存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法
【專利說明】存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年12月17日提交給韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2014-0182734的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的示范性實(shí)施例涉及一種存儲(chǔ)系統(tǒng)，具體而言涉及一種管理存儲(chǔ)器件的壞塊的存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近來，計(jì)算環(huán)境的范例已經(jīng)變?yōu)槠者m計(jì)算，使得可以隨時(shí)隨地使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。正因?yàn)槿绱?，便攜式電子設(shè)備諸如移動(dòng)電話、數(shù)字照相機(jī)和筆記本電腦的使用已經(jīng)迅速增加。這樣的便攜式電子設(shè)備通常使用帶有存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器件。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器件用作便攜式設(shè)備中的主存儲(chǔ)器或輔助存儲(chǔ)器件。
[0005]帶有存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器件具有優(yōu)勢(shì)的原因在于，由于不存在移動(dòng)部件，因此穩(wěn)定性和耐久性卓越、信息訪問速度高并且功耗低。具有這些優(yōu)勢(shì)的帶有存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器件的例子包括通用串行總線(USB)存儲(chǔ)器件、具有各種接口的存儲(chǔ)卡和固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD) ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]各種實(shí)施例是針對(duì)這樣的存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法，即可以有效管理存儲(chǔ)器件的壞塊，改善存儲(chǔ)器件的塊利用效率。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，一種存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括:存儲(chǔ)器件，包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包括多個(gè)頁，其中多個(gè)頁中的每個(gè)包括電耦接至多個(gè)字線的多個(gè)存儲(chǔ)單元，儲(chǔ)存寫入數(shù)據(jù)，并且提供從主機(jī)請(qǐng)求的讀取數(shù)據(jù)；以及控制器，適用于在存儲(chǔ)塊的第一存儲(chǔ)塊中的多個(gè)頁之中查驗(yàn)壞頁，將虛設(shè)數(shù)據(jù)編程在壞頁中，以及將第一存儲(chǔ)塊作為正常塊處理。
[0008]控制器可以將多個(gè)字線之中的與壞頁相對(duì)應(yīng)的字線確定為壞字線。
[0009]控制器可以將所述第一存儲(chǔ)塊中的所述多個(gè)頁之中的電耦接至壞字線的第一頁以及電耦接至鄰近于壞字線的字線的第二頁確定為壞頁。
[0010]控制器可以在第一存儲(chǔ)塊的多個(gè)頁之中查驗(yàn)?zāi)芄┯脭?shù)據(jù)進(jìn)行編程的正常頁，以及將曾要被編程在所述第一存儲(chǔ)塊的壞頁中的第一數(shù)據(jù)編程在第一存儲(chǔ)塊的正常頁中。
[0011]將所述第一數(shù)據(jù)編程在正常頁中之后，控制器可以將所述虛設(shè)數(shù)據(jù)編程在壞頁中。
[0012]控制器可以在包括在鄰近于所述第一存儲(chǔ)塊的第二存儲(chǔ)塊中的多個(gè)頁之中查驗(yàn)?zāi)芄┯脭?shù)據(jù)進(jìn)行編程的正常頁，以及將曾要被編程在所述第一存儲(chǔ)塊的壞頁中的第一數(shù)據(jù)編程在第二存儲(chǔ)塊的正常頁中。
[0013]在將所述第一數(shù)據(jù)編程在正常頁中之后，控制器可以將所述虛設(shè)數(shù)據(jù)編程在壞頁中。
[0014]當(dāng)壞頁的數(shù)量或與壞頁相對(duì)應(yīng)的字線的數(shù)量超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，控制器可以將第一存儲(chǔ)塊作為壞塊處理。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，一種操作存儲(chǔ)系統(tǒng)的方法可以包括:在存儲(chǔ)器件的多個(gè)存儲(chǔ)塊的每個(gè)存儲(chǔ)塊中的多個(gè)頁之中查驗(yàn)壞頁，其中，多個(gè)頁中的每個(gè)包括電耦接至多個(gè)字線的多個(gè)存儲(chǔ)單元；在所述存儲(chǔ)塊之中的第一存儲(chǔ)塊中所包括的多個(gè)頁之中查驗(yàn)?zāi)芄┯脭?shù)據(jù)進(jìn)行編程的正常頁；將要被編程在第一存儲(chǔ)塊的壞頁中的第一數(shù)據(jù)編程在第一存儲(chǔ)塊的正常頁中；以及將虛設(shè)數(shù)據(jù)編程在第一存儲(chǔ)塊的壞頁中，以及將第一存儲(chǔ)塊作為正常塊處理。
