專利名稱：使用多個串存儲狀態(tài)信息的非易失性存儲器裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使用多個串來存儲狀態(tài)信息的非易失性存儲器裝置和方法。
背景技術(shù)：
多媒體技術(shù)的發(fā)展已朝向使用大量數(shù)據(jù)的趨勢。另外，隨著要求存儲多媒體數(shù)據(jù)的諸如數(shù)碼相機、數(shù)碼可攜式攝像機和數(shù)碼記錄機的裝置的多樣化，對存儲多媒體數(shù)據(jù)的非易失性存儲器裝置的興趣正在增加。非易失性存儲器裝置包括需要在寫操作之前被執(zhí)行的擦除操作的諸如NAND閃存裝置的存儲器裝置。
通常，存儲器根據(jù)特定區(qū)域中電荷的存在或不存在而具有值“1”或“0”。這些存儲器元件構(gòu)成單個存儲器裝置。同時，在存儲器中可以以各種方式執(zhí)行輸入/輸出。多級基元(cell)存儲器包括多級基元。這里，“多級”是指多個級別的電荷存在于每個基元中。例如，當存在四個級0到3的電荷狀態(tài)時，級0指示不存在電荷；級1指示V1或更低的電壓的電荷被存儲；級2指示V1和V2之間的電荷被存儲；級3指示完全存儲了V2的電荷。多級基元可存儲至少一個比特的信息?；谴鎯?shù)據(jù)的單個單元。根據(jù)基元之間的連接關(guān)系和由基元構(gòu)成的輸入/輸出單元或擦除單元來提供不同的閃存裝置。
閃存裝置是電可擦除可編程非易失性存儲器裝置，并且具有低功耗和小體積的優(yōu)點。然而，為了將數(shù)據(jù)存儲在閃存中，首先必須執(zhí)行擦除操作。結(jié)果，兩種類型的狀態(tài)即已擦除狀態(tài)和未擦除狀態(tài)存在。一次擦除的單元(或塊)可比一次存儲的單元(或頁)大。閃存是被創(chuàng)建以指示一次擦除單個塊的名稱。
圖1示出傳統(tǒng)的NAND閃存的構(gòu)造?；?00是用于存儲信息的最小單元。串310包括串聯(lián)的基元。基元100包括控制柵極、浮動?xùn)艠O、源極和漏極。陰離子可在浮動?xùn)艠O累積，累積狀態(tài)被定義為“0”或“1”。字線(WL)是多個基元的控制柵極的單元組。WL是NAND閃存中的頁單元，并且允許當輸入或輸出數(shù)據(jù)時頁被選擇。頁中的基元的信息可以是單個比特，并可通過比特線(BL)被讀取或被編程。串選擇線(SSL)、組選擇線(GSL)和共源極線(CSL)被用于當將數(shù)據(jù)寫入基元或從基元讀取數(shù)據(jù)時或者當塊中的所有數(shù)據(jù)被擦除時控制基元。
圖2示出圖1所示的閃存的圖解結(jié)構(gòu)。用圓圈表示圖1所示的基元，線連接在圓圈之間以表示在串中基元連接。
如上所述，塊500是閃存中一次被擦除的單元。多個塊包括在閃存中。塊500包括其中多個基元串聯(lián)的多個串310、320和330。如圖1所示，在NAND或AND閃存中，第一基元的漏極連接到第二基元的源極。在多個基元之間形成這種連接。
頁210和220的每個是包括在塊500中的另一組成部分，并且對應(yīng)于圖1所示的WL。頁210和220的每個是用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出的單元。每個頁210或220包括不同串中相同位置的基元。例如，頁A 210包括串310和330中的第一基元。頁B 220包括串310和330中的第三基元。在閃存中，每個基元可存儲至少一個比特的信息。數(shù)據(jù)以頁為單位被寫入(或被編程)，在寫入數(shù)據(jù)之前需要擦除操作。這里，數(shù)據(jù)以塊為單位被擦除。如圖1和圖2所示，串310、320和330是連接的基元的集合。因此，當數(shù)據(jù)被編程到頁A210時，與頁A 210的基元包括在相同的串中的其它基元可能被影響。
圖3示出傳統(tǒng)的NAND閃存的結(jié)構(gòu)。NAND閃存包括多個塊，每個塊與圖2所示的塊500相同。每個塊包括多個頁。每個頁包括主串組和備用串組，所述主串組包括主串，所述備用串組包括備用串。主串組中的基元構(gòu)造至少一個扇區(qū)。備用串組是當前不存儲數(shù)據(jù)的空間，被預(yù)留作以后存儲數(shù)據(jù)或取代具有錯誤的基元。通常，每個頁具有錯誤的比特的數(shù)量是在主串組和備用串組中具有錯誤的基元的數(shù)量。頁是用于邏輯輸入/輸出的單元，串是物理基元的組。
圖4示出當在傳統(tǒng)的閃存中對特定基元編程時與該特定基元在相同的串中的其它基元被影響的情況。第一基元110被編程以將數(shù)據(jù)存儲在頁A 210中。這里，與第一基元110包括在相同的串(即，串310)中的第二基元120也可能被編程。詳細地說，3.3V施加到BL2，18V施加到包括數(shù)據(jù)將被存儲在其中的基元的頁A 210。由于18V施加到第一基元110的控制柵極，3.3V施加到BL2，所以在第一基元110的源極中的負電荷(即，陰離子)向第一基元110的漏極移動的時候第一基元110的源極中的陰離子在第一基元110的浮動?xùn)艠O累積。最初，假設(shè)陰離子不在包括在頁B 220中的第二基元120累積。然而，當電荷正在移動時，陰離子可在第二基元120累積。結(jié)果，頁B 220中的第二基元120可能會不期望地被編程為1或0。
在這種情況下，不期望的數(shù)據(jù)混亂發(fā)生。這里，由于第二基元120包括在頁B 220中，所以當頁A 210被編程時頁B 220最終被編程。
通常，為了防止由于當數(shù)據(jù)正被存儲在頁中時電源中斷而導(dǎo)致錯誤發(fā)生，已提出了一種在在頁上執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲之后單獨存儲指示數(shù)據(jù)是否已被正常地存儲在每個頁中的狀態(tài)信息的方法(美國專利號6,549,457B1)。在該方法中，通過所述狀態(tài)信息知道在特定頁中數(shù)據(jù)存儲是否成功，但是不能防止當所述狀態(tài)信息被存儲時發(fā)生的錯誤。具體地講，當在存儲器中狀態(tài)信息被存儲在基元中時，不能防止當狀態(tài)信息被存儲時發(fā)生的錯誤，所述存儲器具有當一個基元被編程時其它基元可能被影響的串結(jié)構(gòu)。
