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本申請要求于2015年12月29日提交的申請?zhí)枮?0-2015-0188687的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán),其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體設(shè)計技術(shù),且更特別地,涉及一種支持垃圾收集操作的存儲器系統(tǒng)。
背景技術(shù):
計算機(jī)環(huán)境范例已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍谌魏蔚攸c(diǎn)和任何時間使用的普適計算系統(tǒng)。由于該事實(shí),諸如移動電話、數(shù)碼照相機(jī)和筆記本電腦的便攜式電子裝置的使用已經(jīng)快速增長。這些便攜式電子裝置通常使用具有存儲器裝置即數(shù)據(jù)存儲裝置的存儲器系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲裝置用作便攜式電子裝置的主存儲器裝置或輔助存儲器裝置。
因為使用存儲器裝置的數(shù)據(jù)存儲裝置不具有移動部件,所以它們提供優(yōu)良的穩(wěn)定性、耐久性、高信息訪問速度和低功耗。具有這種優(yōu)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲裝置的示例包括通用串行總線(usb)存儲器裝置、具有各種接口的存儲卡、固態(tài)驅(qū)動器(ssd)等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
各種實(shí)施例涉及一種能夠提供用于通過不同通道輸入/輸出數(shù)據(jù)的存儲器裝置的有效垃圾收集操作的存儲器系統(tǒng)及其操作方法。
在實(shí)施例中,存儲器系統(tǒng)可包括:第一組多層單元(mlc)結(jié)構(gòu)的存儲塊,其中數(shù)據(jù)通過單觸發(fā)編程操作存儲并且通過第一通道可操作;第二組mlc結(jié)構(gòu)的存儲塊,其中數(shù)據(jù)通過單觸發(fā)編程操作存儲并且通過與第一通道不同的第二通道可操作;以及控制器,其適于:對第一組和第二組中的第一犧牲塊、第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊執(zhí)行第一垃圾收集操作;以及在第一垃圾收集操作之后,對第一組和第二組中的第二犧牲塊和第三目標(biāo)塊執(zhí)行第二垃圾收集操作。在第一垃圾收集操作期間,第一犧牲塊的復(fù)制數(shù)據(jù)可被交錯并且存儲在第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊中使得在第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊中存儲的復(fù)制數(shù)據(jù)適于交錯讀取操作。在第二垃圾收集操作期間,第二犧牲塊的復(fù)制數(shù)據(jù)可被存儲在第三目標(biāo)塊中使得在第三目標(biāo)塊中存儲的復(fù)制數(shù)據(jù)仍然適于交錯讀取操作。
在第一垃圾收集操作期間,控制器可以第一組和第二組中的存儲塊為單位順序地復(fù)制第一犧牲塊的數(shù)據(jù)。
在第一垃圾收集操作期間,在第一犧牲塊的每個中,控制器可以從第一組和第二組中的各個mlc的低層到高層的升序復(fù)制出第一犧牲塊的數(shù)據(jù)。
在第一垃圾收集操作期間,控制器可在mlc的升序?qū)拥幕A(chǔ)上以從第一目標(biāo)塊到第二目標(biāo)塊的順序?qū)?fù)制出的數(shù)據(jù)存儲在目標(biāo)塊中。
當(dāng)響應(yīng)于主機(jī)請求將數(shù)據(jù)存儲在第一組和第二組的第一存儲塊中時,控制器可將第一識別信息存儲在第一存儲塊中。
當(dāng)作為第一垃圾收集操作的結(jié)果將數(shù)據(jù)存儲在第一組和第二組的第二存儲塊中時,控制器可將第二識別信息存儲在第二存儲塊中。
在第一垃圾收集操作期間,控制器可根據(jù)第一識別信息在第一組和第二組中選擇第一犧牲塊。
在第二垃圾收集操作期間,控制器可根據(jù)第二識別信息在第一組和第二組中選擇第二犧牲塊。
控制器可在第一犧牲塊所屬的第一組和第二組中的一個中選擇第一目標(biāo)塊并且控制器可在第一犧牲塊所屬的第一組和第二組中的另一個中選擇第二目標(biāo)塊。
控制器可在第二犧牲塊所屬的第一組和第二組中的一個中選擇第三目標(biāo)塊。
在實(shí)施例中,一種存儲器系統(tǒng)的操作方法,其中存儲器系統(tǒng)包括:第一組多層單元(mlc)結(jié)構(gòu)的存儲塊,其中數(shù)據(jù)通過單觸發(fā)編程操作存儲并且通過第一通道可操作;以及第二組mlc結(jié)構(gòu)的存儲塊,其中數(shù)據(jù)通過單觸發(fā)編程操作存儲并且通過與第一通道不同的第二通道可操作,操作方法可包括:對第一組和第二組中的第一犧牲塊、第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊執(zhí)行第一垃圾收集操作;以及在第一垃圾收集操作之后,對第一組和第二組中的第二犧牲塊和第三目標(biāo)塊執(zhí)行第二垃圾收集操作,執(zhí)行第一垃圾收集操作將第一犧牲塊的復(fù)制數(shù)據(jù)交錯并且存儲在第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊中使得在第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊中存儲的復(fù)制數(shù)據(jù)適于交錯讀取操作,并且執(zhí)行第二垃圾收集操作,第二犧牲塊的復(fù)制數(shù)據(jù)被存儲在第三目標(biāo)塊中使得在第三目標(biāo)塊中存儲的復(fù)制數(shù)據(jù)仍然適于交錯讀取操作。
執(zhí)行第一垃圾收集操作可以第一組和第二組中的存儲塊為單位順序地復(fù)制第一犧牲塊的數(shù)據(jù)。
在第一犧牲塊中的每個中執(zhí)行第一垃圾收集操作可以從第一組和第二組中的各個mlc的低層到高層的升序復(fù)制出第一犧牲塊的數(shù)據(jù)。
執(zhí)行第一垃圾收集操作可在mlc的升序?qū)拥幕A(chǔ)上以從第一目標(biāo)塊到第二目標(biāo)塊的順序?qū)?fù)制出的數(shù)據(jù)存儲在目標(biāo)塊中。
操作方法可進(jìn)一步包括:當(dāng)響應(yīng)于主機(jī)請求將數(shù)據(jù)存儲在第一組和第二組的第一存儲塊中時,將第一識別信息存儲在第一存儲塊中。
操作方法可進(jìn)一步包括:當(dāng)作為第一垃圾收集操作的結(jié)果將數(shù)據(jù)存儲在第一組和第二組的第二存儲塊中時,將第二識別信息存儲在第二存儲塊中。
執(zhí)行第一垃圾收集操作可根據(jù)第一識別信息在第一組和第二組中選擇第一犧牲塊。
執(zhí)行第二垃圾收集操作可根據(jù)第二識別信息在第一組和第二組中選擇第二犧牲塊。
執(zhí)行第一垃圾收集操作可在第一犧牲塊所屬的第一組和第二組中的一個中選擇第一目標(biāo)塊,執(zhí)行第一垃圾收集操作可在第一犧牲塊所屬的第一組和第二組中的另一個中選擇第二目標(biāo)塊。
執(zhí)行第二垃圾收集操作可在第二犧牲塊所屬的第一組和第二組中的一個中選擇第三目標(biāo)塊。
附圖說明
圖1是說明根據(jù)實(shí)施例的包括存儲器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的簡圖。
圖2是說明在圖1中示出的存儲器系統(tǒng)中的存儲器裝置的簡圖。
圖3是說明根據(jù)實(shí)施例的存儲器裝置中的存儲塊的電路圖。
圖4-圖11是示意性地說明在圖2中示出的存儲器裝置的簡圖。
圖12a和圖12b是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)的配置和操作的簡圖。
圖13a-圖13c是用于描述圖12a和圖12b的存儲器系統(tǒng)的示例性操作的簡圖。
圖14是用于描述圖12a的存儲器系統(tǒng)的另一示例性操作的簡圖。
具體實(shí)施方式
以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。然而,本發(fā)明可以不同形式體現(xiàn),并且不應(yīng)被理解為限于此處陳述的實(shí)施例。相反,提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底且完全的,并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在整個公開中,相同的參考標(biāo)記在本發(fā)明的各個附圖和實(shí)施例中表示相同部件。
圖1是說明根據(jù)實(shí)施例的包括存儲器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框圖。
參照圖1,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可包括主機(jī)102和存儲器系統(tǒng)110。
例如,主機(jī)102可包括諸如移動電話、mp3播放器和膝上型計算機(jī)的便攜式電子裝置或諸如臺式計算機(jī)、游戲機(jī)、電視和投影儀的電子裝置。
存儲器系統(tǒng)110可響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求操作,特別是存儲待由主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)。即,存儲器系統(tǒng)110可用作主機(jī)102的主存儲器系統(tǒng)或輔助存儲器系統(tǒng)。根據(jù)與主機(jī)102電聯(lián)接的主機(jī)接口的協(xié)議,存儲器系統(tǒng)110可利用各種存儲裝置中的任意一種來實(shí)施。存儲器系統(tǒng)110可利用諸如固態(tài)驅(qū)動器(ssd)、多媒體卡(mmc)、嵌入式mmc(emmc)、尺寸減小的mmc(rs-mmc)和微型mmc、安全數(shù)字(sd)卡、迷你-sd、微型-sd、通用串行總線(usb)存儲裝置、通用閃速存儲(ufs)裝置、標(biāo)準(zhǔn)閃存(cf)卡、智能媒體(sm)卡、記憶棒等各種存儲裝置中的任意一種來實(shí)施。