[0016]查驗(yàn)壞頁可以包括:在多個(gè)字線之中查驗(yàn)與壞頁相對(duì)應(yīng)的字線，作為壞字線。
[0017]查驗(yàn)壞頁可以包括:在每個(gè)存儲(chǔ)塊中的多個(gè)頁之中查驗(yàn)電耦接至壞字線的第一頁以及電耦接至鄰近于壞字線的字線的第二頁，作為壞頁。
[0018]所述方法還可以包括:當(dāng)壞頁的數(shù)量或與壞頁相對(duì)應(yīng)的字線的數(shù)量超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，將第一存儲(chǔ)塊作為壞塊處理。
[0019]所述方法還可以包括:將要被編程在第二存儲(chǔ)塊的壞頁中的第二數(shù)據(jù)編程在所述第一存儲(chǔ)塊的正常頁中，所述第二存儲(chǔ)塊鄰近于所述第一存儲(chǔ)塊；以及將虛設(shè)數(shù)據(jù)編程在第二存儲(chǔ)塊的壞頁中，以及將第二存儲(chǔ)塊作為正常塊處理。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，一種存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括:存儲(chǔ)器件，包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包括多個(gè)頁，其中，多個(gè)頁中的每個(gè)包括電耦接至多個(gè)字線的多個(gè)存儲(chǔ)單元；以及控制器，適用于在存儲(chǔ)塊的第一存儲(chǔ)塊中的多個(gè)頁之中查驗(yàn)壞頁，以及基于查驗(yàn)壞頁的結(jié)果來確定第一存儲(chǔ)塊是否是壞塊。
[0021]控制器可以將多個(gè)字線之中的與壞頁相對(duì)應(yīng)的字線確定為壞字線，以及將第一存儲(chǔ)塊中的多個(gè)頁之中的電耦接至壞字線以及壞字線的鄰近字線的一個(gè)或更多個(gè)頁確定為壞頁。
[0022]當(dāng)壞頁的數(shù)量或與壞頁相對(duì)應(yīng)的字線的數(shù)量小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，控制器可以將要被編程在壞頁中的數(shù)據(jù)編程在第一存儲(chǔ)塊中的多個(gè)頁之中的不同于所述壞頁的正常頁中，將虛設(shè)數(shù)據(jù)編程在壞頁中，以及將第一存儲(chǔ)塊作為正常塊處理。
[0023]當(dāng)壞頁的數(shù)量或與壞頁相對(duì)應(yīng)的字線的數(shù)量超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，控制器可以將第一存儲(chǔ)塊作為壞塊處理。
[0024]當(dāng)正常頁的數(shù)量小于預(yù)設(shè)數(shù)量時(shí)，控制器可以將數(shù)據(jù)編程在第二存儲(chǔ)塊的正常頁中，所述第二存儲(chǔ)塊鄰近于第一存儲(chǔ)塊。
【附圖說明】
[0025]圖1是說明包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖。
[0026]圖2是說明圖1的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器件的圖。
[0027]圖3是說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)塊的電路圖。
[0028]圖4至圖11是圖示地說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器件的圖。
[0029]圖12和圖13是幫助解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的壞塊管理操作的示意圖。
[0030]圖14是幫助解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1的存儲(chǔ)系統(tǒng)中用于執(zhí)行壞塊管理的過程的示意流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下將參考附圖詳細(xì)描述各種實(shí)施例。然而本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為不同的形式且不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于本文中所述的實(shí)施例。更確切地說，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并且對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將完全覆蓋本發(fā)明的范圍。貫穿本公開，貫穿各種附圖和本發(fā)明的實(shí)施例，相同的附圖標(biāo)記指代相同的部分。
