涉及一種能夠基于訪問數(shù)據(jù)的方法劃分和管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)器系統(tǒng)及其操作方法。

在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可包括：存儲(chǔ)器裝置，其包括第一存儲(chǔ)區(qū)域和第二存儲(chǔ)區(qū)域，每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域包含多個(gè)存儲(chǔ)塊；以及控制器，其適于基于訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)的方法選擇第一模式或第二模式以及在第一模式中將數(shù)據(jù)的邏輯地址映射到第一存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址以及在第二模式中將數(shù)據(jù)的邏輯地址映射到第二存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址。

此外，用于訪問數(shù)據(jù)的方法可包括空間局部性，其包括關(guān)于數(shù)據(jù)是隨機(jī)數(shù)據(jù)還是序列數(shù)據(jù)的信息?？刂破骺稍陔S機(jī)數(shù)據(jù)的情況下選擇第一模式，并在序列數(shù)據(jù)的情況下選擇第二模式。

此外，控制器可包括：模式選擇單元，其適于在隨機(jī)數(shù)據(jù)的情況下生成第一選擇信號(hào)以及在序列數(shù)據(jù)的情況下生成第二選擇信號(hào)；以及地址映射單元，其包括分別響應(yīng)于第一選擇信號(hào)和第二選擇信號(hào)啟動(dòng)的第一映射表和第二映射表。

此外，第一映射表可基于頁面執(zhí)行地址映射且第二映射表可基于日志塊(log block)執(zhí)行地址映射。

此外，控制器可在第二模式中基于包括關(guān)于數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)還是冷數(shù)據(jù)的信息的時(shí)間局部性附加地選擇多個(gè)子操作模式。

此外，控制器可根據(jù)序列數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)還是冷數(shù)據(jù)選擇循環(huán)緩沖模式或全日志模式作為多個(gè)子操作模式。

此外，第二存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)塊可包括：多個(gè)數(shù)據(jù)塊，其適于存儲(chǔ)序列數(shù)據(jù)；以及多個(gè)日志塊，其適于操作為寫入緩沖器并存儲(chǔ)在多個(gè)數(shù)據(jù)塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的更新數(shù)據(jù)。

此外，當(dāng)在全日志模式中第二存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)塊的開放塊的數(shù)量小于參考值時(shí)，開放塊可被數(shù)據(jù)塊的目標(biāo)塊和對(duì)應(yīng)于目標(biāo)塊的日志塊的歸并有效頁面保護(hù)。

此外，目標(biāo)塊可包括在數(shù)據(jù)塊中具有最大數(shù)量的無效頁面或最小數(shù)量的編程/擦除的塊。

此外，當(dāng)在循環(huán)緩沖模式中第二存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)塊的開放塊的數(shù)量小于參考值時(shí)，開放塊通過刪除數(shù)據(jù)塊和日志塊之一的目標(biāo)塊來保護(hù)。

此外，目標(biāo)塊可包括在數(shù)據(jù)塊或日志塊中具有最大數(shù)量的無效頁面或最小數(shù)量的編程/擦除的塊。包括在目標(biāo)塊中的有效頁面可通過在刪除目標(biāo)塊前檢查有效頁面的重要性被復(fù)制到日志塊中。

此外，日志塊的數(shù)量與數(shù)據(jù)塊的數(shù)量的比可在循環(huán)緩沖模式中比在全日志模式中大。

在實(shí)施例中，存儲(chǔ)器系統(tǒng)的操作方法可包括：確定存儲(chǔ)在包括第一存儲(chǔ)區(qū)域和第二存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)的空間局部性，第一存儲(chǔ)區(qū)域和第二存儲(chǔ)區(qū)域中的每個(gè)包括多個(gè)存儲(chǔ)塊；以及基于確定的結(jié)果將數(shù)據(jù)的邏輯地址映射到第一存儲(chǔ)區(qū)域和第二存儲(chǔ)區(qū)域之一的物理地址。

此外，數(shù)據(jù)的空間局部性的確定可包括確定數(shù)據(jù)是隨機(jī)數(shù)據(jù)還是序列數(shù)據(jù)。

此外，數(shù)據(jù)的邏輯地址的映射可包括：當(dāng)數(shù)據(jù)是隨機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，基于頁面將數(shù)據(jù)的邏輯地址映射到第一存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址；以及當(dāng)數(shù)據(jù)是序列數(shù)據(jù)時(shí)，基于日志塊將數(shù)據(jù)的邏輯地址映射到第二存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址。

操作方法可進(jìn)一步包括：當(dāng)數(shù)據(jù)是序列數(shù)據(jù)時(shí)，確定數(shù)據(jù)的時(shí)間局部性以及基于確定的結(jié)果控制第二存儲(chǔ)區(qū)域的多個(gè)存儲(chǔ)塊的日志塊與數(shù)據(jù)塊的比。

此外，時(shí)間局部性的確定可包括確定數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)還是冷數(shù)據(jù)。

此外，當(dāng)數(shù)據(jù)是冷數(shù)據(jù)時(shí)，邊緣塊可通過歸并數(shù)據(jù)塊和日志塊來保護(hù)。

此外，當(dāng)數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)時(shí)，邊緣塊可通過刪除和循環(huán)數(shù)據(jù)塊或日志塊來保護(hù)。

此外，日志塊與數(shù)據(jù)塊的比的控制可包括：當(dāng)數(shù)據(jù)是冷數(shù)據(jù)時(shí)，減少日志塊的比例；以及當(dāng)數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)時(shí)，增加日志塊的比例。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括存儲(chǔ)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的簡圖。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括多個(gè)存儲(chǔ)塊的存儲(chǔ)器裝置的簡圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)塊的電路圖。

圖4到圖11是圖示地示出根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的簡圖。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的支持用于訪問數(shù)據(jù)的多個(gè)方法的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的簡圖。

圖13和圖14是示出圖12的第二存儲(chǔ)區(qū)域在多個(gè)子操作模式中的操作的簡圖。

圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖12的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的整體操作的簡圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以不同的形式呈現(xiàn)且不應(yīng)解釋為限于在此提出的實(shí)施例。而是，這些實(shí)施例被提供使得該公開將是徹底且完全的并將本發(fā)明充分傳達(dá)給相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員。貫穿本公開，在本發(fā)明的各幅附圖和實(shí)施例中，相似參考數(shù)字指的是相似的部件。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可包括主機(jī)102和存儲(chǔ)器系統(tǒng)110。

主機(jī)102可包括任意適合的電子裝置。例如，主機(jī)102可包括諸如移動(dòng)電話、MP3播放器、膝上型電腦等便攜式電子裝置。主機(jī)可包括諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、電視、投影儀等非便攜式電子裝置。

存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可響應(yīng)于來自主機(jī)102的請(qǐng)求存儲(chǔ)待被主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可用作主機(jī)102的主存儲(chǔ)器系統(tǒng)或輔助存儲(chǔ)器系統(tǒng)。存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可被實(shí)施為根據(jù)主機(jī)接口的協(xié)議與主機(jī)102電聯(lián)接。可使用一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置。可使用易失性或非易失性存儲(chǔ)器裝置。例如，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可利用固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、減小尺寸的MMC(RS-MMC)和微型-MMC、安全數(shù)字(SD)卡、小型-SD和微型-SD、通用串行總線(USB)存儲(chǔ)裝置、通用閃速存儲(chǔ)(UFS)裝置、標(biāo)準(zhǔn)閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡、記憶棒等來實(shí)施。

用于存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的存儲(chǔ)裝置可利用諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)等易失性存儲(chǔ)器裝置來實(shí)施?；蛘?，用于存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的存儲(chǔ)裝置可利用諸如以下的非易失性存儲(chǔ)器裝置來實(shí)施：只讀存儲(chǔ)器(ROM)、掩膜ROM(MROM)、可編程ROM(PROM)、可擦除可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(FRAM)、相變RAM(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、電阻式RAM(RRAM)等。

存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器裝置150和用于控制數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器裝置150中的存儲(chǔ)的控制器130。存儲(chǔ)器裝置150中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可被主機(jī)102訪問。

控制器130和存儲(chǔ)器裝置150可集成在單個(gè)半導(dǎo)體裝置中。例如，控制器130和存儲(chǔ)器裝置150可被集成在被配置為固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)的半導(dǎo)體裝置中。配置存儲(chǔ)器系統(tǒng)110為固體驅(qū)動(dòng)器通?？稍试S主機(jī)102的操作速度顯著提升。

控制器130和存儲(chǔ)器裝置150可被集成在被配置為諸如以下的存儲(chǔ)卡的半導(dǎo)體裝置中：個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國際協(xié)會(huì)(PCMCIA)卡、標(biāo)準(zhǔn)閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡(SMC)、記憶棒、多媒體卡(MMC)、RS-MMC和微型-MMC、安全數(shù)字(SD)卡、小型-SD、微型-SD和SDHC、通用閃速存儲(chǔ)(UFS)裝置等。

