本申請(qǐng)總體上涉及存儲(chǔ)器設(shè)備。更具體地，本申請(qǐng)涉及測(cè)量非易失性半導(dǎo)體閃存中的磨損耐久性、磨損剩余、以及數(shù)據(jù)保持。這些測(cè)量可以用于塊循環(huán)、數(shù)據(jù)丟失預(yù)測(cè)、或?qū)Υ鎯?chǔ)器參數(shù)的調(diào)整。

背景技術(shù)：

在消費(fèi)者產(chǎn)品已經(jīng)廣泛地采用非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)(諸如閃存)?？梢园l(fā)現(xiàn)閃存采用不同形式，例如采用可在主機(jī)設(shè)備之間攜帶或者作為嵌入在主機(jī)設(shè)備中的固態(tài)硬盤(SSD)的便攜式存儲(chǔ)器卡的形式。由于非易失存儲(chǔ)器單元縮放至每單位面積具有更高容量的更小尺寸，因此由于編程和擦除周期導(dǎo)致的單元耐久性、以及干擾(例如，由于讀取或者編程)可能變得更加突出。硅工藝過程中的缺陷等級(jí)可能隨著單元尺寸的縮小和工藝復(fù)雜度的增加而變得升高。同樣，時(shí)間和溫度可能阻礙存儲(chǔ)器設(shè)備中的數(shù)據(jù)保持(DR)。增加的時(shí)間和/或溫度可能導(dǎo)致設(shè)備更快速地磨損和/或丟失數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)保持損失)。誤比特率(BER)可以用作對(duì)磨損、DR、或剩余裕量的估計(jì)；然而，BER僅是問題的結(jié)果，并且可能不是準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)器。進(jìn)一步地，使用BER確實(shí)允許對(duì)存儲(chǔ)器磨損與數(shù)據(jù)保持之間進(jìn)行區(qū)別。例如，高BER可能是由磨損、讀取干擾錯(cuò)誤、DR、或其他存儲(chǔ)器錯(cuò)誤中的任何一項(xiàng)導(dǎo)致的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在任何時(shí)刻，塊中的數(shù)據(jù)完整性都可能受到磨損、保持損失、讀取干擾或壞單元的存在的任何組合的影響。在任何時(shí)刻并且在任何塊中能夠獨(dú)立于磨損、讀取干擾和其他現(xiàn)象而測(cè)量數(shù)據(jù)保持損失和速率可以提供改進(jìn)的存儲(chǔ)器分析。具體地，可以期望的是，獨(dú)立測(cè)量/預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器磨損/耐久性、數(shù)據(jù)保持(DR)、和/或剩余裕量(例如，讀取干擾錯(cuò)誤)?？梢酝ㄟ^分析單元的單獨(dú)電壓電平的狀態(tài)分布來對(duì)磨損(所忍承受的磨損以及磨損剩余)、DR(保持能力和保持損失)、以及存儲(chǔ)器單元的裕量剩余進(jìn)行獨(dú)立量化。并非依賴作為指示符的BER，而是可以針對(duì)磨損、耐久性、DR、或讀取干擾中的任何一項(xiàng)而做出獨(dú)立測(cè)量。在基于所述測(cè)量的適當(dāng)時(shí)間下的預(yù)防性動(dòng)作可以引起改進(jìn)的存儲(chǔ)器管理和數(shù)據(jù)管理。這個(gè)動(dòng)作可以包括：計(jì)算存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的剩余使用壽命、循環(huán)塊、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)丟失、存儲(chǔ)器參數(shù)的權(quán)衡或動(dòng)態(tài)調(diào)整。

附圖說明

圖1是與具有非易失性存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器系統(tǒng)相連接的主機(jī)的框圖。

圖2是用于圖1的系統(tǒng)的示例性閃存設(shè)備控制器的框圖。

圖3是替代性存儲(chǔ)器通信系統(tǒng)的框圖。

圖4是示例性存儲(chǔ)器系統(tǒng)架構(gòu)的框圖。

圖5是另一示例性存儲(chǔ)器系統(tǒng)架構(gòu)的框圖。

圖6是示例性存儲(chǔ)器分析過程的框圖。

圖7是另一示例性存儲(chǔ)器分析過程的框圖。

圖8是用于磨損和保持分析的系統(tǒng)的框圖。

圖9是圖1的系統(tǒng)的示例物理存儲(chǔ)器組織。

圖10是圖4的物理存儲(chǔ)器的一部分的放大視圖。

圖11是簡(jiǎn)圖，展示了操作用于將兩位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的多級(jí)單元存儲(chǔ)器中的充電水平。

圖12是首次編程/擦除循環(huán)之后的三位存儲(chǔ)器字線中的示例性單元電壓分布狀態(tài)的直方圖。

圖13是1000次編程/擦除循環(huán)之后的三位存儲(chǔ)器字線中的示例性單元電壓分布狀態(tài)的直方圖。

圖14是展示位置移位的單元電壓分布。

圖15是G狀態(tài)單元電壓位置移位的放大版本。

圖16是展示分布寬度和形狀變化的單元電壓分布。

圖17是G狀態(tài)單元電壓分布比例變化的放大版本。

圖18是G狀態(tài)單元電壓分布形狀變化的放大版本。

具體實(shí)施方式

在此描述的系統(tǒng)可對(duì)磨損和數(shù)據(jù)保持進(jìn)行獨(dú)立量化。量化基于對(duì)單元電壓分布的分析。單元電壓分布的變化被分析以便對(duì)磨損或者數(shù)據(jù)保持問題進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

數(shù)據(jù)保持可以指代隨時(shí)間推移電荷的增益或損失。如果電荷增益/損失越過改變單元值的閾值電壓，則數(shù)據(jù)可能丟失。擦除循環(huán)可以重置塊中的單元的電荷，其可隨時(shí)間的推移校正電荷的增益/損失。當(dāng)存儲(chǔ)器塊中的單元隨時(shí)間推移而發(fā)生變化(例如，變得無意被編程)時(shí)，可能導(dǎo)致讀取干擾錯(cuò)誤。其可能由于特定的單元被過度讀取，這可導(dǎo)致對(duì)相鄰單元的讀取干擾錯(cuò)誤。具體地，未被正在讀取的單元而是接收升高的電壓應(yīng)力，因?yàn)橄噜弳卧诒蛔x取?？梢栽诟派鲜占姾桑@可導(dǎo)致單元看起來被編程。讀取干擾錯(cuò)誤可以導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。ECC可以收集錯(cuò)誤，并且擦除循環(huán)可以重置單元的編程。

通過測(cè)量任何塊的磨損和/或保持損失速率，可以以任何給定的編程/擦除(P/E)循環(huán)并且在那個(gè)塊上來預(yù)測(cè)保持能力。DR預(yù)測(cè)可以用于塊均衡、恢復(fù)浪費(fèi)的裕量、擴(kuò)展久性、并且用于其他產(chǎn)品能力。對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的周期性測(cè)量可用于動(dòng)態(tài)地確定單獨(dú)塊的磨損或保持損失速率。

存儲(chǔ)器磨損指代存儲(chǔ)器的有限次編程-擦除(P/E)循環(huán)。這也可以被稱為耐久性。在存儲(chǔ)器磨損使得存儲(chǔ)器塊惡化之前，存儲(chǔ)器可以能夠承受閾值數(shù)量的P/E循環(huán)。不應(yīng)該進(jìn)一步使用已經(jīng)失敗的存儲(chǔ)器塊。磨損權(quán)衡可以用作試圖跨所有塊對(duì)P/E循環(huán)進(jìn)行歸一化。這可以防止塊接收過多的P/E循環(huán)。

圖1至圖5示出了適用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方面的閃存系統(tǒng)。圖1的主機(jī)系統(tǒng)100將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到閃存102中并且從閃存中檢索數(shù)據(jù)。閃存可以嵌入在主機(jī)內(nèi)，諸如采用安裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)中的固態(tài)硬盤(SSD)驅(qū)動(dòng)器的形式?？商娲兀鎯?chǔ)器102可以采用閃存卡的形式，所述閃存卡通過如圖1中展示的機(jī)械和電氣連接器的配合部分104和106可移除地連接至主機(jī)。被配置成用作內(nèi)部或嵌入式SSD驅(qū)動(dòng)器的閃存可能看起來類似于圖1的示意圖，其中，一個(gè)差異為在主機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器系統(tǒng)102的位置。SSD驅(qū)動(dòng)器可以采用離散模塊的形式，這些離散模塊為用于旋轉(zhuǎn)磁盤驅(qū)動(dòng)器的落入替代。如所描述的，閃存可以指代使用存儲(chǔ)電荷的與非(NAND)單元。

可商購(gòu)的可移除閃存卡的示例包括壓縮閃存(CF)、多媒體卡(MMC)、安全數(shù)字(SD)、小型SD(miniSD)、記憶棒、智能媒介、外置記憶卡、和微型SD卡。雖然這些卡中的每一種卡根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格可以具有唯一的機(jī)械和/或電氣接口，但是包括在每個(gè)中的閃存系統(tǒng)可以是類似的。這些卡均可從為本申請(qǐng)的受讓人的閃迪公司(SanDisk Corporation)獲得。閃迪還提供其科魯茲商標(biāo)下的一系列閃存驅(qū)動(dòng)器，這些閃存驅(qū)動(dòng)器是小封裝體的具有用于通過插入主機(jī)的通用串行總線(USB)插孔中與主機(jī)連接的USB插頭的手持存儲(chǔ)器系統(tǒng)。這些存儲(chǔ)器卡和閃存驅(qū)動(dòng)器中的每一者包括與主機(jī)對(duì)接并且對(duì)其內(nèi)的閃存的操作進(jìn)行控制的控制器。

可以使用SSD、存儲(chǔ)器卡和閃存驅(qū)動(dòng)器的主機(jī)系統(tǒng)非常多并且各不相同。它們包括個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC，諸如臺(tái)式或膝上型及其他便攜式計(jì)算機(jī))、平板計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、數(shù)字電影相機(jī)、和便攜式媒體播放器。針對(duì)便攜式存儲(chǔ)器卡應(yīng)用程序，主機(jī)可以包括用于一種或多種類型的存儲(chǔ)器卡或閃存驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)置插孔，或者主機(jī)可能需要在其中插入存儲(chǔ)器卡的適配器。存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以包括其自身的存儲(chǔ)器控制器和驅(qū)動(dòng)器但也可以是一些只存系統(tǒng)，相反，這些只存系統(tǒng)受到由存儲(chǔ)器所連接的主機(jī)來執(zhí)行的軟件的控制。在包含控制器的一些存儲(chǔ)器系統(tǒng)中(尤其是嵌入在主機(jī)內(nèi)的那些)，存儲(chǔ)器、控制器和驅(qū)動(dòng)器通常形成在單個(gè)集成電路芯片上。主機(jī)可以使用任何通信協(xié)議(諸如但不限于安全數(shù)字(SD)協(xié)議、記憶棒(MS)協(xié)議和通用串行總線(USB)協(xié)議)與存儲(chǔ)器卡進(jìn)行通信。

