本申請要求2015年7月13日提交的第10-2015-0098958的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其通過引用整體合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及一種存儲系統(tǒng)，更具體地，涉及一種包括用于處理數(shù)據(jù)的存儲器件的存儲系統(tǒng)和該存儲系統(tǒng)的操作方法。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)環(huán)境范式已經(jīng)變?yōu)槟軌螂S時隨地使用的普適計(jì)算系統(tǒng)。結(jié)果，便攜式電子設(shè)備(諸如，移動電話、數(shù)字照相機(jī)和筆記本電腦)的使用持續(xù)快速增加。便攜式電子設(shè)備通常使用具有一個或更多個半導(dǎo)體存儲器件的存儲系統(tǒng)(也稱作數(shù)據(jù)儲存設(shè)備)。數(shù)字儲存設(shè)備可以用作便攜式電子設(shè)備的主存儲設(shè)備或輔助存儲設(shè)備。

由于半導(dǎo)體存儲器件不具有移動部件，因此它們提供優(yōu)異的穩(wěn)定性、耐久性、高的信息訪問速度和低功耗。數(shù)據(jù)儲存設(shè)備的示例包括通用串行總線(USB)存儲設(shè)備、具有各種接口的存儲卡和固態(tài)驅(qū)動器(SSD)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

各個實(shí)施例針對一種存儲系統(tǒng)和該存儲系統(tǒng)的操作方法，該存儲系統(tǒng)能夠使存儲器件的使用效率最大化并且能夠快速且穩(wěn)定地處理數(shù)據(jù)。

在一個實(shí)施例中，一種存儲系統(tǒng)可以包括：存儲器件，該存儲器件具有與適用于儲存命令數(shù)據(jù)的多個存儲區(qū)域相對應(yīng)的多個頁緩沖器；以及控制器，該控制器包括存儲緩沖器，并且適用于分別將第一命令數(shù)據(jù)和第二命令數(shù)據(jù)暫時儲存在第一子緩沖器和第二子緩沖器中，以及適用于將存儲緩沖器和第一頁緩沖器分配作為第一子緩沖器并且將第二頁緩沖器分配作為第二子緩沖器。

控制器可以將存儲緩沖器劃分為多個區(qū)段，并且將多個區(qū)段中的第一區(qū)段和第一頁緩沖器的額外頁緩沖器分配作為第一子緩沖器。

控制器可以將第一子緩沖器的分配信息儲存在存儲緩沖器中。

第一頁緩沖器可以對應(yīng)于同一通道。

控制器可以將第二頁緩沖器中的額外頁緩沖器分配作為第二子緩沖器。

控制器可以將第二子緩沖器的分配信息儲存在存儲緩沖器中。

第二頁緩沖器可以對應(yīng)于同一通道。

控制器可以將儲存在第二子緩沖器中的第二命令數(shù)據(jù)加載至存儲緩沖器上以用于與第二命令相對應(yīng)的第二命令操作。

第一頁緩沖器和第二頁緩沖器可以分別對應(yīng)于第一通道和第二通道。

控制器可以將具有更大尺寸的命令數(shù)據(jù)和需要更多處理時間的命令數(shù)據(jù)中的一個或更多個儲存在第二子緩沖器中。

在一個實(shí)施例中，一種包括存儲器件的存儲系統(tǒng)的操作方法，該存儲器件包括與適用于儲存命令數(shù)據(jù)的多個存儲區(qū)域相對應(yīng)的多個頁緩沖器和包括存儲緩沖器的控制器，該操作方法可以包括：將存儲緩沖器和第一頁緩沖器分配作為第一子緩沖器；將第二頁緩沖器分配作為第二子緩沖器；以及分別將第一命令數(shù)據(jù)和第二命令數(shù)據(jù)暫時儲存在第一子緩沖器和第二子緩沖器中。

該操作方法還包括將存儲緩沖器劃分為多個區(qū)段?？梢酝ㄟ^將所述多個區(qū)段中的第一區(qū)段和第一頁緩沖器中的額外頁緩沖器分配作為第一子緩沖器來執(zhí)行將存儲緩沖器和第一頁緩沖器分配作為第一子緩沖器的步驟。

暫時儲存第一命令數(shù)據(jù)和第二命令數(shù)據(jù)的步驟可以將第一子緩沖器的分配信息儲存在存儲緩沖器中。

第一頁緩沖器可以對應(yīng)于同一通道。

可以通過將第二頁緩沖器中的額外頁緩沖器分配作為第二子緩沖器來執(zhí)行將第二頁緩沖器分配作為第二子緩沖器的步驟。

暫時儲存第一命令數(shù)據(jù)和第二命令數(shù)據(jù)的步驟可以將第二子緩沖器的分配信息儲存在存儲緩沖器中。

第二頁緩沖器可以對應(yīng)于同一通道。

該操作方法還可以包括：將儲存在第二子緩沖器中的第二命令數(shù)據(jù)加載至存儲緩沖 器上以用于與第二命令相對應(yīng)的第二命令操作。

第一頁緩沖器和第二頁緩沖器可以分別對應(yīng)于第一通道和第二通道。

暫時儲存第一命令數(shù)據(jù)和第二命令數(shù)據(jù)的步驟可以將具有更大大小的命令數(shù)據(jù)和需要更多處理時間的命令數(shù)據(jù)中的一個或更多個儲存在第二子緩沖器中。

附圖說明

圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示圖。

圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲器件的示圖。

圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲器件中的存儲塊的電路圖。

圖4至圖11是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2中所示的存儲器件的各個方面的示圖。

圖12和圖13是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理的示圖。

圖14是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖來更詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式來實(shí)施而不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于本文中所闡述的實(shí)施例。更確切地說，這些實(shí)施例被提供使得本公開將是徹底和完整的。貫穿本公開，相同的附圖標(biāo)記在本發(fā)明的各種附圖和實(shí)施例中始終指代相同的部分。

附圖不一定成比例，在某些情況下，可能已經(jīng)夸大比例以清楚地說明實(shí)施例的特征。當(dāng)元件被稱為連接或耦接至另一個元件時，應(yīng)當(dāng)理解為前者可以直接連接或耦接至后者，或者經(jīng)由它們之間的中間元件電連接或電耦接至后者。此外，當(dāng)描述一物“包含”(或“包括”)或“具有”一些元件時，如果沒有特定限制，則應(yīng)當(dāng)理解為其可以包含(或包括)或具有其他元件以及那些元件。除非另外說明，否則單數(shù)形式的術(shù)語可以包括復(fù)數(shù)形式。

圖1是圖示根據(jù)實(shí)施例的包括存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框圖。

參照圖1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以包括主機(jī)102和存儲系統(tǒng)110。

主機(jī)102可以包括例如，諸如移動電話、MP3播放器和膝上型計(jì)算機(jī)的便攜式電子 設(shè)備或諸如臺式計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、TV和投影儀等的電子設(shè)備。

存儲系統(tǒng)110可以響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求而操作，具體地說，儲存要被主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)。存儲系統(tǒng)110可以用作主機(jī)102的主存儲系統(tǒng)或輔助存儲系統(tǒng)。存儲系統(tǒng)110可以根據(jù)主機(jī)接口的協(xié)議而用可以與主機(jī)102電耦接的各種類型的儲存設(shè)備中的任意一種來實(shí)施。適當(dāng)?shù)膬Υ嬖O(shè)備的示例包括固態(tài)驅(qū)動器(SSD)、多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、縮小尺寸MMC(RS-MMC)和微型MMC、安全數(shù)字(SD)卡、迷你SD和微型SD、通用串行總線(USB)儲存設(shè)備、通用快閃儲存(UFS)設(shè)備、緊湊型閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡和記憶棒等。

用于存儲系統(tǒng)110的儲存設(shè)備可以用易失性存儲器件(諸如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM))或非易失性存儲器件(諸如只讀存儲器(ROM)、掩模ROM(MROM)、可編程ROM(PROM)、可擦除可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、鐵電隨機(jī)存取存儲器(FRAM)、相變RAM(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)和電阻式RAM(RRAM))來實(shí)施。

