[发明专利]修复均化的方法与系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种具有内存管理功能的存储器装置与系统。

背景技术

某些非挥发性存储器具有存取周期的耐久性限制(access cycle endurance limitations)。例如，基于电荷捕捉(charge trapping)的闪存、相变化存储器(phase change memory)等。其中，存取周期的耐久性限制可能是编程/抹除周期或设定/重设周期期间的限制。

对存储器的一给定存储区块而言，施加于其上的存取周期可能与存储于该存储区块的数据相关。因此，不同部分的存储器可能会在不同时间达到耐久性限制(endurance limitations)。为解决此种问题，现已发展出耗损均化技术(wear leveling)。基本上，耗损均化技术会根据闪存的存储区块的编程与抹除周期，在不同的快闪存储区块间搬移数据。本发明的方法会将位于即将达到耐久性限制的存储区块内的常用数据，搬移至较少被使用的存储区块。应用程序能通过逻辑寻址架构(logical addressing schemes)，掌握此类资料搬移的过程。尽管采用了耗损均化技术，会因为先进存储器耐久度变低的趋势下，制造更多主动搬移数据的负担，使得存储区块可使用的周期也随之降低。

对于存取次数(包含编程/抹除周期或设定/重置周期)已经达到一定程度的存储单元而言，也已发展出修复技术。某些类型的存取周期，例如读取周期，可能未被计入损耗均化的过程。通过这些修复过程，可以提升存储区块的耐久性。例如，对电荷捕捉闪存以及其它类型的非挥发性存储器而言，可通过热加速恢复(repair)，或修复(heal)受损的存储单元，进而改善存储器装置的耐久性。例如：旺宏电子股份有限公司已获准的美国专利号US 8,488,387。与热循环(thermal cycling)类似的作法也可以被应用至其他存储器技术。

虽然修复操作可以使存储单元恢复/修复至一定程度，但对某些技术而言，能够对存储单元修复的次数仍受到限制。例如，如果对存储器的同一个存储区块重复进行修复，则修复过程的效益将因而降低。

亟需发展出一种能够利用修复过程的优点而解决存储器的耐久性的技术。此外，能以最小的负担(overhead)防止存储区块被过度抹除或修复的技术也是迫切需要的。

发明内容

本发明叙述了通过修复均化而提升存储器耐久度的技术。修复均化是一个用于使存储区块的修复周期更为分散的逻辑程序。以下叙述的作法可以在不需要产生大量负担的情况下，达到修复均化的效果。修复均化技术能显著的改善存储区块的存取效能与有效寿命。长期而言，通过使修复次数的分布更加均匀的作法，可以降低基于每一个存储区块的存取次数而直接进行的损耗均化(wear leveling)。修复均化的作法可为：将自产生后鲜少被使用或从未被修改的数据(例如：只读性文件)，搬移至经历过最多次、或经历过多次修复的存储区块。

修复均化技术发出一个修复指令，进而启动对损坏得存储区块进行恢复或修复的一个修复操作。修复均化技术可使存储区块间的修复周期次数的差异性缩小。并且，在进行损坏均化时，比较并缩小各存储区块间的使用差异性。在实施例中，当存储区块达到一个存取周期的限制(例如，一个抹除周期的临界值、一个重置周期的临界值、该存储区块出现无法存取的数据，或是该存储区块的数据目前错误率过高)时，通过发出修复指令而开始对存储区块进行一个修复操作。在实施例中，对一个存储区块进行位错误率(bit error rate，简称为BER)的侦测，并于该存储区块的位错误率达到一预设的位错误率的临界值时，发出修复指令而开始对存储区块进行修复操作。再者，在实施例中，因为用户的指令，或是一个显著事件(例如：系统重开机，或存储区块最近修复操作的次数达到一个预设时间的临界值)的经过时间，因而发出一个修复指令。

此处所描述的存储区块的修复次数是指：施加于存储区块的修复操作/周期次数。一个存储区块的存取次数代表自该存储区块经过前次修复后，所历经的与该存储区块的耐久性相关的至少一种存取周期的次数。以闪存为例，一个存取周期可以是一个抹除周期。在实施例中，在修复均化操作所使用的一个存储区块的存取次数，代表该存储区块自前次修复后所经过的存取周期。在实施例中，利用一个阵列而维持并存储每一个存储区块的修复次数与存取次数。