[0032]附圖不一定成比例，在某些情況下，已經(jīng)對(duì)比例進(jìn)行放大以便清楚地說明實(shí)施例的特征。當(dāng)元件被稱為連接或耦接至另一元件時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解前者可以直接連接或耦接至后者，或者通過其間的中間元件電連接或耦接至后者。此外，當(dāng)描述了一個(gè)“包括”或“具有”一些元件，如果不存在特別限制，那么應(yīng)當(dāng)理解其可以僅包括或具有所述元件，或者其可以包括或具有其他的元件以及所述元件。除非相反地被提及，否則單數(shù)形式的術(shù)語可以包括復(fù)數(shù)形式。
[0033]圖1是說明包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖。
[0034]參考圖1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以包括主機(jī)102和存儲(chǔ)系統(tǒng)110。
[0035]例如，主機(jī)102包括諸如移動(dòng)電話、MP3播放器和膝上電腦的便攜式電子設(shè)備或諸如臺(tái)式電腦、游戲機(jī)、TV和投影儀的電子設(shè)備。
[0036]存儲(chǔ)系統(tǒng)110響應(yīng)于來自主機(jī)的請(qǐng)求而操作，特別是儲(chǔ)存將要被主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)。換句話說，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以用作主機(jī)102的主存儲(chǔ)器件或輔助存儲(chǔ)器件。存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以根據(jù)將與主機(jī)102電耦接的主機(jī)接口的協(xié)議而實(shí)現(xiàn)為各種類型儲(chǔ)存器件中的任意一種。例如，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以實(shí)現(xiàn)為諸如固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、尺寸減小的 MMC(RS-MMC)、micro_MMC、安全數(shù)字(SD)卡、min1-SD、micro_SD、通用串行總線(USB)儲(chǔ)存器件、通用閃存儲(chǔ)存(UFS)器件、微型快閃(CF)卡、智能媒介(SM)卡、記憶棒等等的各種類型的儲(chǔ)存器件中的任意一種。
[0037]實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)110的儲(chǔ)存器件可以實(shí)現(xiàn)為諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)的易失性存儲(chǔ)器件或非易失性存儲(chǔ)器件，諸如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、掩模型ROM (MROM)、可編程ROM (PROOM)、可擦除可編程ROM (EPROM)、電可擦除可編程ROM (EEPROM)、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(FRAM)、相變RAM (PRAM)、磁性RAM (MRAM)、電阻型RAM(RRAM)。
[0038]存儲(chǔ)系統(tǒng)110包括儲(chǔ)存要被主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器件150和控制數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器件150中儲(chǔ)存的控制器130。
[0039]控制器130和存儲(chǔ)器件150可以被集成至一個(gè)半導(dǎo)體器件。例如，控制器130和存儲(chǔ)器件150可以被集成至一個(gè)半導(dǎo)體器件并且配置固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)。當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)110用作SSD時(shí)，可以顯著增加與存儲(chǔ)系統(tǒng)110電耦接的主機(jī)102的操作速度。
[0040]控制器130和存儲(chǔ)器件150可以被集成至一個(gè)半導(dǎo)體器件并且配置存儲(chǔ)卡。例如，控制器130和存儲(chǔ)卡150可以被集成至一個(gè)半導(dǎo)體器件并且配置存儲(chǔ)卡，諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì)(PCMCIA)卡、微型快閃(CF)卡、智能媒介(SM)卡、記憶棒、多媒體卡(MMC)、RS-MMC 和 micro-MMC、安全數(shù)字(SD)卡、min1-SD、micro-SD 和 SDHC 以及通用閃存儲(chǔ)存(UFS)器件。