而且，例如，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以是或包含計(jì)算機(jī)、超移動(dòng)PC(UMPC)、工作站、上網(wǎng)本、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)平板、平板電腦、無線電話、移動(dòng)電話、智能電話、電子書、便攜式多媒體播放器(PMP)、便攜式游戲機(jī)、導(dǎo)航裝置、黑匣子、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字多媒體廣播(DMB)播放器、三維(3D)電視、智能電視、數(shù)字音頻記錄器、數(shù)字音頻播放器、數(shù)字圖片記錄器、數(shù)字圖片播放器、數(shù)字視頻記錄器、數(shù)字視頻播放器、配置數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)器、能夠在無線環(huán)境下傳遞和接收信息的裝置、配置家庭網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置中的一個(gè)、配置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置中的一個(gè)、配置遠(yuǎn)程信息處理網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置中的一個(gè)、RFID裝置、配置計(jì)算系統(tǒng)的各種組成元件中的一個(gè)。

存儲(chǔ)器裝置150可存儲(chǔ)主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)。在讀取操作期間，存儲(chǔ)器裝置150可將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)提供到主機(jī)102?？刹捎靡粋€(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置150。一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置150可以大體相同。一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置可以是不同的存儲(chǔ)器裝置。存儲(chǔ)器裝置150可包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)塊152、154和156。存儲(chǔ)塊152、154和156的每一個(gè)可包括多個(gè)頁面。每個(gè)頁面可包括電聯(lián)接到多個(gè)字線(WL)的多個(gè)存儲(chǔ)器單元。存儲(chǔ)器裝置150可以是甚至當(dāng)電源被中斷或關(guān)閉時(shí)能夠保留存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器裝置。根據(jù)實(shí)施例，存儲(chǔ)器裝置可以是閃速存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器裝置可以是具有三維(3D)堆疊結(jié)構(gòu)的閃速存儲(chǔ)器裝置。稍后參照?qǐng)D2至圖11描述具有三維(3D)堆疊結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器裝置150的實(shí)例。

控制器130可控制存儲(chǔ)器裝置150的全部操作，諸如，讀取操作、寫入操作、編程操作和/或擦除操作。通常，控制器130可響應(yīng)于來自主機(jī)102的請(qǐng)求控制存儲(chǔ)器裝置150。例如，控制器130可響應(yīng)于來自主機(jī)102的讀取請(qǐng)求將從存儲(chǔ)器裝置150讀取的數(shù)據(jù)提供到主機(jī)102。或者，作為另一個(gè)示例，控制器可響應(yīng)于寫入請(qǐng)求將主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器裝置150中。

可使用任意合適的控制器。例如，控制器130可包括主機(jī)接口單元132、處理器134、錯(cuò)誤校正碼(ECC)單元138、電源管理單元(PMU)140、NAND閃速控制器(NFC)142和存儲(chǔ)器144。

主機(jī)接口單元132可處理主機(jī)102提供的指令和/或數(shù)據(jù)。主機(jī)接口單元132可通過諸如以下的各種接口協(xié)議中的至少一個(gè)與主機(jī)102通信：通用串行總線(USB)、多媒體卡(MMC)、高速外圍組件互連(PCI-E)、串列SCSI(SAS)、串行高級(jí)技術(shù)附件(SATA)、并行高級(jí)技術(shù)附件(PATA)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)、加強(qiáng)型小型磁盤接口(ESDI)、集成驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備(IDE)等。主機(jī)接口單元132可包括如可能需要的適于與主機(jī)102和控制器130的其它組件通信的任意合適的電路、系統(tǒng)或者裝置。

ECC單元138可在讀取操作期間檢測(cè)和校正從存儲(chǔ)器裝置150讀取的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤?？梢圆捎枚喾N檢測(cè)和校正技術(shù)。例如，如果被ECC單元138檢測(cè)到的錯(cuò)誤位的數(shù)量大于或等于可校正錯(cuò)誤位的閾值數(shù)量，則ECC單元138可不校正錯(cuò)誤位并輸出指示校正錯(cuò)誤位失敗的錯(cuò)誤校正失敗信號(hào)。

ECC單元138可基于任意合適的錯(cuò)誤校正方案執(zhí)行錯(cuò)誤校正操作。例如，ECC單元138可基于諸如以下的編碼調(diào)制方案執(zhí)行錯(cuò)誤校正操作：例如，低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼、博斯-查德胡里-霍昆格母(BCH)碼、turbo碼、雷德-所羅門(RS)碼、卷積碼、遞歸系統(tǒng)碼(RSC)、格碼調(diào)制(TCM)、組編碼調(diào)制(BCM)等。ECC單元138可包括錯(cuò)誤檢測(cè)和校正操作需要的任意合適的電路、系統(tǒng)或裝置。

PMU 140可提供和管理用于控制器130的電源。例如，如可能需要的，PMU 140可提供和管理用于控制器130的各種組件的電源。

NFC 142可用作控制器130和存儲(chǔ)器裝置150之間的存儲(chǔ)器接口以允許控制器130響應(yīng)于來自主機(jī)102的請(qǐng)求控制存儲(chǔ)器裝置150。例如，NFC 142可生成用于存儲(chǔ)器裝置150的控制信號(hào)。例如，當(dāng)存儲(chǔ)器裝置150是閃速存儲(chǔ)器特別是NAND閃速存儲(chǔ)器時(shí)，NFC可在處理器134的控制下處理數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器144可用作存儲(chǔ)器系統(tǒng)110和控制器130的工作存儲(chǔ)器，并存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)110和控制器130的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)控制器130控制存儲(chǔ)器裝置150的操作時(shí)，存儲(chǔ)器144可存儲(chǔ)被控制器130和存儲(chǔ)器裝置150用于諸如讀取操作、寫入操作、編程操作和擦除操作的操作的數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器144可以是或包括易失性存儲(chǔ)器。例如，存儲(chǔ)器144可以是或包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)。如上所述，存儲(chǔ)器144可存儲(chǔ)被主機(jī)102和存儲(chǔ)器裝置150用于讀取和/或?qū)懭氩僮鞯臄?shù)據(jù)。存儲(chǔ)器144可以是或包括編程存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、寫入緩沖器、讀取緩沖器、映射緩沖器等。

處理器134可控制存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的一般操作。例如，處理器134可響應(yīng)于來自主機(jī)102的寫入請(qǐng)求控制用于存儲(chǔ)器裝置150的寫入操作。而且，例如，處理器134可響應(yīng)于來自主機(jī)102的讀取請(qǐng)求控制用于存儲(chǔ)器裝置150的讀取操作。處理器134可驅(qū)動(dòng)也被稱為閃存轉(zhuǎn)換層(FTL)的固件，用于控制存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的一般操作。處理器134可利用微處理器、中央處理器(CPU)等來實(shí)現(xiàn)?？墒褂萌我夂线m的處理器。

例如，管理單元(未示出)可包括在處理器134中以用于執(zhí)行存儲(chǔ)器裝置150的壞塊管理。因此，管理單元可發(fā)現(xiàn)包括在存儲(chǔ)器裝置150中的壞塊，也就是，處于用于進(jìn)一步使用的不令人滿意的情況下的存儲(chǔ)塊，并對(duì)壞的存儲(chǔ)塊執(zhí)行壞塊管理操作。例如，當(dāng)諸如NAND閃速存儲(chǔ)器的閃速存儲(chǔ)器被用作存儲(chǔ)器裝置150時(shí)，由于NAND邏輯功能的固有特性，編程失敗可發(fā)生在寫入操作期間。在壞塊管理期間，編程失敗的存儲(chǔ)塊(例如，壞的存儲(chǔ)塊)的數(shù)據(jù)可被編程到新的存儲(chǔ)塊中。由于編程失敗導(dǎo)致的壞塊可使存儲(chǔ)器裝置特別是具有3D堆疊結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器裝置的利用效率嚴(yán)重地惡化，并因此消極地影響存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的可靠性。

參照?qǐng)D2，存儲(chǔ)器裝置150可包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，例如，第零到第(N-1)塊210到240，其中N是正整數(shù)。多個(gè)存儲(chǔ)塊210到240的每一個(gè)可包括多個(gè)頁面，例如，2^M數(shù)量的頁面(2^M個(gè)頁面)，其中M是正整數(shù)。多個(gè)頁面的每一個(gè)可包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元，其中多個(gè)字線可電聯(lián)接至多個(gè)存儲(chǔ)器單元。應(yīng)該注意的是，每個(gè)塊可采用任意數(shù)量的合適的塊和頁面。

根據(jù)每個(gè)存儲(chǔ)器單元中可存儲(chǔ)的位的數(shù)量，存儲(chǔ)塊可以是單層單元(SLC)存儲(chǔ)塊和/或多層單元(MLC)存儲(chǔ)塊。SLC存儲(chǔ)塊可包括利用每個(gè)能夠存儲(chǔ)1-位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元實(shí)施的多個(gè)頁面。MLC存儲(chǔ)塊可包括利用每個(gè)能夠存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)例如兩位或更多位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元實(shí)施的多個(gè)頁面。包括利用每個(gè)能夠存儲(chǔ)3-位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元實(shí)施的多個(gè)頁面的MLC存儲(chǔ)塊可被采用并將被稱作三層單元(TLC)存儲(chǔ)塊。

多個(gè)存儲(chǔ)塊210到240的每個(gè)可在寫入操作期間存儲(chǔ)主機(jī)裝置102提供的數(shù)據(jù)，并在讀取操作期間將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)提供到主機(jī)102。