用于存儲器系統(tǒng)110的存儲裝置可利用諸如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(dram)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(sram)的易失性存儲器裝置或諸如只讀存儲器(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)存取存儲器(fram)、相變ram(pram)、磁阻ram(mram)和電阻ram(rram)的非易失性存儲器裝置來實(shí)施。
存儲器系統(tǒng)110可包括存儲待由主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)的存儲器裝置150以及可控制數(shù)據(jù)在存儲器裝置150中的存儲的控制器130。
控制器130和存儲器裝置150可被集成至一個半導(dǎo)體裝置中。例如,控制器130和存儲器裝置150可被集成至一個半導(dǎo)體裝置中并且配置固態(tài)驅(qū)動器(ssd)。當(dāng)存儲器系統(tǒng)110用作ssd時,可顯著增大與存儲器系統(tǒng)110電聯(lián)接的主機(jī)102的操作速度。
控制器130和存儲器裝置150可被集成至一個半導(dǎo)體裝置中并配置存儲卡。控制器130和存儲卡150可被集成至一個半導(dǎo)體裝置中并配置諸如個人計算機(jī)存儲卡國際協(xié)會(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、微型-mmc、安全數(shù)字(sd)卡、迷你-sd、微型-sd、sdhc以及通用閃速存儲(ufs)裝置的存儲卡。
對于另一示例,存儲器系統(tǒng)110可配置計算機(jī)、超移動pc(umpc)、工作站、上網(wǎng)本、個人數(shù)字助理(pda)、便攜式計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)平板、平板計算機(jī)、無線電話、移動電話、智能電話、電子書、便攜式多媒體播放器(pmp)、便攜式游戲播放器、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)中心的存儲裝置、能夠在無線環(huán)境下傳輸和接收信息的裝置、配置家庭網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置之一、配置計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置之一、配置遠(yuǎn)程信息處理網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置之一、rfid裝置或配置計算系統(tǒng)的各種組成元件之一。
存儲器系統(tǒng)110的存儲器裝置150可當(dāng)中斷電源時保留存儲的數(shù)據(jù),特別是在寫入操作期間存儲從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)并且在讀取操作期間將存儲的數(shù)據(jù)提供至主機(jī)102。存儲器裝置150可包括多個存儲塊152、154和156。存儲塊152、154和156中的每個可包括多個頁面。頁面中的每個可包括多個存儲器單元,其中多個字線(wl)電聯(lián)接至多個存儲器單元。存儲器裝置150可以是非易失性存儲器裝置,例如閃速存儲器。閃速存儲器可具有三維(3d)堆疊結(jié)構(gòu)。隨后將參照圖2-圖11描述存儲器裝置150的結(jié)構(gòu)和存儲器裝置150的三維(3d)堆疊結(jié)構(gòu)。
存儲器系統(tǒng)110的控制器130可響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求控制存儲器裝置150??刂破?30可將從存儲器裝置150讀取的數(shù)據(jù)提供至主機(jī)102并且將從主機(jī)120提供的數(shù)據(jù)存儲到存儲器裝置150中。因此,控制器130可控制存儲器裝置150的諸如讀取、寫入、編程和擦除操作的整體操作。
詳細(xì)地,控制器130可包括主機(jī)接口單元132、處理器134、錯誤校正碼(ecc)單元138、電源管理單元140、nand閃速控制器142和存儲器144。
主機(jī)接口單元132可處理從主機(jī)102提供的命令和數(shù)據(jù)并且可通過諸如以下的各種接口協(xié)議中的至少一種與主機(jī)102通信:通用串行總線(usb)、多媒體卡(mmc)、高速外圍組件互聯(lián)(pci-e)、串列scsi(sas)、串行高級技術(shù)附件(sata)、并行高級技術(shù)附件(pata)、小型計算機(jī)系統(tǒng)接口(scsi)、增強(qiáng)型小型磁盤接口(esdi)以及集成驅(qū)動電路(ide)。
ecc單元138可檢測和校正在讀取操作期間從存儲器裝置150讀取的數(shù)據(jù)中的錯誤。當(dāng)錯誤位的數(shù)量大于或等于可校正錯誤位的閾值數(shù)量時,ecc單元138可不校正錯誤位,并且可輸出指示校正錯誤位失敗的錯誤校正失敗信號。
ecc單元138可基于諸如例如低密度奇偶校驗(ldpc)碼、博斯-查德胡里-霍昆格母(bose-chaudhuri-hocquenghem,bch)碼、turbo碼、里德-所羅門(reed-solomon,rs)碼、卷積碼、遞歸系統(tǒng)碼(rsc)、格碼調(diào)制(tcm)、分組編碼調(diào)制(bcm)等編碼調(diào)制執(zhí)行錯誤校正操作。ecc單元138可包括用于錯誤校正操作的所有電路、系統(tǒng)或裝置。
pmu140可提供和管理用于控制器130的電源,即用于在控制器130中包括組成元件的電源。
nfc142可用作控制器130和存儲器裝置150之間的存儲器接口以允許控制器130響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求控制存儲器裝置150。當(dāng)存儲器裝置150是閃速存儲器時,特別是當(dāng)存儲器裝置150是nand閃速存儲器時,nfc142可在處理器134的控制下產(chǎn)生用于存儲器裝置150的控制信號并且處理數(shù)據(jù)。
存儲器144可用作存儲器系統(tǒng)110和控制器130的工作存儲器并且存儲用于驅(qū)動存儲器系統(tǒng)110和控制器130的數(shù)據(jù)??刂破?30可響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求控制存儲器裝置150。例如,控制器130可將從存儲器裝置150讀取的數(shù)據(jù)提供至主機(jī)102并且將從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)存儲在存儲器裝置150中。當(dāng)控制器130控制存儲器裝置150的操作時,存儲器144可存儲控制器130和存儲器裝置150用于諸如讀取、寫入、編程和擦除操作的操作的數(shù)據(jù)。
存儲器144可利用易失性存儲器來實(shí)施。存儲器144可利用靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(sram)或動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(dram)來實(shí)施。如上所述,存儲器144可存儲主機(jī)102和存儲器裝置150用于讀取操作和寫入操作的數(shù)據(jù)。為了存儲數(shù)據(jù),存儲器144可包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、寫入緩沖器、讀取緩沖器、映射緩沖器等。
處理器134可控制存儲器系統(tǒng)110的一般操作并且響應(yīng)于來自主機(jī)102的寫入請求或讀取請求控制存儲器裝置150的寫入操作或讀取操作。處理器134可驅(qū)動被稱作閃存轉(zhuǎn)換層(ftl)的固件以控制存儲器系統(tǒng)110的一般操作。處理器134可利用微處理器或中央處理單元(cpu)來實(shí)施。
管理單元(未示出)可包括在處理器134中并且可執(zhí)行存儲器裝置150的壞塊管理。管理單元可發(fā)現(xiàn)在存儲器裝置150中包括的壞存儲塊,其中壞存儲塊對進(jìn)一步使用處于令人不滿意條件,并且對壞存儲塊執(zhí)行壞塊管理。當(dāng)存儲器裝置150是閃速存儲器例如nand閃速存儲器時,由于nand邏輯功能的特性,在寫入操作期間,例如在編程操作期間,可發(fā)生編程失敗。在壞塊管理期間,編程失敗的存儲塊或壞存儲塊的數(shù)據(jù)可被編程至新的存儲塊。并且,由于編程失敗產(chǎn)生的壞塊使具有3d堆疊結(jié)構(gòu)的存儲器裝置150的利用效率和存儲器系統(tǒng)110的可靠性嚴(yán)重惡化,從而需要可靠的壞塊管理。
圖2是說明在圖1中示出的存儲器裝置150的示意圖。
參照圖2,存儲器裝置150可包括多個存儲塊,例如,第0至第n-1塊210-240。多個存儲塊210-240中的每個可包括多個頁面,例如2m個頁面(2m頁面),本發(fā)明將不限于此。多個頁面中的每個可包括多個存儲器單元,其中多個字線電聯(lián)接至多個存儲器單元。
另外,根據(jù)每個存儲器單元中可存儲或表達(dá)的位的數(shù)量,存儲器裝置150可包括多個存儲塊,如單層單元(slc)存儲塊和多層單元(mlc)存儲塊。slc存儲塊可包括利用存儲器單元實(shí)施的多個頁面,其中每個存儲器單元能夠存儲1位數(shù)據(jù)。mlc存儲塊可包括利用存儲器單元實(shí)施的多個頁面,其中每個存儲器單元能夠存儲多位數(shù)據(jù),例如兩位數(shù)據(jù)或更多位數(shù)據(jù)。包括利用每個能夠存儲3位數(shù)據(jù)的存儲器單元實(shí)施的多個頁面的mlc存儲塊可被稱作三層單元(tlc)存儲塊。
多個存儲塊210-240中的每個可在寫入操作期間存儲從主機(jī)裝置102提供的數(shù)據(jù)并且在讀取操作期間將存儲的數(shù)據(jù)提供至主機(jī)102。
圖3是說明在圖1中示出的多個存儲塊152-156中的一個的電路圖。
參照圖3,存儲器裝置150的存儲塊152可包括分別電聯(lián)接至位線bl0至blm-1的多個單元串340。每列的單元串340可包括至少一個漏極選擇晶體管dst和至少一個源極選擇晶體管sst。多個存儲器單元或多個存儲器單元晶體管mc0至mcn-1可串聯(lián)地電聯(lián)接在選擇晶體管dst和sst之間。各個存儲器單元mc0至mcn-1可由多層單元(mlc)配置,每個多層單元存儲多個位的數(shù)據(jù)信息。串340可分別電聯(lián)接至相應(yīng)的位線bl0至blm-1。以供參考,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。