存儲系統(tǒng)110可以包括儲存要被主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)的存儲器件150以及可以控制將數(shù)據(jù)儲存在存儲器件150中的控制器130。

控制器130和存儲器件150可以被集成至一個半導(dǎo)體器件中。例如，控制器130和存儲器件150可以被集成至諸如固態(tài)驅(qū)動器(SSD)的一個半導(dǎo)體器件中。當(dāng)存儲系統(tǒng)110用作SSD時，可以顯著地提高與存儲系統(tǒng)110電耦接的主機(jī)102的操作速度。

控制器130和存儲器件150可以被集成至一個半導(dǎo)體器件中并且被配置作為存儲卡。控制器130和存儲卡150可以被集成至一個半導(dǎo)體器件中，并且被配置作為諸如個人計(jì)算機(jī)存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)卡、緊湊型閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡(SMC)、記憶棒、多媒體卡(MMC)、RS-MMC和微型MMC、安全數(shù)字(SD)卡、迷你SD、微型SD和SDHC以及通用快閃儲存(UFS)設(shè)備的存儲卡。

存儲系統(tǒng)110可以被配置作為以下設(shè)備的一部分：計(jì)算機(jī)、超移動PC(UMPC)、工作站、上網(wǎng)本、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)平板、平板電腦、無線電話、移動電話、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)字多媒體廣播(DMB)播放器、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)字圖片記錄器、數(shù)字圖片播放器、數(shù)字錄像機(jī)、數(shù)字視頻播放器、配置數(shù)據(jù)中心的儲存器、能夠在無線環(huán)境下收發(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)備或者配置計(jì)算系統(tǒng)的各種組成元件 中的一種。

存儲系統(tǒng)110的存儲器件150可以在電源被中斷時保持儲存的數(shù)據(jù)，例如，存儲器件可以在寫入操作期間儲存從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)，以及在讀取操作期間將儲存的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102。存儲器件150可以包括多個存儲塊152、154和156。存儲塊152、154和156中的每個可以包括多個頁。每個頁可以包括多個存儲單元，多個字線(WL)電耦接至所述多個存儲單元。存儲器件150可以是非易失性存儲器件，例如，快閃存儲器?？扉W存儲器可以具有三維(3D)層疊結(jié)構(gòu)。存儲器件可以具有任何其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。

控制器130可以控制存儲器件150的總體操作(諸如讀取操作、寫入操作、編程操作和擦除操作)。例如，存儲系統(tǒng)110的控制器130可以響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求來控制存儲器件150?？刂破?30可以將從存儲器件150讀取的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102，和/或可以將從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)儲存在存儲器件150中。

控制器130可以包括主機(jī)接口單元132、處理器134、錯誤校正碼(ECC)單元138、電源管理單元140、NAND閃存控制器142和存儲器144。

主機(jī)接口單元132可以處理從主機(jī)102提供的命令和數(shù)據(jù)，以及可以通過諸如通用串行總線(USB)、多媒體卡(MMC)、外圍組件互連快速(PCI-E)、串行連接SCSI(SAS)、串行高級技術(shù)附件(SATA)、并行高級技術(shù)附件(PATA)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)、增強(qiáng)型小盤接口(ESDI)和集成驅(qū)動電路(IDE)的各種接口協(xié)議中的至少一種來與主機(jī)102通信。

ECC單元138可以檢測并校正在讀取操作期間從存儲器件150讀取的數(shù)據(jù)中的錯誤。當(dāng)錯誤位的數(shù)量大于或等于可校正錯誤位的閾值數(shù)量時，ECC單元138不能校正錯誤位，并且可以輸出指示校正錯誤位失敗的錯誤校正失敗信號。

ECC單元138可以基于諸如低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼、博斯-喬赫里-霍克文黑姆(BCH，Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)碼、渦輪碼(turbo code)、里德-所羅門(RS，Reed-Solomon)碼、卷積碼、遞歸系統(tǒng)碼(RSC)、格形編碼調(diào)制(TCM)和塊編碼調(diào)制(BCM)等的編碼調(diào)制來執(zhí)行錯誤校正操作。ECC單元138可以包括用于錯誤校正操作的所有電路、系統(tǒng)或設(shè)備。

PMU 140可以提供并管理用于控制器130的電源，即，用于包括在控制器130中的組成元件的電源。

NFC 142可以用作控制器130與存儲器件150之間的存儲器接口以允許控制器130響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求來控制存儲器件150。當(dāng)存儲器件150是快閃存儲器時，具 體地說，當(dāng)存儲器件150是NAND快閃存儲器時，NFC 142可以產(chǎn)生用于存儲器件150的控制信號以及在處理器134的控制下處理數(shù)據(jù)。

存儲器144可以用作存儲系統(tǒng)110和控制器130的工作存儲器，并且儲存用于驅(qū)動存儲系統(tǒng)110和控制器130的數(shù)據(jù)?？刂破?30可以響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求來控制存儲器件150。例如，控制器130可以將從存儲器件150讀取的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102，以及將從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)儲存在存儲器件150中。當(dāng)控制器130控制存儲器件150的操作時，存儲器144可以儲存由控制器130和存儲器件150使用以用于諸如讀取操作、寫入操作、編程操作和擦除操作的操作的數(shù)據(jù)。

存儲器144可以利用易失性存儲器來實(shí)施。存儲器144可以利用靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)或動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)來實(shí)施。如上所述，存儲器144可以儲存由主機(jī)102和存儲器件150使用以用于讀取操作和寫入操作的數(shù)據(jù)。為了儲存該數(shù)據(jù)，存儲器144可以包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、寫入緩沖器、讀取緩沖器和映射緩沖器等。

處理器134可以控制存儲系統(tǒng)110的常規(guī)操作，以及響應(yīng)于來自主機(jī)102的寫入請求或讀取請求來控制針對存儲器件150的寫入操作或讀取操作。處理器134可以驅(qū)動被稱為閃存轉(zhuǎn)換層(FTL)的固件來控制存儲系統(tǒng)110的常規(guī)操作。處理器134可以利用微處理器或中央處理單元(CPU)來實(shí)施。

管理單元(未示出)可以被包括在處理器134中，并且可以執(zhí)行對存儲器件150的壞塊管理。管理單元可以找到包括在存儲器件150中的壞存儲塊(其不滿足進(jìn)一步使用的條件)并且對壞存儲塊執(zhí)行壞塊管理。當(dāng)存儲器件150是快閃存儲器(例如，NAND快閃存儲器)時，在寫入操作期間(例如，在編程操作期間)，可能因NAND邏輯功能的特性而發(fā)生編程失敗。在壞塊管理期間，編程失敗的存儲塊或壞存儲塊中的數(shù)據(jù)可以被編程至新存儲塊中。此外，因編程失敗導(dǎo)致的壞塊嚴(yán)重地降低了具有3D層疊結(jié)構(gòu)的存儲器件150的利用效率以及存儲系統(tǒng)100的可靠性，從而需要可靠的壞塊管理。

圖2是圖示圖1中所示的存儲器件150的示意圖。

參照圖2，存儲器件150可以包括多個存儲塊，例如，第零存儲塊210至第(N-1)存儲塊240。多個存儲塊210至240中的每個可以包括多個頁，例如，2^M個頁(2^M PAGES)。多個頁中的每個可以包括多個存儲單元。多個字線可以電耦接至存儲單元。

存儲器件150可以包括多個存儲塊，根據(jù)在每個存儲單元中可以儲存或表示的位的數(shù)量而作為單電平單元(SLC)存儲塊和多電平單元(MLC)存儲塊。SLC存儲塊可以 包括用每個存儲單元能夠儲存1位數(shù)據(jù)的存儲單元來實(shí)施的多個頁。MLC存儲塊可以包括利用每個存儲單元能夠儲存多位數(shù)據(jù)(例如，兩位或更多位數(shù)據(jù))的存儲單元來實(shí)施的多個頁。包括用每個存儲單元能夠儲存3位數(shù)據(jù)的存儲單元來實(shí)施的多個頁的MLC存儲塊可以被定義為三電平單元(TLC)存儲塊。