參照?qǐng)D3，存儲(chǔ)器裝置150的存儲(chǔ)塊152可包括分別電聯(lián)接至位線BL0到BLm-1的多個(gè)單元串340。每個(gè)單元串340可包括至少一個(gè)漏極選擇晶體管DST和至少一個(gè)源極選擇晶體管SST。多個(gè)存儲(chǔ)器單元或多個(gè)存儲(chǔ)器單元晶體管MC0到MCn-1可被串聯(lián)地電聯(lián)接在選擇晶體管DST和SST之間。各自的存儲(chǔ)器單元MC0到MCn-1可包括每個(gè)都存儲(chǔ)多個(gè)位的數(shù)據(jù)信息的多層單元(MLC)。存儲(chǔ)器單元可具有任意合適的架構(gòu)。

在圖3中，“DSL”表示漏極選擇線，“SSL”表示源極選擇線，“CSL”表示共源線。

圖3示出作為示例的由NAND閃速存儲(chǔ)器單元配置的存儲(chǔ)塊152。但是，應(yīng)該注意的是，存儲(chǔ)塊152不限于NAND閃速存儲(chǔ)器且可在其它實(shí)施例中通過NOR閃速存儲(chǔ)器、結(jié)合至少兩種存儲(chǔ)器單元的混合閃速存儲(chǔ)器或控制器內(nèi)置在存儲(chǔ)器芯片中的NAND閃速存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)。而且，半導(dǎo)體裝置的操作特性不僅可應(yīng)用到其中電荷存儲(chǔ)層由導(dǎo)電浮置柵極配置的閃速存儲(chǔ)器裝置，而且可應(yīng)用到其中電荷存儲(chǔ)層由介電層配置的電荷捕獲閃存(CTF)。

應(yīng)該注意的是，存儲(chǔ)器裝置150不限于僅閃速存儲(chǔ)器裝置。例如，存儲(chǔ)器裝置150可以是DRAM或SRAM裝置。

存儲(chǔ)器裝置150的電壓發(fā)生器310可生成待根據(jù)操作模式供應(yīng)至各自的字線的字線電壓，例如，編程電壓、讀取電壓或通過電壓。電壓發(fā)生器310可生成待供應(yīng)至體材料(bulk)例如其中形成有存儲(chǔ)器單元的阱區(qū)的電壓。電壓發(fā)生器310可在控制電路(未示出)的控制下執(zhí)行電壓生成操作。電壓發(fā)生器310可生成多個(gè)可變的讀取電壓以生成多個(gè)讀取數(shù)據(jù)。電壓發(fā)生器310可在控制電路的控制下選擇存儲(chǔ)塊或存儲(chǔ)器單元陣列的扇區(qū)中的一個(gè)、選擇所選擇的存儲(chǔ)塊的字線中的一個(gè)以及將字線電壓提供到所選擇的字線和未選擇的字線。

存儲(chǔ)器裝置150的讀取/寫入電路320可被控制電路控制，并可根據(jù)操作模式用作讀出放大器或?qū)懭腧?qū)動(dòng)器。在驗(yàn)證/正常讀取操作期間，讀取/寫入電路320可用作用于從存儲(chǔ)器單元陣列讀取數(shù)據(jù)的讀出放大器。而且，在編程操作期間，讀取/寫入電路320可用作用于根據(jù)待存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元陣列中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)位線的寫入驅(qū)動(dòng)器。讀取/寫入電路320可在編程操作期間從緩沖器(未示出)接收待被寫入存儲(chǔ)器單元陣列中的數(shù)據(jù)，并可根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)位線。為此，讀取/寫入電路320可包括分別對(duì)應(yīng)于列(或位線)或列對(duì)(或位線對(duì))的多個(gè)頁面緩沖器322、324和326。頁面緩沖器322、324和326的每個(gè)可包括多個(gè)鎖存器(未示出)。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置150的多個(gè)存儲(chǔ)塊152到156的實(shí)例的框圖。

如圖4所示，存儲(chǔ)器裝置150可包括多個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0到BLKN-1。存儲(chǔ)塊BLK0到BLKN-1中的每個(gè)可以3D結(jié)構(gòu)或垂直結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。各自的存儲(chǔ)塊BLK0到BLKN-1可包括在第一到第三方向例如x軸方向、y軸方向和z軸方向上延伸的多個(gè)結(jié)構(gòu)。

各自的存儲(chǔ)塊BLK0到BLKN-1可包括在第二個(gè)方向上延伸的多個(gè)NAND串NS(圖8)。多個(gè)NAND串NS可在第一方向和第三方向上設(shè)置。每個(gè)NAND串NS可電聯(lián)接到位線BL、至少一個(gè)源極選擇線SSL、至少一個(gè)接地選擇線GSL、多個(gè)字線WL、至少一個(gè)虛擬字線DWL和共源線CSL。各自的存儲(chǔ)塊BLK0到BLKN-1可電聯(lián)接到多個(gè)位線BL、多個(gè)源極選擇線SSL、多個(gè)接地選擇線GSL、多個(gè)字線WL、多個(gè)虛擬字線DWL和多個(gè)共源線CSL。

圖5是圖4中所示的多個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0到BLKN-1的一個(gè)存儲(chǔ)塊BLKi的立體圖。圖6是圖5中所示的存儲(chǔ)塊BLKi沿線I-I＇截取的橫剖面圖。

參照?qǐng)D5和圖6，存儲(chǔ)塊BLKi可包括在第一到第三方向上延伸的結(jié)構(gòu)。

存儲(chǔ)塊可包括襯底5111，襯底5111包括摻雜有第一類型雜質(zhì)的硅材料。例如，襯底5111可包括摻雜有p-型雜質(zhì)的硅材料。襯底5111可以是p-型阱，例如，袋(pocket)p-阱。襯底5111可進(jìn)一步包括環(huán)繞p-型阱的n-型阱。雖然在本發(fā)明的實(shí)施例中襯底5111被例示為p-型硅，但應(yīng)注意的是襯底5111不限于p-型硅。

在第一方向上延伸的多個(gè)摻雜區(qū)域5311到5314可被設(shè)置在襯底5111上方。摻雜區(qū)域在第三方向上以規(guī)律間隔隔開。多個(gè)摻雜區(qū)域5311到5314可含有不同于在襯底5111中使用的雜質(zhì)的類型的第二類型雜質(zhì)。例如，多個(gè)摻雜區(qū)域5311到5314可摻雜有n-型雜質(zhì)。雖然在本發(fā)明的實(shí)施例中第一到第四摻雜區(qū)域5311到5314被例示為n-型，但應(yīng)注意的是它們不限于n-型。

在第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的襯底5111上方的區(qū)域中，在第一方向上延伸的多個(gè)介電材料區(qū)域5112可在第二方向上以規(guī)律間隔隔開。介電材料區(qū)域5112還可在第二方向上與襯底5111分開預(yù)設(shè)距離。介電材料區(qū)域5112的每個(gè)可在第二方向上彼此分開預(yù)設(shè)距離。介電材料5112可包括諸如二氧化硅的任意合適的介電材料。

在兩個(gè)連續(xù)的摻雜區(qū)域之間例如摻雜區(qū)域5311和5312之間的襯底5111上方的區(qū)域中，多個(gè)柱狀物5113在第一方向上以規(guī)律間隔隔開。多個(gè)柱狀物5113在第二方向上延伸并可穿過介電材料區(qū)域5112使得它們可與襯底5111電聯(lián)接。每個(gè)柱狀物5113可包括一種或多種材料。例如，每個(gè)柱狀物5113可包括內(nèi)層5115和外表面層5114。表面層5114可包括摻雜有雜質(zhì)的摻雜硅材料。例如，表面層5114可包括摻雜有與襯底5111相同或相同類型雜質(zhì)的硅材料。雖然在本發(fā)明的實(shí)施例中表面層5114被例示為包含p-型硅，但表面層5114不限于p-型硅且其它實(shí)施例可被本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地設(shè)想，其中襯底5111和柱狀物5113的表面層5114可摻雜有n-型雜質(zhì)。

每個(gè)柱狀物5113的內(nèi)層5115可由介電材料組成。內(nèi)層5115可以是或包括諸如二氧化硅的介電材料。

在第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的區(qū)域中，介電層5116可沿著介電材料區(qū)域5112、柱狀物5113和襯底5111的暴露表面設(shè)置。介電層5116的厚度可小于介電材料區(qū)域5112之間的距離的一半。換言之，不同于介電材料5112和介電層5116的材料的區(qū)域可設(shè)置在(i)介電材料區(qū)域5112的第一介電材料的底面下方的介電層5116和(ii)設(shè)置在介電材料區(qū)域5112的第二介電材料的頂面上方的介電層5116之間。介電材料區(qū)域5112可位于第一介電材料下方。

在連續(xù)的摻雜區(qū)域之間的區(qū)域中，諸如在第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的區(qū)域中，多個(gè)導(dǎo)電材料區(qū)域5211到5291可被設(shè)置在介電層5116的暴露表面上方。在第一方向上延伸的多個(gè)導(dǎo)電材料區(qū)域可在與多個(gè)介電材料區(qū)域5112的交錯(cuò)配置中在第二方向上以規(guī)律間隔隔開。介電層5116填充導(dǎo)電材料區(qū)域和介電材料區(qū)域5112之間的空間。因此，例如，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211可設(shè)置在鄰近襯底5111的介電材料區(qū)域5112和襯底5111之間。尤其，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211可設(shè)置在(i)設(shè)置在襯底5111上方的介電層5116和(ii)設(shè)置在鄰近襯底5111的介電材料區(qū)域5112的底面下方的介電層5116之間。