在考慮到存儲(chǔ)器設(shè)備102的情況下，圖1的主機(jī)系統(tǒng)100可以被看作具有兩個(gè)主要部分，這兩個(gè)主要部分由電路和軟件的組合構(gòu)成。應(yīng)用程序部分108可以通過文件系統(tǒng)模塊114和驅(qū)動(dòng)器110與存儲(chǔ)器設(shè)備102對(duì)接。在PC中，例如，應(yīng)用程序部分108可以包括用于運(yùn)行字處理、圖形、控制或其他流行應(yīng)用程序軟件的處理器112。在主要專用于執(zhí)行單個(gè)功能集的相機(jī)、蜂窩電話中，應(yīng)用程序部分108可以在用于運(yùn)行軟件的硬件中被實(shí)現(xiàn)，所述軟件操作相機(jī)來拍照并存儲(chǔ)照片、操作蜂窩電話來?yè)艽蚝徒勇犽娫挼取?/p>

圖1的存儲(chǔ)器系統(tǒng)102可以包括非易失性存儲(chǔ)器(諸如閃存116)和設(shè)備控制器118，這兩者均與存儲(chǔ)器系統(tǒng)102所連接的以用于來回傳遞數(shù)據(jù)的主機(jī)100進(jìn)行對(duì)接并且控制存儲(chǔ)器116。設(shè)備控制器118可以在數(shù)據(jù)編程和讀取的過程中在由主機(jī)100使用的數(shù)據(jù)的邏輯地址與閃存116的物理地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。從功能上說，設(shè)備控制器118可以包括與主機(jī)系統(tǒng)控制器邏輯110對(duì)接的主機(jī)接口模塊(HIM)122、用于與主機(jī)接口模塊122協(xié)作的控制器固件模塊124、以及閃存接口模塊128。閃存管理邏輯126可以是用于內(nèi)部存儲(chǔ)器管理操作(諸如垃圾收集)的控制器固件214的一部分。一個(gè)或多個(gè)閃存接口模塊(FIM)128可以提供控制器與閃存116之間的通信接口。

閃存轉(zhuǎn)換層(“FTL”)或媒體管理層(“MML”)可以集成在閃存管理126中并且可以處理閃存錯(cuò)誤并且與主機(jī)對(duì)接。具體地，閃存管理126是控制器固件124的一部分，并且MML可以是閃存管理中的模塊。MML可以為NAND管理的內(nèi)部構(gòu)件負(fù)責(zé)。具體地，MML可以包括存儲(chǔ)器設(shè)備固件中的指令，所述存儲(chǔ)器設(shè)備固件將來自主機(jī)100的寫入翻譯成到閃存116的寫入。需要MML是因?yàn)椋?)閃存可能具有有限的耐久性；2)閃存116可以僅被寫入多頁(yè)中；和/或3)閃存116可以不被寫入，除非其作為塊被擦除。MML理解閃存116的這些潛在限制，這些潛在限制對(duì)于主機(jī)100來說可能不可見。相應(yīng)地，MML試圖將來自主機(jī)100的寫入翻譯成到閃存116中的寫入。如下所描述的，用于測(cè)量/預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器磨損/耐久性、數(shù)據(jù)保持(DR)、和/或剩余裕量(例如，讀取干擾錯(cuò)誤)的算法也可以存儲(chǔ)在MML中。這種算法可以分析單元的單獨(dú)電壓電平的狀態(tài)分布，并且利用存儲(chǔ)器單元的單元電壓分布的直方圖數(shù)據(jù)以便標(biāo)識(shí)針對(duì)某些效果(例如，磨損、DR、裕量等)的簽名。閃存116或其他存儲(chǔ)器可以是多級(jí)單元(MLC)或單級(jí)單元(SLC)存儲(chǔ)器。以下進(jìn)一步描述MLC和SLC存儲(chǔ)器。SLC或者M(jìn)LC可以作為設(shè)備控制器118的一部分而非作為閃存116的一部分被包括。

設(shè)備控制器118可以在單個(gè)集成電路芯片(諸如如圖2中示出的專用集成電路(ASIC))上實(shí)現(xiàn)。設(shè)備控制器118的處理器206可以被配置為能夠經(jīng)由存儲(chǔ)器接口204進(jìn)行通信的多線程處理器，所述存儲(chǔ)器接口針對(duì)閃存116中的每個(gè)存儲(chǔ)體具有I/O端口。設(shè)備控制器118可以包括內(nèi)部時(shí)鐘218。處理器206經(jīng)由內(nèi)部數(shù)據(jù)總線202與錯(cuò)誤校正碼(ECC)模塊214、RAM緩沖器212、主機(jī)接口216、以及啟動(dòng)代碼ROM 210進(jìn)行通信。

主機(jī)接口216可以向主機(jī)提供數(shù)據(jù)連接。存儲(chǔ)器接口204可以是來自圖1的一個(gè)或多個(gè)FIM 128。存儲(chǔ)器接口204允許設(shè)備控制器118與閃存116進(jìn)行通信。RAM 212可以是靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。ROM 210可以用于初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)102，諸如閃存設(shè)備。被初始化的存儲(chǔ)器系統(tǒng)102可以被稱為卡。圖2中的ROM 210可以是只讀取存儲(chǔ)器的區(qū)域，其目的是用于向RAM提供啟動(dòng)代碼以用于處理編程，諸如存儲(chǔ)器系統(tǒng)102的初始化和啟動(dòng)。ROM可以存在于ASIC而非閃存芯片中。

圖3是替代性存儲(chǔ)器通信系統(tǒng)的框圖。如關(guān)于圖1討論的，主機(jī)系統(tǒng)100與存儲(chǔ)器系統(tǒng)102進(jìn)行通信。存儲(chǔ)器系統(tǒng)102包括與閃存116耦合的前端302和后端306。在一個(gè)實(shí)施例中，前端302和后端306可以被稱為存儲(chǔ)器控制器并且可以是設(shè)備控制器118的一部分。前端302可以邏輯地包括主機(jī)接口模塊(HIM)122和HIM控制器304。后端306可以邏輯地包括閃存接口模塊(FIM)128和FIM控制器308。相應(yīng)地，控制器301可以邏輯地被分區(qū)為兩個(gè)模塊：HIM控制器304和FIM控制器308。HIM 122為主機(jī)設(shè)備100提供接口功能，并且FIM 128為閃存116提供接口功能。FIM控制器308可以包括如下所述的實(shí)現(xiàn)對(duì)磨損和數(shù)據(jù)保持進(jìn)行獨(dú)立分析的算法。

在操作中，在對(duì)存儲(chǔ)器系統(tǒng)102上的主機(jī)設(shè)備100進(jìn)行寫操作的過程中，由HIM控制器304從HIM 122接收數(shù)據(jù)。HIM控制器304可以將對(duì)接收的數(shù)據(jù)的控制傳遞至FIM控制器308，所述FIM控制器可以包括以上討論的FTL。FIM控制器308可以確定如何最佳地將接收的數(shù)據(jù)寫到閃存116上?？梢杂蒄IM控制器308將所接收的數(shù)據(jù)提供給FIM 128以用于基于由FIM控制器308所做的判定來將數(shù)據(jù)寫入到閃存116上。具體地，取決于數(shù)據(jù)的分類，可以對(duì)其進(jìn)行區(qū)別寫入(例如，寫入到MLC或保持在更新塊中)。

圖4是示例性存儲(chǔ)器系統(tǒng)架構(gòu)的框圖。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)包括前端128、閃存轉(zhuǎn)換層(FTL)126、以及對(duì)NAND存儲(chǔ)器116的訪問。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)使得其存儲(chǔ)器由NAND存儲(chǔ)器管理來管理。NAND存儲(chǔ)器管理可以包括NAND權(quán)衡引擎404、塊控制模塊406、以及存儲(chǔ)器分析模塊408。NAND權(quán)衡引擎404可以動(dòng)態(tài)地測(cè)量設(shè)備性能并且允許基于所述測(cè)量對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。在權(quán)衡中可以強(qiáng)調(diào)或降低功率、性能、耐久性、和/或數(shù)據(jù)保持的重要性。例如，可以基于某些塊的磨損或數(shù)據(jù)保持損失來調(diào)整修整參數(shù)。如關(guān)于圖5所描述的，針對(duì)設(shè)備，權(quán)衡可以是自動(dòng)的或者其可以由用戶/主機(jī)來調(diào)整。塊控制模塊406控制塊的操作。例如，可以基于對(duì)塊的健康(例如，磨損、數(shù)據(jù)保持等)的測(cè)量針對(duì)每個(gè)塊對(duì)被調(diào)整的修整參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整，這在以下進(jìn)一步描述。存儲(chǔ)器分析模塊408接收針對(duì)塊或存儲(chǔ)器的其他單元的單獨(dú)健康測(cè)量。塊的這種健康可以包括可以被計(jì)算的磨損、數(shù)據(jù)保持、耐久性等，如關(guān)于圖12至圖18所描述的。具體地，存儲(chǔ)器分析模塊408可以利用單元電壓分布以便針對(duì)每個(gè)單獨(dú)塊(活著單獨(dú)單元/字線/元塊等)獨(dú)立地計(jì)算磨損和數(shù)據(jù)保持。圖4中示出的架構(gòu)僅是示例性的，并且不限于使用具體的存儲(chǔ)器分析實(shí)現(xiàn)方式。同樣，所述架構(gòu)不限于NAND閃存，這僅是示例性的。

圖5是另一示例性存儲(chǔ)器系統(tǒng)架構(gòu)的框圖。除添加了存儲(chǔ)器分析用戶接口502之外，圖5中的系統(tǒng)與圖4中的系統(tǒng)相類似。存儲(chǔ)器分析用戶接口502可以從主機(jī)/用戶接收輸入(通過前端122)，所述輸入被翻譯成特定于系統(tǒng)的權(quán)衡偏置。具體地，存儲(chǔ)器分析用戶接口502可以通過向用戶提供用于選擇特定權(quán)衡的接口而受到用戶的控制(例如，低/高性能與高/低耐久性或高/低數(shù)據(jù)保持)。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器分析用戶接口502可以在工廠被配置，并且可以是生成不同產(chǎn)品類型的一種方式(例如，高性能卡與高耐久性卡)。

圖6是示例性存儲(chǔ)器分析過程的框圖。存儲(chǔ)器分析602可以包括對(duì)存儲(chǔ)器的更準(zhǔn)確的測(cè)量(包括電壓和編程時(shí)間)。例如，可以測(cè)量并跟蹤對(duì)塊級(jí)裕量在數(shù)據(jù)保持、耐久性、性能、變化速率方面的計(jì)算和跟蹤。那個(gè)數(shù)據(jù)可用于預(yù)測(cè)塊到壽命結(jié)束的健康。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器分析可以由存儲(chǔ)器分析模塊408來執(zhí)行。在以下描述的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)保持(速率/損失)和單獨(dú)塊的磨損可以彼此獨(dú)立地被測(cè)量和跟蹤。