多個存儲塊210至240中的每個可以在寫入操作期間儲存從主機(jī)設(shè)備102提供的數(shù)據(jù)，以及可以在讀取操作期間將儲存的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102。

圖3是圖示圖1中所示的多個存儲塊152至156中的一個存儲塊的電路圖。

參照圖3，存儲器件150的存儲塊152可以包括分別電耦接到位線BL0至BLm-1的多個單元串340。每列的單元串340可以包括至少一個漏極選擇晶體管DST和至少一個源極選擇晶體管SST。多個存儲單元或多個存儲單元晶體管MC0至MCn-1可以串聯(lián)地電耦接在選擇晶體管DST與SST之間。各個存儲單元MC0至MCn-1可以由單電平單元(SLC)來配置，或者可以由多電平單元(MLC)來配置，單電平單元(SLC)中的每個可以儲存1位信息，多電平單元中的每個可以儲存多個位的數(shù)據(jù)信息。串340可以分別電耦接至對應(yīng)的位線BL0至BLm-1。作為參考，在圖3中，“DSL”表示漏極選擇線，“SSL”表示源極選擇線，以及“CSL”表示公共源極線。

雖然圖3僅示出了由NAND快閃存儲單元配置的存儲塊152作為示例，但是要注意的是，根據(jù)實(shí)施例的存儲器件150的存儲塊152不限于NAND快閃存儲器，并且可以被實(shí)施為NOR快閃存儲器、在其中組合了至少兩種類型的存儲單元的混合快閃存儲器或在其中控制器被構(gòu)建在存儲芯片中的一體NAND快閃存儲器(one-NAND flash memory)。半導(dǎo)體器件的操作特性不僅可以應(yīng)用至在其中電荷儲存層由導(dǎo)電浮柵來配置的快閃存儲器件，還可以應(yīng)用至在其中電荷儲存層由電介質(zhì)層來配置的電荷俘獲閃存(CTF)。

存儲器件150的電壓供應(yīng)塊310可以提供根據(jù)操作模式而要被供應(yīng)至各個字線的字線電壓(例如，編程電壓、讀取電壓和通過電壓)以及要被供應(yīng)至塊體(bulk)(例如，在其中形成存儲單元的阱區(qū))的電壓。電壓供應(yīng)塊310可以在控制電路(未示出)的控制下執(zhí)行電壓產(chǎn)生操作。電壓供應(yīng)塊310可以產(chǎn)生多個可變讀取電壓以產(chǎn)生多個讀取數(shù)據(jù)，在控制電路的控制下選擇存儲單元陣列的一個存儲塊或一個扇區(qū)，選擇選中存儲塊的字線中的一個，以及將字線電壓提供至選中字線和未選中字線。

存儲器件150的讀/寫電路320可以由控制電路來控制，以及可以根據(jù)操作模式而用作感測放大器或?qū)懭腧?qū)動器。在驗(yàn)證/正常讀取操作期間，讀/寫電路320可以用作用于從存儲單元陣列讀取數(shù)據(jù)的感測放大器。此外，在編程操作期間，讀/寫電路320可以根據(jù) 要被儲存在存儲單元陣列中的數(shù)據(jù)而用作寫入驅(qū)動器。讀/寫電路320可以在編程操作期間從緩沖器(未示出)接收要被寫入在存儲單元陣列中的數(shù)據(jù)，以及可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)來驅(qū)動位線。例如，讀/寫電路320可以包括分別與列(或位線)或列對(或位線對)相對應(yīng)的多個頁緩沖器322、324和326，且多個鎖存器(未示出)可以被包括在頁緩沖器322、324和326中的每個中。

圖4至圖11是圖示圖1中所示的存儲器件150的各個方面的示意圖。

圖4是圖示圖1中所示的存儲器件150的多個存儲塊152至156的示例的框圖。

參照圖4，存儲器件150可以包括多個存儲塊BLK0至BLKN-1，且存儲塊BLK0至BLKN-1中的每個可以被實(shí)施為三維(3D)結(jié)構(gòu)或垂直結(jié)構(gòu)。每個存儲塊BLK0至BLKN-1可以包括沿第一方向至第三方向(例如，x軸方向、y軸方向和z軸方向)延伸的結(jié)構(gòu)。

各個存儲塊BLK0至BLKN-1可以包括沿第二方向延伸的多個NAND串NS。多個NAND串NS可以沿第一方向和/或第三方向設(shè)置。每個NAND串NS可以電耦接至位線BL、至少一個源極選擇線SSL、至少一個接地選擇線GSL、多個字線WL、至少一個虛設(shè)字線DWL和公共源極線CSL。各個存儲塊BLK0至BLKN-1可以電耦接至多個位線BL、多個源極選擇線SSL、多個接地選擇線GSL、多個字線WL、多個虛設(shè)字線DWL和多個公共源極線CSL。

圖5是圖4中所示的存儲塊BLK0至BLKN-1中的一個存儲塊BLKi的透視圖。圖6是沿圖5中所示的存儲塊BLKi的I-I′線截取的剖視圖。

參照圖5和圖6，存儲器件150的多個存儲塊之中的存儲塊BLKi可以包括沿第一方向至第三方向延伸的結(jié)構(gòu)。

可以設(shè)置有襯底5111。襯底5111可以包括用第一類型雜質(zhì)摻雜的硅材料。襯底5111可以包括用p型雜質(zhì)摻雜的硅材料，或者可以是p型阱(例如，口袋型p阱)，并且包括圍繞p型阱的n型阱。襯底5111可以是p型硅，但是要注意的是，襯底5111不限于是p型硅。

沿第一方向延伸的多個摻雜區(qū)5311至5314可以設(shè)置在襯底5111之上。多個摻雜區(qū)5311至5314可以包含與襯底5111中所使用的雜質(zhì)不同的第二類型雜質(zhì)。多個摻雜區(qū)5311至5314可以用n型雜質(zhì)摻雜。雖然這里假設(shè)第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314是n型，但是要注意的是，第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314不局限于是n型。

在第一摻雜區(qū)5311與第二摻雜區(qū)5312之間的襯底5111之上的區(qū)域中，沿第一方向延伸的多個電介質(zhì)材料5112可以沿第二方向順序地設(shè)置。電介質(zhì)材料5112與襯底5111可以沿第二方向彼此分離預(yù)定距離。電介質(zhì)材料5112可以沿第二方向彼此分離預(yù)定距離。電介質(zhì)材料5112可以包括諸如氧化硅的電介質(zhì)材料。要注意的是也可以使用其他適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料。

在第一摻雜區(qū)5311與第二摻雜區(qū)5312之間的襯底5111之上的區(qū)域中，可以設(shè)置多個柱體5113，多個柱體5113沿第一方向順序地布置并且沿第二方向穿過電介質(zhì)材料5112。多個柱體5113可以分別穿過電介質(zhì)材料5112并且可以與襯底5111電耦接。每個柱體5113可以由多種材料來配置。每個柱體5113的表面層5114可以包括用第一類型雜質(zhì)摻雜的硅材料。每個柱體5113的表面層5114可以包括用與襯底5111相同類型的雜質(zhì)摻雜的硅材料。雖然這里假設(shè)每個柱體5113的表面層5114可以包括p型硅，但是每個柱體5113的表面層5114不局限于是p型硅。