在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211到5291中的每個(gè)可設(shè)置在(i)設(shè)置在介電材料區(qū)域5112中的一個(gè)的頂面上方的介電層5116和(ii)設(shè)置在下一個(gè)介電材料區(qū)域5112的底面下方的介電層5116之間。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5221到5281可設(shè)置在介電材料區(qū)域5112之間。在第一方向上延伸的最高的導(dǎo)電材料區(qū)域5291可設(shè)置在最上面的介電材料5112上方。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211到5291可以由金屬材料構(gòu)成或包括金屬材料。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211到5291可以由諸如多晶硅的導(dǎo)電材料構(gòu)成或包括諸如多晶硅的導(dǎo)電材料。

在第二摻雜區(qū)域5312和第三摻雜區(qū)域5313之間的區(qū)域中，可設(shè)置與第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第二和第三摻雜區(qū)域5312和5313之間的區(qū)域中，可設(shè)置在第一方向上延伸的多個(gè)介電材料區(qū)域5112、順序設(shè)置在第一方向上且在第二方向上穿過多個(gè)介電材料區(qū)域5112的多個(gè)柱狀物5113、設(shè)置在多個(gè)介電材料區(qū)域5112和多個(gè)柱狀物5113的暴露表面上方的介電層5116和在第一方向上延伸的多個(gè)導(dǎo)電材料區(qū)域5212到5292。

在第三摻雜區(qū)域5313和第四摻雜區(qū)域5314之間的區(qū)域，可設(shè)置與第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第三和第四摻雜區(qū)域5313和5314之間的區(qū)域中，可設(shè)置在第一方向上延伸的多個(gè)介電材料區(qū)域5112、順序設(shè)置在第一方向上且在第二方向上穿過多個(gè)介電材料區(qū)域5112的多個(gè)柱狀物5113、設(shè)置在多個(gè)介電材料區(qū)域5112和多個(gè)柱狀物5113的暴露表面上方的介電層5116和在第一方向上延伸的多個(gè)導(dǎo)電材料區(qū)域5213到5293。

漏極5320可分別設(shè)置在多個(gè)柱狀物5113上方。漏極5320可由摻雜有第二類型雜質(zhì)的硅材料組成。漏極5320可由摻雜有n-型雜質(zhì)的硅材料組成。盡管為了便于說明，漏極5320被例示為包括n-型硅，但應(yīng)注意的是漏極5320不限于n-型硅。例如，每個(gè)漏極5320的寬度可大于每個(gè)對(duì)應(yīng)的柱狀物5113的寬度。每一漏極5320可以焊盤的形狀設(shè)置在每一對(duì)應(yīng)的柱狀物5113的頂面上方。

在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5331至5333可以設(shè)置在漏極5320上方。導(dǎo)電材料區(qū)域5331至5333中的每個(gè)可以在第一方向上彼此以預(yù)設(shè)分開距離延伸地設(shè)置在連續(xù)地設(shè)置在第三方向上的漏極5320上方。各自的導(dǎo)電材料區(qū)域5331至5333可以與其下的漏極5320電聯(lián)接。漏極5320和在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5331至5333可以通過接觸插塞被電聯(lián)接。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5331至5333可以由金屬材料組成。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5331至5333可以由諸如多晶硅的導(dǎo)電材料組成。

在圖5和圖6中，各自的柱狀物5113可以與介電層5116和在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211至5291、5212至5292和5213至5293一起形成串。各自的柱狀物5113可以與介電層5116和在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211至5291、5212至5292和5213至5293一起形成NAND串NS。每一NAND串NS可以包括多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。

現(xiàn)在參照?qǐng)D7，在圖6中所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS中，介電層5116可以包括第一至第三子介電層5117、5118和5119。

在每一柱狀物5113中的p-型硅的表面層5114可以作為主體。鄰近柱狀物5113的第一子介電層5117可以作為遂穿介電層，以及可以包括熱氧化層。

第二子介電層5118可以作為電荷存儲(chǔ)層。第二子介電層5118可以作為電荷捕獲層，且可以包括氮化物層或諸如氧化鋁層、二氧化鉿層等的金屬氧化物層。

鄰近導(dǎo)電材料5233的第三子介電層5119可以作為阻斷介電層。鄰近在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5233的第三子介電層5119可以被形成為單層或多層。第三子介電層5119可以是介電常數(shù)大于第一子介電層5117和第二子介電層5118的諸如氧化鋁層、二氧化鉿層等的高k介電層。

導(dǎo)電材料5233可以作為柵(gate)或控制柵。例如，柵或控制柵5233、阻斷介電層5119、電荷存儲(chǔ)層5118、遂穿介電層5117和主體5114可以形成晶體管或存儲(chǔ)器單元晶體管結(jié)構(gòu)。例如，第一至第三子介電層5117至5119可以形成氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，為了便于說明，在每一柱狀物5113中的p-型硅的表面層5114將被稱為第二方向上的主體。

存儲(chǔ)塊BLKi可以包括多個(gè)柱狀物5113。例如，存儲(chǔ)塊BLKi可以包括多個(gè)NAND串NS。具體地，存儲(chǔ)塊BLKi可以包括在第二方向或垂直于襯底5111的方向上延伸的多個(gè)NAND串NS。

每一NAND串NS可以包括在第二方向上設(shè)置的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。每一NAND串NS的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個(gè)可以作為串源極晶體管SST。每一NAND串NS的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個(gè)可以作為接地選擇晶體管GST。

柵或控制柵可以對(duì)應(yīng)于在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211至5291、5212至5292和5213至5293。例如，柵或控制柵可以在第一方向上延伸并形成字線和包括至少一個(gè)源極選擇線SSL和至少一個(gè)接地選擇線GSL的至少兩個(gè)選擇線。

在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5331至5333可以被電聯(lián)接至NAND串NS的一端。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5331至5333可以作為位線BL。例如，在一個(gè)存儲(chǔ)塊BLKi中，多個(gè)NAND串NS可以被電聯(lián)接至一個(gè)位線BL。

在第一方向上延伸的第二類型摻雜區(qū)域5311至5314可以被設(shè)置至NAND串NS的其它端。在第一方向上延伸的第二類型摻雜區(qū)域5311至5314可以作為共源線CSL。

例如，存儲(chǔ)塊BLKi可以包括在垂直于襯底5111的方向例如第二方向上延伸的多個(gè)NAND串NS，并且可以作為例如電荷捕獲型存儲(chǔ)器的NAND閃速存儲(chǔ)塊，在NAND閃速存儲(chǔ)塊中，多個(gè)NAND串NS被電聯(lián)接至一個(gè)位線BL。

盡管在圖5至圖7中示出在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211至5291、5212至5292和5213至5293被設(shè)置為9層，但要注意的是，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211至5291、5212至5292和5213至5293不限于此。例如，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域可被設(shè)置在八(8)層、十六(16)層或任意多個(gè)層中。例如，在一個(gè)NAND串NS中，晶體管的數(shù)量可以是8個(gè)、16個(gè)或更多個(gè)。

盡管在圖5至圖7中示出三(3)個(gè)NAND串NS被電聯(lián)接至一個(gè)位線BL，但要注意的是，實(shí)施例不限于此。在存儲(chǔ)塊BLKi中，m個(gè)NAND串NS可以被電聯(lián)接至一個(gè)位線BL，m為正整數(shù)。在第一個(gè)方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211至5291、5212至5292和5213至5293的數(shù)量和共源線5311至5314的數(shù)量可隨電聯(lián)接至一個(gè)位線BL的NAND串NS的數(shù)量變化。

進(jìn)一步地，盡管圖5至圖7示出三(3)個(gè)NAND串NS被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料，但要注意的是，實(shí)施例不限于此。例如，n個(gè)NAND串NS可被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料，n是正整數(shù)。位線5331至5333的數(shù)量可隨電聯(lián)接至在第一個(gè)方向上延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料的NAND串NS的數(shù)量變化。

參照?qǐng)D8，在具有第一結(jié)構(gòu)的塊BLKi中，多個(gè)NAND串NS11至NS31可以被設(shè)置在第一位線BL1和共源線CSL之間。第一位線BL1可以對(duì)應(yīng)于在第三方向上延伸的圖5和圖6的導(dǎo)電材料區(qū)域5331。NAND串NS12至NS32可以被設(shè)置在第二位線BL2和共源線CSL之間。第二位線BL2可以對(duì)應(yīng)于在第三方向上延伸的圖5和圖6的導(dǎo)電材料區(qū)域5332。NAND串NS13至NS33可以被設(shè)置在第三位線BL3和共源線CSL之間。第三位線BL3可以對(duì)應(yīng)于在第三方向上延伸的圖5和圖6的導(dǎo)電材料區(qū)域5333。

每一NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以被電聯(lián)接至對(duì)應(yīng)的位線BL。每一NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以被電聯(lián)接至共源線CSL。存儲(chǔ)器單元MC1和MC6可以被設(shè)置在每一NAND串NS的源極選擇晶體管SST和接地選擇晶體管GST之間。