例如，參考圖4，進行設(shè)置以將狀態(tài)信息存儲在與備用串對應(yīng)的第一串310中。當在數(shù)據(jù)被編程到頁A 210之后第一基元110的值被設(shè)置為0時，從第一基元110的值知道數(shù)據(jù)是否已被存儲在頁A 210中。然而，當狀態(tài)信息被編程到第一基元110時，由于第一基元110和第二基元120包括在同一串310中，所以第二基元120也可能被編程。因此，當?shù)诙?20被編程為0時，可能錯誤地確定數(shù)據(jù)已被存儲在頁B 220中。
因此，希望防止當狀態(tài)信息被存儲時發(fā)生的錯誤以使數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)可被正確地確定。因為當狀態(tài)信息被存儲時發(fā)生的錯誤給出關(guān)于頁或扇區(qū)的錯誤信息而不是狀態(tài)信息自身，所以防止當狀態(tài)信息被存儲時發(fā)生的錯誤是很重要的。具體地講，希望防止由于電源中斷而導(dǎo)致指示數(shù)據(jù)已被存儲在相關(guān)頁中的不正確狀態(tài)信息被存儲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種使用多個串中的基元來存儲狀態(tài)信息的非易失性存儲器裝置和方法。
本發(fā)明還提供一種通過防止串中的狀態(tài)信息的存儲影響其它串來減少當數(shù)據(jù)被存儲時發(fā)生的錯誤的非易失性存儲器裝置和方法。
當回顧以下描述時，本發(fā)明的上述方面和其它方面、特征和優(yōu)點將對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言變得清楚。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種使用多個串來存儲狀態(tài)信息的非易失性存儲器。該非易失性存儲器包括基元，能存儲至少一個比特的數(shù)據(jù)；多個串，在所述串的每個中至少兩個基元串聯(lián)；和多個頁，所述頁的每個包括多個基元，其中，所述串包括主串組和備用串組，所述主串組包括存儲數(shù)據(jù)的串，所述備用串組包括存儲關(guān)于存儲在主串組中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息的至少兩個備用串。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用多個串來存儲狀態(tài)信息的非易失性存儲器裝置，該非易失性存儲器裝置包括非易失性存儲單元，包括能存儲至少一個比特的數(shù)據(jù)的基元、多個串和多個頁，在所述串的每個中至少兩個基元串聯(lián)，所述頁的每個包括多個基元；和存儲器控制單元，選擇基元以將數(shù)據(jù)存儲在非易失性存儲單元中，其中，存儲器控制單元控制以使所述多個串包括主串組和備用串組，所述主串組包括存儲數(shù)據(jù)的串，所述備用串組包括存儲關(guān)于存儲在主串組中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息的至少兩個備用串。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用多個串來存儲狀態(tài)信息的方法，該方法包括接收數(shù)據(jù)和用于存儲數(shù)據(jù)的地址信息；將數(shù)據(jù)存儲在主串組內(nèi)的與所述地址信息對應(yīng)的基元中；從備用串組中選擇用于存儲關(guān)于包括存儲所述數(shù)據(jù)的基元的頁的狀態(tài)信息的基元；和將關(guān)于所述頁的狀態(tài)信息存儲在選擇的基元中，其中，所述備用串組包括至少兩個串，所述至少兩個串的每個包括存儲關(guān)于存儲在主串組中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息的基元。


通過參考附圖詳細描述本發(fā)明的非限制性實施例，本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點將變得更清楚，其中圖1示出傳統(tǒng)的NAND閃存的一部分；圖2示出圖1所示的閃存的圖解結(jié)構(gòu)；圖3示出傳統(tǒng)的NAND閃存的結(jié)構(gòu)；圖4示出當在傳統(tǒng)的閃存中特定基元被編程時與該特定基元在相同的串中的其它基元被影響的情況；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的在其中在一個串中使用單個基元以消除當數(shù)據(jù)被編程時發(fā)生的錯誤的小塊閃存；圖6示出在其中基元與圖5所示的小塊閃存中的備用串中的基元對應(yīng)的表形式的塊；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的在其中在一個串中使用單個基元以消除當數(shù)據(jù)被編程時發(fā)生的錯誤的大塊閃存；圖8示出在其中基元與圖7所示的大塊閃存中的備用串中的基元對應(yīng)的表形式的塊；圖9是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的存儲數(shù)據(jù)和將狀態(tài)信息存儲在一個串的基元中的過程的流程圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的檢驗扇區(qū)的有效性的過程的流程圖；圖11示