存儲器系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】存儲器系統(tǒng)
[0001]本申請是申請日為2007年11月28日、申請?zhí)枮?00780042552.7、發(fā)明創(chuàng)造名稱為:“存儲器系統(tǒng)”的中國專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及存儲器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]近年，半導體存儲器被應(yīng)用在諸如大型計算機的主存儲、個人計算機、家電產(chǎn)品、移動電話機等各種領(lǐng)域。特別是，快閃存儲器具有即使切斷電源數(shù)據(jù)也不會被擦除、具有適合于高集成化的結(jié)構(gòu)的特點，被應(yīng)用在諸如移動電話機、數(shù)字照相機等信息設(shè)備中。
[0004]快閃EEPROM型的非易失性存儲器主要是NOR型和NAND型。NOR型其讀取速度高，讀操作次數(shù)是113左右，被用作命令碼存儲設(shè)備。但是，NOR型其寫入的有效帶寬小，不適合于文件記錄。NAND型與NOR型相比，盡管訪問速度慢，但是，其允許高集成化，一次能夠存儲或擦除大量位，能夠以組(burst)獲取寫入數(shù)據(jù)，以具有多個位的頁為單位進行編程。因此，NAND型存儲器具有大的有效帶寬，被應(yīng)用于存儲卡、USB存儲器、移動電話機的存儲器、便攜式音樂播放器的存儲器等。最近，其還被考慮作為硬盤(以下稱為HDD)的替代。
[0005]NAND型快閃存儲器作為HDD的替代的情況下的一個問題，是系統(tǒng)壽命的問題。HDD配備有自監(jiān)視、分析及報告技術(shù)(通稱SMART)，該技術(shù)是以HDD自身的故障的早期發(fā)現(xiàn)、故障預(yù)測為目的的自診斷功能，因此能夠向用戶通知故障率。當前制造的多數(shù)的HDD都具有該SMART，來根據(jù)溫度、工作時間、起旋時間(spin-up time)、替代扇區(qū)數(shù)(配置有引起數(shù)據(jù)不良的扇區(qū)的備用區(qū)域)等項預(yù)測故障率。
[0006]如果對于NAND型快閃存儲器，還考慮需要與HDD同等的可靠性，則需要SMART這樣的自診斷功能。但是，NAND型快閃存儲器中的故障原因與HDD的是不同的。因HDD的記錄介質(zhì)的特性，其對于寫操作次數(shù)沒有限制，但是，對熱不耐受。此外，由于其是機械部件，所以存在著機械操作的經(jīng)年劣化的問題。另一方面，NAND型快閃存儲器幾乎沒有機械部件，但是應(yīng)該考慮的是因存儲/擦除操作次數(shù)超過而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不良所引起的故障。因此，需要一種系統(tǒng)壽命的新的判斷標準，該判斷標準考慮到了該NAND型快閃存儲器所特有的存儲/擦除操作次數(shù)。
[0007]對于NAND型快閃存儲器的存儲/擦除操作次數(shù)限制進行說明。為了在快閃存儲器中進行寫入(存儲/擦除)，在基板與柵之間施加高電壓，以使電子注入到浮柵或從浮柵釋放出。如果這進行多次，則浮柵周圍的柵氧化膜會劣化，如果長時間放置，則注入到浮柵的電子會逃離，從而數(shù)據(jù)被破壞。換句話說，隨著寫操作次數(shù)增加，保持特性降低。當前快閃存儲器的寫操作次數(shù)是15次左右，與其他的非易失性存儲器相比要少。因此，在其用作為HDD的替代的情況下，考慮因存儲/擦除操作次數(shù)的限制，數(shù)據(jù)會被破壞，從而引起系統(tǒng)的故障。作為對于該存儲/擦除操作次數(shù)限制的對策，執(zhí)行損耗均衡(wear leveling)，損耗均衡通過對每一塊、對擦除操作次數(shù)進行計數(shù)，并設(shè)置閾值而在擦除操作次數(shù)多的塊和擦除操作次數(shù)少的塊之間進行物理地址轉(zhuǎn)換，來實現(xiàn)存儲/擦除操作次數(shù)的平均化。
[0008]存儲/擦除操作次數(shù)的限制不僅是在寫入時，而且在讀取時也會產(chǎn)生影響。在從NAND型快閃存儲器進行讀取的期間，對非選擇單元(以塊為單位看，是除了讀取對象以外的全頁)重復施加高電壓，會引起讀取擾動(read disturb)，在讀取擾動中，電子通過柵氧化膜進入到浮柵，從而會使單元的閾值電壓變化，使數(shù)據(jù)破壞。此外，伴隨著使用，因存儲/擦除而引起的柵氧化膜的劣化也加劇，因而讀取擾動發(fā)生的頻率升高。近來，NAND型快閃存儲器已被開發(fā)為進行在一個單元中存儲一位以上的信息的更先進的多值化存儲，因而讀取擾動的影響看起來更大。為了防止該讀取擾動，需要對讀操作次數(shù)多的塊進行再寫入(刷新)，以使閾值電壓返回到原始的狀態(tài)，這將對存儲/擦除操作次數(shù)產(chǎn)生影響。