動(dòng)態(tài)塊管理604可以包括塊的均衡使用和熱/冷數(shù)據(jù)映射。這一塊管理可以在單獨(dú)的塊級(jí)并且可以包括獨(dú)立并動(dòng)態(tài)設(shè)置修整參數(shù)，如以下進(jìn)一步討論的。進(jìn)一步地，所述管理可以包括縮小和恢復(fù)裕量部分。額外裕量權(quán)衡606可以包括使用恢復(fù)的額外裕量以便再次對(duì)附加益處的一個(gè)方面進(jìn)行權(quán)衡，并且可以包括對(duì)裕量分布進(jìn)行移位。權(quán)衡產(chǎn)品/接口608可以包括在生產(chǎn)時(shí)配置產(chǎn)品類型，并且動(dòng)態(tài)地檢測(cè)并利用空閑時(shí)間。這可以允許用戶對(duì)權(quán)衡(例如，降低的性能以為了提升的耐久性)進(jìn)行配置。

圖7是另一示例性存儲(chǔ)器分析過程的框圖。在一個(gè)實(shí)施例中，所述過程可以在存儲(chǔ)器分析模塊408內(nèi)。存儲(chǔ)器分析可以包括對(duì)磨損、數(shù)據(jù)保持、讀取干擾敏感度、和/或性能的單獨(dú)和獨(dú)立分析?？梢詼y(cè)量和跟蹤這些參數(shù)中的每個(gè)參數(shù)(與周期性測(cè)量相比)?；诟?，可以對(duì)某些值進(jìn)行預(yù)測(cè)(例如，總體耐久性、壽命結(jié)束、數(shù)據(jù)保持損失速率)?；陬A(yù)測(cè)，可以執(zhí)行某些功能，包括塊均衡或基于單獨(dú)值(例如，磨損或數(shù)據(jù)保持)的其他系統(tǒng)管理功能?？苫陬A(yù)測(cè)對(duì)動(dòng)態(tài)塊管理作出調(diào)整?？梢曰跍y(cè)量和預(yù)測(cè)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)(或由主機(jī)來實(shí)現(xiàn))權(quán)衡(例如，性能與耐久性/保持)。如下所述，可以計(jì)算單獨(dú)塊的磨損，并且那些值可以用于實(shí)現(xiàn)某些系統(tǒng)過程(塊循環(huán)或均衡)，并且可基于那些值動(dòng)態(tài)調(diào)整編程。

圖8是用于磨損和保持分析的系統(tǒng)的框圖。具體地，圖8展示了用于執(zhí)行以下所描述的磨損和保持分析的模塊。測(cè)量模塊802或測(cè)量器可以測(cè)量單元電壓。例如，可以下發(fā)特殊讀取命令，諸如以下關(guān)于圖12所描述的那些。單元電壓值則可用于由生成模塊804或生成器生成單元電壓分布806。以下圖12至圖13中示出了示例性單元電壓分布?？梢跃哂型ㄟ^比較模塊808或比較器進(jìn)行比較的多個(gè)單元電壓分布806?？梢灾芷谛缘厣蓡卧妷悍植疾⑶覍?duì)其進(jìn)行相互比較，或者將其與存儲(chǔ)器為新近且新時(shí)(例如，在工廠時(shí))所生成的參考單元電壓分布進(jìn)行比較。在替代性實(shí)施例中，單元電壓分布的絕對(duì)值可以用于估計(jì)存儲(chǔ)器的磨損和數(shù)據(jù)保持(無需比較其他分布)。分析模塊810或分析器可以基于單元電壓分布來計(jì)算或估計(jì)磨損和/或數(shù)據(jù)保持?；谀p和/或數(shù)據(jù)保持，分析模塊810可以作出以下討論的進(jìn)一步計(jì)算，包括但不限于：計(jì)算存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的剩余使用壽命、循環(huán)塊、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)丟失、存儲(chǔ)器參數(shù)的權(quán)衡或動(dòng)態(tài)調(diào)整。具體地，模塊(諸如定位器812、定標(biāo)器814、和/或整形器816)可以分析單元電壓分布，如關(guān)于圖12進(jìn)一步描述的。定位器812可基于單元電壓分布中的狀態(tài)的位置移位來確定數(shù)據(jù)保持，如關(guān)于圖15所描述的。定標(biāo)器814可以基于單元電壓分布中的狀態(tài)的寬度變化來確定磨損，如以下關(guān)于圖17所描述的。整形器816可以基于單元電壓分布中的狀態(tài)的形狀變化來確定磨損，如以下關(guān)于圖18所描述的。

可以以許多不同的方式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。每個(gè)模塊(諸如測(cè)量模塊802、生成模塊804、比較模塊806、和分析模塊810)可以是硬件或硬件與軟件的組合。例如，每個(gè)模塊可以包括專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、電路、數(shù)字邏輯電路、模擬電路、離散電路的組合、門、或任何其他類型的硬件或其組合?？商娲鼗蛄硗?，每個(gè)模塊可以包括存儲(chǔ)器硬件，所述存儲(chǔ)器硬件例如包括由處理器或其他處理器可執(zhí)行來實(shí)施所述模塊的一個(gè)或多個(gè)特征的多個(gè)指令。當(dāng)所述模塊中的任一個(gè)包括所述存儲(chǔ)器的、包括由所述處理器可執(zhí)行的多個(gè)指令的這部分時(shí)，所述模塊可以包括或不包括所述處理器。在一些示例中，每個(gè)模塊可能僅是存儲(chǔ)器或其他物理存儲(chǔ)器的包括由處理器或其他處理器可執(zhí)行來實(shí)施相應(yīng)模塊的特征的指令的這部分，而所述模塊不包括任何其他硬件。由于每個(gè)模塊包括至少某個(gè)硬件(即使當(dāng)所包括的硬件包括軟件時(shí))，因此每個(gè)模塊可以互換地被稱為硬件模塊。

可以跟蹤并存儲(chǔ)(例如，在在閃存中或控制器內(nèi))來自單元電壓分布變化的數(shù)據(jù)保持結(jié)果或存儲(chǔ)器磨損結(jié)果。例如，系統(tǒng)表可以跟蹤單元電壓分布的變化以及所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)保持和/或磨損變化。通過持續(xù)記錄此信息，可作出關(guān)于磨損和數(shù)據(jù)保持兩者的更為準(zhǔn)確的判定。此信息可以用于優(yōu)化數(shù)據(jù)的短期和長(zhǎng)期存儲(chǔ)。具體地，未被頻繁訪問的數(shù)據(jù)(長(zhǎng)期存儲(chǔ)或“冷數(shù)據(jù)”)應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)保持高的地方。數(shù)據(jù)保持可以是逐塊地或者逐個(gè)管芯的變化。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)前測(cè)量的單元電壓分布的每一次比較可以與參考單元電壓分布進(jìn)行比較(例如，當(dāng)存儲(chǔ)器“新近”時(shí)，諸如在工廠時(shí)或者在首次使用時(shí))。此參考單元電壓分布與周期性測(cè)量的單元電壓分布中的每個(gè)單元電壓分布進(jìn)行比較，從而使得可確定單元中數(shù)據(jù)正在惡化的速率?？蓮挠?jì)算作出的判定包括：

單元群體已經(jīng)經(jīng)歷的磨損；

所述單元群體正在磨損的速率；

所述單元群體的期待磨損剩余；

存儲(chǔ)在單元中的數(shù)據(jù)的保持損失；

存儲(chǔ)在單元中的數(shù)據(jù)的保持損失速率；

可確定的進(jìn)一步保持損失的裕量；以及

可以用作保持能力的度量的保持損失速率。

圖9概念性地展示了作為單元陣列的閃存116(圖1)的組織。圖9至圖10展示了可能經(jīng)受在此描述的存儲(chǔ)器分析的不同尺寸/組的塊/單元。閃存116可以包括各自由單個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器控制器118單獨(dú)控制的多個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列。存儲(chǔ)器單元的四個(gè)平面或子陣列902、904、906、和908可以在單個(gè)集成存儲(chǔ)器單元芯片上、可以在兩個(gè)芯片(每個(gè)芯片上兩個(gè)平面)上或者在四個(gè)單獨(dú)的芯片上。具體的安排對(duì)于以下討論并不重要。當(dāng)然，其他數(shù)量的平面(諸如1、2、8、16或更多)可以存在于系統(tǒng)中。平面被單獨(dú)劃分為形成擦除的最小單位的多個(gè)存儲(chǔ)器單元組(下文中被稱為塊)。圖9中通過矩形示出了存儲(chǔ)器單元塊，諸如塊910、912、914、和916，其位于對(duì)應(yīng)的平面902、904、906、和908中。每個(gè)平面中可以有任意數(shù)量的塊。

存儲(chǔ)器單元塊是擦除的單位、以及可在一起物理擦除的存儲(chǔ)器單元的最小數(shù)量。然而，針對(duì)增加的并行性，可以以更大的元塊單位來操作塊。來自每個(gè)平面的一個(gè)塊在邏輯上鏈接在一起以便形成元塊。四個(gè)塊910、912、914、和916被示出為形成一個(gè)元塊918。元塊內(nèi)的所有單元通常在一起被擦除。用于形成元塊的塊無需限于其對(duì)應(yīng)平面內(nèi)的相同的相對(duì)位置，如在由塊922、924、926、和928組成的第二元塊920中示出的。雖然可能優(yōu)選的是跨所有平面來擴(kuò)展元塊，但是針對(duì)高系統(tǒng)性能，可以操作存儲(chǔ)器系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)器系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)形成不同平面中的一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)塊中的任何或全部塊的元塊的能力。這允許在一個(gè)編程操作中將元塊的尺寸與可用于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量進(jìn)行更接近地匹配。

單獨(dú)塊進(jìn)而出于操作目的而被劃分為多頁(yè)存儲(chǔ)器單元，如圖10中展示的。塊910、912、914和916中的每個(gè)塊的存儲(chǔ)器單元例如各自被劃分為八頁(yè)P(yáng)0-P7?？商娲?，每個(gè)塊內(nèi)可以具有16、32或更多頁(yè)的存儲(chǔ)器單元。頁(yè)是塊內(nèi)的數(shù)據(jù)編程和讀取的單位，包含被編程或讀取一次的數(shù)據(jù)的最小量。然而，為了增加存儲(chǔ)器系統(tǒng)操作并行性，兩個(gè)或更多塊內(nèi)的這種頁(yè)可以在邏輯上被鏈接成元頁(yè)。圖9中展示了元頁(yè)1002，所述元頁(yè)由來自四個(gè)塊910、912、914和916中的每個(gè)塊的一個(gè)物理頁(yè)形成。元頁(yè)1002例如包括四個(gè)塊中的每個(gè)塊中的頁(yè)P(yáng)2，但是元頁(yè)的頁(yè)不一定需要在塊中的每個(gè)塊內(nèi)具有相同的相對(duì)位置。元頁(yè)可能是編程的最大單元。