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的使用多個基元來存儲狀態(tài)信息以消除當數(shù)據(jù)被編程時發(fā)生的錯誤的小塊閃存；圖12示出狀態(tài)信息被存儲在圖11所示的根據(jù)非限制性實施例的小塊閃存中的狀態(tài)；圖13示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的使用多個基元來存儲狀態(tài)信息以消除當數(shù)據(jù)被編程時發(fā)生的錯誤的大塊閃存；圖14示出狀態(tài)信息被存儲在圖13所示的根據(jù)非限制性實施例的大塊閃存中的狀態(tài)；圖15是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的存儲數(shù)據(jù)和將狀態(tài)信息存儲在多個基元中的過程的流程圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的使用多個狀態(tài)比特檢驗扇區(qū)的有效性的過程的流程圖；和圖17示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的用于將狀態(tài)信息存儲在多個串中的非易失性存儲器裝置。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中顯示了本發(fā)明的非限制性實施例。通過參考以下非限制性實施例和附圖的詳細描述，可更容易理解本發(fā)明的優(yōu)點和特征以及實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點和特征的方法。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式被實施，而且不應(yīng)該被解釋為局限于這里所闡述的非限制性實施例。相反，提供這些非限制性實施例是為了使本公開詳盡和完整，并將本發(fā)明的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員，而且本發(fā)明將僅由權(quán)利要求所限定。貫穿該說明書，相同的標號表示相同的部件。
現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中顯示了本發(fā)明的非限制性實施例。
在闡述之前，將簡要地描述該說明書中所用的術(shù)語。然而，應(yīng)該注意到，任一和所有示例或這里所提供的示例性術(shù)語的使用僅僅是為了更好地理解本發(fā)明，并且除非另有申明，任一和所有示例或這里所提供的示例性術(shù)語的使用不是對本發(fā)明的范圍的限制。
—閃存閃存是一種非易失性存儲器，即使當在數(shù)據(jù)被存儲之后斷電時也能保持其數(shù)據(jù)。閃存被制造為三種形式NAND閃存、NOR閃存和AND閃存。閃存主要分為多個塊，每個塊包括至少兩個頁。每個頁被分為多個扇區(qū)。至少一個扇區(qū)被分配到每個頁。另外，每個頁包括實際存儲數(shù)據(jù)的主串和通常存儲關(guān)于頁或數(shù)據(jù)的信息的備用串。
—編程編程是用于將數(shù)據(jù)存儲在閃存中的操作。在對編程的基元執(zhí)行擦除操作之前，編程的基元不能存儲任何更多的數(shù)據(jù)。
—小塊閃存和大塊閃存在其中單個扇區(qū)構(gòu)成一個頁的閃存被稱作小塊閃存。在其中一個頁包括至少兩個扇區(qū)的閃存被稱作大塊閃存。
——基元和串基元是存儲信息的單位元件，可使用諸如NMOS晶體管、PMOS晶體管和CMOS晶體管的不同晶體管來實現(xiàn)基元?；ǔ？纱鎯χ辽僖粋€比特的信息。如參考圖1所述，通過指示負電荷或正電荷是否存在于基元的浮動?xùn)艠O中來表達數(shù)據(jù)是否已被存儲在基元中。串是被連接以使基元的源極連接到隨后的基元的漏極的基元集合。頁通過利用分別包括在不同串中的多個基元之中的單個基元來提供信息。頁聚集多個串中的特定基元(例如，在特定位置的基元)。在傳統(tǒng)閃存中，施加相同電源以控制多個基元的柵極的單元被稱作頁。
在本發(fā)明的非限制性實施例中，在包括多個串中的多個基元的閃存中，狀態(tài)信息可被存儲在每個串的單個基元中，或者可被重復(fù)地存儲在至少兩個分別的串的基元中，從而檢測錯誤，并確定數(shù)據(jù)是否已被成功存儲。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的在其中在一個串中使用單個基元以消除當數(shù)據(jù)被編程時發(fā)生的錯誤的小塊閃存。
在小塊閃存中，單個扇區(qū)構(gòu)成一個頁。如參考圖3所述，單個頁包括包括在主串組中的基元和包括在備用串組中的基元。包括在主串組中的基元構(gòu)成扇區(qū)400。單個基元可包含至少一個比特的信息。在圖5中，單個基元對應(yīng)于一個比特。頁A 210包括扇區(qū)400和包括在多個備用串中的基元。當數(shù)據(jù)被存儲在一個頁(或扇區(qū))中時，指示數(shù)據(jù)是否已被成功存儲在頁或扇區(qū)中的狀態(tài)信息被存儲在備用串的基元中。這里，預(yù)先定義存儲關(guān)于一個頁的狀態(tài)信息的基元與存儲關(guān)于另一頁的狀態(tài)信息的基元不存在于相同的備用串中。結(jié)果，當狀態(tài)信息被存儲在串的基元中時，可防止由于當該串的其它基元改變時發(fā)生的錯誤而導(dǎo)致提供關(guān)于頁的不正確信息。
假設(shè)狀態(tài)信息1指示對應(yīng)的扇區(qū)已被初始化，狀態(tài)信息0指示對應(yīng)的扇區(qū)已被編程。指示數(shù)據(jù)是否已被成功地編程到頁A 210的扇區(qū)400的狀態(tài)信息可被存儲在串310的基元101中。通過將基元101的值變?yōu)椤?”來存儲所述狀態(tài)信息。另外，當數(shù)據(jù)被編程到頁B 220的扇區(qū)時，狀態(tài)信息可被存儲在串320的基元102中?；?02也具有值0。結(jié)果，即使當其后電源中斷或另外的操作被執(zhí)行時，也可從基元101看出數(shù)據(jù)已被存儲在頁A 210中，并可從基元102看出數(shù)據(jù)已被存儲在頁B 220中。
