數(shù)據(jù)儲存設備及其操作方法
【專利摘要】一種數(shù)據(jù)儲存設備包括：非易失性存儲器件，包括耦接至單個字線的多個頁；以及控制器，適用于在第一模式和第二模式中的一個期間訪問非易失性存儲器件，其中，第二模式在非易失性存儲器件已經(jīng)達到壽命限度時被使能，并且其中，控制器在第二模式期間將相同數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中。
【專利說明】數(shù)據(jù)儲存設備及其操作方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2015年4月30日在韓國知識產(chǎn)權局提交的第10-2015-0061552號韓國申請的優(yōu)先權，該韓國申請通過引用全部合并于此。
技術領域
[0003]各種實施例總體涉及一種數(shù)據(jù)儲存設備，更具體地，涉及一種能夠延長其中的非易失性存儲器件的壽命的數(shù)據(jù)儲存設備。
【背景技術】
[0004]數(shù)據(jù)儲存設備響應于來自外部設備的寫入請求來儲存從外部設備提供的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)儲存設備也響應于來自外部設備的讀取請求來將儲存的數(shù)據(jù)提供給外部設備。外部設備是能夠處理數(shù)據(jù)的電子設備，并且可以包括計算機、數(shù)字相機、蜂窩電話等。數(shù)據(jù)儲存設備可以嵌入在外部設備中，或者可以被單獨地制造，然后耦接至外部設備。
[0005]數(shù)據(jù)儲存設備可以以個人計算機存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)卡、緊湊型閃存(CF)卡、智能媒體卡、記憶棒、各種多媒體卡(MMC、eMCC、RS-MMC和微型MMC)、各種安全數(shù)字卡(SD、迷你SD和微型SD)、通用閃速儲存器(UFS)、固態(tài)驅(qū)動器(SSD)等的形式來制備。
[0006]數(shù)據(jù)儲存設備可以包括非易失性存儲器件以儲存數(shù)據(jù)。在即使沒有恒定電源的情況下，非易失性存儲器也能夠保持儲存的數(shù)據(jù)。非易失性存儲器包括閃速存儲器(諸如NAND閃存或NOR閃存)、鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)、相變隨機存取存儲器(PCRAM)、磁阻隨機存取存儲器(MRAM)、電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在本發(fā)明的實施例中，一種數(shù)據(jù)儲存設備可以包括:非易失性存儲器件，包括耦接至單個字線的多個頁；以及控制器，適用于在第一模式和第二模式中的一個期間訪問非易失性存儲器件，其中，第二模式在非易失性存儲器件已經(jīng)達到壽命限度時被使能，并且其中，控制器在第二模式期間將相同數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中。
[0008]在本發(fā)明的實施例中，一種用于包括具有耦接到單個字線的多個頁的非易失性存儲器件的數(shù)據(jù)儲存設備的操作方法可以包括:在第一模式期間將數(shù)據(jù)儲存在多個頁中；通過檢測出非易失性存儲器件已經(jīng)達到壽命限度來使能第二模式；以及在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在多個頁中，其中，在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在多個頁中的步驟包括將相同數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中。
[0009]在本發(fā)明的實施例中，一種數(shù)據(jù)儲存設備可以包括:非易失性存儲器件，包括耦接至單個字線的多個頁；以及控制器，適用于在第一模式和第二模式中的一個期間訪問非易失性存儲器件，其中，在第二模式期間的存儲單元的閾值電壓分布的數(shù)目小于在第一模式期間的存儲單元的閾值電壓分布的數(shù)目。
【附圖說明】
[0010]圖1是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的數(shù)據(jù)儲存設備的框圖。
[0011]圖2是示出圖1中所示的非易失性存儲器件的寫入操作和讀取操作的閾值電壓分布圖。
[0012]圖3是示例性地示出圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的操作方法的流程圖。
[0013]圖4是示例性地示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的操作方法的流程圖。
[0014]圖5是示例性地示出在正常模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備中的存儲單元的閾值電壓分布的不圖。
[0015]圖6A和圖6B是示例性地示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備中的存儲單元的各種閾值電壓分布的示圖。
[0016]圖7是示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的寫入驗證操作的流程圖。
[0017]圖8是示例性地示出在正常模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的寫入驗證操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