雖然圖3示出作為示例的由nand閃速存儲器單元配置的存儲塊152,但是將注意的是,根據(jù)實(shí)施例的存儲器裝置150的存儲塊152不限于nand閃速存儲器,并且可通過nor閃速存儲器、其中組合至少兩種存儲器單元的混合閃速存儲器或其中控制器內(nèi)置于存儲器芯片中的1-nand閃速存儲器實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體裝置的操作特性可不僅適用于其中電荷存儲層通過導(dǎo)電浮柵配置的閃速存儲器裝置而且適用于其中電荷存儲層通過介電層配置的電荷擷取閃存(ctf)。
存儲器裝置150的電壓供應(yīng)塊310可提供待根據(jù)操作模式被供應(yīng)至各自字線的字線電壓,例如編程電壓、讀取電壓或通過電壓,并且提供待被供應(yīng)至體材料(bulk)例如其中形成存儲器單元的阱區(qū)的電壓。電壓供應(yīng)塊310可以在控制電路(未示出)的控制下執(zhí)行電壓產(chǎn)生操作。電壓供應(yīng)塊310可產(chǎn)生多個可變讀取電壓以產(chǎn)生多個讀取數(shù)據(jù)、在控制電路的控制下選擇存儲塊或存儲器單元陣列的扇區(qū)中的一個、選擇被選擇的存儲塊的字線中的一個并且將字線電壓提供至被選擇的字線和未被選擇的字線。
存儲器裝置150的讀取/寫入電路320可通過控制電路控制并且可根據(jù)操作模式用作感測放大器或?qū)懭腧?qū)動器。在驗證/標(biāo)準(zhǔn)讀取操作期間,讀取/寫入電路320可用作用于從存儲器單元陣列讀取數(shù)據(jù)的感測放大器。另外,在編程操作期間,讀取/寫入電路320可用作根據(jù)待被存儲在存儲器單元陣列中的數(shù)據(jù)驅(qū)動位線的寫入驅(qū)動器。讀取/寫入電路320可在編程操作期間,從緩沖器(未示出)接收待被寫入存儲器單元陣列中的數(shù)據(jù),并且可根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)驅(qū)動位線。讀取/寫入電路320可包括分別對應(yīng)于列或位線或列對或位線對的多個頁面緩沖器322、324和326,頁面緩沖器322、324和326中的每個中可包括多個鎖存器(未示出)。
圖4-圖11是說明在圖1中示出的存儲器裝置150的示意圖。
圖4是說明在圖1中示出的存儲器裝置150的多個存儲塊152-156的示例的框圖。
參照圖4,存儲器裝置150可包括多個存儲塊blk0至blkn-1,存儲塊blk0至blkn-1中的每個可以三維(3d)結(jié)構(gòu)或垂直結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。各個存儲塊blk0至blkn-1可包括在第一方向-第三方向例如x軸方向、y軸方向和z軸方向上延伸的結(jié)構(gòu)。
各個存儲塊blk0至blkn-1可包括在第二方向上延伸的多個nand串ns。多個nand串ns可被設(shè)置在第一方向和第三方向上。每個nand串ns可被電聯(lián)接至位線bl、至少一個源極選擇線ssl、至少一個接地選擇線gsl、多個字線wl、至少一個虛擬字線dwl和共源線csl。即,各個存儲塊blk0至blkn-1可被電聯(lián)接至多個位線bl、多個源極選擇線ssl、多個接地選擇線gsl、多個字線wl、多個虛擬字線dwl和多個共源線csl。
圖5是在圖4中示出的多個存儲塊blk0至blkn-1中的一個存儲塊blki的立體圖。圖6是在圖5中示出的存儲塊blki沿著線i-i’截取的剖視圖。
參照圖5和圖6,存儲器裝置150的多個存儲塊中的存儲塊blki可包括在第一方向-第三方向上延伸的結(jié)構(gòu)。
可提供襯底5111。襯底5111可包括摻雜有第一類型雜質(zhì)的硅材料。襯底5111包括摻雜有p型雜質(zhì)的硅材料或可以是p型阱,例如,袋狀(pocket)p型阱,并且可包括包圍p型阱的n型阱。雖然假設(shè)襯底5111是p型硅,但是將注意的是,襯底5111不限于是p型硅。
在第一方向上延伸的多個摻雜區(qū)域5311-5314可被設(shè)置在襯底5111上方。多個摻雜區(qū)域5311-5314可包含與襯底5111不同的第二類型雜質(zhì)。多個摻雜區(qū)域5311-5314可摻雜有n型雜質(zhì)。雖然在該實(shí)施例中,第一-第四摻雜區(qū)域5311-5314是n型,但是將注意的是,第一-第四摻雜區(qū)域5311-5314不限于是n型。
在襯底5111上方、第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的區(qū)域中,在第一方向上延伸的多個介電材料5112可順序設(shè)置在第二方向上。介電材料5112和襯底5111可在第二方向上彼此分離預(yù)定距離。介電材料5112可在第二方向上彼此分離預(yù)定距離。介電材料5112可包括諸如二氧化硅等的介電材料。
在襯底5111上方、第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的區(qū)域中,可設(shè)置在第一方向上順序設(shè)置并且在第二方向上穿過介電材料5112的多個柱狀物5113。多個柱狀物5113可分別穿過介電材料5112并且可與襯底5111電聯(lián)接。每個柱狀物5113可由多種材料配置。每個柱狀物5113的表面層5114可包括摻雜有第一類型雜質(zhì)的硅材料。每個柱狀物5113的表面層5114可包括摻雜有與襯底5111相同類型雜質(zhì)的硅材料。雖然此處假設(shè)每個柱狀物5113的表面層5114可包括p型硅,但是每個柱狀物5113的表面層5114不限于是p型硅。
每個柱狀物5113的內(nèi)層5115可由介電材料形成。每個柱狀物5113的內(nèi)層5115可被諸如二氧化硅的介電材料填充。
在第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的區(qū)域中,介電層5116可沿著介電材料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5112之間的距離的一半。即,可設(shè)置不同于介電材料5112和介電層5116的材料的區(qū)域可被設(shè)置在(i)在介電材料5112的第一介電材料的底表面上方設(shè)置的介電層5116和(ii)在介電材料5112的第二介電材料的頂表面上方設(shè)置的介電層5116之間。介電材料5112位于第一介電材料下方。
在第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的區(qū)域中,導(dǎo)電材料5211-5291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導(dǎo)電材料5211可被設(shè)置在與襯底5111鄰近的介電材料5112和襯底5111之間。特別地,在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211可被設(shè)置在(i)在襯底5111上方設(shè)置的介電層5116和(ii)在與襯底5111鄰近的介電材料5112的底表面上方設(shè)置的介電層5116之間。
在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料可被設(shè)置在(i)在介電材料5112中的一個的頂表面上方設(shè)置的介電層5116和(ii)在介電材料5112的另一個介電材料的底表面上方設(shè)置的介電層5116之間,其中介電材料5112的另一個介電材料設(shè)置在特定介電材料5112上方。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5221-5281可被設(shè)置在介電材料5112之間。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5291可被設(shè)置在最上方的介電材料5112上方。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291可以是金屬材料。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291可以是諸如多晶硅的導(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)置與在第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如,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)置在第一方向上延伸的多個介電材料5112、順序布置在第一方向上并且在第二方向上穿過多個介電材料5112的多個柱狀物5113、在多個介電材料5112和多個柱狀物5113的暴露表面上方設(shè)置的介電層5116和在第一方向上延伸的多個導(dǎo)電材料5212-5292。
在第三摻雜區(qū)域5313和第四摻雜區(qū)域5314之間的區(qū)域中,可設(shè)置與在第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如,在第三摻雜區(qū)域5313和第四摻雜區(qū)域5314之間的區(qū)域中,可設(shè)置在第一方向上延伸的多個介電材料5112、順序布置在第一方向上并且在第二方向上穿過多個介電材料5112的多個柱狀物5113、在多個介電材料5112和多個柱狀物5113的暴露表面上方設(shè)置的介電層5116和在第一方向上延伸的多個導(dǎo)電材料5213-5293。
漏極5320可分別設(shè)置在多個柱狀物5113上方。漏極5320可以是摻雜有第二類型雜質(zhì)的硅材料。漏極5320可以是摻雜有n型雜質(zhì)的硅材料。雖然在本實(shí)施例中,漏極5320包括n型硅,但將注意的是,漏極5320不限于是n型硅。此外,每個漏極5320的寬度可大于每個對應(yīng)柱狀物5113的寬度。每個漏極5320可以焊盤的形狀設(shè)置在每個對應(yīng)柱狀物5113的頂表面上方。
在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可被設(shè)置在漏極5320上方。導(dǎo)電材料5331-5333可在第一方向上順序設(shè)置。各個導(dǎo)電材料5331-5333可與相應(yīng)區(qū)域的漏極5320電聯(lián)接。漏極5320和在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可通過接觸插塞電聯(lián)接。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可以是金屬材料。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可以是諸如多晶硅的導(dǎo)電材料。
在圖5和圖6中,各個柱狀物5113可與介電層5116和在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293一起形成串。各個柱狀物5113可與介電層5116和在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293一起形成nand串ns。每個nand串ns可包括多個晶體管結(jié)構(gòu)ts。
