[发明专利]数据区段尺寸不同于存储器页面和/或区块尺寸之非易失性存储器系统的操作技术

说明书

技术领域

本发明涉及半导体存储器系统，尤其是非易失性的存储器系统，已经应用于闪速可电擦除可编程只读存储器(EEPR0M)。

背景技术

闪速EEPR0M系统正在应用于许多方面，尤其是封装在封闭卡中，该卡能够可拆卸地连接到一个主机系统。当前的商业存储卡格式包括个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)、CompactFlash(CF)、多媒体卡(MMC)和“安全数字”(SD)的格式。这些卡的一个供应商是SanDisk公司——本申请书的受让人。使用了此类卡的主机系统包括个人计算机、笔记本计算机、手持计算设备、照相机、音频重现设备等等。闪速EEPR0M系统也用于嵌入主机系统的大容量存储器。

此类非易失性的存储器系统包括浮动栅存储器单元的阵列和系统控制器。该控制器管理着与主机系统的通信以及在存储器单元阵列中存放和检索用户数据的操作。存储器单元组成若干单元区块，一个单元区块就是可同时擦除之单元的最小的组。在一个或多个单元区块写入数据之前，要先擦除这些单元区块。典型情况下，在主机和存储器阵列之间，用户数据是以区段的形式传递。用户数据的一个区段可以是便于处理的任何数量，优选情况下是小于存储器区块的容量，往往等于标准磁盘驱动器的扇区大小——512字节。在一个商业架构中，存储器系统区块的大小定为存放一个区段的用户数据加辅助数据，辅助数据的信息包括存放在本区块中用户数据所用的纠错码(ECC)、本区块的使用历史、存储器单元区块的缺陷和其它物理信息等等。在以下转让给SanDisk公司的美国专利和待批准的申请书中，介绍了这种类型的非易失性存储器系统的多种实现方案，其中每一个都在这里全文引用作为参考：5,172,338、5,602,987、5,315,541、5,200,959、5,270,979、5,428,621、5,663,901、5,532,962、5,430,859和5,712,180号专利，以及1997年8月7日提交的序列号为08/910,947和1999年6月30提交的序列号为09/343,328的申请书。

另一种类型的非易失性存储器系统使用较大规模的存储器单元区块，每一区块都存放多个页面，一个页面就是在仅仅一次写入操作中，写入之数据的最小单位。典型情况下，一个页面包括用户数据的一个区段，以及与该用户数据和存放该数据的区块有关的辅助数据。更有另一种特定的系统，从其提交日期算起，从商业上说SanDisk公司已经使它可用一年多了，在该系统中，与存放的用户数据有关的辅助数据，比如ECC，与用户数据一起存放在一个公共区段中，而与存放着该区段之数据区块有关的辅助数据，则写入一个不同区块的不同区段中，作为该区段的一部分。2000年2月17日提交的序列号为09/505,555的专利申请书，给出了这种系统的一个实例，该申请书在这里全文引用作为参考。

存储器单元阵列的一种架构，由存储器单元的一行或两行方便地形成了一个区块，这些单元在单元的一个子阵列或其它单位之内，共享一个公共的擦除门。这里全文引用的、SanDisk公司的5,677,872号和5,712,179号美国专利给出了这种架构的实例。虽然当前最普通的是在每个浮动栅单元中存放一位数据，这样只须定义两种写入阈值电平，而趋势却是通过建立多于两种的浮动栅晶体管阈值范围，在每个单元中存放多于一位数据。目前已经有了每个浮动栅存放两位数据(四种阈值电平范围或者说状态)的存储器系统，未来的系统可以预期每个单元三位(八种阈值电平范围或者说状态)和每个单元四位(十六种阈值电平范围)。当然，随着每个单元中存放的位数上升，存放一个数据区段所需要的存储器单元数目下降。这个趋势结合着由单元结构和一般半导体处理的改善引起的阵列扩大，在一行单元的一个片段中形成一个存储器单元区块也是切实可行的。也可以形成区块结构，以便在存储器单元中每一个的操作时，能够选择以两种状态(每单元一位数据)还是以某些多种比如四种状态(每单元两位数据)来进行，正如SanDisk公司的5,930,167号美国专利中介绍的，在这里全文引用它作为参考。

由于把数据写入浮动栅存储器单元可能要耗费相当多的时间，所以典型情况下，同时写入一行中的大量存储器单元。但是增大这种并行性导致电源需求增大，以及邻近单元电荷的潜在干扰和它们之间的相互作用。这里全文引用的SanDisk公司的5,890,192号美国专利介绍了一种系统，它通过同时把多个字节片的数据写入位于不同存储器操作单元单位(子阵列)的不同单元区块中，使这些效应达到最小。