每個柱體5113的內(nèi)層5115可以由電介質(zhì)材料形成。每個柱體5113的內(nèi)層5115可以由諸如氧化硅的電介質(zhì)材料填充。

在第一摻雜區(qū)5311與第二摻雜區(qū)5312之間的區(qū)域中，電介質(zhì)層5116可以沿電介質(zhì)材料5112、柱體5113和襯底5111的暴露表面設(shè)置。電介質(zhì)層5116的厚度可以小于電介質(zhì)材料5112之間的距離的一半。換句話說，在其中可以布置除電介質(zhì)材料5112和電介質(zhì)層5116之外的材料的區(qū)域可以被設(shè)置在(i)設(shè)置在電介質(zhì)材料5112的第一電介質(zhì)材料的底表面之上的電介質(zhì)層5116與(ii)設(shè)置在電介質(zhì)材料5112的第二電介質(zhì)材料的頂表面之上的電介質(zhì)層5116之間。電介質(zhì)材料5112位于第一電介質(zhì)材料之下。

在第一摻雜區(qū)5311與第二摻雜區(qū)5312之間的區(qū)域中，導(dǎo)電材料5211至5291可以設(shè)置在電介質(zhì)層5116的暴露表面之上。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211可以設(shè)置在鄰近于襯底5111的電介質(zhì)材料5112與襯底5111之間。具體地說，沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211可以設(shè)置在(i)布置在襯底5111之上的電介質(zhì)層5116與(ii)布置在鄰近于襯底5111的電介質(zhì)材料5112的底表面之上的電介質(zhì)層5116之間。

沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料可以設(shè)置在(i)布置在電介質(zhì)材料5112的一個電介質(zhì)材料的頂表面之上的電介質(zhì)層5116與(ii)布置在電介質(zhì)材料5112的另一電介質(zhì)材料(其布置在特定電介質(zhì)材料5112之上)的底表面之上的電介質(zhì)層5116之間。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5221至5281可以設(shè)置在電介質(zhì)材料5112之間。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5291可以設(shè)置在最上電介質(zhì)材料5112之上。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291可以是金屬材料。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291可以是諸如多晶硅的導(dǎo)電材 料。

在第二摻雜區(qū)5312與第三摻雜區(qū)5313之間的區(qū)域中，可以設(shè)置與第一摻雜區(qū)5311和第二摻雜區(qū)5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第二摻雜區(qū)5312與第三摻雜區(qū)5313之間的區(qū)域中，可以設(shè)置沿第一方向延伸的多個電介質(zhì)材料5112、沿第一方向順序地布置且沿第二方向穿過多個電介質(zhì)材料5112的多個柱體5113、設(shè)置在多個電介質(zhì)材料5112和多個柱體5113的暴露表面之上的電介質(zhì)層5116以及沿第一方向延伸的多個導(dǎo)電材料5212至5292。

在第三摻雜區(qū)5313與第四摻雜區(qū)5314之間的區(qū)域中，可以設(shè)置與第一摻雜區(qū)5311和第二摻雜區(qū)5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第三摻雜區(qū)5313與第四摻雜區(qū)5314之間的區(qū)域中，可以設(shè)置沿第一方向延伸的多個電介質(zhì)材料5112、沿第一方向順序地布置且沿第二方向穿過多個電介質(zhì)材料5112的多個柱體5113、設(shè)置在多個電介質(zhì)材料5112和多個柱體5113的暴露表面之上的電介質(zhì)層5116以及沿第一方向延伸的多個導(dǎo)電材料5213至5293。

漏極5320可以分別設(shè)置在多個柱體5113之上。漏極5320可以是用第二類型雜質(zhì)摻雜的硅材料。漏極5320可以是用n型雜質(zhì)摻雜的硅材料。雖然為了方便起見而假設(shè)漏極5320包括n型硅，但是要注意的是，漏極5320不局限于是n型硅。每個漏極5320的寬度可以大于每個對應(yīng)柱體5113的寬度。例如，每個漏極5320可以以焊盤的形狀設(shè)置在每個對應(yīng)柱體5113的頂表面之上。

沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以設(shè)置在漏極5320之上。導(dǎo)電材料5331至5333可以沿第一方向順序地布置。各個導(dǎo)電材料5331至5333可以與對應(yīng)區(qū)域的漏極5320電耦接。例如，漏極5320與導(dǎo)電材料5331至5333可以通過接觸插塞電耦接。導(dǎo)電材料5331至5333可以是金屬材料。導(dǎo)電材料5331至5333可以是諸如多晶硅的導(dǎo)電材料。

在圖5和圖6中，各個柱體5113可以與電介質(zhì)層5116以及沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293一起形成串。各個柱體5113可以與電介質(zhì)層5116以及沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293一起形成NAND串NS。每個NAND串NS可以包括多個晶體管結(jié)構(gòu)TS。

圖7是圖6中所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS的剖視圖。

參照圖7，在圖6中所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS中，電介質(zhì)層5116可以包括第一子電介質(zhì)層至第三子電介質(zhì)層5117、5118和5119。

每個柱體5113中的p型硅的表面層5114可以用作本體。鄰近于柱體5113的第一子電介質(zhì)層5117可以用作隧道電介質(zhì)層，并且可以包括熱氧化層。

第二子電介質(zhì)層5118可以用作電荷儲存層。第二子電介質(zhì)層5118可以用作電荷捕獲層，并且可以包括氮化物層或者諸如氧化鋁層或氧化鉿層等的金屬氧化物層。

鄰近于導(dǎo)電材料5233的第三子電介質(zhì)層5119可以用作阻擋電介質(zhì)層。鄰近于沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5233的第三子電介質(zhì)層5119可以被形成為單層或多層。第三子電介質(zhì)層5119可以是諸如氧化鋁層或氧化鉿層等的高-k電介質(zhì)層，其具有比第一子電介質(zhì)層5117和第二子電介質(zhì)層5118大的介電常數(shù)。

導(dǎo)電材料5233可以用作柵極或控制柵極。即，柵極或控制柵極5233、阻擋電介質(zhì)層5119、電荷儲存層5118、隧道電介質(zhì)層5117和本體5114可以形成晶體管或存儲單元晶體管結(jié)構(gòu)。例如，第一子電介質(zhì)層5117至第三子電介質(zhì)層5119可以形成氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)。在所示出的實(shí)施例中，為了方便起見，每個柱體5113中的p型硅的表面層5114將被稱為沿第二方向的本體。

存儲塊BLKi可以包括多個柱體5113。即，存儲塊BLKi可以包括多個NAND串NS。詳細(xì)地，存儲塊BLKi可以包括沿第二方向或垂直于襯底5111的方向延伸的多個NAND串NS。

每個NAND串NS可以包括沿第二方向布置的多個晶體管結(jié)構(gòu)TS。每個NAND串NS的多個晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個晶體管結(jié)構(gòu)可以用作源極選擇晶體管SST。每個NAND串NS的多個晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個晶體管結(jié)構(gòu)可以用作接地選擇晶體管GST。

柵極或控制柵極可以對應(yīng)于沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293。例如，柵極或控制柵極可以沿第一方向延伸并且形成字線和至少兩個選擇線(至少一個源極選擇線SSL和至少一個接地選擇線GSL)。

沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以電耦接至NAND串NS的一端。沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331至5333可以用作位線BL。即，在一個存儲塊BLKi中，多個NAND串NS可以電耦接至一個位線BL。

沿第一方向延伸的第二類型摻雜區(qū)5311至5314可以被設(shè)置至NAND串NS的另一端。沿第一方向延伸的第二類型摻雜區(qū)5311至5314可以用作公共源極線CSL。

例如，存儲塊BLKi可以包括沿垂直于襯底5111的方向(例如，第二方向)延伸的 多個NAND串NS，并且可以用作在其中多個NAND串NS電耦接至一個位線BL的NAND快閃存儲塊(例如，電荷捕獲型存儲器的NAND快閃存儲塊)。

雖然在圖5至圖7中圖示了沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293設(shè)置有9層，但是要注意的是，沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293不局限于設(shè)置有9層。例如，沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料可以設(shè)置有8層、16層或任意的多層。換句話說，在一個NAND串NS中，晶體管的數(shù)量可以是8、16或更多。

