[发明专利]提高闪存芯片存储效率的方法、闪存存储系统及其控制器

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种提高闪存芯片存储效率的方法、闪存存储系统及其控制器。

背景技术

作为唯一主流的固态非挥发数据储存技术，闪存已经成为了全球半导体产业体系中发展最为迅速的一环。2010年市场研究报告显示，闪存产品的市场已突破200亿美元。基于闪存芯片的固态数据存储系统主要包含一个固态存储系统控制器和一个以上闪存芯片。

闪存芯片的基本信息存储单元是浮栅金属氧化物半导体晶体管 (Floating-Gate Transistor)。浮栅金属氧化物半导体晶体管的阈值电压可以通过注射一定数量的电子进入浮栅而改变。因此，通过对浮栅内电子数目的精确控制，每个存储单元，即浮栅金属氧化物半导体晶体管,可储存多个比特信息。精确控制浮栅内电子数目的过程通常被称为编程。在每一个存储单元可以被编程之前，其浮栅内的所有电子必须被移走，从而使得其阈值电压被置为最低，这个过程被称为擦除。在对信息存储单元编程的过程中，业界使用一种渐进式的“编程－校验－再编程”的方法以实现对浮栅内电子数目的精确控制。由于各种原因如电子隧道效应，浮栅内电子数目会随着时间而降低，这会导致闪存芯片只能保证有限的数据非挥发存储保持时间。

重复的“编程／擦除”的操作会逐渐降低浮栅金属氧化物半导体晶体管的噪音容限，从而使得闪存芯片只有一定的“编程／擦除”次数限度，加上随着闪存制造工艺精度的不断提高，闪存器件的存储密度不断升高、价格不断下降，这样更加重了重复“编程／擦除”操作对于信息存储单元的副作用，使得闪存芯片的使用寿命、数据保持时间、及可靠性不断下降，由此固态存储系统控制器必须采用越来越强大而复杂的纠错码来应付不断下降的闪存信息存储单元可靠性，以保证整个固态存储系统的可靠性、使用寿命、及数据保持时间。

随着闪存制造工艺精度的不断提高，信息存储单元的缺陷率也会不断上升。 若闪存芯片中的某一存储页面含有过多的缺陷存储单元，此存储页面就会被标示为坏页面而被禁止使用。在现有设计中，在决定某一存储页面是否应被标示为坏页面时，其使用的标准相当严格和保守：若所含的缺陷存储单元使得此存储页面无法完全保证在最差情况下（即最多所允许的编程／擦除次数和最长标定的存储保持时间）的数据可靠性，此页面即被标示为坏页面。

可见，在现有实现中，对坏页面的标示完全根据最差可能发生的情况。显然，如果信息存储单元的缺陷率足够低，这种严格并且保守的坏页面标示标准可简化闪存芯片的管理，并同时不会造成过低的信息存储单元的使用效率。但是，随着信息存储单元缺陷率的不断上升，这种严格并且保守的坏块标示标准会导致急剧下降的信息存储单元使用效率。