圖7是在圖6中示出的晶體管結(jié)構(gòu)ts的剖視圖。
參照圖7,在圖6中所示的晶體管結(jié)構(gòu)ts中,介電層5116可包括第一到第三子介電層5117、5118和5119。
柱狀物5113中的每個中的p型硅的表面層5114可用作主體。與柱狀物5113鄰近的第一子介電層5117可用作隧穿介電層并且可包括熱氧化層。
第二子介電層5118可用作電荷存儲層。第二子介電層5118可用作電荷捕捉層并且可包括氮化物層或諸如氧化鋁層、氧化鉿層等金屬氧化物層。
與導(dǎo)電材料5233鄰近的第三子介電層5119可用作阻擋介電層。與在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5233鄰近的第三子介電層5119可形成為單層或多層。第三子介電層5119可以是諸如氧化鋁層、氧化鉿層等具有大于第一子介電層5117和第二子介電層5118的介電常數(shù)的高k介電層。
導(dǎo)電材料5233可用作柵或控制柵。即,柵或控制柵5233、阻擋介電層5119、電荷存儲層5118、隧穿介電層5117和主體5114可以形成晶體管或存儲器單元晶體管結(jié)構(gòu)。例如,第一至第三子介電層5117-5119可形成氧化物-氮化物-氧化物(ono)結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中,為了解釋方便,柱狀物5113的每個中的p型硅的表面層5114將被稱為第二方向上的主體。
存儲塊blki可包括多個柱狀物5113。即,存儲塊blki可包括多個nand串ns。詳細(xì)地,存儲塊blki可包括在第二方向或垂直于襯底5111的方向上延伸的多個nand串ns。
每個nand串ns可包括在第二方向上設(shè)置的多個晶體管結(jié)構(gòu)ts。每個nand串ns的多個晶體管結(jié)構(gòu)ts中的至少一個可用作串源極晶體管sst。每個nand串ns的多個晶體管結(jié)構(gòu)ts中的至少一個可用作接地選擇晶體管gst。
柵或控制柵可與在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293對應(yīng)。即,柵或控制柵可在第一方向上延伸并且形成字線、至少兩個選擇線、至少一個源極選擇線ssl和至少一個接地選擇線gsl。
在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可被電聯(lián)接至nand串ns的一端。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可用作位線bl。即,在一個存儲塊blki中,多個nand串ns可被電聯(lián)接至一個位線bl。
在第一方向上延伸的第二類型摻雜區(qū)域5311-5314可被提供至nand串ns的另一端。在第一方向上延伸的第二類型摻雜區(qū)域5311-5314可用作共源線csl。
此外,存儲塊blki可包括在諸如第二方向的垂直于襯底5111的方向上延伸的多個nand串ns并且可用作例如電荷捕捉型存儲器的nand閃速存儲塊,其中多個nand串ns被電聯(lián)接至一個位線bl。
雖然圖5-圖7說明在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293設(shè)置成9層,但是將注意的是,在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293不限于設(shè)置成9層。例如,在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料可以設(shè)置成8層、16層或任意多層。即,在一個nand串ns中,晶體管的數(shù)量可以是8、16或更多。
雖然圖5-圖7說明3個nand串ns被電聯(lián)接至一個位線bl,但是將注意的是,本實(shí)施例不限于被電聯(lián)接至一個位線bl的3個nand串ns。在存儲塊blki中,m個nand串ns可被電聯(lián)接至一個位線bl,m為正整數(shù)。根據(jù)被電聯(lián)接至一個位線bl的nand串ns的數(shù)量,同樣可控制在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293的數(shù)量和共源線5311-5314的數(shù)量。
此外,雖然圖5-圖7說明3個nand串ns被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一種導(dǎo)電材料,但是將注意的是,本實(shí)施例不限于3個nand串ns被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一種導(dǎo)電材料。例如,n個nand串ns可被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一種導(dǎo)電材料,n為正整數(shù)。根據(jù)被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一種導(dǎo)電材料的nand串ns的數(shù)量,同樣可控制位線5331-5333的數(shù)量。
圖8是說明參照圖5-圖7描述的具有第一結(jié)構(gòu)的存儲塊blki的等效電路圖。
參照圖8,在具有第一結(jié)構(gòu)的塊blki中,nand串ns11-ns31可被設(shè)置在第一位線bl1和共源線csl之間。第一位線bl1可與圖5和圖6中的在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331對應(yīng)。nand串ns12-ns32可被設(shè)置在第二位線bl2和共源線csl之間。第二位線bl2可與圖5和圖6中的在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5332對應(yīng)。nand串ns13-ns33可被設(shè)置在第三位線bl3和共源線csl之間。第三位線bl3可與圖5和圖6中的在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5333對應(yīng)。
每個nand串ns的源極選擇晶體管sst可被電聯(lián)接至相應(yīng)的位線bl。每個nand串ns的接地選擇晶體管gst可被電聯(lián)接至共源線csl。存儲器單元mc可被設(shè)置在每個nand串ns的源極選擇晶體管sst和接地選擇晶體管gst之間。
在該示例中,nand串ns可由行和列的單元限定。電聯(lián)接至一位線的nand串ns可形成一列。電聯(lián)接至第一位線bl1的nand串ns11-ns31可與第一列對應(yīng),電聯(lián)接至第二位線bl2的nand串ns12-ns32可與第二列對應(yīng),電聯(lián)接至第三位線bl3的nand串ns13-ns33可與第三列對應(yīng)。電聯(lián)接至一個源極選擇線ssl的nand串ns可形成一行。電聯(lián)接至第一源極選擇線ssl1的nand串ns11-ns13可形成第一行,電聯(lián)接至第二源極選擇線ssl2的nand串ns21-ns23可形成第二行,電聯(lián)接至第三源極選擇線ssl3的nand串ns31-ns33可形成第三行。
在每個nand串ns中,可定義高度。在每個nand串ns中,與接地選擇晶體管gst鄰近的存儲器單元mc1的高度可以具有值“1”。在每個nand串ns中,當(dāng)從襯底5111測量時,存儲器單元的高度可隨存儲器單元靠近源極選擇晶體管sst而增加。在每個nand串ns中,與源極選擇晶體管sst鄰近的存儲器單元mc6的高度可以是7。
在相同行的nand串ns的源極選擇晶體管sst可共享源極選擇線ssl。在不同行的nand串ns的源極選擇晶體管sst可分別電聯(lián)接至不同的源極選擇線ssl1、ssl2和ssl3。
在相同行的nand串ns中相同高度處的存儲器單元可共享字線wl。即,在相同高度處,電聯(lián)接至不同行的nand串ns的存儲器單元mc的字線wl可電聯(lián)接。在相同行的nand串ns中相同高度處的虛擬存儲器單元dmc可共享虛擬字線dwl。即,在相同高度或水平處,電聯(lián)接至不同行的nand串ns的虛擬存儲器單元dmc的虛擬字線dwl可被電聯(lián)接。
位于相同水平或高度或?qū)拥淖志€wl或虛擬字線dwl可在可設(shè)置在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293的層處彼此電聯(lián)接。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293可通過接觸部共同電聯(lián)接至上層。在上層處,可電聯(lián)接在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293。在相同行的nand串ns的接地選擇晶體管gst可共享接地選擇線gsl。此外,在不同行的nand串ns的接地選擇晶體管gst可共享接地選擇線gsl。即,nand串ns11-ns13、ns21-ns23和ns31-ns33可電聯(lián)接至接地選擇線gsl。
共源線csl可電聯(lián)接至nand串ns。在有源區(qū)域上方和襯底5111上方,第一至第四摻雜區(qū)域5311-5314可電聯(lián)接。第一至第四摻雜區(qū)域5311-5314可通過接觸部被電聯(lián)接至上層并且在上層處,可電聯(lián)接第一至第四摻雜區(qū)域5311-5314。
如圖8所示,相同高度或水平的字線wl可電聯(lián)接。因此,當(dāng)在具體高度處的字線wl被選擇時,被電聯(lián)接至該字線wl的全部nand串ns可被選擇。不同行中的nand串ns可被電聯(lián)接至不同的源極選擇線ssl。因此,在電聯(lián)接至相同字線wl的nand串ns中,通過選擇源極選擇線ssl1-ssl3中的一個,處于未選擇的行中的nand串ns可與位線bl1-bl3電隔離。換言之,通過選擇源極選擇線ssl1-ssl3中的一個,可選擇nand串ns的行。此外,通過選擇位線bl1-bl3中的一個,可在列單元中選擇在選擇的行的nand串ns。
在每個nand串ns中,可設(shè)置虛擬存儲器單元dmc。在圖8中,虛擬存儲器單元dmc可被設(shè)置在每個nand串ns中的第三存儲器單元mc3和第四存儲器單元mc4之間。即,第一至第三存儲器單元mc1-mc3可被設(shè)置在虛擬存儲器單元dmc和接地選擇晶體管gst之間。第四至第六存儲器單元mc4-mc6可被設(shè)置在虛擬存儲器單元dmc和源極選擇晶體管sst之間。每個nand串ns的存儲器單元mc可通過虛擬存儲器單元dmc被劃分成存儲器單元組。在劃分的存儲器單元組中,與接地選擇晶體管gst鄰近的存儲器單元例如mc1-mc3可被稱為下部存儲器單元組,與串選擇晶體管sst鄰近的存儲器單元例如mc4-mc6可被稱為上部存儲器單元組。