雖然在圖5至圖7中圖示了3個NAND串NS電耦接至一個位線BL，但是要注意的是，實(shí)施例不局限于具有電耦接至一個位線BL的3個NAND串NS。在存儲塊BLKi中，m個NAND串NS可以電耦接至一個位線BL，m是正整數(shù)。根據(jù)電耦接至一個位線BL的NAND串NS的數(shù)量，也可以控制沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293的數(shù)量以及公共源極線5311至5314的數(shù)量。

此外，雖然在圖5至圖7中圖示了3個NAND串NS電耦接至沿第一方向延伸的一個導(dǎo)電材料，但是要注意的是，實(shí)施例不局限于具有電耦接至沿第一方向延伸的一個導(dǎo)電材料的3個NAND串NS。例如，n個NAND串NS可以電耦接至沿第一方向延伸的一個導(dǎo)電材料，n是正整數(shù)。根據(jù)電耦接至沿第一方向延伸的一個導(dǎo)電材料的NAND串NS的數(shù)量，也可以控制位線5331至5333的數(shù)量。

圖8是圖示具有參照圖5至圖7所描述的第一結(jié)構(gòu)的存儲塊BLKi的等效電路圖。

參照圖8，在具有第一結(jié)構(gòu)的塊BLKi中，NAND串NS11至NS31可以設(shè)置在第一位線BL1與公共源極線CSL之間。第一位線BL1可以對應(yīng)于圖5和圖6的沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5331。NAND串NS12至NS32可以設(shè)置在第二位線BL2與公共源極線CSL之間。第二位線BL2可以對應(yīng)于圖5和圖6的沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5332。NAND串NS13至NS33可以設(shè)置在第三位線BL3與公共源極線CSL之間。第三位線BL3可以對應(yīng)于圖5和圖6的沿第三方向延伸的導(dǎo)電材料5333。

每個NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以電耦接至對應(yīng)的位線BL。每個NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以電耦接至公共源極線CSL。存儲單元MC可以設(shè)置在每個NAND串NS的源極選擇晶體管SST與接地選擇晶體管GST之間。

在此示例中，NAND串NS可以以行和列為單位來定義，并且電耦接至一個位線的NAND串NS可以形成一列。電耦接至第一位線BL1的NAND串NS11至NS31可以對應(yīng)于第一列，電耦接至第二位線BL2的NAND串NS12至NS32可以對應(yīng)于第二列，以 及電耦接至第三位線BL3的NAND串NS13至NS33可以對應(yīng)于第三列。電耦接至一個源極選擇線SSL的NAND串NS可以形成一行。電耦接至第一源極選擇線SSL1的NAND串NS11至NS13可以形成第一行，電耦接至第二源極選擇線SSL2的NAND串NS21至NS23可以形成第二行，以及電耦接至第三源極選擇線SSL3的NAND串NS31至NS33可以形成第三行。

在每個NAND串NS中，可以定義高度。在每個NAND串NS中，鄰近于接地選擇晶體管GST的存儲單元MC1的高度可以具有值“1”。在每個NAND串NS中，當(dāng)從襯底5111測量時，存儲單元的高度可以隨存儲單元靠近源極選擇晶體管SST而增大。在每個NAND串NS中，鄰近于源極選擇晶體管SST的存儲單元MC6的高度可以是7。

在同一行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以共享源極選擇線SSL。在不同行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以分別電耦接至不同的源極選擇線SSL1、SSL2和SSL3。

在同一行中的NAND串NS中的同一高度處的存儲單元可以共享字線WL。即，在同一高度處，電耦接至不同行中的NAND串NS的存儲單元MC的字線WL可以電耦接。在同一行的NAND串NS中的同一高度處的虛設(shè)存儲單元DMC可以共享虛設(shè)字線DWL。即，在同一高度或同一水平處，電耦接至不同行中的NAND串NS的虛設(shè)存儲單元DMC的虛設(shè)字線DWL可以電耦接。

位于同一水平或同一高度或同一層處的字線WL或虛設(shè)字線DWL可以在其中可以設(shè)置有沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293的層處彼此電耦接。沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293可以通過接觸共同地電耦接至上層。在上層處，沿第一方向延伸的導(dǎo)電材料5211至5291、5212至5292和5213至5293可以電耦接。換句話說，在同一行中的NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以共享接地選擇線GSL。此外，在不同行中的NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以共享接地選擇線GSL。即，NAND串NS11至NS13、NS21至NS23和NS31至NS33可以電耦接至接地選擇線GSL。

公共源極線CSL可以電耦接至NAND串NS。在有源區(qū)之上和襯底5111之上，第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314可以電耦接。第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314可以通過接觸電耦接至上層，并且在上層處，第一摻雜區(qū)5311至第四摻雜區(qū)5314可以電耦接。

例如，如圖8中所示，同一高度或同一水平處的字線WL可以電耦接。因此，當(dāng)特定高度處的字線WL被選中時，電耦接至該字線WL的所有NAND串NS可以被選中。 在不同行中的NAND串NS可以電耦接至不同的源極選擇線SSL。因此，在電耦接至同一字線WL的NAND串NS之中，通過選擇源極選擇線SSL1至SSL3中的一個，在未選中行中的NAND串NS可以與位線BL1至BL3電隔離。換句話說，通過選擇源極選擇線SSL1至SSL3中的一個，一行NAND串NS可以被選中。此外，通過選擇位線BL1至BL3中的一個，在選中行中的NAND串NS可以以列為單位而被選中。

在每個NAND串NS中，可以設(shè)置虛設(shè)存儲單元DMC。在圖8中，在每個NAND串NS中，虛設(shè)存儲單元DMC可以設(shè)置在第三存儲單元MC3與第四存儲單元MC4之間。即，第一存儲單元MC1至第三存儲單元MC3可以設(shè)置在虛設(shè)存儲單元DMC與接地選擇晶體管GST之間。第四存儲單元MC4至第六存儲單元MC6可以設(shè)置在虛設(shè)存儲單元DMC與源極選擇晶體管SST之間。每個NAND串NS的存儲單元MC可以被虛設(shè)存儲單元DMC劃分為存儲單元組。在劃分的存儲單元組中，鄰近于接地選擇晶體管GST的存儲單元(例如，MC1至MC3)可以被稱為下存儲單元組，而鄰近于源極選擇晶體管SST的存儲單元(例如，MC4至MC6)可以被稱為上存儲單元組。

現(xiàn)在參照圖9至圖11，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種存儲系統(tǒng)中的采用三維(3D)非易失性存儲器件的存儲器件。

圖9是示意性圖示利用三維(3D)非易失性存儲器件(其不同于以上參照圖5至圖8描述的第一結(jié)構(gòu))來實(shí)施并且示出圖4的多個存儲塊中的存儲塊BLKj的透視圖。圖10是圖示沿圖9的VII-VII′線截取的存儲塊BLKj的剖視圖。

圖1的存儲器件150的多個存儲塊之中的存儲塊BLKj可以包括沿第一方向至第三方向延伸的結(jié)構(gòu)。

可以設(shè)置有襯底6311。例如，襯底6311可以包括用第一類型雜質(zhì)摻雜的硅材料。例如，襯底6311可以包括用p型雜質(zhì)摻雜的硅材料，或者可以是p型阱(例如，口袋型p阱)，并且包括圍繞p型阱的n型阱。雖然為了方便起見而在實(shí)施例中假設(shè)襯底6311是p型硅，但是要注意的是，襯底6311不局限于是p型硅。

沿x軸方向和y軸方向延伸的第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324設(shè)置在襯底6311之上。第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324可以沿z軸方向分離預(yù)定距離。

沿x軸方向和y軸方向延伸的第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328可以設(shè)置在襯底6311之上。第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328可以沿z軸方向分離預(yù)定距離。第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328可以沿y軸方向與第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324分離。

可以設(shè)置有穿過第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324的多個下柱體DP。每個下柱體DP沿z軸方向延伸。此外，可以設(shè)置有穿過第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328的多個上柱體UP。每個上柱體UP沿z軸方向延伸。

