[发明专利]用于在非易失性存储器中的异步裸芯操作的方法和系统

说明书

公开了一种大容量贮存存储器系统和操作的方法。存储器包括，接口，其适应于接收来自主机的数据，多个闪速存储器裸芯和控制器，其中所述控制器被配置为接收第一命令并且基于第一命令在所述多个裸芯之上同步地读取或写入数据，以及接收第二命令并且基于第二命令在每个裸芯中异步地并且独立地读取或写入数据。所述控制器可以以在用于所述多个闪速存储器裸芯的单独的一个的编程的最大单元编程数据。所述控制器可以是多个控制器，其每一个被配置为基于在所述子集中的裸芯特征选择裸芯的专门的子集中的哪个裸芯以写入数据。所述多个裸芯可以是多层、和每层多分区的闪速存储器裸芯。

技术领域

非易失性存储器系统——诸如闪速存储器——已经被广泛地采用以用在消费产品中。闪速存储器可以具有不同的形式、例如以可以在主机装置之间传递的便携式存储器卡或者作为嵌入在主机装置中的固态硬盘(SSD)。在闪速存储器中出现的两个通常的存储器单元架构包括NOR和NAND。在典型的NOR架构中，存储器单元连接在列方向上延伸的相邻的位线源极和漏极扩散(diffusion)之间，其中控制栅极连接到沿着单元的行延伸的字线。存储器单元包括位于源极和漏极之间的单元沟道区域的至少一部分之上的至少一个贮存元件。在贮存元件上的电荷的编程水平从而控制单元的操作特征，其可以通过将合适的电压施加到寻址的存储器单元来读取。

典型的NAND架构使用多于两个的串联连接的存储器单元——诸如16或32个的串——连同在单独的各位线和参考电位之间的一个或多个选择晶体管一起连接以形成单元的列。字线延伸穿过这些列中的许多列中的单元。在列中的单独的单元通过使在所述串中的剩余的单元被导通、使得流过串的电流取决于在寻址的单元中贮存的电荷的水平，在编程期间被读取并验证。

当每单元数据位的量最低时、诸如二进制闪存，闪速存储器通常提供最高性能，二进制闪存也被称为单级单元(Single Level Cell，SLC)闪存——其每单元贮存1位。被配置为每单元贮存多于一位的闪速存储器、被称为多级单元(Multiple Level Cell，MLC)闪存，每单元可以贮存2个或更多位的信息。尽管SLC闪速存储器通常以具有比MLC闪存更好的读取和写入性能(例如，速度和耐受力)著称，但是MLC闪存提供更多的贮存容量并且通常生产起来更加便宜。MLC闪存的耐受力和性能随着给定MLC配置的每单元位的数量的增加趋于降低。在使用这些类型的闪速存储器单元设计的闪速存储器装置中获得期望的性能、容量和成本的平衡中有持续的挑战。

发明内容

为了解决上述挑战并且在SSD中提供贮存灵活性，提供了存储器以及存储器管理的方法。

根据一个方面，一种大容量贮存存储器系统包括，接口，其适应于从主机系统接收数据；多个闪速存储器裸芯；和控制器，其与所述接口和所述多个闪速存储器裸芯通信。所述控制器被配置为，响应于从所述主机系统接收第一请求，在所述多个闪速存储器裸芯中完全并行地读取或写入数据。所述控制器还被配置为，响应于来自所述主机的第二请求，与在所述多个闪速存储器裸芯的每一个中的同时发生的操作独立地并且异步地读取或写入数据。在不同的实现方式中，所述控制器可以被配置为以等于对所述多个闪速存储器裸芯的单独的一个编程的最大单位的量来管理数据。在其它实现方式中，所述控制器可以是多个控制器，其中所述多个裸芯成组地连接到多个控制器通道各自的一个，并且所述多个控制器的每一个仅与在所述多个控制通道的各自单一个上的多个裸芯的组通信。