在下文中,將參照圖9-圖11進(jìn)行詳細(xì)描述,圖9-圖11示出根據(jù)利用不同于第一結(jié)構(gòu)的三維(3d)非易失性存儲器裝置來實(shí)施的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)中的存儲器裝置。
圖9是示意性說明利用三維(3d)非易失性存儲器裝置來實(shí)施的存儲器裝置并且示出圖4的多個存儲塊的存儲塊blkj的立體圖,其中三維非易失性存儲器裝置不同于上文參照圖5-圖8描述的第一結(jié)構(gòu)。圖10是說明沿圖9的線vii-vii’截取的存儲塊blkj的剖視圖。
參照圖9和圖10,圖1的存儲器裝置150的多個存儲塊中的存儲塊blkj可包括在第一至第三方向上延伸的結(jié)構(gòu)。
可提供襯底6311。例如,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可包括摻雜有p型雜質(zhì)的硅材料或可以是p型阱,例如袋狀p型阱,并且包括包圍p型阱的n型阱。雖然在該實(shí)施例中,襯底6311是p型硅,但是將注意的是,襯底6311不限于是p型硅。
在x軸方向和y軸方向上延伸的第一-第四導(dǎo)電材料6321-6324被設(shè)置在襯底6311上方。第一-第四導(dǎo)電材料6321-6324可在z軸方向上分開預(yù)定距離。
在x軸方向和y軸方向上延伸的第五-第八導(dǎo)電材料6325-6328可被設(shè)置在襯底6311上方。第五-第八導(dǎo)電材料6325-6328可以在z軸方向上分開預(yù)定距離。第五-第八導(dǎo)電材料6325-6328可在y軸方向上與第一-第四導(dǎo)電材料6321-6324分開。
可設(shè)置穿過第一-第四導(dǎo)電材料6321-6324的多個下部柱狀物dp。每個下部柱狀物dp在z軸方向上延伸。另外,可設(shè)置穿過第五-第八導(dǎo)電材料6325-6328的多個上部柱狀物up。每個上部柱狀物up在z軸方向上延伸。
下部柱狀物dp和上部柱狀物up中的每個可包括內(nèi)部材料6361、中間層6362和表面層6363。中間層6362可用作單元晶體管的溝道。表面層6363可包括阻擋介電層、電荷存儲層和隧穿介電層。
下部柱狀物dp和上部柱狀物up可通過管柵pg電聯(lián)接。管柵pg可被設(shè)置在襯底6311中。例如,管柵pg可包括與下部柱狀物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可包括n型硅材料。第二類型的摻雜材料6312可用作共源線csl。
漏極6340可被設(shè)置在上部柱狀物up上方。漏極6340可包括n型硅材料。在y軸方向上延伸的第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352可被設(shè)置在漏極6340上方。
第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352可在x軸方向上分開。第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352可由金屬形成。第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352以及漏極6340可通過接觸插塞電聯(lián)接。第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352分別用作第一位線bl1和第二位線bl2。
第一導(dǎo)電材料6321可用作源極選擇線ssl,第二導(dǎo)電材料6322可用作第一虛擬字線dwl1,第三導(dǎo)電材料6323和第四導(dǎo)電材料6324分別用作第一主字線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分別用作第三主字線mwl3和第四主字線mwl4,第七導(dǎo)電材料6327可用作第二虛擬字線dwl2,第八導(dǎo)電材料6328可用作漏極選擇線dsl。
下部柱狀物dp和與下部柱狀物dp鄰近的第一至第四導(dǎo)電材料6321-6324形成下部串。上部柱狀物up和與上部柱狀物up鄰近的第五至第八導(dǎo)電材料6325-6328形成上部串。下部串和上部串可通過管柵pg電聯(lián)接。下部串的一端可被電聯(lián)接至用作共源線csl的第二類型的摻雜材料6312。上部串的一端可通過漏極6340被電聯(lián)接至對應(yīng)的位線。一個下部串和一個上部串形成一個單元串,該單元串被電聯(lián)接在用作共源線csl的第二類型的摻雜材料6312和用作位線bl的上部導(dǎo)電材料層6351和6352的對應(yīng)一個之間。
即,下部串可包括源極選擇晶體管sst、第一虛擬存儲器單元dmc1以及第一主存儲器單元mmc1和第二主存儲器單元mmc2。上部串可包括第三主存儲器單元mmc3和第四主存儲器單元mmc4、第二虛擬存儲器單元dmc2和漏極選擇晶體管dst。
在圖9和圖10中,上部串和下部串可形成nand串ns,nand串ns可包括多個晶體管結(jié)構(gòu)ts。因為以上參照圖7詳細(xì)描述了在圖9和圖10中的nand串ns中包括的晶體管結(jié)構(gòu),所以此處將省略對其的詳細(xì)描述。
圖11是說明如上文參照圖9和圖10所述的具有第二結(jié)構(gòu)的存儲塊blkj的等效電路的電路圖。為了方便的目的,僅示出在第二結(jié)構(gòu)的存儲塊blkj中形成一對的第一串和第二串。
參照圖11,在存儲器裝置150的多個塊中的具有第二結(jié)構(gòu)的存儲塊blkj中,可以限定多個對的方式設(shè)置單元串,每個單元串利用如以上參照圖9和圖10描述的通過管柵pg電聯(lián)接的一個上部串和一個下部串來實(shí)施。
即,在具有第二結(jié)構(gòu)的某一存儲塊blkj中,沿第一溝道ch1(未示出)堆疊的存儲器單元cg0-cg31,例如至少一個源極選擇柵ssg1和至少一個漏極選擇柵dsg1可形成第一串st1,以及沿第二溝道ch2(未示出)堆疊的存儲器單元cg0-cg31,例如至少一個源極選擇柵ssg2和至少一個漏極選擇柵dsg2可形成第二串st2。
第一串st1和第二串st2可被電聯(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可被電聯(lián)接至第一位線bl1,第二串st2可被電聯(lián)接至第二位線bl2。
雖然圖11示出第一串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,但是可想到的是,第一串st1和第二串st2可被電聯(lián)接至相同的源極選擇線ssl和相同的位線bl,第一串st1可被電聯(lián)接至第一漏極選擇線dsl1,以及第二串st2可被電聯(lián)接至第二漏極選擇線dsl2。此外,可想到的是,第一串st1和第二串st2可被電聯(lián)接至相同的漏極選擇線dsl和相同的位線wl,第一串st1可被電聯(lián)接至第一源極選擇線ssl1,并且第二串st2可被電聯(lián)接至第二源極選擇線ssl2。
圖12a和圖12b是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)的配置和操作的簡圖。
圖12a和圖12b說明包括多個存儲器裝置1501和1502的存儲器系統(tǒng)110的配置。
參照圖12a和圖12b,存儲器系統(tǒng)110可包括控制器130、第一存儲器裝置1501和第二存儲器裝置1502。第一存儲器裝置1501和第二存儲器裝置1502可分別包括第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>。存儲塊1501<1>-1501<3>和1502<1>-1502<3>中的每個可包括多層單元(mlc)。
通過這種方式,第一存儲器裝置1501和第二存儲器裝置1502可通過不同通道即第一通道ch1和第二通道ch2獨(dú)立地輸入/輸出數(shù)據(jù)。
控制器130可在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇一個或多個犧牲塊以用于垃圾收集操作。
在實(shí)施例中,控制器130可將選擇的犧牲塊分類成第一犧牲塊和第二犧牲塊。第一犧牲塊可以是在響應(yīng)于主機(jī)請求存儲數(shù)據(jù)之后第一次被選為犧牲塊的塊(圖12a中的步驟1301)。第二犧牲塊可以是先前在前一垃圾收集操作期間被選為目標(biāo)塊的塊(圖12b中的步驟1305)。
在實(shí)施例中,控制器130可在具有第一犧牲塊的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇第一目標(biāo)塊以用于垃圾收集操作(圖12a中的步驟1302)。
在實(shí)施例中,控制器130可在不具有第一犧牲塊的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇第二目標(biāo)塊以用于垃圾收集操作(圖12a中的步驟1303)。
在實(shí)施例中,控制器130可在具有第二犧牲塊的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇第三目標(biāo)塊以用于垃圾收集操作(圖12b中的步驟1306)。
例如,參照圖12a,在垃圾收集操作期間,控制器130可在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>中選擇第一存儲塊1501<1>和第二存儲塊1501<2>作為犧牲塊并在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇第二存儲塊1502<2>作為犧牲塊。
當(dāng)?shù)谝唤M存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>中的每個響應(yīng)于主機(jī)請求正在存儲數(shù)據(jù)同時第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>正在存儲作為前一垃圾收集操作的結(jié)果的數(shù)據(jù)時,控制器130可將第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>分類為第一犧牲塊。
例如,假設(shè)第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>被分類為第一犧牲塊??刂破?30可在具有第一犧牲塊的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>中選擇任何空塊作為第一目標(biāo)塊。此外,控制器130可在不具有第一犧牲塊的第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇任何空塊作為第二目標(biāo)塊。