下柱體DP和上柱體UP中的每個柱體可以包括內(nèi)部材料6361、中間層6362和表面層6363。中間層6362可以用作單元晶體管的溝道。表面層6363可以包括阻擋電介質(zhì)層、電荷儲存層和/或隧道電介質(zhì)層。

下柱體DP和上柱體UP可以通過管柵PG電耦接。管柵PG可以布置在襯底6311中。例如，管柵PG可以包括與下柱體DP和上柱體UP相同的材料。

沿x軸方向和y軸方向延伸的第二類型的摻雜材料6312可以設(shè)置在下柱體DP之上。例如，第二類型的摻雜材料6312可以包括n型硅材料。第二類型的摻雜材料6312可以用作公共源極線CSL。

漏極6340可以設(shè)置在上柱體UP之上。漏極6340可以包括n型硅材料。沿y軸方向延伸的第一上導(dǎo)電材料6351和第二上導(dǎo)電材料6352可以設(shè)置在漏極6340之上。

第一上導(dǎo)電材料6351與第二上導(dǎo)電材料6352可以沿x軸方向分離。第一上導(dǎo)電材料6351和第二上導(dǎo)電材料6352可以由金屬形成。第一上導(dǎo)電材料6351和第二上導(dǎo)電材料6352與漏極6340可以通過接觸插塞電耦接。第一上導(dǎo)電材料6351和第二上導(dǎo)電材料6352可以分別用作第一位線BL1和第二位線BL2。

第一導(dǎo)電材料6321可以用作源極選擇線SSL，第二導(dǎo)電材料6322可以用作第一虛設(shè)字線DWL1，以及第三導(dǎo)電材料6323和第四導(dǎo)電材料6324分別用作第一主字線MWL1和第二主字線MWL2。第五導(dǎo)電材料6325和第六導(dǎo)電材料6326分別用作第三主字線MWL3和第四主字線MWL4，第七導(dǎo)電材料6327可以用作第二虛設(shè)字線DWL2，以及第八導(dǎo)電材料6328可以用作漏極選擇線DSL。

下柱體DP和鄰近于下柱體DP的第一導(dǎo)電材料6321至第四導(dǎo)電材料6324可以形成下串。上柱體UP和鄰近于上柱體UP的第五導(dǎo)電材料6325至第八導(dǎo)電材料6328可以形成上串。下串與上串可以通過管柵PG電耦接。下串的一端可以電耦接至用作公共源極線CSL的第二類型的摻雜材料6312。上串的一端可以通過漏極6340電耦接至對應(yīng)的位線。一個下串和一個上串形成一個單元串，該單元串電耦接在第二類型的摻雜材料6312(用作公共源極線CSL)與上導(dǎo)電材料層6351和6352(用作位線BL)中對應(yīng)的一個之間。

也就是說，下串可以包括源極選擇晶體管SST、第一虛設(shè)存儲單元DMC1以及第一 主存儲單元MMC1和第二主存儲單元MMC2。上串可以包括第三主存儲單元MMC3和第四主存儲單元MMC4、第二虛設(shè)存儲單元DMC2以及漏極選擇晶體管DST。

在圖9和圖10中，上串和下串可以形成NAND串NS，且NAND串NS可以包括多個晶體管結(jié)構(gòu)TS。由于以上參照圖7而詳細(xì)地描述了包括在圖9和圖10的NAND串NS中的晶體管結(jié)構(gòu)，因此這里將省略對其的詳細(xì)描述。

圖11是圖示具有如上面參照圖9和圖10描述的第二結(jié)構(gòu)的存儲塊BLKj的等效電路的電路圖。為了方便起見，僅示出了第二結(jié)構(gòu)中的在存儲塊BLKj中形成對的第一串和第二串。

參照圖11，在存儲器件150的多個塊之中的具有第二結(jié)構(gòu)的存儲塊BLKj中，可以以定義多個對的方式來設(shè)置單元串，如以上參照圖9和圖10所描述的，每個單元串利用經(jīng)由管柵PG而電耦接的一個上串和一個下串來實(shí)施。

即，在具有第二結(jié)構(gòu)的特定存儲塊BLKj中，例如，沿第一溝道CH1(未示出)層疊的存儲單元CG0至CG31、至少一個源極選擇柵極SSG1和至少一個漏極選擇柵極DSG1可以形成第一串ST1，以及例如，沿第二溝道CH2(未示出)層疊的存儲單元CG0至CG31、至少一個源極選擇柵極SSG2和至少一個漏極選擇柵極DSG2可以形成第二串ST2。

第一串ST1和第二串ST2可以電耦接至同一漏極選擇線DSL和同一源極選擇線SSL。第一串ST1可以電耦接至第一位線BL1，而第二串ST2可以電耦接至第二位線BL2。

雖然在圖11中描述了第一串ST1和第二串ST2電耦接至同一漏極選擇線DSL和同一源極選擇線SSL，但是可以設(shè)想第一串ST1和第二串ST2可以電耦接至同一源極選擇線SSL和同一位線BL，第一串ST1可以電耦接至第一漏極選擇線DSL1，而第二串ST2可以電耦接至第二漏極選擇線DSL2。此外，可以設(shè)想第一串ST1和第二串ST2可以電耦接至同一漏極選擇線DSL和同一位線BL，第一串ST1可以電耦接至第一源極選擇線SSL1，而第二串ST2可以電耦接至第二源極選擇線SSL2。

以下描述存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。具體地說，參考圖12至14來更詳細(xì)地描述響應(yīng)于從主機(jī)102提供的命令的命令操作，例如針對存儲器件的數(shù)據(jù)讀取/寫入操作。圖12和圖13是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的針對存儲器件的數(shù)據(jù)處理操作的示圖。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，與命令對應(yīng)的命令數(shù)據(jù)(例如，與讀取/寫入命令相對應(yīng)的讀取/寫入數(shù)據(jù))儲存在存儲器144的緩沖器/高速緩沖器中，并且命令操作(例如，使用命令數(shù)據(jù)或 者讀取/寫入數(shù)據(jù)的讀取/寫入操作)被執(zhí)行。緩沖器/高速緩沖器根據(jù)命令數(shù)據(jù)的大小而被動態(tài)地分配作為子緩沖器，命令數(shù)據(jù)暫時儲存在子緩沖器或動態(tài)分配的緩沖器/高速緩沖器中，并且對存儲器件150執(zhí)行命令操作。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，作為示例，存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理將被圖示為由控制器130來執(zhí)行，然而，需要注意的是，數(shù)據(jù)處理可以由控制器130的處理器134(例如，通過如上所述的FTL)來執(zhí)行。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，命令數(shù)據(jù)暫時儲存在存儲器144的緩沖器/高速緩沖器中。存儲器144的緩沖器/高速緩沖器可以包括具有特定大小的區(qū)段?？梢詸z查命令數(shù)據(jù)的大小(例如，塊(chunk)的大小)。區(qū)段可以被動態(tài)地分配作為用于命令操作的子緩沖器(例如，映射緩沖器、讀取緩沖器或者寫入緩沖器)。命令數(shù)據(jù)可以暫時儲存在已經(jīng)為其動態(tài)地分配了區(qū)段的子緩沖器中，并且可以對存儲器件150執(zhí)行命令操作。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該命令可以包括關(guān)于讀取/寫入數(shù)據(jù)的大小的信息?？梢愿鶕?jù)命令數(shù)據(jù)的大小信息而將存儲器144的區(qū)段分配作為用于命令操作的子緩沖器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，存儲器144的區(qū)段可以被分配作為用于命令操作的子緩沖器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，存儲器件150的多個芯片或裸片(die)中的緩沖器以及存儲器144的區(qū)段可以被分配作為子緩沖器。例如，緩沖器可以是包括在圖3的存儲器件150內(nèi)的多個頁緩沖器322、324以及326、多個高速緩沖器或者多個寄存器。命令數(shù)據(jù)可以暫時儲存在所分配的作為存儲器144的區(qū)段以及存儲器件150的緩沖器的子緩沖器中。