[0041]再例如，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以配置計(jì)算機(jī)、超移動(dòng)PC(UMPC)、工作站、上網(wǎng)本、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)書寫板、平板電腦、無線電話、移動(dòng)電話、智能電話、電子書、便攜式多媒體播放器(PMP)、便攜式游戲機(jī)、導(dǎo)航儀、黑匣子、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字多媒體播放(DMB)器、三維(3D)電視、智能電視、數(shù)字錄音機(jī)、數(shù)字音頻播放器、數(shù)字圖像記錄儀、數(shù)字圖像播放器、數(shù)字錄像機(jī)、數(shù)字視頻播放器、配置數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)存設(shè)備、在無線環(huán)境中能夠收發(fā)信息的設(shè)備、配置家庭網(wǎng)絡(luò)的各種電子設(shè)備中的一種、配置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種電子設(shè)備中的一種、配置遠(yuǎn)程信息處理網(wǎng)絡(luò)的各種電子設(shè)備中的一種、RFID設(shè)備或配置計(jì)算系統(tǒng)的各種組成元件中的一種。
[0042]當(dāng)電源被切斷時(shí)，存儲(chǔ)系統(tǒng)110的存儲(chǔ)器件150可以保留儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，特別是在寫入操作期間儲(chǔ)存從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)，在讀取操作期間將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102。存儲(chǔ)器件150包括多個(gè)存儲(chǔ)塊152、154、156。每個(gè)存儲(chǔ)塊152、154、156包括電耦接至多個(gè)字線(WL)的多個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)器件150可以是非易失性存儲(chǔ)器件，例如閃存存儲(chǔ)器。閃存存儲(chǔ)器可以具有三維(3D)層疊結(jié)構(gòu)。由于稍后將參考圖2至圖11對(duì)存儲(chǔ)器件150的結(jié)構(gòu)以及存儲(chǔ)器件150的三維(3D)層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述，因此現(xiàn)在將省略其詳細(xì)描述。
[0043]存儲(chǔ)系統(tǒng)110的控制器130響應(yīng)于來自主機(jī)102的請(qǐng)求來控制存儲(chǔ)器件150。例如，控制器130將從存儲(chǔ)器件150讀取的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102，將從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器件150中。為此，控制器130控制存儲(chǔ)器件150的整體操作，諸如讀取操作、寫入操作、編程操作和擦除操作。
[0044]詳細(xì)地，控制器130包括主機(jī)接口單元132、處理器134、錯(cuò)誤校正碼(ECC)單元138、電源管理單元140、NAND閃存控制器(NFC) 142和存儲(chǔ)器144。
[0045]主機(jī)接口單元132處理從主機(jī)102提供的命令和數(shù)據(jù)，并且可以配置為通過諸如通用串行總線(USB)、多媒體卡(MMC)、外設(shè)組件互連-快速(PC1-E)、串行SCSI (SAS)、串行高級(jí)技術(shù)附件(SATA)、并行高級(jí)技術(shù)附件(PATA)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)、增強(qiáng)小型磁盤接口(ESDI)和集成驅(qū)動(dòng)電路(IDE)的各種接口協(xié)議中的至少一種與主機(jī)102通信。
[0046]ECC單元138檢測(cè)和校正在讀取操作期間從存儲(chǔ)器件150讀取的數(shù)據(jù)中包括的錯(cuò)誤。即，對(duì)從存儲(chǔ)器件150讀取的數(shù)據(jù)執(zhí)行錯(cuò)誤校正解碼操作之后，ECC單元138可以確定所述錯(cuò)誤校正解碼操作是否已經(jīng)成功，響應(yīng)于確定結(jié)果來輸出指示信號(hào)，基于由ECC解碼過程產(chǎn)生的奇偶位來校正讀取數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤位。如果錯(cuò)誤位的數(shù)量等于或大于可校正錯(cuò)誤位的閾值數(shù)，那么ECC單元138不可以校正錯(cuò)誤位，而可以輸出表明其不能校正錯(cuò)誤位的錯(cuò)誤校正失敗信號(hào)。
[0047]ECC單元138可以基于編碼調(diào)制來執(zhí)行錯(cuò)誤校正操作，所述編