當以圖5所示的方式存儲狀態(tài)信息時，雖然對串的基元編程可影響該串中的其它基元，但是在狀態(tài)信息中不發(fā)生錯誤。換句話說，當關(guān)于頁A 210的狀態(tài)信息被存儲在基元101中時，串310中的其它基元可能被影響。然而，如上所述，由于預(yù)先定義單個串僅包含關(guān)于一個扇區(qū)的狀態(tài)信息，所以狀態(tài)信息錯誤不發(fā)生。
即，認為關(guān)于頁A 210的狀態(tài)信息被存儲在基元101中，關(guān)于頁B 220的狀態(tài)信息被存儲在基元102中。因此，即使當在關(guān)于頁A 210的狀態(tài)信息被存儲在包括在串310中的基元101中時包括在串310中的基元103被影響并且錯誤地表示數(shù)據(jù)已被存儲在頁B 220中時，狀態(tài)信息錯誤也不發(fā)生。因為根據(jù)本發(fā)明實施例中的單個串僅包含關(guān)于一個扇區(qū)的狀態(tài)信息的預(yù)定義，只有基元102涉及關(guān)于頁B 220的狀態(tài)信息，所以狀態(tài)信息錯誤不發(fā)生。
圖6示出在其中基元與圖5所示的小塊閃存中的備用串中的基元對應(yīng)的表形式的塊。關(guān)于扇區(qū)0的狀態(tài)信息被存儲在串0的比特0(即，s0)中。關(guān)于扇區(qū)1的狀態(tài)信息被存儲在串1的比特1(即，s1)中。以這種方式，關(guān)于扇區(qū)1到31的狀態(tài)信息被存儲。狀態(tài)信息被存儲在其中的比特0到n-1分別包括在不同的串中，因此，當狀態(tài)信息被存儲在特定比特中時，其它狀態(tài)信息不改變。錯誤不發(fā)生在狀態(tài)信息中，因此，可正確地提供是否已在頁或扇區(qū)中發(fā)生錯誤。
塊501顯示對扇區(qū)0進行無錯編程的情況。在塊501中，由對角線上的粗線方框表示的基元存儲狀態(tài)信息。每個方框中的數(shù)字值指示關(guān)于對應(yīng)的扇區(qū)的狀態(tài)信息。扇區(qū)0被編程，第一串即串0中的基元101變?yōu)椤?”。
塊502顯示當關(guān)于扇區(qū)0的狀態(tài)信息被存儲在基元101中時基元103的值改變的情況。然而，因為預(yù)先定義關(guān)于扇區(qū)1的狀態(tài)信息被存儲在基元102中，所以可忽略基元103的值改變。
當單個串表示一個比特的信息且單個頁包含528字節(jié)的信息時，516字節(jié)被用于存儲實際數(shù)據(jù)，剩余的16字節(jié)預(yù)留作為該頁中的備用空間。這里，總共16×8＝128個串存在于備用空間中。因此，當在圖5中單個串總共包括32個基元時，128個串中的32個串可被用于存儲狀態(tài)信息。存在于備用空間中的串的數(shù)量可根據(jù)包括在每個串中的基元的數(shù)量而不同。例如，單個串可如圖2所示包括16個基元，或者可包括32個基元。根據(jù)包括在單個串中的基元的數(shù)量，為避免重復(fù)而考慮的情況的數(shù)量不同。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的在其中在一個串中使用單個基元以消除當數(shù)據(jù)被編程時發(fā)生的錯誤的大塊閃存。
塊500包括64個頁，每個頁包括4個扇區(qū)。單個串包括32個基元。由于每個頁包括4個扇區(qū)，所以需要總共4個比特來存儲關(guān)于頁的各個扇區(qū)的狀態(tài)信息。關(guān)于第一扇區(qū)401即頁A 210的扇區(qū)0的狀態(tài)信息被存儲在位于串310中的第一位置的基元101中。關(guān)于頁A 210的第二扇區(qū)的狀態(tài)信息被存儲在位于串320中的第一位置的基元102中。
圖8示出在其中基元與圖7所示的大塊閃存中的備用串中的基元對應(yīng)的表形式的塊。關(guān)于扇區(qū)0的狀態(tài)信息被存儲在串0的比特0(即，s0)中。關(guān)于扇區(qū)1的狀態(tài)信息被存儲在串1的比特1(即，s1)中。以這種方式，關(guān)于扇區(qū)1到255的狀態(tài)信息被存儲。狀態(tài)信息被存儲在其中的比特0到n-1分別包括在不同的串中，因此，當狀態(tài)信息被存儲在特定比特中時，其它狀態(tài)信息不改變。錯誤不發(fā)生在狀態(tài)信息中，因此，可正確地提供是否已在頁或扇區(qū)中發(fā)生錯誤。在塊510中，數(shù)據(jù)已被編程到扇區(qū)0到3。由粗線方框表示存儲狀態(tài)信息的基元。由于在一個串中只有一個基元表示狀態(tài)信息，所以即使當同一串中的其它基元改變時也不會錯誤地提供狀態(tài)信息。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的存儲數(shù)據(jù)和將狀態(tài)信息存儲在一個串的基元中的過程的流程圖。