存儲(chǔ)器單元可以操作用于存儲(chǔ)兩個(gè)電荷電平，從而使得單個(gè)位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在每個(gè)單元中。這通常被稱為二進(jìn)制或單級(jí)單元(SLC)存儲(chǔ)器。SLC存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)兩種狀態(tài)：0或1?？商娲兀鎯?chǔ)器單元可以操作用于將多于兩個(gè)的可檢測(cè)電荷電平存儲(chǔ)在每個(gè)電荷存儲(chǔ)元件或區(qū)域中，由此用于將多于一個(gè)位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在每個(gè)單元中。此后一種配置被稱為多級(jí)單元(MLC)存儲(chǔ)器。例如，MLC存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)四種狀態(tài)并且可保持兩位數(shù)據(jù)：00或01以及10或11。這兩種類型的存儲(chǔ)器單元均可以用于存儲(chǔ)器，例如，二級(jí)制SLC閃存可以用于緩存數(shù)據(jù)并且MLC存儲(chǔ)器可以用于更長(zhǎng)時(shí)期的存儲(chǔ)。存儲(chǔ)器單元的電荷存儲(chǔ)元件可以是導(dǎo)電浮柵，但可以可替代地是非導(dǎo)電介質(zhì)電荷捕獲材料。

在操作用于將兩個(gè)位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在每個(gè)存儲(chǔ)器單元中的MLC存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)存儲(chǔ)器單元被配置成用于存儲(chǔ)與值“11”、“01”、“00”、和“10”相對(duì)應(yīng)的四個(gè)電荷電平。兩個(gè)位的數(shù)據(jù)中的每個(gè)位可以表示下部頁(yè)的頁(yè)位或上部頁(yè)的頁(yè)位，其中，下部頁(yè)和上部頁(yè)跨越共享共同字線的一系列存儲(chǔ)器單元。典型地，兩個(gè)位的數(shù)據(jù)中的較不有效位表示下部頁(yè)的頁(yè)位，并且兩個(gè)位的數(shù)據(jù)中的更有效位表示上部頁(yè)的頁(yè)位。以下所描述的示例性存儲(chǔ)器是關(guān)于圖12至圖18所描述的示例中的三位MLC，但那僅是示例性的?？梢岳闷渌鎯?chǔ)器類型和位。

圖11展示了用于表示存儲(chǔ)器單元中的兩個(gè)位的數(shù)據(jù)的四個(gè)電荷電平的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。圖6被標(biāo)記為L(zhǎng)M模式，所述LM模式可以被稱為中部較低模式，并且在下文將關(guān)于下中部較低或較低中部的中間狀態(tài)將進(jìn)一步描述的。LM中間狀態(tài)還可以被稱為下部頁(yè)編程階段。值“11”對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器單元的未編程狀態(tài)。當(dāng)編程脈沖被應(yīng)用于存儲(chǔ)器單元以便對(duì)下部頁(yè)的頁(yè)位進(jìn)行編程時(shí)，增加用于表示與下部頁(yè)的頁(yè)位的編程狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的值“10”的電荷電平。下部頁(yè)可以被考慮為是表示多級(jí)單元(MLC)上的位置的邏輯概念。如果MLC是每單元兩個(gè)位，則邏輯頁(yè)可以包括字線上的被分組在一起的單元的所有最低有效位。換言之，下部頁(yè)是最低有效位。針對(duì)上部頁(yè)的頁(yè)位，當(dāng)下部頁(yè)的頁(yè)位被編程(值“10”)時(shí)，編程脈沖被應(yīng)用于針對(duì)上部頁(yè)的頁(yè)位的存儲(chǔ)器單元以便增加用于取決于上部頁(yè)的頁(yè)位的期望值而與值“00”或“10”相對(duì)應(yīng)的電荷電平。然而，如果下部頁(yè)的頁(yè)位位被編程從而使得存儲(chǔ)器單元處于未編程狀態(tài)(值“11”)，則將編程脈沖應(yīng)用于存儲(chǔ)器單元以便對(duì)上部頁(yè)的頁(yè)位進(jìn)行編程增加了用于對(duì)與上部頁(yè)的頁(yè)位的編程狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的值“01”的電荷電平。

由于在其應(yīng)用程序的正常壽命跨度下的主機(jī)寫入和存儲(chǔ)器維護(hù)操作兩者，存儲(chǔ)器系統(tǒng)經(jīng)歷寫/擦除操作。內(nèi)部存儲(chǔ)器維護(hù)(即非主機(jī)寫入操作或背景操作)可針對(duì)MLC和SLC兩者引入高寫入放大率因子(“WAF”)。WAF可以是閃存控制器關(guān)于主機(jī)控制器想要寫入(由于對(duì)從一個(gè)塊到另一個(gè)塊的數(shù)據(jù)的任何內(nèi)部復(fù)制)的數(shù)據(jù)量而必須寫入的數(shù)據(jù)量。換言之，WAF是與來自主機(jī)的寫入進(jìn)行比較的非主機(jī)寫入操作之比。在一個(gè)示例中，高達(dá)一半的MLC寫入/擦除操作可能是由于這些內(nèi)部存儲(chǔ)器操作。這可能對(duì)卡的壽命具有顯著影響。相應(yīng)地，降低由于系統(tǒng)的內(nèi)部寫入/擦除操作而引起的耐久性影響可能是重要的。

可以僅在最佳時(shí)刻執(zhí)行存儲(chǔ)器維護(hù)(其互換地被稱為非主機(jī)寫入和/或背景操作)。存儲(chǔ)器維護(hù)的一個(gè)示例包括可能被需要用于將過時(shí)數(shù)據(jù)一起聚合在待擦除的塊中的垃圾收集。垃圾收集可將有效數(shù)據(jù)分組在一起并對(duì)過時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組。當(dāng)塊僅包括過時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，其可以被擦除從而使得新數(shù)據(jù)可被寫入那個(gè)塊中。垃圾收集用于通過最小化部分使用的塊的數(shù)量來最大化塊的存儲(chǔ)。換言之，垃圾收集可以合并或聚集來自具有混合有效數(shù)據(jù)和過時(shí)數(shù)據(jù)的塊的有效數(shù)據(jù)，這些塊具有導(dǎo)致更自由的塊的混合有效數(shù)據(jù)和過時(shí)數(shù)據(jù)(因?yàn)榫哂谢旌系挠行Ш瓦^時(shí)數(shù)據(jù)兩者的塊更少)。背景操作可以進(jìn)一步包括測(cè)量單元電壓和/或分析那些電壓以便獨(dú)立標(biāo)識(shí)如下所討論的數(shù)據(jù)保持或存儲(chǔ)器磨損問題。

圖12是首次編程/擦除(P/E)循環(huán)之后的三位存儲(chǔ)器字線中的示例性單元電壓分布狀態(tài)的直方圖。具有八種與三位存儲(chǔ)器(X3)相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)?？梢砸耘c圖12中示出的示例相類似的方式來分析不同的存儲(chǔ)器(具有兩位和四種狀態(tài)的X2存儲(chǔ)器)。在首次P/E循環(huán)之后，圖12中示出了那八種狀態(tài)的分布?？梢酝ㄟ^向閃存發(fā)送一組序列“分布讀取”序列來收集此原始數(shù)據(jù)。然后對(duì)原始分布讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以便產(chǎn)生所述群體中的所有單元的電壓電平的直方圖。當(dāng)存儲(chǔ)器被描述為具有一定磨損或數(shù)據(jù)保持損失時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)器的參考通常可以指代存儲(chǔ)器的有限部分，諸如塊級(jí)、塊組(例如，關(guān)于圖9至圖10所描述的組)、頁(yè)、平面、管芯、或產(chǎn)品級(jí)。用于獲得閃存單元(FMU)的示例性群體，其在統(tǒng)計(jì)上可能足以用于進(jìn)行在此描述的分析和計(jì)算。FMU可以是主機(jī)可使用的以便讀取或?qū)懭腴W存的最小數(shù)據(jù)塊。每一頁(yè)可以具有一定數(shù)量的FMU。

一旦獲得直方圖，則單獨(dú)狀態(tài)分布可以被分析并且其特征為：1)位置；2)比例；以及3)形狀。針對(duì)這八種狀態(tài)中的每一種狀態(tài)，可以確定位置、尺度和形狀?？梢葬槍?duì)所述群體產(chǎn)生一組元數(shù)據(jù)參數(shù)(例如，位置、比例、形狀)。元數(shù)據(jù)可以用于相對(duì)或絕對(duì)計(jì)算中以便確定所述群體的磨損和保持特性。

位置可以指代可以包括線性平均值(諸如均值或眾數(shù))的某個(gè)形式的分布位置。如圖12中示出的，在一個(gè)實(shí)施例中，利用均值來確定位置。在不同實(shí)施例中，可以利用其他度量來計(jì)算定位置。

尺度可以包括測(cè)量分布的寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過偏差(諸如標(biāo)準(zhǔn)偏差)來測(cè)量比例，其被示出為針對(duì)每種狀態(tài)的西格瑪(σ)。在替代性實(shí)施例中，可以使用百分位測(cè)量(例如寬度值的99％)?？梢岳闷渌攘縼頊y(cè)量比例，這些度量對(duì)不同實(shí)施例中的分布的寬度進(jìn)行量化。

形狀可以包括分布的偏度?？梢酝ㄟ^不對(duì)稱性來測(cè)量偏度。在一個(gè)實(shí)施例中，可以利用皮爾遜形狀參數(shù)來確定不對(duì)稱性。皮爾遜僅是不對(duì)稱性測(cè)量的一個(gè)示例，并且其他示例是可能的。

控制器118可以包括對(duì)單元的單元電壓分布進(jìn)行測(cè)量以用于生成直方圖(諸如圖12中示出的示例)的測(cè)量模塊。控制器可以向閃存下發(fā)特殊讀取命令。具體地，用于生成直方圖的特殊讀取命令逐漸從零伏上移至閾值電壓值。換言之，控制器向NAND發(fā)送特殊讀取命令，并且結(jié)果被提供回至控制器。特殊讀取命令可以是逐漸增加(例如，0伏到6伏，如在圖12的示例中示出的，每個(gè)信號(hào)增加了0.025伏)的電壓信號(hào)控制器處的結(jié)果是感測(cè)到1的那些單元。初始測(cè)量可以是在制造時(shí)和/或首次編程之后，并且引起用于與用于對(duì)分布變化進(jìn)行量化的后續(xù)測(cè)量進(jìn)行比較的參考單元電壓分布。

在圖12的示例中，電壓值逐漸從零伏增加至六伏之上，其中，步長(zhǎng)為0.025伏。針對(duì)每一階躍，電壓增加了0.025伏，并且針對(duì)直方圖對(duì)值發(fā)生變化(例如，從零感測(cè)到一)的單元的數(shù)量進(jìn)行測(cè)量。在零伏處開始，所有的編程單元在零之上，因此零處的結(jié)果為頻率零。上移階躍(如，0.025伏或另一階躍)，再次讀取單元。最終，具有電壓閾值(例如，作為A狀態(tài)的一部分)，在所述電壓閾值處，具有在那個(gè)電壓下被編程的單元。在任何給定的單元閾值電壓(直方圖的x軸)處，對(duì)某些單元進(jìn)行感測(cè)，并且測(cè)量那個(gè)頻率(直方圖的y軸)。單元閾值電壓的每個(gè)值可以被視為電壓值的倉(cāng)。例如，在0.6伏處，被示出的頻率確實(shí)是在0.6V與0.625V之間感測(cè)的那些單元(其中，步長(zhǎng)為0.025V)。0.6V之下(值0＝之下)的單元與0.625V之上的單元之間的差為頻率。換言之，電壓分布可以是步長(zhǎng)(例如，25mV階躍)內(nèi)的單元的分布，這些單元在步長(zhǎng)的更高值之上被觸發(fā)(減去在步長(zhǎng)的更低值處觸發(fā)的單元)。