控制器130可在層(level)基礎(chǔ)上分離在第一犧牲塊的mlc中存儲的數(shù)據(jù)并且將分離的數(shù)據(jù)分別復(fù)制到第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊中(圖12a中的步驟1304)。
例如,假設(shè)第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>被分類為第一犧牲塊,第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第三存儲塊1501<3>被選擇為第一目標(biāo)塊,且第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第三存儲塊1502<3>被選擇為第二目標(biāo)塊。在該情況下,控制器130可根據(jù)將在后面描述的交錯復(fù)制策略將在低層lsb中存儲的數(shù)據(jù),即為第一犧牲塊的第一存儲塊1501<1>的最低有效位(lsb)數(shù)據(jù),復(fù)制至為第一目標(biāo)塊的第三存儲塊1501<3>中,并且將為第一存儲塊1501<1>的最高有效位(msb)數(shù)據(jù)的在高層msb中存儲的數(shù)據(jù)復(fù)制至為第二目標(biāo)塊的第三存儲塊1502<3>中。
例如,參照圖12b,在垃圾收集操作期間,控制器130可選擇第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>和第二存儲塊1501<2>以及第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>作為犧牲塊。
當(dāng)?shù)谝唤M存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>中的每個響應(yīng)于主機(jī)請求正在存儲數(shù)據(jù)同時作為前一垃圾收集操作的結(jié)果,第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>正在存儲數(shù)據(jù)時,控制器130可將第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>分類為第二犧牲塊。
例如,假設(shè)第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>被分類為第二犧牲塊??刂破?30可在具有第二犧牲塊的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>中選擇任何空塊作為第三目標(biāo)塊。
控制器130可在“原樣”的基礎(chǔ)上將在第二犧牲塊的mlc中存儲的所有數(shù)據(jù)復(fù)制至第三目標(biāo)塊中(1307),而無需在層基礎(chǔ)上分離數(shù)據(jù)。
下面將描述將選擇的犧牲塊分類為第一犧牲塊和第二犧牲塊(在圖12a中的步驟1301和圖12b中的步驟1305)。
當(dāng)響應(yīng)于主機(jī)請求將數(shù)據(jù)存儲在存儲塊中時,控制器130也可將第一識別信息(未示出)一起存儲在相應(yīng)的存儲塊中。
當(dāng)作為垃圾收集操作的結(jié)果將垃圾收集的數(shù)據(jù)存儲在目標(biāo)塊中時,控制器130也可將第二識別信息(未示出)一起存儲在相應(yīng)的目標(biāo)存儲塊中。
因此,除了空塊之外的每個存儲塊可將第一識別信息和第二識別信息中的一個存儲在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中。
因此,控制器130可將存儲第一識別信息的選擇的犧牲塊分類為第一犧牲塊同時將存儲第二識別信息的選擇的犧牲塊分類為第二犧牲塊。
圖13a-圖13c是用于描述圖12a和圖12b的存儲器系統(tǒng)的示例性操作的簡圖。
圖13a-圖13c示出分別具有2-位mlc結(jié)構(gòu)的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第一存儲器裝置1501和第二存儲器裝置1502。
在實(shí)施例中,可通過單觸發(fā)編程方案對第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>執(zhí)行響應(yīng)于主機(jī)請求即編程指令的編程操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知單觸發(fā)編程并且單觸發(fā)編程表示在同一時間將多層數(shù)據(jù)存儲在mlc中的操作。
圖13a示例性地示出在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>中被選為第一犧牲塊的第一存儲塊1501<1>和在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中也被選為第一犧牲塊的第一存儲塊1502<1>。圖13a也示例性地示出作為空塊的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的其它存儲塊。假定在響應(yīng)于主機(jī)請求存儲數(shù)據(jù)0、1、2和3之后尚未對第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中的第一存儲塊1501<1>和1502<1>執(zhí)行垃圾收集操作。
作為單觸發(fā)編程的結(jié)果,十進(jìn)制值數(shù)據(jù)“0”和“1”(下文分別被稱為數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1)被分別存儲在包括在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一犧牲塊或第一存儲塊1501<1>的第一頁面p111的低層區(qū)域lsb和高層區(qū)域msb中。同樣地,作為單觸發(fā)編程的結(jié)果,下文分別被稱為數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3的十進(jìn)制值數(shù)據(jù)“2”和“3”被分別存儲在包括在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第一犧牲塊或第一存儲塊1502<1>的第一頁面p211的低層區(qū)域lsb和高層區(qū)域msb中。因為第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中的每個使用彼此不同的專用通道ch1和ch2,所以不可能對分別屬于不同組存儲塊1501<1>-1501<3>和1502<1>-1502<3>的存儲塊執(zhí)行交錯讀取操作。
如圖13a所示,當(dāng)諸如數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1、或數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3的連續(xù)數(shù)據(jù)由于單觸發(fā)編程操作以從低層lsb至高層msb的升序被存儲在諸如第一存儲塊1501<1>和1502<1>的每個的單個存儲塊中時,不可能對相鄰存儲塊例如分別屬于第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第一存儲塊1501<1>和1502<1>兩者執(zhí)行交錯讀取操作,因為相同層存儲的數(shù)據(jù)在相鄰存儲塊之間不是連續(xù)的關(guān)系。例如,第一存儲塊1501<1>的低層lsb的數(shù)據(jù)與第一存儲塊1502<1>的低層lsb數(shù)據(jù)2不連續(xù),第一存儲塊1501<1>和1502<1>之間的高層msb數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)3也不連續(xù)。
總之,如圖12a、圖12b和圖13a所示,當(dāng)包括mlc的第一存儲器裝置1501和第二存儲器裝置150通過不同通道ch1和ch2輸入/輸出數(shù)據(jù)以及通過單觸發(fā)編程存儲從主機(jī)102應(yīng)用的數(shù)據(jù)時,不能對分別屬于不同組存儲塊1501<1>-1501<3>和1502<1>-1502<3>的多個存儲塊執(zhí)行交錯讀取操作。
當(dāng)諸如第一存儲塊1501<1>和1502<1>、第二存儲塊1501<2>和1502<2>或第三存儲塊1501<3>和1502<3>的存儲塊使用不同通道ch1和ch2形成來自不同組存儲塊1501<1>-1501<3>和1502<1>-1502<3>的超級塊時,可需要交錯讀取操作。超級存儲塊可包括在捆綁在一起并且作為單個存儲塊管理的不同存儲器裝置或不同平面中包括的多個存儲塊。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,在垃圾收集操作期間,由于單觸發(fā)編程操作存儲在單個存儲塊例如第一存儲塊1501<1>和1502<1>的每個中的諸如數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1或數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3的連續(xù)數(shù)據(jù)可被布置為適合交錯讀取操作。
參照圖13b,在如圖13a中說明在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇第一犧牲塊之后,控制器130可從第一組存儲塊1501<1>-1501<3>中選擇與第一存儲塊1501<1>對應(yīng)的第一目標(biāo)塊,其是第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一犧牲塊。圖13b示例性地示出在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>中作為第一目標(biāo)塊的第二存儲塊1501<2>。
另外,控制器130可從第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇與第二存儲塊1502<2>對應(yīng)的第一目標(biāo)塊,其是第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第一犧牲塊。圖13b示例性地示出在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中作為第一目標(biāo)塊的第二存儲塊1502<2>。