在這個(gè)示例中，NAND串NS可以通過行和列的單元定義。被電聯(lián)接至一個(gè)位線的NAND串NS可以形成一列。被電聯(lián)接至第一位線BL1的NAND串NS11至NS31可以對(duì)應(yīng)于第一列。被電聯(lián)接至第二位線BL2的NAND串NS12至NS32可以對(duì)應(yīng)于第二列。被電聯(lián)接至第三位線BL3的NAND串NS13至NS33可以對(duì)應(yīng)于第三列。被電聯(lián)接至一個(gè)源極選擇線SSL的NAND串NS可以形成一行。被電聯(lián)接至第一源極選擇線SSL1的NAND串NS11至NS13可以形成第一行。被電聯(lián)接至第二源極選擇線SSL2的NAND串NS21至NS23可以形成第二行。被電聯(lián)接至第三源極選擇線SSL3的NAND串NS31至NS33可以形成第三行。

在每一NAND串NS中，高度可以被定義。在每一NAND串NS中，鄰近接地選擇晶體管GST的存儲(chǔ)器單元MC1的高度可以具有例如值“1”。在每一NAND串NS中，當(dāng)從襯底5111測(cè)量時(shí)，存儲(chǔ)器單元的高度可以隨著存儲(chǔ)器單元靠近源極選擇晶體管SST而增加。例如，在每一NAND串NS中，鄰近源極選擇晶體管SST的存儲(chǔ)器單元MC6的高度可以具有例如值“7”。

設(shè)置在相同行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以共享源極選擇線SSL。設(shè)置在不同行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以分別地電聯(lián)接至不同的源極選擇線SSL1、SSL2和SSL3。

在相同行中的NAND串NS中的相同高度處的存儲(chǔ)器單元可以共享字線WL。例如，在相同的高度處，被電聯(lián)接至不同行中的NAND串NS的存儲(chǔ)器單元MC的字線WL可以被互相電聯(lián)接。在相同行的NAND串NS中的相同高度處的虛擬存儲(chǔ)器單元DMC可以共享虛擬字線DWL。例如，在相同高度或水平處，被電聯(lián)接至不同行中的NAND串NS的虛擬存儲(chǔ)器單元DMC的虛擬字線DWL可以被互相電聯(lián)接。

位于相同水平或高度或?qū)犹幍淖志€WL或虛擬字線DWL對(duì)于可設(shè)置在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211至5291、5212至5292和5213至5293的層中的每一個(gè)可彼此電聯(lián)接。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料區(qū)域5211至5291、5212至5292和5213至5293可以通過接觸部被共同地電聯(lián)接至上層。換言之，在相同行中的NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以共享接地選擇線GSL。進(jìn)一步地，在不同行中的NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以共享接地選擇線GSL。例如，NAND串NS11至NS13、NS21至NS23和NS31至NS33可以被共同地電聯(lián)接至接地選擇線GSL。

共源線CSL可以被共同地電聯(lián)接至NAND串NS。在襯底5111上方的有源區(qū)域上方，第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314可以被電聯(lián)接。第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314可以通過接觸部被共同地電聯(lián)接至上層。

例如，如圖8中所示，相同高度或水平的字線WL可以被互相電聯(lián)接。因此，當(dāng)在特定高度處的字線WL被選擇時(shí)，被電聯(lián)接至所選擇的字線WL的全部NAND串NS可以被選擇。在不同行中的NAND串NS可以被電聯(lián)接至不同的源極選擇線SSL。因此，在被電聯(lián)接至相同的字線WL的NAND串NS中，通過選擇源極選擇線SSL1至SSL3中的一個(gè)，在未被選擇的行中的NAND串NS可與位線BL1至BL3電隔離。換言之，通過選擇源極選擇線SSL1至SSL3中的一個(gè)，設(shè)置在與選擇的源極線相同行中的NAND串NS可被選擇。而且，通過選擇位線BL1至BL3中的一個(gè)，設(shè)置在與選擇的位線相同列中的NAND串NS可被選擇。因此，只有設(shè)置在與選擇的源極線相同行并與選擇的位線相同列中的NAND串NS可被選擇。

在每一NAND串NS中，可設(shè)置虛擬存儲(chǔ)器單元DMC。在圖8中，例如，虛擬存儲(chǔ)器單元DMC可以設(shè)置在每一NAND串NS中的第三存儲(chǔ)器單元MC3和第四存儲(chǔ)器單元MC4之間。例如，第一至第三存儲(chǔ)器單元MC1至MC3可以被設(shè)置在虛擬存儲(chǔ)器單元DMC和接地選擇晶體管GST之間。第四至第六存儲(chǔ)器單元MC4至MC6可以被設(shè)置在虛擬存儲(chǔ)器單元DMC和源極選擇晶體管SST之間。每一NAND串NS的存儲(chǔ)器單元MC可以通過虛擬存儲(chǔ)器單元DMC被劃分成兩(2)個(gè)存儲(chǔ)器單元組。在被劃分的存儲(chǔ)器單元組中，鄰近接地選擇晶體管GST的存儲(chǔ)器單元例如MC1至MC3可以被稱為較低存儲(chǔ)器單元組，鄰近串選擇晶體管SST的剩余存儲(chǔ)器單元例如MC4至MC6可以被稱為較高存儲(chǔ)器單元組。

在下文中，將參照?qǐng)D9至圖11做出詳細(xì)說明，圖9至圖11示出根據(jù)利用不同于第一結(jié)構(gòu)的三維(3D)非易失性存儲(chǔ)器裝置實(shí)施的實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器裝置。

圖9為圖示地示出利用不同于上文參照?qǐng)D5至圖8描述的第一結(jié)構(gòu)的三維(3D)非易失性存儲(chǔ)器裝置來實(shí)施的存儲(chǔ)器裝置且示出圖4的多個(gè)存儲(chǔ)塊的存儲(chǔ)塊BLKj的立體圖。圖10是示出沿圖9的線VII-VII＇截取的存儲(chǔ)塊BLKj的截面圖。

參照?qǐng)D9和圖10，存儲(chǔ)塊BLKj可包括在第一至第三方向上延伸的結(jié)構(gòu)且可包括襯底6311。襯底6311可包括摻雜有第一類型雜質(zhì)的硅材料。例如，襯底6311可以包括摻雜有p-型雜質(zhì)的硅材料。襯底6311可以是p-型阱，例如，袋p-阱。襯底6311可進(jìn)一步包括環(huán)繞p-型阱的n-型阱。雖然在描述的實(shí)施例中襯底6311被例示為p-型硅，但需要注意的是，襯底6311不限于p-型硅。

在x軸方向和y軸方向上延伸的第一至第四導(dǎo)電材料區(qū)域6321至6324被設(shè)置在襯底6311上方。第一至第四導(dǎo)電材料區(qū)域6321至6324可以在z軸方向上分開預(yù)設(shè)距離。

在x軸方向和y軸方向上延伸的第五至第八導(dǎo)電材料區(qū)域6325至6328可以被設(shè)置在襯底6311上方。第五至第八導(dǎo)電材料區(qū)域6325至6328可以在z軸方向上分開預(yù)設(shè)距離。第五至第八導(dǎo)電材料區(qū)域6325至6328可以在y軸方向上與第一至第四導(dǎo)電材料區(qū)域6321至6324分開。

穿過第一至第四導(dǎo)電材料區(qū)域6321至6324的多個(gè)下部柱狀物DP可以被設(shè)置。每一個(gè)下部柱狀物DP可以在z軸方向上延伸。而且，穿過第五至第八導(dǎo)電材料區(qū)域6325至6328的多個(gè)上部柱狀物UP可以被設(shè)置。每一個(gè)上部柱狀物UP可以在z軸方向上延伸。

下部柱狀物DP和上部柱狀物UP中的每一個(gè)可以包括內(nèi)部材料6361、中間層6362以及表面層6363。中間層6362可以作為單元晶體管的溝道。表面層6363可以包括阻斷介電層、電荷存儲(chǔ)層和遂穿介電層。

下部柱狀物DP和上部柱狀物UP可以通過管柵PG彼此電聯(lián)接。管柵PG可以被設(shè)置在襯底6311中。例如，管柵PG可以包括與下部柱狀物DP和上部柱狀物UP相同的材料。

在x軸方向和y軸方向上延伸的第二類型的摻雜材料6312可以被設(shè)置在下部柱狀物DP上方。例如，第二類型的摻雜材料6312可以包括n-型硅材料。第二類型的摻雜材料6312可以作為共源線CSL。

漏極6340可以被設(shè)置在上部柱狀物UP上方。漏極6340可以包括n-型硅材料。在y軸方向上延伸的第一上部導(dǎo)電材料區(qū)域6351和第二上部導(dǎo)電材料區(qū)域6352可以被設(shè)置在漏極6340上方。

第一上部導(dǎo)電材料區(qū)域6351和第二上部導(dǎo)電材料區(qū)域6352可以沿x軸方向分開。第一上部導(dǎo)電材料區(qū)域6351和第二上部導(dǎo)電材料區(qū)域6352可以由金屬形成。第一上部導(dǎo)電材料區(qū)域6351和第二上部導(dǎo)電材料區(qū)域6352及漏極6340可以通過接觸插塞彼此電聯(lián)接。第一上部導(dǎo)電材料區(qū)域6351和第二上部導(dǎo)電材料區(qū)域6352可分別作為第一位線BL1和第二位線BL2。