來自直方圖的絕對(duì)值可以用于標(biāo)識(shí)參數(shù)(例如，磨損、數(shù)據(jù)保持等)?？商娲?，直方圖生成可以周期性地發(fā)生，并且直方圖的相對(duì)位置可以用于標(biāo)識(shí)那些參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，周期性測(cè)量可以基于定時(shí)(例如，小時(shí)、天、周等)或者可以基于事件(例如，在背景操作過程中)。例如，圖13是1000次編程/擦除(P/E)循環(huán)之后的三位存儲(chǔ)器字線中的示例性單元電壓分布狀態(tài)的直方圖。1000次P/E循環(huán)之后的直方圖之間的變化可以用于標(biāo)識(shí)如在此描述的磨損或保持。圖7至圖8展示了3位(X3)存儲(chǔ)器的8種狀態(tài)(A-G)的單元電壓分布。在替代性實(shí)施例中，取決于存儲(chǔ)器可以具有更多或更少的狀態(tài)。在此描述的分布計(jì)算可應(yīng)用于具有任何數(shù)量的狀態(tài)的存儲(chǔ)器。

圖14是展示了分布移位的單元電壓分布。圖14展示了不具有烘烤時(shí)間(0小時(shí)的烘烤時(shí)間)的一種分布以及在烘烤十小時(shí)(10小時(shí)的烘烤時(shí)間)之后的一種分布。烘烤過程包括將存儲(chǔ)器暴露于非常高的溫度下一段時(shí)間以便模擬正常溫度下更長(zhǎng)時(shí)間的暴露。隨著時(shí)間推移，數(shù)據(jù)可能從存儲(chǔ)器中丟失(甚至在常溫下)，并且烘烤提供用于在更短時(shí)間量(例如，10小時(shí)的烘烤時(shí)間而非常溫下的一年的時(shí)間)對(duì)此數(shù)據(jù)丟失進(jìn)行測(cè)試的機(jī)制。甚至在常溫下，電子可能隨著時(shí)間推移從浮柵泄露，但是出于測(cè)試目的，烘烤過程僅加快了那次泄露。

圖14展示了數(shù)據(jù)丟失(即較差的數(shù)據(jù)保持)導(dǎo)致了分布的逐漸移位。具體地，由于時(shí)間的(通過烘烤時(shí)間模擬)的流逝，最右邊的分布(即E、F和G分布)向下(更低的電壓)移位。在圖14的實(shí)施例中，利用P/E循環(huán)(在備注中被指示為0Cyc)的最小量來執(zhí)行這一點(diǎn)，從而使得磨損將不影響計(jì)算。換言之，存儲(chǔ)器磨損與數(shù)據(jù)保持參數(shù)隔離，因?yàn)閮H新近塊正在烘烤。結(jié)果是分布沒有發(fā)生比例或形狀變化，但是確實(shí)具有位置變化。相應(yīng)地，分布的位置移位指示數(shù)據(jù)保持問題。

圖15是G狀態(tài)單元電壓分布移位的放大版本。具體地，圖10展示了來自圖14的具有歸一化y軸線(來自圖14的頻率最大值由峰值被歸一化為一)的G狀態(tài)(最高電壓狀態(tài))。示出的兩條線為不具有烘烤時(shí)間(0小時(shí))的線以及十小時(shí)烘烤時(shí)間(10小時(shí))之后的分布。分布移位在圖15中更清楚地被示出并且可以被稱為位置。位置可以被計(jì)算為兩種分布之間的眾數(shù)移位之差或兩種分布之間的均值移位之差。在此實(shí)施例中，僅檢查G狀態(tài)，因?yàn)樽畲蟮?以及最易于測(cè)量的)移位發(fā)生在G狀態(tài)中。在替代性實(shí)施例中，其他狀態(tài)的任何組合的移位也可以被測(cè)量并且用于計(jì)算數(shù)據(jù)保持問題。例如，可對(duì)來自不同狀態(tài)的移位進(jìn)行組合，并且可以分析那些移位的平均值或梯度信息。不同分布的相對(duì)移位的梯度可以為位置提供信息。

當(dāng)單元電壓分布的移位可以指示數(shù)據(jù)保持時(shí)，單元電壓分布的形狀變化可以指示磨損。圖16是展示了分布比例和形狀變化的單元電壓分布。圖16展示了具有有限使用率(0Cyc＝無/有限P/E循環(huán))的分布以及具有高使用率(2000Cyc＝2000P/E循環(huán))的分布。不像在圖14至圖15中，針對(duì)這種分布沒有烘烤時(shí)間(模擬流逝時(shí)間)，因?yàn)槠鋬H展示了由P/E循環(huán)引起的變化。圖16展示了分布的比例/寬度和形狀兩者由于磨損而發(fā)生變化。換言之，分布的比例/寬度和形狀變化指示磨損。圖17描述了使用單元電壓分布寬度來確定磨損，并且圖18描述了使用單元電壓分布形狀來確定磨損。

圖17是G狀態(tài)單元電壓分布比例變化的放大版本。磨損導(dǎo)致分布比例的加寬。相應(yīng)地，對(duì)形狀加寬的量化可指示磨損。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)寬度進(jìn)行量化?？商娲?，還可以使用比例的百分比。例如，圖17展示了(其中，虛線為寬度)分布上的示例性50％點(diǎn)，并且可以作出有關(guān)其在何處跨域x軸線的判定。換言之，圖17中的兩條虛線的長(zhǎng)度比較是比例/寬度的示例性值。

圖18是G狀態(tài)單元電壓分布形狀變化的放大版本。作為分布變化的比例/寬度測(cè)量的替代方案，可以針對(duì)磨損分析來分析分布的形狀/非對(duì)稱性/偏度。如討論的，皮爾遜形狀參數(shù)是測(cè)量不對(duì)稱性的一種示例性方式。由于磨損所引起的分布的形狀變化可以修改如圖18中所述的分布。

與圖15一樣，圖17和圖18兩者均基于每種分布的對(duì)應(yīng)峰值相對(duì)于y軸而被歸一化。由于僅電壓值(x軸)關(guān)系到對(duì)位置、比例、或形狀中的任一項(xiàng)的量化，因此y軸值不重要。相應(yīng)地，對(duì)y軸的歸一化不影響電壓值，并且不影響對(duì)位置、比例、和形狀的量化。

磨損和保持損失是使用此單元電壓分布分析的獨(dú)立變量。具體地，對(duì)存儲(chǔ)器的單元電壓分布的分析可用于對(duì)磨損進(jìn)行獨(dú)立量化，或者可以用于對(duì)保持損失進(jìn)行獨(dú)立量化。增加的磨損不影響保持損失，并且保持損失不影響磨損。換言之，當(dāng)單元磨損時(shí)，單元電壓分布變寬并且形狀發(fā)生變化，但是位置不發(fā)生改變。同樣，當(dāng)數(shù)據(jù)保持更糟時(shí)，單元電壓分布對(duì)位置進(jìn)行移位，但是分布的寬度和形狀不發(fā)生改變。僅將BER確定為磨損或者保持損失的指示符不允許獨(dú)立標(biāo)識(shí)任一參數(shù)。

測(cè)量和生成直方圖值可以是僅作為背景操作運(yùn)行以便為用戶最小化性能問題的控制器密集型過程。在一個(gè)實(shí)施例中，直方圖數(shù)據(jù)的測(cè)量和收集可以存儲(chǔ)在硬件中，諸如設(shè)備的固件中。同樣，硬件還可以執(zhí)行對(duì)在此描述的直方圖的分析(例如，位置、比例、形狀等的計(jì)算和比較)?？梢跃哂袑?duì)單元電壓分布的分布變化(位置移位、和寬度或形狀變化)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以便標(biāo)識(shí)或預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)保持或磨損問題的部件或模塊(例如，在控制器中或者與控制器耦合)。在一個(gè)實(shí)施例中，這可以是特定于數(shù)據(jù)保持損失或者磨損的掃描的一部分?？商娲兀鰭呙杩梢耘c垃圾收集操作相關(guān)聯(lián)?？勺鞒鰧?duì)單元電壓分布的周期性測(cè)量并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。可以周期性地分析那個(gè)數(shù)據(jù)以便標(biāo)識(shí)磨損(使用寬度或者形狀分布變化)或保持損失(使用位置分布變化)。

獨(dú)立確定的數(shù)據(jù)丟失(保持)和/或存儲(chǔ)器磨損可以用于預(yù)測(cè)在系統(tǒng)中的剩余壽命。可以通過系統(tǒng)中的最糟的X塊的壽命來預(yù)測(cè)系統(tǒng)壽命。X可以是操作所需的備用塊的數(shù)量。如果讀系統(tǒng)中的所有塊的磨損剩余從最低磨損剩余到最高磨損剩余進(jìn)行排序，則可以通過第X排序的塊的磨損剩余來預(yù)測(cè)系統(tǒng)壽命。第X排序的塊可以是對(duì)系統(tǒng)壽命的測(cè)量，因?yàn)楫?dāng)此塊之上并且包括此塊的所有塊所有塊停用時(shí)，則系統(tǒng)可能停止運(yùn)行。具體地，如果沒有備用塊剩余時(shí)，則系統(tǒng)可以過渡到只讀取模式并且可以不接受新數(shù)據(jù)。

可以利用計(jì)算單獨(dú)塊的磨損剩余的任何方法來使用系統(tǒng)壽命計(jì)算。如上所述，通過分析單元電壓分布來獨(dú)立計(jì)算磨損剩余。其他實(shí)施例可以通過其他方法來計(jì)算單獨(dú)塊的磨損剩余。仍可以基于磨損最大的第X個(gè)塊的磨損剩余來估計(jì)系統(tǒng)壽命，其中，X為所需的備用塊的總數(shù)量。相應(yīng)地，以上討論的磨損剩余的獨(dú)立計(jì)算可以僅是用于總體系統(tǒng)壽命的這一計(jì)算的一個(gè)實(shí)施例。