[0009]已提出有判別快閃存儲器等的存儲器狀態(tài)的存儲裝置，包括:具有主存儲區(qū)域和備用存儲區(qū)域的存儲器；顯示裝置；以及處理裝置；其中，當主存儲區(qū)域的各地址處的改寫操作次數(shù)達到設(shè)定次數(shù)時，將存儲在該地址處的信息轉(zhuǎn)移到備用存儲區(qū)域；當備用存儲區(qū)域的剩余容量達到設(shè)定剩余容量時，驅(qū)動顯示單元以向操作人員等通知存儲器替換的時間(例如參照日本專利特開N0.2000-181805)。但是，在這樣的存儲裝置中，在備用存儲區(qū)域的改寫操作次數(shù)仍較少的狀態(tài)下，便會判斷為達到了存儲器的改寫壽命的終點并替換該存儲器。因此，該存儲器不能被有效地使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠判別消耗度等存儲器狀態(tài)并且允許存儲器被高效地使用的存儲器系統(tǒng)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面的存儲器系統(tǒng)，包括:第I存儲器，在其中數(shù)據(jù)能夠被電寫入/擦除；第2存儲器，其對上述第I存儲器的擦除操作次數(shù)進行計數(shù)，并保存該擦除操作次數(shù)及該第I存儲器的最大擦除操作次數(shù)；以及控制器，其被連接為經(jīng)由連接接口從外部被提供自診斷命令，并根據(jù)該自診斷命令從上述第2存儲器獲取上述擦除操作次數(shù)及最大擦除操作次數(shù)，并經(jīng)由該連接接口將上述擦除操作次數(shù)及最大擦除操作次數(shù)輸出到外部。
[0012]進而，根據(jù)本發(fā)明的一個方面的存儲器系統(tǒng)，包括:第I存儲器，在其中數(shù)據(jù)能夠被電寫入/擦除；第2存儲器，其監(jiān)視針對上述第I存儲器的寫入量及讀取量，并保存該寫入量、該讀取量、基于上述第I存儲器的容量及寫操作限制次數(shù)的寫入限制量；以及控制器，其被連接為經(jīng)由連接接口從外部被提供自診斷命令，并根據(jù)該自診斷命令從上述第2存儲器獲取上述寫入量、讀取量及寫入限制量，并經(jīng)由該連接接口將上述寫入量、讀取量及寫入限制量輸出到外部。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，能夠判別消耗度等存儲器狀態(tài)，并且能夠高效地使用存儲器。
【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第I實施例的存儲器系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2是說明與消耗度計算及警告通知相關(guān)的各單元的操作的圖；
[0016]圖3是表示備份警告顯示的一例的圖；
[0017]圖4是表示消耗度計算及對用戶的通知的流程的圖；
[0018]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第2實施例的存儲器系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖6是說明與消耗度計算及警告通知相關(guān)的各單元的操作的圖；
[0020]圖7是表示備份警告顯示的一例的圖；
[0021]圖8是表示消耗度計算及對用戶的通知的流程的圖；
[0022]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第3實施例的存儲器系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖10是說明與消耗度計算及警告通知相關(guān)的各單元的操作的圖；
[0024]圖11是表示備份警告顯示的一例的圖；
[0025]圖12是表示消耗度計算及對用戶的通知的流程的圖；
[0026]圖13是根據(jù)本發(fā)明的第4實施例的存儲器系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖14是表示備份警告顯示的一例的圖；
[0028]圖15是表示消耗度計算及對用戶的通知的流程的圖；
[0029]圖16是根據(jù)本發(fā)明的第5實施例的存儲器系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖17是表不備份警告顯不的一例的圖；
[0031]圖18是表示消耗度計算及對用戶的通知的流程的圖；
[0032]圖19是表示擦除操作次數(shù)與數(shù)據(jù)保持期間的關(guān)系的曲線圖；
[0033]圖20是表示備份警告顯示的一例的圖；以及
[0034]圖21是表示理想使用頻率的曲線圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，基于【附圖說明】根據(jù)本發(fā)明的實施例的存儲器系統(tǒng)。
[0036](第I實施例)
[0037]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第I實施例的存儲器系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)。該存儲器系統(tǒng)包括NAND型快閃存儲器1、非易失性存儲器(FeRAM) 2、控制器3。該存儲器系統(tǒng)經(jīng)由控制器3中所包括的連接接口 31連接到計算機4。顯示單元(顯示器)5和揚聲器6連接到計算機4上。
[0038]FeRAM 2具有計數(shù)器(未圖示)，其為了損耗均衡而對NAND型快閃存儲器I的每一塊的擦除操作次數(shù)進行計數(shù)，并且保存總計擦除操作次數(shù)。此外，其保存NAND型快閃存儲器I的最大擦除操作次數(shù)以及消耗度閾值。對于消耗度，在后面進行描述。在此，最大擦除操作次數(shù)是根據(jù)(NAND型快閃存儲器I的每一塊的存儲/擦除操作的限制次數(shù))X (NAND型快閃存儲器I的總塊數(shù))而獲得的。此外，F(xiàn)eRAM 2還具有作為用于NAND型快閃存儲器I的高速讀取/寫入的高速緩沖存儲器的功能。
[0039]控制器3具有