此外,控制器130可從第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇與第一存儲塊1501<1>對應(yīng)的第二目標(biāo)塊,其是第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一犧牲塊。圖13b示例性地示出在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中作為第二目標(biāo)塊的第二存儲塊1502<2>。
此外,控制器130可從第一組存儲塊1501<1>-1501<3>中選擇與第二存儲塊1502<2>對應(yīng)的第二目標(biāo)塊,其是第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第一犧牲塊。圖13b示例性地示出在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>中作為第二目標(biāo)塊的第二存儲塊1501<2>。
因此,第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>可被選為針對相同組存儲塊即第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第一存儲塊1502<1>的第一目標(biāo)塊,也被選為針對不同組存儲塊即第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>的第二目標(biāo)塊。
同樣地,第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>可被選為針對相同組存儲塊即第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>的第一目標(biāo)塊,也被選為針對不同組存儲塊即第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第一存儲塊1502<1>的第二目標(biāo)塊。
例如,當(dāng)?shù)谝唤M存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第一存儲塊1501<1>和1502<1>作為超級塊被一起管理時,被選為用于第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中的超級塊的第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊兩者的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>可被稱為與第一存儲塊1501<1>和1502<1>的超級塊對應(yīng)的第一共用目標(biāo)塊。
同樣地,被選為用于第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中的超級塊的第一目標(biāo)塊和第二目標(biāo)塊兩者的第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1501<2>可被稱為與第一存儲塊1501<1>和1502<1>的超級塊對應(yīng)的第二共用目標(biāo)塊。
在該情況下,可根據(jù)如下交錯復(fù)制策略執(zhí)行垃圾收集操作。
首先,第一犧牲塊的數(shù)據(jù)以存儲塊為單位被順序地復(fù)制出。例如,第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>的數(shù)據(jù)被復(fù)制至目標(biāo)塊,然后,第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>的數(shù)據(jù)被復(fù)制至目標(biāo)塊。
其次,在第一犧牲塊中的每個中,以從低層lsb至高層msb的升序復(fù)制數(shù)據(jù)。如上文參照圖13a所述,連續(xù)數(shù)據(jù),例如數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1或數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3,由于單觸發(fā)編程操作以從低層lsb至高層msb的升序被存儲在第一犧牲塊中的每個即第一存儲塊1501<1>和1502<1>中的每個中。因此,作為復(fù)制的結(jié)果,連續(xù)數(shù)據(jù)可從第一犧牲塊中的每個被復(fù)制出。
再次,連續(xù)復(fù)制出的數(shù)據(jù)在mlc的升序?qū)拥幕A(chǔ)上以從第一共用目標(biāo)塊到第二共用目標(biāo)塊的順序被存儲在目標(biāo)塊中。當(dāng)所有目標(biāo)塊的特定層充滿數(shù)據(jù)時,剩余的復(fù)制數(shù)據(jù)被存儲在所有目標(biāo)塊的下一個高層中。
例如,參照圖13b,在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一犧牲塊或第一存儲塊1501<1>中分別存儲的數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1可以從低層lsb至高層msb的升序被首先復(fù)制出。然后,連續(xù)復(fù)制出的數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1可順序存儲在第一共用目標(biāo)塊和第二共用目標(biāo)塊即第二存儲塊1501<2>和1502<2>的低層lsb中。然后,在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的另一個第一犧牲塊或第二存儲塊1502<1>中分別存儲的數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3可以從低層lsb至高層msb的升序被再次復(fù)制出。然后,連續(xù)復(fù)制出的數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3可順序地存儲在第一共用目標(biāo)塊和第二共用目標(biāo)塊即第二存儲塊1501<2>和1502<2>的高層中。
當(dāng)如上所述完成垃圾收集操作時,可擦除第一犧牲塊或第一存儲塊1501<1>和1502<1>。
此外,一旦完成垃圾收集操作,數(shù)據(jù)0可被存儲在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一共用目標(biāo)塊或第二存儲塊1501<2>的第一頁面p121的低層lsb中并且數(shù)據(jù)2可被存儲在第一頁面p121的高層msb中。此外,數(shù)據(jù)1可被存儲在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二共用目標(biāo)塊或第二存儲塊1502<2>的第一頁面p221的低層lsb中并且數(shù)據(jù)3可被存儲在第一頁面p221的高層msb中。
因此,因為在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>中包括的第一頁面p121的低層lsb中存儲的數(shù)據(jù)0和在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>中包括的第一頁面p221的低層lsb中存儲的數(shù)據(jù)1具有連續(xù)值,所以可執(zhí)行交錯讀取操作。同樣地,因為在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>中包括的第一頁面p121的高層msb中存儲的數(shù)據(jù)2和在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>中包括的第一頁面p221的高層msb中存儲的數(shù)據(jù)3具有連續(xù)值,所以可執(zhí)行交錯讀取操作。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,一旦完成適于如參照圖13b描述的交錯讀取操作的數(shù)據(jù)排列,控制器130可不管隨后的垃圾收集操作而保持?jǐn)?shù)據(jù)排列不變。
圖13c示出在如圖13b中說明的在先垃圾收集操作之后的隨后垃圾收集操作。
參照圖13c,一旦完成參照圖13b所述的在先垃圾收集操作,作為如在圖13b中說明的在先垃圾收集操作的結(jié)果,第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一共用目標(biāo)塊和第二共用目標(biāo)塊或第二存儲塊1501<2>和1502<2>可在mlc的升序?qū)拥幕A(chǔ)上存儲數(shù)據(jù)以用于交錯讀取操作。例如,連續(xù)數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1被存儲在第二存儲塊1501<2>和1502<2>的頁面p121和p221的低層lsb中,而連續(xù)數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3被存儲在第二存儲塊1501<2>和1502<2>的頁面p121和p221的高層msb中。第一存儲塊1501<1>和1502<1>的超級塊被擦除從而使塊變空。第三存儲塊1501<3>和1502<3>的超級塊仍為空塊。
在圖13c中,當(dāng)控制器130在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇第二存儲塊1501<2>和1502<2>作為用于隨后垃圾收集操作的犧牲塊時,控制器130可將第二存儲塊1501<2>和1502<2>分類為第二犧牲塊,因為第二存儲塊1501<2>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>在先前垃圾收集操作期間被選為目標(biāo)塊。
另外,控制器130可在其中每個具有第二犧牲塊的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇空存儲塊作為第三目標(biāo)塊。例如,控制器可分別在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>中選擇第三存儲塊1501<3>和1502<3>作為對于第二犧牲塊或第二存儲塊1501<2>和1502<2>的第三目標(biāo)塊。
因此,無需如參照圖13b所述的數(shù)據(jù)排列,在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二犧牲塊或第二存儲塊1501<2>和1502<2>中包括的mlc的所有數(shù)據(jù)可被分別復(fù)制至在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第三目標(biāo)塊或第三存儲塊1501<3>和1502<3>中包括的mlc中。