獨(dú)立確定的數(shù)據(jù)丟失(保持)和/或存儲(chǔ)器磨損可以用于判定選擇哪些塊以用于再利用以及后續(xù)針對(duì)新主機(jī)數(shù)據(jù)的使用。如以上所討論的，熱計(jì)數(shù)可能不是塊上的真實(shí)磨損的準(zhǔn)確反映。使用針對(duì)塊中的每個(gè)塊而計(jì)算的實(shí)際磨損剩余來循環(huán)塊可能更為準(zhǔn)確。系統(tǒng)耐久性可以被擴(kuò)展至系統(tǒng)中的所有塊的平均保持剩余。相較于依賴熱計(jì)數(shù)磨損權(quán)衡的系統(tǒng)耐久性，這增加了系統(tǒng)耐久性。對(duì)塊進(jìn)行循環(huán)以試圖拉平每個(gè)塊的剩余磨損。具體地，可以避免具有最低磨損剩余的塊，同時(shí)可以利用具有最多磨損剩余的塊以便對(duì)磨損剩余進(jìn)行歸一化。此磨損權(quán)衡可以通過避免具有最少磨損剩余的塊來對(duì)設(shè)備的壽命進(jìn)行擴(kuò)展，這防止了這些塊變成壞的且不可用。

計(jì)算每個(gè)塊的實(shí)際磨損剩余允許基于實(shí)際磨損而非基于熱計(jì)數(shù)(其可能不能反映實(shí)際的磨損剩余)來對(duì)每個(gè)塊進(jìn)行權(quán)衡。用于單獨(dú)確定單獨(dú)塊的磨損剩余的任何方法可以用于此磨損權(quán)衡，包括通過分析以上所描述的單元電壓分布來計(jì)算磨損剩余。更為準(zhǔn)確的磨損權(quán)衡增加了整體的系統(tǒng)耐久性，因?yàn)橄到y(tǒng)耐久性變成了系統(tǒng)中的所有塊的平均能力。

可以通過預(yù)測(cè)或估計(jì)流逝的時(shí)間和/或溫度變化來提高數(shù)據(jù)丟失預(yù)測(cè)。電荷可以隨時(shí)間推移或者在更高的溫度下散失，從而導(dǎo)致潛在的數(shù)據(jù)丟失(如果單元跨過閾值)。預(yù)測(cè)這何時(shí)可以發(fā)生可允許在數(shù)據(jù)丟失之前來調(diào)度數(shù)據(jù)以便對(duì)其進(jìn)行刷新，但不會(huì)如此頻繁以至于將引起不必要的磨損。了解系統(tǒng)中的每個(gè)塊中的數(shù)據(jù)的保持時(shí)間剩余可用于標(biāo)識(shí)如與其他塊相比哪些塊需要刷新，并且可用于標(biāo)識(shí)哪些塊必須刷新以便避免數(shù)據(jù)丟失。先前的方式可能已經(jīng)使用了針對(duì)基于最壞情況的場(chǎng)景的速率損失的假設(shè)。每個(gè)塊具有數(shù)據(jù)丟失預(yù)測(cè)或數(shù)據(jù)保持信息允許更準(zhǔn)確地估計(jì)總體數(shù)據(jù)丟失并且更高效的刷新塊。

可以通過作出對(duì)如上所述的單元電壓分布的周期性測(cè)量、以及計(jì)算系統(tǒng)中的所有塊所共有的單位變化速率來測(cè)量保持損失速率。一旦確定了系統(tǒng)中的所有塊的準(zhǔn)確保持損失速率，則可以計(jì)算所有塊的零時(shí)保持能力。塊然后可停用或者用于基于其保持能力的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)保持之外的目的(例如，如果保持能力落在滿足保證要求所需的那個(gè)值之下)。在任何時(shí)刻，可以響應(yīng)于系統(tǒng)查詢而比較并提供存儲(chǔ)在設(shè)備中的所有數(shù)據(jù)的保持壽命剩余。這可能對(duì)于歸檔情況是有用的，在歸檔情況下，周期性地對(duì)設(shè)備進(jìn)行上電，并且存儲(chǔ)在設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)的壽命剩余必須準(zhǔn)確地是已知的。

獨(dú)立確定的數(shù)據(jù)丟失(保持)和/或存儲(chǔ)器磨損可以用于判定選擇哪些塊以用于再利用以及后續(xù)針對(duì)新主機(jī)數(shù)據(jù)的使用。使用針對(duì)塊中的每個(gè)塊而計(jì)算的實(shí)際數(shù)據(jù)丟失(保持速率/裕量)來循環(huán)塊可能比依賴用于塊循環(huán)的熱計(jì)數(shù)更為準(zhǔn)確。系統(tǒng)耐久性和保持能力可以被擴(kuò)展至系統(tǒng)中的所有塊的平均保持裕量剩余。對(duì)塊進(jìn)行循環(huán)以試圖防止每個(gè)塊的數(shù)據(jù)丟失。具體地，具有最低數(shù)據(jù)保持級(jí)別或數(shù)據(jù)保持速率的塊可以被選擇用于再利用以及后續(xù)使用，而具有最好數(shù)據(jù)保持的塊可以無需循環(huán)/刷新。這可以對(duì)所有塊的數(shù)據(jù)保持速率進(jìn)行歸一化。塊的這種循環(huán)可以通過刷新具有數(shù)據(jù)保持問題的塊、或者甚至循環(huán)出利用刷新不能解決的具有較差數(shù)據(jù)保持的任何塊來擴(kuò)展設(shè)備的壽命。在一個(gè)實(shí)施例中，具有更高數(shù)據(jù)保持速率的塊可以用于更長(zhǎng)時(shí)期的數(shù)據(jù)，而具有更低數(shù)據(jù)保持速率的塊可以用于更短時(shí)期的數(shù)據(jù)。同樣，具有更高數(shù)據(jù)保持速率的塊可以用于更重要的數(shù)據(jù)。

計(jì)算每個(gè)塊的數(shù)據(jù)保持允許基于實(shí)際的數(shù)據(jù)保持而非基于熱計(jì)數(shù)(其可能不能反映實(shí)際的數(shù)據(jù)保持)來對(duì)每個(gè)塊進(jìn)行循環(huán)。用于單獨(dú)確定單獨(dú)塊的數(shù)據(jù)保持的任何方法可以用于此循環(huán)，包括通過分析以上所描述的單元電壓分布來計(jì)算數(shù)據(jù)保持。更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)保持循環(huán)增加了整體的系統(tǒng)數(shù)據(jù)保持能力，因?yàn)橄到y(tǒng)數(shù)據(jù)保持能力變成了系統(tǒng)中的所有塊的平均能力。

可以使用來自這些塊中的每個(gè)塊的存儲(chǔ)器磨損值的值來實(shí)現(xiàn)性能與耐久性之間的優(yōu)化?？梢詫?duì)每個(gè)塊的編程速率進(jìn)行設(shè)置以便到達(dá)特定的磨損速率(耐久性能力)。通過將塊性能能力(擦除的時(shí)間/編程的時(shí)間)的原始測(cè)量與每個(gè)塊的磨損或保持進(jìn)行組合，可最佳地設(shè)置每個(gè)塊的編程速率，這導(dǎo)致編程時(shí)間的分布，針對(duì)每個(gè)塊對(duì)這些編程時(shí)間進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整以便最大化給定最小性能的耐久性。例如，更低的編程速率提供降低的性能，但提供增加的耐久性。同樣，更高的編程(編程更快)提供更好的性能，但是承擔(dān)降低的耐久性/壽命的風(fēng)險(xiǎn)。由于單獨(dú)塊的磨損和數(shù)據(jù)保持是已知的，因此可以獨(dú)立低修改那些塊的編程速率。換言之，可以在逐塊的基礎(chǔ)上作出優(yōu)化。對(duì)具有高磨損的塊的編程可以慢于具有低磨損的塊。同樣，對(duì)具有較差數(shù)據(jù)保持的塊的編程可以慢于具有好數(shù)據(jù)保持的塊。

可以最大化耐久性以便增加設(shè)備壽命?？商娲?，可以最大化系統(tǒng)中的所有塊的性能以便滿足給定的最小塊耐久性要求。可以在設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間過程中作出這一性能/耐久性優(yōu)化并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。具體地，可周期性地更新每個(gè)塊的磨損速率和數(shù)據(jù)保持，因此那些更新的值可用于更新所述優(yōu)化。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶可以調(diào)整性能與耐久性之間的權(quán)衡。這一動(dòng)態(tài)調(diào)整在性能與耐久性之間進(jìn)行優(yōu)化，這導(dǎo)致更具定制性的設(shè)備。

由于時(shí)間/溫度，可以作出對(duì)數(shù)據(jù)保持損失(即溫度加速應(yīng)力時(shí)間)的準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)關(guān)閉設(shè)備。掉電周期的精確溫度加速應(yīng)力時(shí)間被預(yù)測(cè)并且可以用于重新計(jì)算系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)的年齡。在上電時(shí)，可以重新測(cè)量每個(gè)塊的數(shù)據(jù)保持損失(即保持裕量)?？梢詫?shù)據(jù)保持損害的值與通過先前的測(cè)量所預(yù)測(cè)的趨勢(shì)進(jìn)行比較。如以上描述的，可以周期性地測(cè)量單獨(dú)塊的數(shù)據(jù)保持(或磨損)，并且可以計(jì)算變化速率。這一變化或趨勢(shì)可以與上電之后的值進(jìn)行比較。趨勢(shì)變化可能由于掉電周期過程中長(zhǎng)的掉電周期或更高的溫度，并且可能對(duì)設(shè)備具有累積的負(fù)效應(yīng)?？梢曰谮厔?shì)變化來計(jì)算掉電周期過程中有效的溫度加速應(yīng)力時(shí)間。準(zhǔn)確的溫度加速應(yīng)力時(shí)間估計(jì)可用于重新計(jì)算存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)的年齡或剩余的保持壽命。掉電與上電之間的磨損或數(shù)據(jù)保持變化可用于基于那個(gè)掉電周期之后的上電時(shí)的磨損和/或數(shù)據(jù)保持變化來估計(jì)任何掉電周期的溫度加速應(yīng)力時(shí)間。了解每個(gè)單獨(dú)塊的磨損和/或數(shù)據(jù)保持可以允許比將以其他方式使用BER來進(jìn)行估計(jì)更為準(zhǔn)確的估計(jì)溫度加速應(yīng)力時(shí)間。由于對(duì)那些值的變化進(jìn)行周期性測(cè)量，因此依賴這種數(shù)據(jù)的所有系統(tǒng)將有許多日期信息，并且可采取相應(yīng)的動(dòng)作。