在操作S101中，在閃存中數(shù)據(jù)被編程到(或存儲在)扇區(qū)中。在操作S102中，選擇用于存儲關(guān)于扇區(qū)的狀態(tài)信息的串的基元。這里，從不包括已存儲關(guān)于另一扇區(qū)的狀態(tài)信息的任何基元的串中選擇基元。換句話說，基元選擇被執(zhí)行以使只有單個串中的一個基元存儲關(guān)于單個扇區(qū)的狀態(tài)信息。在操作S103中，指示數(shù)據(jù)已被編程到扇區(qū)的狀態(tài)信息0被寫入選擇的基元。當數(shù)據(jù)被編程到另一扇區(qū)時，也通過圖9所示的過程存儲狀態(tài)信息。因此，通過包括在一個串中的一個基元來提供關(guān)于一個扇區(qū)的狀態(tài)信息。哪個串或基元將被選擇可根據(jù)不同的非限制性實施例而不同。優(yōu)選地，與存儲數(shù)據(jù)的扇區(qū)包括在相同的頁中的基元可被選擇。如上所述，可沿著對角線方向選擇存儲關(guān)于不同扇區(qū)的狀態(tài)信息的基元。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的檢驗扇區(qū)的有效性的過程的流程圖。在操作S111中，使用用于在圖9所示的過程中選擇存儲狀態(tài)信息的基元的方式來選擇存儲關(guān)于扇區(qū)的狀態(tài)信息的基元。在操作S112中，確定存儲在選擇的基元中的狀態(tài)信息是否是1。如果確定狀態(tài)信息不是1，則在操作S116中確定數(shù)據(jù)已被編程到對應(yīng)的扇區(qū)。然而，如果確定狀態(tài)信息是1，則在操作S117中確定數(shù)據(jù)還沒有被編程到對應(yīng)的扇區(qū)。
在圖9和圖10所示的非限制性實施例中，狀態(tài)比特0指示數(shù)據(jù)已被編程。然而，在其它非限制性實施例中，可根據(jù)存儲器裝置的類型設(shè)置狀態(tài)比特1指示數(shù)據(jù)已被編程?；蛘?，當多級基元被使用時，諸如00或11的多個狀態(tài)比特可被使用。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的在其中使用多個基元來存儲狀態(tài)信息以消除當數(shù)據(jù)被編程時發(fā)生的錯誤的小塊閃存。
為了描述清晰，如圖6或圖8所示出的那樣以表形式示出閃存。通常，諸如閃存的非易失性存儲器指定在一個頁中可能失敗的比特(或基元)的數(shù)量。當單個基元存儲一個比特的數(shù)據(jù)時，在一個頁中可能失敗的比特的數(shù)量與在一個頁中可能失敗的基元的數(shù)量對應(yīng)。當單個基元存儲多個比特的數(shù)據(jù)時，在一個頁中可能失敗的比特的數(shù)量可根據(jù)在一個頁中可能失敗的基元的數(shù)量而不同。因此，當考慮在一個頁中可能失敗的比特的數(shù)量來存儲狀態(tài)信息時，狀態(tài)信息可正確提供當數(shù)據(jù)被編程時錯誤是否已發(fā)生。
如圖11所示，在小塊閃存中單個扇區(qū)存在于一個頁中。在數(shù)據(jù)被編程到包括在第一頁210中的扇區(qū)0之后，數(shù)據(jù)0被編程到包括在N個備用串中的基元之中的包括在第一頁210中的基元。關(guān)于扇區(qū)0的狀態(tài)信息由“s0”表示，并且被重復(fù)地存儲在多個基元中。在這種情況下，即使當錯誤發(fā)生在存儲在頁的一個基元中的狀態(tài)信息中并且該狀態(tài)信息錯誤地指示數(shù)據(jù)已被存儲在對應(yīng)的扇區(qū)中時，如果存儲在該頁的其它基元中的狀態(tài)信息正確地指示數(shù)據(jù)還沒有被存儲在對應(yīng)的扇區(qū)中，則也將正確地確定數(shù)據(jù)還沒有被存儲。
假設(shè)狀態(tài)信息“1”指示數(shù)據(jù)還沒有被編程，狀態(tài)信息“0”指示數(shù)據(jù)已被編程。當數(shù)據(jù)被存儲在第一頁210的扇區(qū)0中然后狀態(tài)信息被設(shè)置為0以指示數(shù)據(jù)已被存儲在扇區(qū)0中時，包括在第二頁220中的一些基元(s1)可能被設(shè)置為0。例如，與串0中的比特0對應(yīng)的狀態(tài)信息s1可從1變?yōu)?。
如果使用傳統(tǒng)方法僅使用一個基元或比特來表示狀態(tài)信息，則將不正確地確定數(shù)據(jù)已被存儲在第二頁220中。然而，如果根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例使用分別包括在N個串中的N個基元來表示狀態(tài)信息，則即使當在該N個基元之中的一個基元中發(fā)生錯誤時也將正確地確定數(shù)據(jù)還沒有被存儲在第二頁220中。換句話說，即使當串0中的狀態(tài)信息s1錯誤地變?yōu)?時，由于串1到N-1中的所有狀態(tài)信息s1具有值“1”，所以也可正確地確定數(shù)據(jù)還沒有被存儲在第二頁220中。
當指定在一個頁中K個比特(或基元)可能失敗時，可通過使用N個串表示狀態(tài)信息來避免錯誤，其中N大于K。例如，當在一個頁中可能失敗的比特的數(shù)量是2時，5個比特可被用于表示狀態(tài)信息。在這種情況下，即使當兩個比特全都具有錯誤時，其它3個比特也提供正確的狀態(tài)信息。因此，可正確地確定數(shù)據(jù)是否已被存儲。當分別包括在N個串中的基元被用于表示狀態(tài)信息時，在檢驗操作中具有相同的狀態(tài)信息的基元的數(shù)量不必為N。
當具有相同的狀態(tài)信息的基元的數(shù)量小于N但是大于可能失敗的基元的數(shù)量時，可基于具有相同的狀態(tài)信息的部分基元進行確定。例如，假設(shè)相同的狀態(tài)信息被存儲在總共10個基元中并且在一個頁中平均2個或最多2個基元可能失敗，如果10個基元之中的9個基元存儲相同的狀態(tài)信息，則可檢測到一個基元具有錯誤，并可從存儲在9個基元中的狀態(tài)信息確定數(shù)據(jù)是否已被存儲。
圖12示出狀態(tài)信息被存儲在圖11所示的非限制性實施例的小塊閃存中的狀態(tài)。在數(shù)據(jù)被存儲在第一頁210的扇區(qū)0中之后，N個比特(或基元)的值變?yōu)?。此時，包括在串0中的基元102的值可能從1變?yōu)?。然而，由于存儲關(guān)于第二頁220的扇區(qū)1的狀態(tài)信息的其它基元140的值是1，所以確定第二頁220的扇區(qū)1還沒有被編程。