第一導(dǎo)電材料6321可以作為源極選擇線SSL。第二導(dǎo)電材料6322可以作為第一虛擬字線DWL1。第三導(dǎo)電材料6323和第四導(dǎo)電材料6324可以分別作為第一主字線MWL1和第二主字線MWL2。第五導(dǎo)電材料6325和第六導(dǎo)電材料6326可以分別作為第三主字線MWL3和第四主字線MWL4。第七導(dǎo)電材料6327可以作為第二虛擬字線DWL2。第八導(dǎo)電材料6328可以作為漏極選擇線DSL。

下部柱狀物DP和鄰近下部柱狀物DP的第一至第四導(dǎo)電材料區(qū)域6321至6324可以形成下部串。上部柱狀物UP和鄰近上部柱狀物UP的第五至第八導(dǎo)電材料區(qū)域6325至6328可以形成上部串。下部串和上部串可以通過管柵PG彼此電聯(lián)接。下部串的一端可以被電聯(lián)接至作為共源線CSL的第二類型的摻雜材料6312。上部串的一端可以通過漏極6340被電聯(lián)接至對(duì)應(yīng)的位線。一個(gè)下部串和一個(gè)上部串可以形成一個(gè)單元串，該單元串被電聯(lián)接在作為共源線CSL的摻雜材料6312與作為位線BL的上部導(dǎo)電材料層6351和6352中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)之間。

例如，下部串可以包括源極選擇晶體管SST、第一虛擬存儲(chǔ)器單元DMC1及第一主存儲(chǔ)器單元MMC1和第二主存儲(chǔ)器單元MMC2。上部串可以包括第三主存儲(chǔ)器單元MMC3和第四主存儲(chǔ)器單元MMC4、第二虛擬存儲(chǔ)器單元DMC2及漏極選擇晶體管DST。

在圖9和圖10中，上部串和下部串可形成NAND串NS。NAND串NS可以包括多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。因?yàn)樯衔膮⒄請(qǐng)D7詳細(xì)地說明了在圖9和圖10中的包括在NAND串NS中的晶體管結(jié)構(gòu)，所以在此將省略其詳細(xì)說明。

圖11是示出如上文參照?qǐng)D9和圖10所述的具有第二結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKj的等效電路的電路圖。為方便起見，僅示出形成在第二結(jié)構(gòu)中的存儲(chǔ)塊BLKj中的一對(duì)的第一串ST1和第二串ST2。

參照?qǐng)D11，在具有第二結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKj中，多個(gè)單元串可以定義多個(gè)對(duì)的方式來設(shè)置，其中，多個(gè)單元串中的每一個(gè)利用如上文參照?qǐng)D9和圖10所述的通過管柵PG被電聯(lián)接的一個(gè)上部串和一個(gè)字符下部串來實(shí)施。

例如，在具有第二結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKj中，沿著第一溝道CH1(未示出)堆疊的存儲(chǔ)器單元CG0至CG31例如至少一個(gè)源極選擇柵SSG1和至少一個(gè)漏極選擇柵DSG1可以形成第一串ST1，以及沿著第二溝道CH2(未示出)堆疊的存儲(chǔ)器單元CG0至CG31例如至少一個(gè)源極選擇柵SSG2和至少一個(gè)漏極選擇柵DSG2可以形成第二串ST2。

第一串ST1和第二串ST2可以被電聯(lián)接至相同的漏極選擇線DSL和相同的源極選擇線SSL。第一串ST1可以被電聯(lián)接至第一位線BL1。第二串ST2可以被電聯(lián)接至第二位線BL2。

盡管圖11示出了第一串ST1和第二串ST2被電聯(lián)接至相同的漏極選擇線DSL和相同的源極選擇線SSL，但可以想到第一串ST1和第二串ST2可以被電聯(lián)接至相同的源極選擇線SSL和相同的位線BL，第一串ST1可以被電聯(lián)接至第一漏極選擇線DSL1且第二串ST2可以被電聯(lián)接至第二漏極選擇線DSL2。進(jìn)一步地，可以想到第一串ST1和第二串ST2可以被電聯(lián)接至相同的漏極選擇線DSL和相同的位線BL，第一串ST1可以被電聯(lián)接至第一源極選擇線SSL1且第二串ST2可以被電聯(lián)接至第二源極選擇線SSL2。

在下文，將參照?qǐng)D12至圖15詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于基于訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)的方法劃分和管理存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的操作。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的簡圖。

參照?qǐng)D12，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以包括控制器130和存儲(chǔ)器裝置150。圖12中所示的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可具有與圖1中所示的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110相同的配置。例如，圖12的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的控制器130和存儲(chǔ)器裝置150可具有與圖1的控制器130和存儲(chǔ)器裝置150相同的配置。為了方便，接下來的描述將集中解釋圖12的實(shí)施例的任何附加特征。

因此，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可響應(yīng)于從主機(jī)102接收的指令CMD和地址ADD執(zhí)行用于將從主機(jī)(圖1的102)接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中以及將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)輸出到主機(jī)102的操作。

在這種情況下，為了將新數(shù)據(jù)寫入到已經(jīng)預(yù)先存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器裝置150的區(qū)域中例如寫入到存儲(chǔ)器裝置150的頁面中，即，為了用新數(shù)據(jù)更新區(qū)域，區(qū)域需要首先被擦除。然而，如果對(duì)于每次數(shù)據(jù)更新都執(zhí)行擦除操作，則半導(dǎo)體系統(tǒng)110的操作速度和/或效率可能惡化。

存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可通過使其中已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的現(xiàn)有的區(qū)域失效以及將待被更新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在新的區(qū)域中來執(zhí)行數(shù)據(jù)更新。例如，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可執(zhí)行用于映射每條位置信息的操作。換言之，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的控制器130可如上文所述驅(qū)動(dòng)諸如閃存轉(zhuǎn)換層(FTL)的固件，以及通過將從主機(jī)102接收的邏輯地址LA映射到存儲(chǔ)器裝置150的物理地址PA訪問對(duì)應(yīng)的區(qū)域。FTL管理用于支持地址映射操作的一個(gè)或多個(gè)地址映射表。

如圖12中所示，為了支持根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的各種地址映射操作，控制器130可包括模式選擇單元1310和地址映射單元1320。地址映射單元1320可包括第一映射表1321和第二映射表1322。

主機(jī)102可順序地讀取或?qū)懭氪鎯?chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)。換言之，恰好在已讀取了N(N是自然數(shù))地址的數(shù)據(jù)之后，主機(jī)102可讀取N+1地址的數(shù)據(jù)。主機(jī)102的這個(gè)特性在下文還可被稱為主機(jī)具有空間局部性。而且，以順序的方式訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)的方法將被稱為具有空間局部性的訪問數(shù)據(jù)的方法。此外，主機(jī)102可再次訪問先前已經(jīng)被訪問過至少一次的數(shù)據(jù)。換言之，主機(jī)102可在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)重新訪問曾經(jīng)訪問過的數(shù)據(jù)。主機(jī)102的這個(gè)特性還可被稱為主機(jī)具有時(shí)間局部性。而且，在相對(duì)短的時(shí)段內(nèi)訪問先前已經(jīng)被訪問過至少一次的數(shù)據(jù)的方法將被稱為具有時(shí)間局部性的訪問數(shù)據(jù)的方法。

模式選擇單元1310可基于從主機(jī)102接收的指令CMD確定對(duì)存儲(chǔ)器裝置150的訪問方法。模式選擇單元1310可根據(jù)訪問方法是否具有包括關(guān)于數(shù)據(jù)是隨機(jī)數(shù)據(jù)還是序列數(shù)據(jù)的信息的空間局部性來選擇存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的操作模式。因此，模式選擇單元1310可選擇性地輸出第一選擇信號(hào)S1或第二選擇信號(hào)S2。例如，模式選擇單元1310可當(dāng)主機(jī)102訪問隨機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)輸出第一選擇信號(hào)S1，并且可當(dāng)主機(jī)102訪問序列數(shù)據(jù)時(shí)輸出第二選擇信號(hào)S2。

地址映射單元1320可響應(yīng)于從模式選擇單元1310接收的第一選擇信號(hào)S1或第二選擇信號(hào)S2將從主機(jī)102接收的數(shù)據(jù)的邏輯地址LA映射到物理地址PA，并將物理地址PA輸出到存儲(chǔ)器裝置150。當(dāng)?shù)谝贿x擇信號(hào)S1被從模式選擇單元1310接收時(shí)，第一映射表1321被啟動(dòng)，且邏輯地址LA被映射到第一物理地址PA1，然后第一物理地址PA1被發(fā)送到存儲(chǔ)器裝置150。相反，當(dāng)?shù)诙x擇信號(hào)S2被從模式選擇單元1310接收時(shí)，第二映射表1322被啟動(dòng)，且邏輯地址LA被映射到第二物理地址PA2，然后第二物理地址PA2被發(fā)送到存儲(chǔ)器裝置150。