例如,在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二犧牲塊或第二存儲塊1501<2>和1502<2>中包括的第一頁面p121和p221的低層lsb中存儲的數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1可被分別復(fù)制至在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第三目標(biāo)塊或第三存儲塊1501<3>和1502<3>中包括的第一頁面p131和p231的低層lsb中。此外,在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二犧牲塊或第二存儲塊1501<2>和1502<2>中包括的第一頁面p121和p221的高層msb中存儲的數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3可被分別復(fù)制至在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第三目標(biāo)塊或第三存儲塊1501<3>和1502<3>中包括的第一頁面p131和p231的高層msb中。
當(dāng)如上所述完成垃圾收集操作時,可擦除第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二犧牲塊或第二存儲塊1501<2>和1502<2>的內(nèi)容。
當(dāng)?shù)诙奚鼔K的垃圾收集操作完成而無需如參照圖13b所述的數(shù)據(jù)排列時,數(shù)據(jù)0可被存儲在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第三共用目標(biāo)塊或第三存儲塊1501<3>的第一頁面p131的低層lsb中,數(shù)據(jù)2可被存儲在第一頁面p131的高層msb中。此外,數(shù)據(jù)1可被存儲在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第四共用目標(biāo)塊或第三存儲塊1502<3>的第一頁面p231的低層lsb中,數(shù)據(jù)3可被存儲在第一頁面p231的高層msb中。
因此,因為在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第三存儲塊1501<3>中包括的第一頁面p131的低層lsb中存儲的數(shù)據(jù)0和在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第三存儲塊1502<3>中包括的第一頁面p231的低層lsb中存儲的數(shù)據(jù)1具有連續(xù)值,所以可執(zhí)行交錯讀取操作。同樣地,因為在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第三存儲塊1501<3>中包括的第一頁面p131的高層msb中存儲的數(shù)據(jù)2和在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第三存儲塊1502<3>中包括的第一頁面p231的高層msb中存儲的數(shù)據(jù)3具有連續(xù)值,所以可執(zhí)行交錯讀取操作。
通過這種方式,因為對第二犧牲塊執(zhí)行垃圾收集操作而無需如參照圖13b描述的數(shù)據(jù)排列,所以在完成圖13b的垃圾收集操作之后,可執(zhí)行交錯讀取操作,其中對第二犧牲塊執(zhí)行的垃圾收集操作不同于具有圖13b的數(shù)據(jù)排列的對第一犧牲塊的垃圾收集操作。即,一旦完成如參照圖13b描述的適于交錯讀取操作的數(shù)據(jù)排列,控制器130可不管隨后的垃圾收集操作而保持?jǐn)?shù)據(jù)排列不變。
圖14是用于描述圖12a的存儲器系統(tǒng)的另一示例性操作的簡圖。
圖14的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>除第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>具有3-位tlc結(jié)構(gòu)并因此各個頁面p111-p221具有低層lsb、高層msb和中層csb之外可與圖13b的第一組存儲塊1501<1>-1501<3>和第二組存儲塊1502<1>-1502<3>相同。
在該情況下,可根據(jù)如下的復(fù)制策略執(zhí)行垃圾收集操作。
首先,第一犧牲塊的數(shù)據(jù)以存儲塊為單位被順序地復(fù)制出。例如,第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一存儲塊1501<1>的數(shù)據(jù)被復(fù)制至目標(biāo)塊,然后,第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>的數(shù)據(jù)被復(fù)制至目標(biāo)塊。
其次,在第一犧牲塊中的每個中,以從低層lsb至高層msb的升序復(fù)制數(shù)據(jù)。如上文參照圖13a所述,諸如數(shù)據(jù)0-數(shù)據(jù)2或數(shù)據(jù)3-數(shù)據(jù)5的連續(xù)數(shù)據(jù)由于單觸發(fā)編程操作以從低層lsb至高層msb的升序存儲在諸如第一存儲塊1501<1>和1502<1>中的每個的第一犧牲塊中的每個中。因此,作為復(fù)制的結(jié)果,連續(xù)數(shù)據(jù)可從第一犧牲塊中的每個被復(fù)制出。
再次,連續(xù)復(fù)制出的數(shù)據(jù)在mlc的升序?qū)拥幕A(chǔ)上以從第一共用目標(biāo)塊到第二共用目標(biāo)塊的順序被存儲在目標(biāo)塊中。當(dāng)所有目標(biāo)塊的特定層充滿數(shù)據(jù)時,剩余的復(fù)制數(shù)據(jù)被存儲在所有目標(biāo)塊的下一個高層中。
例如,參照圖14,在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一犧牲塊或第一存儲塊1501<1>中分別存儲的數(shù)據(jù)0-數(shù)據(jù)2可以從低層lsb至高層msb的升序被首先復(fù)制出。然后,連續(xù)復(fù)制出的數(shù)據(jù)0-數(shù)據(jù)2可順序地被存儲在第一共用目標(biāo)塊和第二共用目標(biāo)塊即第二存儲塊1501<2>和1502<2>的低層lsb中。當(dāng)全部第二存儲塊1501<2>和1502<2>的低層lsb充滿數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1時,剩余復(fù)制的數(shù)據(jù)2可被存儲在全部目標(biāo)塊的中層csb中。然后,在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的另一個第一犧牲塊或第一存儲塊1502<1>中分別存儲的數(shù)據(jù)3-數(shù)據(jù)5可以從低層lsb至高層msb的升序被再次復(fù)制出。然后,連續(xù)復(fù)制出的數(shù)據(jù)3和數(shù)據(jù)5可順序地被存儲在第一共用目標(biāo)塊和第二共用目標(biāo)塊即第二存儲塊1501<2>和1502<2>的中層csb中。當(dāng)全部第二存儲塊1501<2>和1502<2>的中層csb充滿數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3時,剩余復(fù)制的數(shù)據(jù)4和數(shù)據(jù)5可被存儲在全部目標(biāo)塊的高層msb中。
當(dāng)如上所述完成垃圾收集操作時,可擦除第一犧牲塊或第一存儲塊1501<1>和1502<1>。
因此,因為在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>中包括的第一頁面p121的低層lsb中存儲的數(shù)據(jù)0和在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>中包括的第一頁面p221的低層lsb中存儲的數(shù)據(jù)1具有連續(xù)值,所以可執(zhí)行交錯讀取操作。同樣地,因為在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>中包括的第一頁面p121的中層csb中存儲的數(shù)據(jù)2和在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>中包括的第一頁面p221的中層csb中存儲的數(shù)據(jù)3具有連續(xù)值,所以可執(zhí)行交錯讀取操作。此外,因為在第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第二存儲塊1501<2>中包括的第一頁面p121的高層msb中存儲的數(shù)據(jù)4和在第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二存儲塊1502<2>中包括的第一頁面p221的高層msb中存儲的數(shù)據(jù)5具有連續(xù)值,所以可執(zhí)行交錯讀取操作。
在完成垃圾收集操作之后,控制器130可根據(jù)通道交錯方法通過第一通道ch1從第一組存儲塊1501<1>-1501<3>的第一共用目標(biāo)塊或第二存儲塊1501<2>讀取數(shù)據(jù)并且可通過第二通道ch2從第二組存儲塊1502<1>-1502<3>的第二共用目標(biāo)塊或第二存儲塊1502<2>讀取數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,當(dāng)對通過不同通道輸入/輸出數(shù)據(jù)的存儲器裝置執(zhí)行垃圾收集操作時,存儲器系統(tǒng)及其操作方法可將在各個存儲器裝置中包括的多個塊分類成“首次被選擇為犧牲塊的塊”和在根據(jù)來自主機(jī)的請求存儲數(shù)據(jù)之后“第二次或第更多次被選擇為犧牲塊的塊”,并且根據(jù)分類以不同方式執(zhí)行垃圾收集操作。
通過該過程,在執(zhí)行垃圾收集操作之后,不同通道的存儲器裝置可執(zhí)行交錯讀取操作,其中在不同通道之間不能執(zhí)行交錯讀取操作。
雖然已經(jīng)為說明的目的描述了各種實(shí)施例,但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是,在不脫離如權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下,可進(jìn)行各種變化和變型。