圖13示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的使用多個基元來存儲狀態(tài)信息以消除當數(shù)據(jù)被編程時發(fā)生的錯誤的大塊閃存。
每個頁包括4個扇區(qū)，并且使用3個比特來表示狀態(tài)信息。因此，總共12個比特被用于存儲關(guān)于一個頁的狀態(tài)信息。當單個基元表示一個比特時，總共12個串被使用。當狀態(tài)信息被存儲在包括在串中的基元中時，包括在該串中的另一基元的值可能改變。然而，由于3個基元被用于存儲關(guān)于一個扇區(qū)的狀態(tài)信息，所以可基于剩余的兩個基元正確地確定數(shù)據(jù)是否已被存儲在扇區(qū)中。
圖14示出狀態(tài)信息被存儲在圖13所示的根據(jù)非限制性實施例的大塊閃存中的狀態(tài)。由于使用3個比特表示關(guān)于一個扇區(qū)的狀態(tài)信息并且4個扇區(qū)存在于一個頁中，所以使用總共12個比特來表示關(guān)于一個頁的狀態(tài)信息。當單個基元表示1個比特時，備用串之中的總共12個串被用于表示狀態(tài)信息。如圖14所示，關(guān)于扇區(qū)0的狀態(tài)信息被存儲在串0、1和2的第一基元中。關(guān)于扇區(qū)1的狀態(tài)信息被存儲在串3、4和5的第一基元中。以這種方式，關(guān)于每個扇區(qū)的狀態(tài)信息被存儲在3個基元中。關(guān)于扇區(qū)4的狀態(tài)信息被存儲在與那些串即關(guān)于扇區(qū)0的狀態(tài)信息被存儲在其中的串0、1和2相同的串的第二基元中。
圖14示出數(shù)據(jù)已被存儲在與兩個頁對應(yīng)的扇區(qū)0到7中的狀態(tài)。當串0的基元111被編程為0以存儲關(guān)于扇區(qū)4的狀態(tài)信息時，串0的基元112可能被錯誤地編程為0。串0的基元112用于存儲關(guān)于扇區(qū)8的狀態(tài)信息。在傳統(tǒng)方法中，僅基于基元112確定數(shù)據(jù)是否已被存儲在扇區(qū)8中。然而，在本發(fā)明的非限制性實施例中，僅當串0、1和2的三個基元全都具有值0時，才確定數(shù)據(jù)已被存儲在扇區(qū)8中。因此，即使當串0的第三基元112被錯誤地編程時，也可正確地確定數(shù)據(jù)還沒有被存儲在扇區(qū)8中。
另外，由于比在每個頁中可能失敗的比特更多的比特被用于存儲關(guān)于每個扇區(qū)的狀態(tài)信息，所以關(guān)于每個扇區(qū)的所有狀態(tài)信息都不正確的可能性非常低。例如，當在每個頁中最多兩個比特可能失敗時，如圖13所示，3個比特可被用于存儲關(guān)于每個扇區(qū)的狀態(tài)信息。即使當存儲關(guān)于扇區(qū)的狀態(tài)信息的3個比特中的2個比特被錯誤地變?yōu)?時，剩余的一個比特仍然具有值1，因此，正確地確定數(shù)據(jù)還沒有被存儲在扇區(qū)中。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的存儲數(shù)據(jù)和將狀態(tài)信息存儲在多個基元的過程的流程圖。在操作S151中，數(shù)據(jù)被編程到扇區(qū)。在操作S152中，狀態(tài)比特“0”被寫入包括在與該扇區(qū)對應(yīng)的頁中的備用串中的N個基元。因此，關(guān)于扇區(qū)的狀態(tài)信息被存儲在N個基元中。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的使用多個狀態(tài)比特來檢驗扇區(qū)有效性的過程的流程圖。在操作S161中，確定與扇區(qū)對應(yīng)的N個狀態(tài)比特是否是0。如果沒有錯誤，則當數(shù)據(jù)已被編程到扇區(qū)時N個狀態(tài)比特全都將為0，或者當數(shù)據(jù)還沒被編程到扇區(qū)時N個狀態(tài)比特全都將為1。在操作S166中，當N個狀態(tài)比特全都是0時，確定數(shù)據(jù)已被存儲在扇區(qū)中。然而，在操作S167中，當不是所有的N個狀態(tài)比特都是0時，即，當N個狀態(tài)比特的一些是0或N個狀態(tài)比特都是1時，確定數(shù)據(jù)還沒有被編程到扇區(qū)。當在關(guān)于另一扇區(qū)的狀態(tài)信息被存儲時發(fā)生錯誤時，N個狀態(tài)比特的一些是0。然而，N個狀態(tài)比特中的其它比特保持值1，因此，正確地確定數(shù)據(jù)還沒有被存儲在扇區(qū)中。
該示例性實施例是確定N個狀態(tài)比特是否全都是0的示例性實施例。如圖11所示，即使當只有N個狀態(tài)比特的一些是0時，如果將N個狀態(tài)比特的“0”的數(shù)量與在一個頁中可能失敗的比特的數(shù)量進行比較的結(jié)果是確定N個狀態(tài)比特的“0”的數(shù)量足以表示正確的狀態(tài)信息，則也確定數(shù)據(jù)已被編程。例如，當假設(shè)關(guān)于扇區(qū)的狀態(tài)信息被存儲在總共10個基元中并且指定在一個頁中平均2個或最多2個基元可能失敗時，如果10個基元之中的9個基元存儲相同的狀態(tài)信息，則檢測到錯誤已在另一個基元中發(fā)生，并且基于存儲在9個基元中的狀態(tài)信息來確定數(shù)據(jù)是否已被存儲在扇區(qū)中。根據(jù)構(gòu)成存儲器的元件的特性，可僅當N個基元全都具有相同的狀態(tài)信息時或者當N個基元的至少大約90％具有相同的狀態(tài)信息時確定數(shù)據(jù)已被編程。
圖17示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的將狀態(tài)信息存儲在多個串中的非易失性存儲器裝置1000。