存儲(chǔ)器裝置150可被定義為第一存儲(chǔ)區(qū)域1510和第二存儲(chǔ)區(qū)域1520。如圖1中所示，每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域可包括多個(gè)存儲(chǔ)塊。存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可分別響應(yīng)于第一物理地址PA1和第二物理地址PA2訪問第一存儲(chǔ)區(qū)域1510和第二存儲(chǔ)區(qū)域1520。

下面將更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于將邏輯地址LA映射到第一物理地址PA1和第二物理地址PA2的操作和用于響應(yīng)于第一物理地址PA1和第二物理地址PA2處理第一存儲(chǔ)區(qū)域1510和第二存儲(chǔ)區(qū)域1520中的數(shù)據(jù)的操作。

第一映射表1321將對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)的邏輯頁面的邏輯地址LA映射到對(duì)應(yīng)于第一存儲(chǔ)區(qū)域1510的物理頁面的第一物理地址PA1。在這種情況下，因?yàn)榈刂酚成洳僮髟陧撁娴幕A(chǔ)上執(zhí)行，所以不需要執(zhí)行頁面設(shè)置(arrangement)的歸并操作。相反，用于通過設(shè)置無效頁面生成自由塊的垃圾收集操作需要被執(zhí)行。垃圾收集操作在本領(lǐng)域中是眾所周知的，其詳細(xì)描述被省略。

第二映射表1322可通過基于日志塊執(zhí)行地址映射來將邏輯地址LA映射到第二物理地址PA2。為了使用第二物理地址PA2基于日志塊處理數(shù)據(jù)，日志塊可被分配給第二存儲(chǔ)區(qū)域1520，且可被用作寫入緩沖器。參照?qǐng)D13和圖14描述詳細(xì)的配置和操作。

圖13和圖14是示出圖12的第二存儲(chǔ)區(qū)域1520在多個(gè)子操作模式中的操作的簡圖。因此，當(dāng)基于日志塊執(zhí)行地址映射時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在多個(gè)子操作模式中執(zhí)行操作。為此，圖12的模式選擇單元1310可檢查用于訪問來自主機(jī)102的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)的方法是否具有時(shí)間局部性，其中時(shí)間局部性包括關(guān)于數(shù)據(jù)是頻繁訪問的熱數(shù)據(jù)還是不頻繁訪問的冷數(shù)據(jù)的信息。換言之，模式選擇單元1310可根據(jù)數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)還是冷數(shù)據(jù)選擇一種子操作模式。每個(gè)子操作模式可類似于基于日志塊的地址映射方法，但是可不同于在第二存儲(chǔ)區(qū)域1520內(nèi)的存儲(chǔ)塊管理方法中的地址映射方法。

圖13示出全日志模式中的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的操作。當(dāng)主機(jī)102主要基于冷數(shù)據(jù)訪問存儲(chǔ)器裝置150時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以全日志模式操作。

參照?qǐng)D13，第二存儲(chǔ)區(qū)域1520可包括多個(gè)數(shù)據(jù)塊DB和用作數(shù)據(jù)塊DB的寫入緩沖器的日志塊LB。在本實(shí)施例中，已示出兩個(gè)日志塊LB1和LB2和兩個(gè)數(shù)據(jù)塊DB1和DB2，但是本發(fā)明的特征不限于此。此外，根據(jù)剩余塊的程度(degree)，日志塊LB可以改變?yōu)閿?shù)據(jù)塊DB并作為數(shù)據(jù)塊DB管理，反之亦然，即，塊的類型是不固定的。例如，每個(gè)數(shù)據(jù)塊DB和日志塊LB已被示為包括四個(gè)頁面。

因?yàn)橹鳈C(jī)102訪問序列數(shù)據(jù)，即，因?yàn)橹鳈C(jī)102訪問存儲(chǔ)器裝置150的方法具有空間局部性，所以單個(gè)數(shù)據(jù)塊DB可存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于單個(gè)邏輯塊(未示出)的頁面的數(shù)據(jù)。換言之，第一數(shù)據(jù)塊DB1存儲(chǔ)第一邏輯塊的頁面P11、P12、P13和P14的序列數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)塊DB2存儲(chǔ)第二邏輯塊的頁面P21、P22、P23和P24的序列數(shù)據(jù)。

在這種情況下，當(dāng)請(qǐng)求將新數(shù)據(jù)寫入已經(jīng)存儲(chǔ)的邏輯頁面時(shí)，換言之，為了對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)執(zhí)行更新，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110需要在擦除操作后執(zhí)行寫入操作。存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的擦除操作在塊的基礎(chǔ)上執(zhí)行。因此，因?yàn)榘趬K內(nèi)的除了待更新的頁面之外的其它頁面被刪掉或編程，所以操作效率難免惡化。因此，存儲(chǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的頁面可被無效，且更新的數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在作為寫入緩沖器操作的日志塊LB中。

從圖13的第一個(gè)變化可以看出，第一數(shù)據(jù)塊DB1的第二頁面P12和第二數(shù)據(jù)塊DB2的第一頁面P21已被更新。更新的第二頁面P12＇和更新的第一頁面P21＇被存儲(chǔ)在第一日志塊LB1即邊緣塊中。第一數(shù)據(jù)塊DB1的現(xiàn)有的對(duì)應(yīng)的頁面P12和第二數(shù)據(jù)塊DB2的現(xiàn)有的對(duì)應(yīng)的頁面P21被無效(以斜線表示)。

在隨后的寫入操作中，第一數(shù)據(jù)塊DB1的第一頁面P11和第三頁面P13和第二數(shù)據(jù)塊DB2的第二頁面P22被重新更新。因此，更新的第一頁面P11＇和第三頁面P13＇被存儲(chǔ)在第一日志塊LB1中，更新的第二頁面P22＇被存儲(chǔ)在第二日志塊LB2即邊緣塊中。第一數(shù)據(jù)塊DB1的現(xiàn)有的對(duì)應(yīng)的頁面P11、P13和第二數(shù)據(jù)塊DB2的現(xiàn)有的對(duì)應(yīng)的頁面P22被無效。

隨著存儲(chǔ)器系統(tǒng)110繼續(xù)執(zhí)行寫入操作，數(shù)據(jù)塊DB或日志塊LB內(nèi)的邊緣塊的數(shù)量可逐漸減少。當(dāng)邊緣塊的數(shù)量減少并達(dá)到閾值時(shí)，邊緣塊可通過刪除數(shù)據(jù)塊或日志塊來附加地保護(hù)。此外，因?yàn)楫?dāng)無效頁面的數(shù)量增加時(shí)存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的操作或存儲(chǔ)容量被限制，無效頁面的數(shù)量可能需要被設(shè)置。數(shù)據(jù)塊DB和日志塊LB中的哪一個(gè)將被刪除以及附加保護(hù)的塊將被用作什么類型的塊可通過剩余塊的數(shù)量或比例確定。甚至在確定的數(shù)據(jù)塊DB或日志塊LB中哪個(gè)塊將被刪除可基于包括在塊中的無效頁面的數(shù)量或塊的編程/擦除的數(shù)量確定。

圖13示出用于選擇包括許多無效頁面的第一數(shù)據(jù)塊DB1以及通過設(shè)置第一數(shù)據(jù)塊DB1的無效頁面保護(hù)邊緣塊的操作的實(shí)例。在全日志模式中，頁面可通過執(zhí)行歸并操作設(shè)置。換言之，邊緣塊通過歸并第一數(shù)據(jù)塊DB1和對(duì)應(yīng)于第一數(shù)據(jù)塊DB1的有效頁面已被存儲(chǔ)在其中的第一日志塊LB1來保護(hù)。例如，當(dāng)?shù)诙鎯?chǔ)區(qū)域1520的存儲(chǔ)塊的開放塊的數(shù)量小于參考值時(shí)，開放塊通過歸并數(shù)據(jù)塊DB的目標(biāo)塊和對(duì)應(yīng)于目標(biāo)塊的日志塊LB的有效頁面來保護(hù)。此時(shí)，在數(shù)據(jù)塊DB中，目標(biāo)塊包括具有最大數(shù)量的無效頁面或最小數(shù)量的編程/擦除的塊。

特別地，第一數(shù)據(jù)塊DB1包括三個(gè)無效頁面P11、P12和P13以及一個(gè)有效頁面P14。因此，對(duì)應(yīng)于第一數(shù)據(jù)塊DB1的第一、第二和第三無效頁面P11、P12和P13的第一日志塊LB1的第一、第二和第三有效頁面P11＇、P12＇和P13＇以及第一數(shù)據(jù)塊DB1的第四有效頁面P14可被歸并以形成新的數(shù)據(jù)塊DB1＇?，F(xiàn)有的第一數(shù)據(jù)塊DB1和第一日志塊LB1可被刪除并被改變成邊緣塊。在這種情況下，第一日志塊LB1中剩余的第一頁面P21＇可被復(fù)制到例如第二日志塊LB2的另一個(gè)日志塊中并被處理。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的被配置為基于日志塊執(zhí)行地址映射的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在多個(gè)子操作模式中執(zhí)行操作。

圖14示出在不同于圖13的子操作模式中即在有限日志模式中的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的操作。子操作模式操作之間的不同可被更詳細(xì)地示出。