由于包括在存儲器144內(nèi)的緩沖器/高速緩沖器的大小可以是有限的，因此可以存在這樣的情況：緩沖器/高速緩沖器的大小或存儲器144的區(qū)段的數(shù)量可能小于命令數(shù)據(jù)的大小。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，存儲器件150的緩沖器也被分配作為用于命令操作的子緩沖器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，存儲器144的緩沖器/高速緩沖器以及存儲器件150的緩沖器可以被分配作為子緩沖器來儲存用于命令操作的命令數(shù)據(jù)。因此，命令數(shù)據(jù)可以暫時儲存在具有擴(kuò)展了的大小的子緩沖器中。

參考圖12和圖13，控制器130將寫入數(shù)據(jù)暫時儲存在緩沖器1200中，并且將緩沖器1200中的寫入數(shù)據(jù)編程到存儲器件1310。此外，控制器130從存儲器件1310中取回讀取數(shù)據(jù)、將讀取數(shù)據(jù)暫時儲存在緩沖器1200中以及將儲存在緩沖器1200中的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102。

在這種情況下，控制器130檢查命令數(shù)據(jù)的大小(例如，塊的大小)，根據(jù)塊大小來將緩沖器1200的多個區(qū)段1202動態(tài)地分配作為用于命令操作的子緩沖器，將命令數(shù)據(jù)暫時儲存在已經(jīng)分配的區(qū)段1202處的子緩沖器中，以及執(zhí)行命令操作。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，控制器130可以將存儲器144的緩沖器1200和存儲器件1310的緩沖器分配作為用于命令操作的子緩沖器。例如，存儲器件1310的緩沖器可以是存儲器件1310的裸片1320、1340、1360和1380的額外頁緩沖器?？刂破?30將命令數(shù)據(jù)暫時儲存在已經(jīng)分配的緩沖器1200的區(qū)段1202處的子緩沖器或者已經(jīng)分配的存儲器件1310的額外頁緩沖器中，并執(zhí)行命令操作。

例如，控制器130將緩沖器1200劃分為多個區(qū)段1202、將緩沖器1200的區(qū)段1202和存儲器件1310的額外頁緩沖器分配作為用于命令操作的子緩沖器。控制器130將命令數(shù)據(jù)儲存在所分配的子緩沖器中。

如上所述，存儲器件1310包括多個裸片1320、1340、1360和1380。裸片1320、1340、1360和1380中的每一個包括多個平面。例如，裸片01320可以包括平面01321、平面11325、平面21329以及平面31333。裸片11340可以包括平面01341、平面11345、平面21349以及平面31353。裸片21360可以包括平面01361、平面11365、平面21369以及平面31373。裸片31380可以包括平面01381、平面11385、平面21389以及平面31393。

平面中的每一個可以包括多個塊1322、1326、1330、1334、1342、1346、1350、1354、1362、1366、1370、1374、1382、1386、1390以及1384。例如，如參考圖2所述，平面中的每一個可以包括具有多頁(例如2^M個頁)的N個塊：塊0、塊1......塊N-1。此外，平面包括各個頁緩沖器1323、1327、1331、1335、1343、1347、1351、1355、1363、1367、1371、1375、1383、1387、1391以及1395。平面的頁緩沖器1323、1327、1331、1335、1343、1347、1351、1355、1363、1367、1371、1375、1383、1387、1391以及1395可以包括各個額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1344、1348、1352、1356、1364、1368、1372、1376、1384、1388、1392以及1396。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1344、1348、1352、1356、1364、1368、1372、1376、1384、1388、1392以及1396是在針對裸片1320、1340、1360以及1380的平面1321、1325、1329、1333、1342、1346、1350、1354、1362、1366、1370、1374、1382、1386、1390以及1394的命令操作期間不使用的區(qū)域。控制器130可以使用額外頁緩沖器作為子緩沖器。也就是說，額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1344、1348、1352、1356、1364、1368、1372、1376、1384、1388、1392以及1396可 以被分配作為子緩沖器。命令數(shù)據(jù)暫時儲存在作為子緩沖器的額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1344、1348、1352、1356、1364、1368、1372、1376、1384、1388、1392以及1396中。

頁緩沖器1323、1327、1331、1335、1343、1347、1351、1355、1363、1367、1371、1375、1383、1387、1391以及1395是在針對裸片1320、1340、1360以及1380的平面1321、1325、1329、1333、1342、1346、1350、1354、1362、1366、1370、1374、1382、1386、1390以及1394的命令操作期間使用的區(qū)域。暫時儲存在緩沖器1200中的命令數(shù)據(jù)通過頁緩沖器1323、1327、1331、1335、1343、1347、1351、1355、1363、1367、1371、1375、1383、1387、1391以及1395而被讀取/寫入至對應(yīng)平面的塊中。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，控制器130根據(jù)命令數(shù)據(jù)的大小來將緩沖器1200或者存儲器件1310的特定額外頁緩沖器分配作為子緩沖器。

命令數(shù)據(jù)可以包括與讀取命令相對應(yīng)的讀取數(shù)據(jù)、與寫入命令相對應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)或者與命令操作相對應(yīng)的映射數(shù)據(jù)。此外，命令數(shù)據(jù)還可以包括用來執(zhí)行特定命令操作(例如，擦除操作、垃圾收集操作或者磨損均衡(wear-leveling)操作)所需的數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，控制器130將緩沖器1200的區(qū)段1202和存儲器件1310的額外頁緩沖器分配作為子緩沖器，并且將命令數(shù)據(jù)儲存在所分配的子緩沖器中。在這種情況下，控制器130可以根據(jù)命令數(shù)據(jù)的大小和類型而將緩沖器1200的區(qū)段1202的一部分和/或存儲器件1310的的額外頁緩沖器的一部分分配作為子緩沖器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，命令數(shù)據(jù)可以根據(jù)命令數(shù)據(jù)的大小和類型而暫時儲存在第一子緩沖器至第三子緩沖器中的一個中。第一子緩沖器可以包括緩沖器1200的區(qū)段1202的一部分和存儲器件1310的額外頁緩沖器的一部分。第二子緩沖器可以包括存儲器件1310的額外頁緩沖器的一部分。第三子緩沖器可以包括緩沖器1200的區(qū)段1202的一部分。

為了盡可能保持緩沖器1200的存儲容量，可以將更大大小的命令數(shù)據(jù)暫時儲存在第二子緩沖器中。此外，由于用于第二子緩沖器的存取時間較大，因此需要更多處理時間的命令數(shù)據(jù)可以暫時儲存在第二子緩沖器中。

例如，控制器130可以將命令數(shù)據(jù)1暫時儲存在第一子緩沖器中。例如，控制器130根據(jù)命令數(shù)據(jù)1的大小和類型而將緩沖器1200的區(qū)段0和裸片01320的額外頁緩沖器1324分配作為第一子緩沖器。此外，控制器130將區(qū)段分配列表1204儲存在存儲器144的緩沖器1200中，區(qū)段分配列表1204包括指示命令數(shù)據(jù)1已經(jīng)被儲存在區(qū)段0和額外 頁緩沖器1324中的信息L1，換言之，指示第一子緩沖器已經(jīng)被分配給區(qū)段0和額外頁緩沖器1324的信息L1，即，關(guān)于第一子緩沖器的分配的信息。

例如，控制器130可以將命令數(shù)據(jù)2暫時儲存在第一子緩沖器中。例如，控制器130根據(jù)命令數(shù)據(jù)2的大小和類型而將緩沖器1200的區(qū)段1和裸片01320的額外頁緩沖器1328分配作為第一子緩沖器。此外，控制器130將區(qū)段分配列表1204儲存在存儲器144的緩沖器1200中，區(qū)段分配列表1204包括指示命令數(shù)據(jù)2已經(jīng)被儲存在區(qū)段1和額外頁緩沖器1328中的信息L2，換言之，指示第一子緩沖器已經(jīng)被分配給區(qū)段1和額外頁緩沖器1328的信息L2，即，關(guān)于第一子緩沖器的分配的信息。