如根據(jù)本發(fā)明實施例這里所使用的術(shù)語“模塊”是指但并不限于執(zhí)行某些任務(wù)的軟件部件或諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)的硬件部件。模塊的優(yōu)點是可被構(gòu)造為存在于可尋址存儲介質(zhì)上并可被構(gòu)造為在一個或多個處理器上執(zhí)行。因而，模塊可包括，作為示例，諸如軟件部件、面向?qū)ο蟮能浖考㈩惒考腿蝿?wù)部件的部件、處理、函數(shù)、屬性、程序、子程序、程序代碼段、驅(qū)動程序、固件、微碼、電路、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表、數(shù)組和變量。在所述部件和模塊中提供的功能性可被組合到較少的部件和模塊中或者進一步被分離到另外的部件和模塊中。另外，所述部件和模塊可被實現(xiàn)為使它們在通信系統(tǒng)中的一個或多個計算機上執(zhí)行。
非易失性存儲器裝置1000包括存儲器控制單元910和存儲單元920。存儲器控制單元910控制將從存儲單元920讀取哪些數(shù)據(jù)或者哪些數(shù)據(jù)將被寫入存儲單元920。另外，當非易失性存儲器裝置1000是閃存裝置時，存儲器控制單元910控制寫數(shù)據(jù)之前的擦除操作。存儲器控制單元910還確定在將數(shù)據(jù)寫入(或編程)到扇區(qū)或頁的時候?qū)㈥P(guān)于扇區(qū)或頁的狀態(tài)信息存儲在其中的存儲單元920中的區(qū)域。例如，當每一個串的單個獨立比特被用于存儲關(guān)于一個扇區(qū)的狀態(tài)信息時，存儲器控制單元910選擇關(guān)于扇區(qū)或頁的狀態(tài)信息將被存儲在其中的串。當使用多個基元來存儲關(guān)于一個扇區(qū)或頁的狀態(tài)信息時，存儲器控制單元910確定分配給狀態(tài)信息的基元的數(shù)量以使得用于狀態(tài)信息的比特的數(shù)量大于在一個頁中可能失敗的比特的數(shù)量。
存儲單元920是數(shù)據(jù)被存儲在其中的區(qū)域，并且包括多個塊510和520，塊510和520的每個包括多個頁。塊510包括頁211和212，塊520包括頁221和222。分別包括在不同頁中的基元形成一個串。串分為主串組和備用串組。數(shù)據(jù)被編程到包括在主串組中的基元。包括在備用串組中的至少兩個串被用于存儲關(guān)于頁或扇區(qū)的狀態(tài)信息。在圖17中，提供狀態(tài)信息的串被加粗線輪廓。由于至少兩個串被用于存儲狀態(tài)信息，所以在一個串中可能發(fā)生的錯誤不影響其它串。結(jié)果，狀態(tài)信息錯誤可被克服。
存儲器控制單元910確定是使用獨立比特還是使用多個比特來存儲關(guān)于每個扇區(qū)或頁的狀態(tài)信息。當許多備用串存在時，獨立比特被使用。當備用串不是很多時，多個比特被使用。當獨立比特被用于存儲關(guān)于每個扇區(qū)或頁的狀態(tài)信息時，可能需要與頁或扇區(qū)的數(shù)量成比例的許多串。相反，當多個N個比特被用于存儲關(guān)于每個扇區(qū)或頁的狀態(tài)信息時，只需要N個串。因此，可減少分配給狀態(tài)信息的串的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明，可使用包括在多個串中的基元來存儲狀態(tài)信息。
另外，當狀態(tài)信息被存儲在一個串中時，其它串不被影響，從而可減少當數(shù)據(jù)被存儲時發(fā)生的錯誤。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可對其進行各種修改和改變。因此，應(yīng)該理解，以上非限制性實施例不是限制性的，而是在所有方面為說明性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求所限定，而不是由本發(fā)明的詳細描述所限定。從權(quán)利要求的范圍和精神及其等同物導(dǎo)出的所有修改和改變應(yīng)該被解釋為包括在本發(fā)明的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種使用多個串來存儲狀態(tài)信息的非易失性存儲器，該非易失性存儲器包括基元，能存儲至少一個比特的數(shù)據(jù)；多個串，每個串具有串聯(lián)的至少兩個基元；和多個頁，每個頁包括多個基元，其中，所述多個串包括主串組和備用串組，所述主串組包括存儲數(shù)據(jù)的串，所述備用串組包括存儲關(guān)于存儲在主串組中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息的至少兩個備用串。
2.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器，其中，所述備用串的每個包括存儲所述狀態(tài)信息的一個基元和不存儲所述狀態(tài)信息的多個基元。
3.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器，其中，所述多個頁的每個包括多個扇區(qū)，所述備用串的每個包括存儲關(guān)于所述多個扇區(qū)之中的至少一個扇區(qū)的狀態(tài)信息的一個基元和不存儲所述狀態(tài)信息的多個基元。
4.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器，其中，基于備用串組內(nèi)包括在所述多個頁之一中的基元之中的存儲關(guān)于該一個頁的狀態(tài)信息的基元的值來確定該一個頁是否已存儲數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器，其中，備用串組內(nèi)包括在每個頁中的多個基元中的至少一些基元存儲關(guān)于各個頁的相同的狀態(tài)信息。
6.如權(quán)利要求5所述的非易失性存儲器，其中，當在存儲關(guān)于每個頁的狀態(tài)信息的基元之中多個基元具有相同的值時，確定數(shù)據(jù)已被存儲在各個頁中。