參照?qǐng)D14，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在循環(huán)緩沖模式中操作。當(dāng)主機(jī)102主要基于熱數(shù)據(jù)訪問存儲(chǔ)器裝置150時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在循環(huán)緩沖模式中操作。類似于圖13的操作的操作的描述被省略。

單個(gè)數(shù)據(jù)塊DB還可存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于單個(gè)邏輯塊(未示出)的頁面的數(shù)據(jù)。換言之，第一數(shù)據(jù)塊DB1存儲(chǔ)第一邏輯塊的頁面P11、P12、P13和P14的序列數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)塊DB2存儲(chǔ)第二邏輯塊的頁面P21、P22、P23和P24的序列數(shù)據(jù)。

可以看出第一數(shù)據(jù)塊DB1的第二頁面P12和第三頁面P13以及第二數(shù)據(jù)塊DB2的第一頁面P21響應(yīng)于寫入請(qǐng)求被更新。更新的第二頁面P12＇和更新的第三頁面P13＇以及更新的第一頁面P21＇被存儲(chǔ)在第一日志塊LB1即邊緣塊中。第一數(shù)據(jù)塊DB1的現(xiàn)有的對(duì)應(yīng)的頁面P12、P13和第二數(shù)據(jù)塊DB2的現(xiàn)有的對(duì)應(yīng)的頁面P21被無效(用斜線表示)。

在隨后的寫入操作中，第一數(shù)據(jù)塊DB1的第一頁面P11和第二數(shù)據(jù)塊DB2的第二頁面P22被重新更新，且因此更新的第一頁面P11＇被存儲(chǔ)在第一日志塊LB1中，更新的第二頁面P22＇被存儲(chǔ)在第二日志塊LB2即邊緣塊中。第一數(shù)據(jù)塊DB1的現(xiàn)有的對(duì)應(yīng)的頁面P11和第二數(shù)據(jù)塊DB2的現(xiàn)有的對(duì)應(yīng)的頁面P22被無效。

當(dāng)由于持續(xù)的寫入操作導(dǎo)致邊緣塊的數(shù)量減少到閾值時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可通過刪除數(shù)據(jù)塊來保護(hù)邊緣塊。換言之，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可通過刪除包含很多無效頁面的第一數(shù)據(jù)塊DB1來保護(hù)邊緣空間。例如，當(dāng)?shù)诙鎯?chǔ)區(qū)域1520的存儲(chǔ)塊的開放塊的數(shù)量小于參考值時(shí)，開放塊通過刪除數(shù)據(jù)塊DB和日志塊LB之一的目標(biāo)塊來保護(hù)。此時(shí)，目標(biāo)塊包括在數(shù)據(jù)塊DB或日志塊LB中具有最大數(shù)量的無效頁面或最小數(shù)量的編程/擦除的塊，且包括在目標(biāo)塊中的有效頁面在刪除目標(biāo)塊之前通過檢查有效頁面的重要性被復(fù)制到日志塊LB中。

在這種情況下，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可確定已存儲(chǔ)在第一數(shù)據(jù)塊DB1中的數(shù)據(jù)的重要性并重新安排數(shù)據(jù)。如圖14中所示，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可確定第一數(shù)據(jù)塊DB1的第四頁面P14是否有效并基于確定的結(jié)果只將第四頁面P14從第一數(shù)據(jù)塊DB1復(fù)制到第二日志塊LB2。此外，第一數(shù)據(jù)塊DB1可被刪除，且新的邏輯塊的頁面可被存儲(chǔ)。

同樣地，當(dāng)日志塊LB中的邊緣塊的數(shù)量達(dá)到閾值且裝滿頁面的日志塊LB的頁面可被設(shè)置時(shí)，日志塊LB可被用作新的日志塊LB。不同于圖13的全日志模式，有很大的可能性，相對(duì)頻繁地輸入的熱數(shù)據(jù)可能已經(jīng)作為更新的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在作為寫入緩沖器操作的日志塊LB中。此外，因?yàn)樗邢惹绊撁嬗捎谥貜?fù)更新而被無效，所以當(dāng)日志塊LB被設(shè)置時(shí)，許多空間可被保護(hù)。

即，在圖14的循環(huán)緩沖模式中，作為寫入緩沖器操作的日志塊LB的比例相對(duì)于圖13的全日志模式可增加，且日志塊LB可繼續(xù)被循環(huán)管理。因此，日志塊LB的數(shù)量與數(shù)據(jù)塊DB的數(shù)據(jù)的比在圖14的循環(huán)緩沖模式中可大于在圖13的全日志模式中。與此相反，當(dāng)序列數(shù)據(jù)基于沒有被頻繁更新的邏輯地址來處理時(shí)，數(shù)據(jù)塊DB的比例可增加，且數(shù)據(jù)塊DB可大體上與圖13的全日志模式相同地操作。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可基于數(shù)據(jù)訪問方法確定日志塊與數(shù)據(jù)塊的比并可選擇性地在全日志模式和循環(huán)緩沖模式中操作。

圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖12的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的整體操作的簡圖。

參照?qǐng)D15，當(dāng)在步驟S1510中從主機(jī)102接收指令CMD時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在步驟S1520中檢查用于訪問對(duì)應(yīng)于指令CMD的數(shù)據(jù)的方法。特別地，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可檢查存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)是否具有空間局部性。當(dāng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)被確定為不具有空間局部性(在步驟S1520中為“否”)時(shí)，即，當(dāng)數(shù)據(jù)是隨機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在步驟S1530中執(zhí)行第一地址映射。在步驟S1530的第一地址映射中，地址映射單元1320的第一映射表1321可被啟動(dòng)，且用于存儲(chǔ)器裝置150的第一存儲(chǔ)區(qū)域1510的地址映射可基于頁面執(zhí)行。

與此相反，當(dāng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)被確定為具有空間局部性(在步驟S1520中為“是”)時(shí)，即，當(dāng)數(shù)據(jù)是序列數(shù)據(jù)時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在步驟S1540中執(zhí)行第二地址映射。在步驟S1540的第二地址映射中，地址映射單元1320的第二映射表1322可被啟動(dòng)，且用于存儲(chǔ)器裝置150的第二存儲(chǔ)區(qū)域1520的地址映射可基于日志塊執(zhí)行。

在步驟S1540的第二地址映射中，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在步驟S1550中額外地檢查存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)是否具有時(shí)間局部性。存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可基于時(shí)間局部性的檢查的結(jié)果執(zhí)行步驟S1560或S1570。

首先，當(dāng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)被確定為不具有時(shí)間局部性(在步驟S1550中為“否”)時(shí)，即，當(dāng)數(shù)據(jù)是冷數(shù)據(jù)時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在步驟S1560中在全日志模式中操作。如圖13中所示，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110然后可通過歸并第二存儲(chǔ)區(qū)域1520的數(shù)據(jù)塊DB和邏輯塊LB保護(hù)邊緣塊并管理多個(gè)存儲(chǔ)塊。

與此相反，當(dāng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中的數(shù)據(jù)被確定為具有時(shí)間局部性(在步驟S1550中為“是”)時(shí)，即，當(dāng)數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可在步驟S1570中在循環(huán)緩沖模式中操作。如圖14中所示，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110然后可提高第二存儲(chǔ)區(qū)域1520的日志塊LB的比例并可通過繼續(xù)刪除和循環(huán)日志塊LB來保護(hù)邊緣塊。

根據(jù)如上所述的本發(fā)明的實(shí)施例，數(shù)據(jù)更新的數(shù)量或重復(fù)使用的數(shù)據(jù)的數(shù)量可通過分別管理隨機(jī)數(shù)據(jù)和序列數(shù)據(jù)來減少。因此，由數(shù)據(jù)更新的數(shù)量或重復(fù)使用的數(shù)據(jù)的數(shù)量引起的費(fèi)用可被減少。即，因?yàn)榇鎯?chǔ)器系統(tǒng)的計(jì)算效率通過基于數(shù)據(jù)訪問方法選擇性地應(yīng)用垃圾收集或歸并操作被提高，所以存儲(chǔ)器系統(tǒng)的日常開支可被減少。

此外，通過將數(shù)據(jù)分類為熱數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)以及基于數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)還是冷數(shù)據(jù)靈活地管理存儲(chǔ)塊，存儲(chǔ)塊的編程和/或擦除的總數(shù)可被控制，并且存儲(chǔ)器系統(tǒng)的使用壽命和性能可被最大化。

本發(fā)明可通過基于用于訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)的方法分別地管理隨機(jī)數(shù)據(jù)和序列數(shù)據(jù)來減少數(shù)據(jù)更新的數(shù)量和/或重復(fù)使用的數(shù)據(jù)的數(shù)量。這可有利于：包括存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的計(jì)算效率可例如通過基于每個(gè)訪問方法選擇性地應(yīng)用垃圾收集或歸并操作被提高。

此外，這可進(jìn)一步有利于：因?yàn)槠渲写鎯?chǔ)有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)塊基于數(shù)據(jù)訪問方法被靈活地管理，存儲(chǔ)塊的編程和/或擦除的總數(shù)可被控制，以及存儲(chǔ)器系統(tǒng)的使用壽命和性能可被最大化。

盡管為了說明的目的已經(jīng)描述了各種實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，在不脫離如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和/或范圍的情況下可以做出各種改變和變型。