傳統(tǒng)上，NAND閃存可以利用靜態(tài)修整參數(shù)，使用相同的編程模式以用于相同的產(chǎn)品。修整參數(shù)可以包括與讀取操作相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，包括編程速率、編程電壓電平、升壓電壓或步長(zhǎng)、和/或編程脈沖寬度。例如，修整設(shè)置可以包括感測(cè)時(shí)間或感測(cè)放大器延遲、和/或感測(cè)或感測(cè)參考電壓。可以針對(duì)在最壞塊的耐久性要求內(nèi)可能的最快且最具侵蝕性的編程模式來設(shè)置修整參數(shù)的初始設(shè)置。然而，在生成時(shí)的存儲(chǔ)器測(cè)試可能需要更廣泛的測(cè)試以確保被標(biāo)記為好的所有塊符合性能和耐久性標(biāo)準(zhǔn)。通過利用對(duì)每個(gè)單獨(dú)塊的磨損和/或數(shù)據(jù)保持的獨(dú)立測(cè)量，使用修整參數(shù)對(duì)好塊或壞塊進(jìn)行標(biāo)識(shí)可以是動(dòng)態(tài)的并且可以更準(zhǔn)確。具體地，可以跟蹤對(duì)每個(gè)塊的數(shù)據(jù)保持的單獨(dú)測(cè)量(即與數(shù)據(jù)保持的初始值進(jìn)行比較的當(dāng)前值)。通過與編程和擦除(P/E)時(shí)間測(cè)量、溫度加速應(yīng)力時(shí)間測(cè)量、以及塊耐久性估計(jì)進(jìn)行組合，離群(潛在壞的)塊可以被檢測(cè)為具有不可接受的性能或數(shù)據(jù)保持值(基于當(dāng)前值或者基于使用跟蹤值的預(yù)測(cè)值)。如果所檢測(cè)的塊低于閾值，則可以將它們標(biāo)記為壞。所述閾值可以基于其他塊的健康(例如，閾值必須是平均健康的X％)或者可以基于離群塊(與平均值的健康偏差)。不僅可在塊級(jí)上執(zhí)行這一點(diǎn)，而且還可以在字線級(jí)上執(zhí)行。

通過以統(tǒng)計(jì)的方式設(shè)置修整參數(shù)(例如，在制造時(shí))，在性能、耐久性、和數(shù)據(jù)保持方面可能具有未使用的裕量。動(dòng)態(tài)塊管理(例如，圖6中的604)可以包括權(quán)衡塊的使用和熱/冷數(shù)據(jù)映射、或者獨(dú)立且動(dòng)態(tài)地、以塊級(jí)修改修整參數(shù)。管理可以包括縮小并恢復(fù)裕量分布，并且額外的裕量權(quán)衡(例如，圖6中的606)可以包括使用恢復(fù)的額外裕量以便再次對(duì)附加益處的一個(gè)方面進(jìn)行權(quán)衡。用戶可以能夠?qū)?quán)衡進(jìn)行配置，諸如為了提升的耐久性而降低的性能。

可以由主機(jī)和/或用戶作出利用獨(dú)立塊未使用的、浪費(fèi)的裕量的權(quán)衡?？梢岳脵?quán)衡偏置從外部對(duì)主機(jī)協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。例如，供主機(jī)/用戶在(例如，高/低功率/性能、低/高耐久性、低/高數(shù)據(jù)保持)之間進(jìn)行選擇可以具有不同的使用情形。例如，在圖5中，存儲(chǔ)器分析用戶接口502可以從主機(jī)接收輸入(通過前端128)，所述輸入被翻譯成特定于系統(tǒng)的權(quán)衡偏置?？稍谏a(chǎn)時(shí)或者在壽命期間經(jīng)由主機(jī)的接口改變權(quán)衡。主機(jī)/用戶控制的權(quán)衡條件(即超頻)的示例可以包括：1)高性能、標(biāo)準(zhǔn)耐久性和保持；2)高性能、低耐久性或/和保持；和/或3)低性能/功率、高耐久性和/或保持。這些示例性選項(xiàng)可以由用戶動(dòng)態(tài)地選擇，或者可以在工廠中生產(chǎn)時(shí)被設(shè)置。

動(dòng)態(tài)調(diào)低編程參數(shù)以使得編程更平緩可能導(dǎo)致更少的磨損，但卻以編程性能為代價(jià)。當(dāng)檢測(cè)到高水平的損耗時(shí)，可以利用此動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。基于以上討論的測(cè)量，可以計(jì)算單獨(dú)塊或存儲(chǔ)器的其他單元的磨損。高水平的損耗可以是閾值，在所述閾值之上，存儲(chǔ)器未被設(shè)計(jì)成為恰當(dāng)操作。閾值可以被設(shè)置為低于這一臨界值，在所述臨界值處，塊變得不可用。然后可以觸發(fā)性能調(diào)節(jié)以便延伸耐久性。進(jìn)一步地，可以動(dòng)態(tài)地改變修整參數(shù)。如以上討論的，修整參數(shù)可以包括與讀取操作相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，包括編程電壓、升壓電壓、和/或編程脈沖寬度。例如，可以通過利用更細(xì)的編程脈沖來降低編程電壓從而實(shí)現(xiàn)更高的耐久性編程模式。同樣，針對(duì)更高的數(shù)據(jù)保持編程模式(除了更低的磨損模式之外)，可以犧牲額外的時(shí)間以便允許可使得電壓分布更嚴(yán)格且裕量更寬的更細(xì)編程模式。具有更寬裕量的更嚴(yán)格的編程可能以性能為代價(jià)，但提高了數(shù)據(jù)保持。

與基于磨損的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)一樣，還可以針對(duì)低功率模式來調(diào)節(jié)性能。低功率模式還可以是由設(shè)備和/或主機(jī)建立的更低性能模式。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)包括接收主機(jī)的用于走向低功率模式的命令，這允許更低速度的操作。可替代地，設(shè)備可以檢測(cè)低電池電量并且自動(dòng)觸發(fā)低功率模式。在又另一替代性實(shí)施例中，可以檢測(cè)高溫水平，這可能需要調(diào)低功率以便減少熱量散失。相應(yīng)地，低功率模式的檢測(cè)可以是調(diào)節(jié)性能(例如，調(diào)節(jié)修整參數(shù))的信號(hào)。例如，可以通過利用更細(xì)的編程脈沖來降低編程電壓從而實(shí)現(xiàn)更低的功率編程模式。更高的耐久性編程模式或更高的數(shù)據(jù)保持性能模式均可以利用比更高性能模式更低的功率。

正常使用中的設(shè)備具有頻繁的空閑時(shí)間，這些空閑時(shí)間可用于由存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行的GC工作。在空閑時(shí)間期間的任務(wù)可以不是時(shí)間關(guān)鍵的，因此現(xiàn)代設(shè)備利用用戶空閑時(shí)間來承擔(dān)背景工作，以至于一旦用戶變得活躍則它們立即暫停。這種背景工作可以通過向存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)送強(qiáng)制其進(jìn)入非空閑狀態(tài)的命令來對(duì)抗設(shè)備執(zhí)行未決GC工作的需要?？蓪?shí)現(xiàn)降低設(shè)備的功耗，同時(shí)還增加耐久性，目的是具有充分的時(shí)間用于必要的背景操作。命令是由于用戶空閑背景過程時(shí)的標(biāo)識(shí)可以允許設(shè)備優(yōu)化其自身以便最大化耐久性并且降低電能使用。

可以針對(duì)不是時(shí)間關(guān)鍵的任務(wù)來動(dòng)態(tài)地調(diào)整編程。正如可以是針對(duì)低功率模式的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，還可以是針對(duì)不是時(shí)間關(guān)鍵的任務(wù)的調(diào)節(jié)。標(biāo)識(shí)不是時(shí)間關(guān)鍵的任務(wù)可以包括在驅(qū)動(dòng)器或子驅(qū)動(dòng)器/體等級(jí)上進(jìn)行檢測(cè)，或者其可以是主機(jī)的觸發(fā)背景或空閑模式，或者檢測(cè)驅(qū)動(dòng)器的非活動(dòng)部分?？梢栽诠苄镜燃?jí)上對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并且如果沒有未決主機(jī)寫入，則單獨(dú)管芯可以是空閑的。在此示例中，可以利用更低的性能來實(shí)現(xiàn)背景任務(wù)，諸如垃圾收集(GC)。可以針對(duì)不是時(shí)間關(guān)鍵的任務(wù)來動(dòng)態(tài)調(diào)整各種修整參數(shù)(以上討論的)。

示例性非關(guān)鍵任務(wù)可以包括：1)沒有主機(jī)命令的任務(wù)(比如，背景操作)；2)來自主機(jī)的被標(biāo)識(shí)為非關(guān)鍵的命令(例如，具有來自操作系統(tǒng)的命令的iNAND產(chǎn)品)；或3)通過低優(yōu)先級(jí)周期的標(biāo)識(shí)。通過在非緊急“低優(yōu)先級(jí)命令周期”主機(jī)活動(dòng)與緊急“高優(yōu)先級(jí)命令周期”主機(jī)活動(dòng)之間進(jìn)行區(qū)分來標(biāo)識(shí)對(duì)低優(yōu)先級(jí)周期的標(biāo)識(shí)。通過在這些之間進(jìn)行區(qū)分，可以增加耐久性，同時(shí)還通過在活動(dòng)用戶時(shí)間與發(fā)送至設(shè)備的背景操作和文件系統(tǒng)命令之間進(jìn)行區(qū)分降低了設(shè)備的功耗。由于低優(yōu)先級(jí)周期與高優(yōu)先級(jí)周期分開識(shí)別，因此，性能可能不會(huì)經(jīng)歷此優(yōu)化?？梢允褂靡韵螺斎胍员銟?biāo)識(shí)低優(yōu)先級(jí)命令周期：

隨時(shí)間的來自設(shè)備的讀取區(qū)段的速率；

隨時(shí)間的到設(shè)備的寫區(qū)段的速率；

作為最大驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)速率能力的比例的數(shù)據(jù)速率(讀取和寫)；

從主機(jī)接收命令之間的時(shí)間間隔；

到特定于文件系統(tǒng)的區(qū)域(例如，NTFS恢復(fù)區(qū)域)的寫入的模式；以及

設(shè)備的本地命令隊(duì)列(NCQ)的深度變化。

可以分析由設(shè)備執(zhí)行的工作的速率模式以便標(biāo)識(shí)具體任務(wù)是否不是關(guān)鍵的。例如，設(shè)備可能繁忙，但是推送/拉取的數(shù)據(jù)可以為低，因此即使繁忙，單這可以是非時(shí)間關(guān)鍵活動(dòng)(空閑時(shí)間)(因?yàn)樽x取/寫活動(dòng)為低)。具體地，隨時(shí)間的讀取/寫(R/W)數(shù)據(jù)速率可以用于標(biāo)識(shí)空閑時(shí)間。低數(shù)據(jù)速率的模式與低優(yōu)先級(jí)命令周期相對(duì)應(yīng)。換言之，當(dāng)數(shù)據(jù)速率低時(shí)，其可以標(biāo)識(shí)空閑時(shí)間，不管設(shè)備可能有多忙。

可以具有針對(duì)每時(shí)間周期的數(shù)據(jù)速率的閾值。如果超過了閾值，則當(dāng)前周期不是低優(yōu)先級(jí)。為了更準(zhǔn)確的測(cè)量，可以將閾值擴(kuò)展至更長(zhǎng)或更短的周期(例如，每分鐘的數(shù)據(jù)速率與每秒的數(shù)據(jù)速率)。如果超過了閾值，則可以在更長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)檢查數(shù)據(jù)速率。在替代性實(shí)施例中，可以具有本地命令隊(duì)列。當(dāng)備份主機(jī)命令隊(duì)列時(shí)，這指示更高的優(yōu)先級(jí)時(shí)間周期。例如，這可以觸發(fā)產(chǎn)生低優(yōu)先級(jí)模式。