7.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器，其中，所述非易失性存儲器包括閃存。
8.如權(quán)利要求7所述的非易失性存儲器，其中，所述閃存是NAND閃存和AND閃存之一。
9.一種使用多個串來存儲狀態(tài)信息的非易失性存儲器裝置，該非易失性存儲器裝置包括非易失性存儲單元，包括能存儲至少一個比特的數(shù)據(jù)的基元、多個串和多個頁，每個串具有串聯(lián)的至少兩個基元，每個頁包括多個基元；和存儲器控制單元，選擇基元以將數(shù)據(jù)存儲在非易失性存儲單元中，其中，存儲器控制單元控制以使所述多個串包括主串組和備用串組，所述主串組包括存儲數(shù)據(jù)的串，所述備用串組包括存儲關(guān)于存儲在主串組中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息的至少兩個備用串。
10.如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲器裝置，其中，所述備用串的每個包括存儲所述狀態(tài)信息的一個基元和不存儲所述狀態(tài)信息的多個基元。
11.如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲器裝置，其中，所述多個頁的每個包括多個扇區(qū)，所述備用串的每個包括存儲關(guān)于所述多個扇區(qū)之中的至少一個扇區(qū)的狀態(tài)信息的一個基元和不存儲所述狀態(tài)信息的多個基元。
12.如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲器裝置，其中，存儲器控制單元基于備用串組內(nèi)存儲關(guān)于各個頁的狀態(tài)信息的基元的值來確定各個頁是否已存儲數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲器裝置，其中，存儲器控制單元將關(guān)于每個頁的相同狀態(tài)信息存儲在備用串組內(nèi)包括在該頁中的多個基元中的至少一些基元中。
14.如權(quán)利要求13所述的非易失性存儲器裝置，其中，當在存儲關(guān)于頁的狀態(tài)信息的基元之中多個基元具有相同值時，確定數(shù)據(jù)已被存儲在各個頁中。
15.如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲器裝置，其中，所述非易失性存儲器包括閃存。
16.如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲器裝置，其中，所述閃存是NAND閃存和AND閃存之一。
17.一種使用多個串來存儲狀態(tài)信息的方法，該方法包括接收數(shù)據(jù)和用于存儲數(shù)據(jù)的地址信息；將數(shù)據(jù)存儲在主串組內(nèi)的與所述地址信息對應(yīng)的基元中；從備用串組中選擇用于存儲關(guān)于包括存儲所述數(shù)據(jù)的基元的頁的狀態(tài)信息的基元；和將關(guān)于所述頁的狀態(tài)信息存儲在選擇的基元中，其中，所述備用串組包括至少兩個串，所述至少兩個串的每個包括存儲關(guān)于存儲在主串組中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息的基元。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，從備用串組選擇的基元能存儲至少一個比特的數(shù)據(jù)，所述串的每個包括串聯(lián)的至少兩個基元，所述頁是其控制柵極彼此連接的基元的集合。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，狀態(tài)信息的存儲包括執(zhí)行存儲以使在每個串中僅存在一個存儲狀態(tài)信息的基元。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述頁包括多個扇區(qū)，并且狀態(tài)信息的存儲包括執(zhí)行存儲以使在每個串中僅存在一個存儲關(guān)于所述扇區(qū)之一的狀態(tài)信息的基元。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括基于存儲關(guān)于頁的狀態(tài)信息的基元的值來確定該頁是否已存儲數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，狀態(tài)信息的存儲包括將相同狀態(tài)信息存儲在包括在多個串中的基元中的至少一些基元中。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，當存儲關(guān)于頁的狀態(tài)信息的基元之中多個基元具有相同的值時，確定數(shù)據(jù)已被存儲在該頁中。
全文摘要
提供一種使用多個串存儲狀態(tài)信息的非易失性存儲器裝置和方法。該非易失性存儲器裝置和方法允許使用多個串來存儲狀態(tài)信息。該非易失性存儲器包括能存儲至少一個比特的數(shù)據(jù)的基元、多個串和多個頁，在所述多個串的每個中至少兩個基元串聯(lián)，所述頁的每個包括多個基元，其中，所述串包括主串組和備用串組，所述主串組包括存儲數(shù)據(jù)的串，所述備用串組包括存儲關(guān)于存儲在主串組中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息的至少兩個備用串。
文檔編號G11C16/34GK1838319SQ20061005702
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者印至?xí)? 李光倫, 尹松虎 申請人:三星電子株式會社