例如，控制器130可以將命令數(shù)據(jù)3暫時儲存在第一子緩沖器中。例如，控制器130根據(jù)命令數(shù)據(jù)3的大小和類型而將緩沖器1200的區(qū)段2和裸片21360的額外頁緩沖器1364分配作為第一子緩沖器。此外，控制器130將區(qū)段分配列表1204儲存在存儲器144的緩沖器1200中，區(qū)段分配列表1204包括指示命令數(shù)據(jù)3已經(jīng)被儲存在區(qū)段2和額外頁緩沖器1364中的信息L3，換言之，指示第一子緩沖器已經(jīng)被分配給區(qū)段2和額外頁緩沖器1364的信息L3，即，關(guān)于第一子緩沖器的分配的信息。

如上所述，緩沖器1200的區(qū)段1202中的一個區(qū)段和存儲器件1310中的單個額外頁緩沖器已經(jīng)被分配作為第一子緩沖器。但是應(yīng)當(dāng)注意的是，在一些實(shí)施例中，緩沖器1200的多個區(qū)段和多個額外頁緩沖器可以被分配作為第一子緩沖器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，考慮到儲存在第一子緩沖器中的命令與儲存在第二子緩沖器中的命令的交叉，同一通道的額外頁緩沖器被分配給第一子緩沖器和第二子緩沖器中的一個。包括被分配作為第一子緩沖器的額外頁緩沖器的裸片和包括被分配作為第二子緩沖器的額外頁緩沖器的裸片對應(yīng)于不同的通道。

例如，包括在通道01312的裸片01320和裸片21360中的額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1364、1368、1372以及1376被分配作為第一子緩沖器。此外，包括在通道11314的裸片11340和裸片31360中的額外頁緩沖器1344、1348、1352、1356、1384、1388、1392以及1396被分配作為第二子緩沖器。與區(qū)段分配列表1204相對應(yīng)的命令數(shù)據(jù)儲存在包括通道01312的額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1364、1368、1372以及1376的第一子緩沖器中。此外，與頁緩沖器分配列表1206相對應(yīng)的命令數(shù)據(jù)儲存在第二子緩沖器或者通道11314的裸片11340和裸片31360的額外頁緩沖器1344、1348、1352、1356、1384、1388、1392以及1396中。

例如，控制器130可以將命令數(shù)據(jù)4暫時儲存在第二子緩沖器中。例如，控制器130根據(jù)命令數(shù)據(jù)4的大小和類型而將裸片11340的額外頁緩沖器1344分配作為第二子緩 沖器。此外，控制器130將頁緩沖器分配列表1206儲存在存儲器144的緩沖器1200中，頁緩沖器分配列表1206包括指示命令數(shù)據(jù)4已經(jīng)被儲存在額外頁緩沖器1344中的信息A1，換言之，指示第二子緩沖器已經(jīng)被分配給額外頁緩沖器1344的信息A1，即，關(guān)于第二子緩沖器的分配的信息。

例如，控制器130可以將命令數(shù)據(jù)5暫時儲存在第二子緩沖器中。例如，控制器130根據(jù)命令數(shù)據(jù)5的大小和類型而將裸片11340的額外頁緩沖器1348分配作為第二子緩沖器。此外，控制器130將頁緩沖器分配列表1206儲存在存儲器144的緩沖器1200中，頁緩沖器分配列表1206包括指示命令數(shù)據(jù)5已經(jīng)被儲存在額外頁緩沖器1348中的信息A2，例如，指示第二子緩沖器已經(jīng)被分配給額外頁緩沖器1348的信息A2，即，關(guān)于第二子緩沖器的分配的信息。

例如，控制器130可以將命令數(shù)據(jù)6暫時儲存在第二子緩沖器中。例如，控制器130根據(jù)命令數(shù)據(jù)6的大小和類型而將裸片31380的額外頁緩沖器1384分配作為第二子緩沖器。此外，控制器130將頁緩沖器分配列表1206儲存在存儲器144的緩沖器1200中，頁緩沖器分配列表1206包括指示命令數(shù)據(jù)6已經(jīng)被儲存在額外頁緩沖器1384中的信息A3，換言之，指示第二子緩沖器已經(jīng)被分配給額外頁緩沖器1384的信息A3，即關(guān)于第二子緩沖器的分配的信息。

在這種情況下，控制器130將命令數(shù)據(jù)暫時儲存包括緩沖器1200的區(qū)段1202和存儲器件1310的額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1344、1348、1352、1356、1364、1368、1372、1376、1384、1388、1392以及1396的子緩沖器中。此外，控制器130可以通過將儲存在緩沖器1200中的命令數(shù)據(jù)移動至存儲器件1310的額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1344、1348、1352、1356、1364、1368、1372、1376、1384、1388、1392以及1396來將另一命令數(shù)據(jù)儲存在緩沖器1200中。在與儲存在存儲器件1310的額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1344、1348、1352、1356、1364、1368、1372、1376、1384、1388、1392以及1396中的命令數(shù)據(jù)相對應(yīng)的命令操作時，控制器130將儲存在存儲器件1310的額外頁緩沖器1324、1328、1332、1336、1344、1348、1352、1356、1364、1368、1372、1376、1384、1388、1392以及1396中的命令數(shù)據(jù)加載至緩沖器1200上。

也就是說，控制器130將命令數(shù)據(jù)儲存在第一子緩沖器、第二子緩沖器或者第三子緩沖器中。此外，控制器130將儲存在第三子緩沖器中的命令數(shù)據(jù)移動到第二子緩沖器，從而使緩沖器1200的使用效率最大化。此外，指示命令數(shù)據(jù)已經(jīng)被儲存在第一子緩沖器中的信息通過區(qū)段分配列表1204來管理，以及指示命令數(shù)據(jù)已經(jīng)被儲存在第二子緩沖器中的信息通過頁緩沖器分配列表1206來管理。

圖14是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理的流程圖。

參考圖14，在步驟1410處，存儲系統(tǒng)100從主機(jī)接收命令并且檢查與該命令相對應(yīng)的命令數(shù)據(jù)、命令操作以及命令數(shù)據(jù)的大小和類型。

在步驟1420處，存儲系統(tǒng)100將存儲器144的緩沖器1200劃分為多個區(qū)段1202，檢查緩沖器1200的多個區(qū)段1202和存儲器件100的額外頁緩沖器，以及根據(jù)命令數(shù)據(jù)的大小和類型來檢查用于命令數(shù)據(jù)的子緩沖器。

接下來，在步驟1430處，存儲系統(tǒng)100將緩沖器1200的多個區(qū)段1202和存儲器件100的額外頁緩沖器分配作為用于命令數(shù)據(jù)的第一子緩沖器至第三子緩沖器。

在步驟1440處，存儲系統(tǒng)100將命令數(shù)據(jù)儲存在第一子緩沖器至第三子緩沖器中的對應(yīng)子緩沖器中。此外，存儲系統(tǒng)100將儲存在緩沖器1200中的命令數(shù)據(jù)移動至存儲器件150的額外頁緩沖器。在這種情況下，在執(zhí)行與命令數(shù)據(jù)對應(yīng)的命令操作時，儲存在存儲器件150的額外頁緩沖器中的命令數(shù)據(jù)被加載至緩沖器1200上，并且執(zhí)行該命令操作。

在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理，已經(jīng)參考圖12和圖13詳細(xì)地描述了諸如將緩沖器1200的多個區(qū)段1202和存儲器件100的額外頁緩沖器分配作為用于命令數(shù)據(jù)的第一子緩沖器至第三子緩沖器以及將命令數(shù)據(jù)儲存在子緩沖器中，因此省去對其的詳細(xì)描述。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)的操作方法可以使存儲器件的使用效率最大化，并且可以快速且穩(wěn)定地處理用于存儲器件的數(shù)據(jù)。

雖然已經(jīng)出于說明的目的而描述了各種實(shí)施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將明顯的是，在不脫離如所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種改變和修改。