數(shù)據(jù)速率可以用于標(biāo)識(shí)低優(yōu)先級(jí)命令周期(空閑時(shí)間)以及非關(guān)鍵任務(wù)。低數(shù)據(jù)速率周期可以是承擔(dān)GC工作的理想時(shí)間。當(dāng)檢測(cè)到低優(yōu)先級(jí)命令周期時(shí)，所述設(shè)備可以通過以下各項(xiàng)得到優(yōu)化：

即使當(dāng)新命令從主機(jī)到達(dá)時(shí)仍保持在垃圾收集模式；

具有在背景工作檢測(cè)模式期間覆蓋讀取優(yōu)先級(jí)的能力(讀取速度可以被認(rèn)為沒有使得垃圾收集工作完成重要)；

更緩慢地編程書籍以便提升耐久性；

以低功率模式(更低的數(shù)據(jù)速率)運(yùn)行傳送總線；

使管芯斷電并且將數(shù)據(jù)路由至單個(gè)管芯(降低并行性)；以及

降低RAM使用并且使RAM體斷電以便減少電能使用。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備包括易失性存儲(chǔ)器設(shè)備(如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“DRAM”)或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“SRAM”)設(shè)備)、非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備(如電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“ReRAM”)、電可擦除可編程只讀取存儲(chǔ)器(“EEPROM”)、閃存(其還可以被考慮為EEPROM的子集)、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“FRAM”)、和磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“MRAM”))、以及能夠存儲(chǔ)信息的其他半導(dǎo)體元件。每種類型的存儲(chǔ)器設(shè)備可以具有不同的配置。例如，閃存設(shè)備可以被配置成NAND或NOR配置。

存儲(chǔ)器設(shè)備可由無源和/或有源元件以任何組合來形成。通過非限制性示例的方式，無源半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件包括ReRAM設(shè)備元件，在一些實(shí)施例中，所述元件包括如反熔絲相變材料等電阻率切換存儲(chǔ)元件以及(可選地)如二極管等操控元件。進(jìn)一步通過非限制性示例的方式，有源半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件包括EEPROM和閃存設(shè)備元件，在一些實(shí)施例中，所述元件包括如浮柵、導(dǎo)電納米顆粒、或電荷存儲(chǔ)介電材料等包含了電荷存儲(chǔ)區(qū)域的元件。

多個(gè)存儲(chǔ)器元件可以被配置為使得它們串聯(lián)或使得每個(gè)元件是可單獨(dú)訪問的。通過非限制性示例的方式，NAND配置(NAND存儲(chǔ)器)中的閃存設(shè)備通常包含串聯(lián)的存儲(chǔ)器元件。NAND存儲(chǔ)器陣列可以被配置為使得陣列包括多個(gè)存儲(chǔ)器串，其中，串包括共享單個(gè)位線并作為群組被訪問的多個(gè)存儲(chǔ)器元件。替代性地，存儲(chǔ)器元件可以被配置為使得每一個(gè)元件是可單獨(dú)訪問的(例如，NOR存儲(chǔ)器陣列)。NAND和NOR存儲(chǔ)器配置是示例性的，并且存儲(chǔ)器元件可以以其他方式配置。

位于基板內(nèi)和/或上方的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件可以被安排在兩個(gè)或三個(gè)維度(如二維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)或三維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu))中。

在二維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件被安排在單個(gè)平面或單個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)中。通常，在二維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)器元件被安排在基本上平行于支撐存儲(chǔ)器元件的基板的主要表面而延伸的平面中(例如，在x-z方向平面中)?；蹇梢允窃谄渖戏交蛟谄渲行纬纱鎯?chǔ)器元件層的晶片，或者其可以是在形成存儲(chǔ)器元件之后附接至其上的載體基板。作為非限制性示例，基板可以包括如硅等半導(dǎo)體。

可以在單個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)中將存儲(chǔ)器元件安排成有序陣列，如在多個(gè)行和/或列中。然而，可以在非規(guī)則或非正交配置中排列存儲(chǔ)器元件。存儲(chǔ)器元件中的每個(gè)存儲(chǔ)器元件可以具有兩個(gè)或更多個(gè)電極或接觸線，如位線和字線。

三維存儲(chǔ)器陣列被安排成使得存儲(chǔ)器元件占據(jù)多個(gè)平面或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)，由此在三個(gè)維度(即，在x方向、y方向和z方向上，其中，y方向基本上垂直于并且x和z方向基本上平行于基板的主表面)中形成結(jié)構(gòu)。

作為非限制性示例，三維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可以被垂直地安排成多個(gè)二維存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的堆疊。作為另一個(gè)非限制性示例，三維存儲(chǔ)器陣列可以被安排成多個(gè)垂直列(例如，基本上垂直于基板的主表面延伸的列，即，在y方向上)，每列在每列中具有多個(gè)存儲(chǔ)器元件?？梢栽诙S配置中(例如，在x-z平面中)安排所述列，導(dǎo)致存儲(chǔ)器元件的三維安排，元件位于多個(gè)垂直堆疊的存儲(chǔ)器平面上。存儲(chǔ)器元件在三個(gè)維度中的其他配置也可以構(gòu)成三維存儲(chǔ)器陣列。

通過非限制性示例的方式，在三維NAND存儲(chǔ)器陣列中，存儲(chǔ)器元件可以被耦合在一起，以便在單個(gè)水平(例如，x-z)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)內(nèi)形成NAND串?？商娲?，存儲(chǔ)器元件可以被耦合在一起，以便形成橫跨多個(gè)水平存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的垂直NAND串?？梢栽O(shè)想其他三維配置，其中，一些NAND串包含單個(gè)存儲(chǔ)器級(jí)中的存儲(chǔ)器元件，而其他串包含跨越多個(gè)存儲(chǔ)器級(jí)的存儲(chǔ)器元件。還可以在NOR配置中和在ReRAM配置中設(shè)計(jì)三維存儲(chǔ)器陣列。

通常，在單片式三維存儲(chǔ)器陣列中，在單個(gè)基板上方形成一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)。可選地，單片式三維存儲(chǔ)器陣列還可以具有至少部分地位于單個(gè)基板內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器層。作為非限制性示例，基板可以包括如硅等半導(dǎo)體。在單片式三維陣列中，構(gòu)成陣列的每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的層通常在陣列的基礎(chǔ)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的層上形成。然而，單片式三維存儲(chǔ)器陣列的鄰近存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的層可以被共享或在存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)之間存在中間層。

然后，再次，二維陣列可以被單獨(dú)地形成并且然后被封裝在一起，以便形成具有多個(gè)存儲(chǔ)器層的非單片式存儲(chǔ)器設(shè)備。例如，非單片式堆疊存儲(chǔ)器可以通過在單獨(dú)地基板上形成存儲(chǔ)器級(jí)然后將存儲(chǔ)器級(jí)堆疊在彼此頂上來構(gòu)造?？梢詼p薄基板或者可以在堆疊之前將其從存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)中移除，但是因?yàn)榇鎯?chǔ)器設(shè)備級(jí)最初地在單獨(dú)的基板上方形成，所以所產(chǎn)生的存儲(chǔ)器陣列不是單片式三位存儲(chǔ)器陣列。此外，多個(gè)二維存儲(chǔ)器陣列或三維存儲(chǔ)器陣列(單片式或非單片式)可以在單獨(dú)的芯片上形成然后被封裝在一起，以便形成堆疊芯片存儲(chǔ)器設(shè)備。

存儲(chǔ)器元件的操作以及與存儲(chǔ)器元件的通信通常需要相關(guān)聯(lián)的電路。作為非限制性示例，存儲(chǔ)器設(shè)備可以具有用于控制和驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器元件完成如編程和讀取等功能的電路。此相關(guān)聯(lián)的電路可以位于與存儲(chǔ)器元件相同的基板上和/或位于單獨(dú)的基板上。例如，用于存儲(chǔ)器讀取-寫操作的控制器可以位于單獨(dú)的控制器芯片上和/或位于與存儲(chǔ)器元件相同的基板上。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，本發(fā)明不限于所描述的二維和三維示例性結(jié)構(gòu)，但涵蓋了如此處描述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的和如本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的所有相關(guān)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。

“計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)”、“機(jī)器可讀取介質(zhì)”、“傳播信號(hào)”介質(zhì)、和/或“信號(hào)承載介質(zhì)”可以包括任何設(shè)備，所述設(shè)備包括、存儲(chǔ)、傳送、傳播、或輸送由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置、或設(shè)備使用或與其結(jié)合使用的軟件。機(jī)器可讀取介質(zhì)可以選擇性地是但不限于：電子的、磁的、光學(xué)的、電磁的、紅外的、或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備、或傳播介質(zhì)。機(jī)器可讀取介質(zhì)的示例的非窮舉列表將包括：具有一根或多根線的電連接“電子器件”、便攜式磁盤或光盤、易失性存儲(chǔ)器(諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器“RAM”、只讀取存儲(chǔ)器“ROM”、可擦可編程只讀取存儲(chǔ)器(EPROM或閃存))、或光線。機(jī)器可讀取介質(zhì)還可以包括其上打印有軟件的有形介質(zhì)，因?yàn)檐浖梢员浑姶鎯?chǔ)為圖像或另一種格式(例如，通過光學(xué)掃描)，然后被編譯、和/或解釋或以其他方式被處理。經(jīng)處理的介質(zhì)然后可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器存儲(chǔ)器中。

在替代性實(shí)施例中，專用硬件實(shí)現(xiàn)方式(諸如專用集成電路、可編程邏輯陣列以及其他硬件設(shè)備)可被構(gòu)造成用于實(shí)現(xiàn)在此描述的方法中的一個(gè)或多個(gè)方法?？梢园ǜ鞣N實(shí)施例的裝置和系統(tǒng)的應(yīng)用程序可廣泛地包括各種各樣的電子和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在此描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以使用帶有可以在模塊之間和通過模塊被傳送的有關(guān)控制和數(shù)據(jù)信號(hào)的兩個(gè)或更多個(gè)具體互連的硬件模塊或設(shè)備、或者作為專用集成電路的一部分來實(shí)現(xiàn)功能。相應(yīng)地，本系統(tǒng)涵蓋軟件、固件、和硬件實(shí)現(xiàn)方式。

在此所描述的實(shí)施例的圖示旨在提供對(duì)各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一般理解。圖示不旨在作為利用在此所描述的結(jié)構(gòu)或方法的裝置和系統(tǒng)的所有元素和特征的完整描述。通過審閱本披露，許多其他實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以是明顯的。可以利用其他實(shí)施例，并從本披露衍生出其他實(shí)施例，從而使得可以在不偏離本披露的范圍的情況下作出結(jié)構(gòu)和邏輯上的替換和改變。另外，圖示僅是代表性的并且可以不按比例繪制。圖示內(nèi)的某些比例可以被夸大，而其他比例可以被最小化。相應(yīng)地，本發(fā)明和附圖應(yīng)被視為說明性的，而不是限制性的。