[0018]圖9A和圖9B是示例性地示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的寫入驗證操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
[0019]圖10是示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的讀取操作的流程圖。
[0020]圖1lA是示例性地示出在正常模式期間對圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的LSB頁和MSB頁的讀取操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
[0021]圖1lB是示例性地示出在壽命延長模式期間對圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的LSB頁和MSB頁的讀取操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
[0022]圖12A是示例性地示出在正常模式期間對圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的LSB頁和CSB頁的讀取操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
[0023]圖12B是示例性地示出在壽命延長模式期間對圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備的LSB頁和CSB頁的讀取操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
【具體實施方式】
[0024]在下文中，將參考附圖通過示例性實施例來描述根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)儲存設備及其操作方法。然而，本發(fā)明可以以不同形式實施，并且不應解釋為局限于本文所闡述的實施例。相反，提供這些實施例以詳細地描述本發(fā)明，使得本發(fā)明所屬領域的技術人員可以實施本發(fā)明的技術構思。
[0025]要理解的是，本發(fā)明的實施例不局限于附圖中示出的細節(jié)，附圖不一定按比例繪制，并且在一些情況下，可以夸大比例以便更清楚地描繪本發(fā)明的某些特征。雖然使用了特定術語，但是要理解的是，術語僅用于描述特定實施例，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0026]圖1是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的數(shù)據(jù)儲存設備10的框圖。
[0027]數(shù)據(jù)儲存設備10可以包括控制器100和非易失性存儲器件200。
[0028]控制器100可以包括處理器110、存儲器120和錯誤校正單元130。
[0029]處理器110可以控制數(shù)據(jù)儲存設備10的一般操作。處理器110可以響應于來自主機設備的寫入請求或讀取請求來訪問非易失性存儲器件200，以控制非易失性存儲器件200的寫入操作或讀取操作。處理器110可以產(chǎn)生用于控制非易失性存儲器件200的操作的命令，并且將產(chǎn)生的命令提供到非易失性存儲器件200。處理器110可以在存儲器120上驅(qū)動用于控制數(shù)據(jù)儲存設備10的操作的軟件程序。
[0030]處理器110可以包括器件壽命管理部111。器件壽命管理部111可以計數(shù)由非易失性存儲器件200執(zhí)行的擦除操作，并且基于計數(shù)結(jié)果而檢測出非易失性存儲器件200已經(jīng)達到壽命限度。例如，當非易失性存儲器件200的擦除計數(shù)達到閾值時，器件壽命管理部111可以檢測出非易失性存儲器件200已經(jīng)達到壽命限度。
[0031]處理器110可以根據(jù)正常模式或壽命延長模式來將數(shù)據(jù)儲存在非易失性存儲器件200中的與相同字線對應的多個頁中。處理器110可以根據(jù)正常模式來儲存數(shù)據(jù)，直到檢測出非易失性存儲器件200已經(jīng)達到壽命限度。此外，處理器110可以在檢測出非易失性存儲器件200已經(jīng)達到壽命限度時根據(jù)壽命延長模式來儲存數(shù)據(jù)。控制器100可以根據(jù)壽命延長模式來將相同數(shù)據(jù)儲存在與相同字線對應的多個頁之中的源頁和虛設頁中。由于控制器100根據(jù)壽命延長模式來將數(shù)據(jù)儲存在非易失性存儲器件200中，因此已經(jīng)達到壽命限度的非易失性存儲器件200的數(shù)據(jù)可靠性可以改善，并且能夠延長非易失性存儲器件200的壽命。
[0032]存儲器120可以用作處理器110的工作存儲器、緩沖存儲器或高速緩沖存儲器。作為工作存儲器的存儲器120可以儲存要由處理器110驅(qū)動的軟件程序和各種程序數(shù)據(jù)。作為緩沖存儲器的存儲器120可以緩沖在主機設備與非易失性存儲器件200之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。作為高速緩沖存儲器的存儲器120可以暫時儲存高速緩存數(shù)據(jù)。
[0033]錯誤校正單元130可以在根據(jù)來自主機設備的寫入請求將數(shù)據(jù)儲存在非易失性存儲器件200中之前編碼數(shù)據(jù)，從而能夠隨后判斷在數(shù)據(jù)中是否已經(jīng)發(fā)生錯誤并且校正錯誤。當根據(jù)來自主機設備的讀取請求來從非易失性存儲器件200讀取編碼過的數(shù)據(jù)時，錯誤校正單元130可以解碼編碼過的數(shù)據(jù)，以及檢測并校正對應數(shù)據(jù)中的錯誤。
[0034]非易失性存儲器件200在即使沒有電源時也可以保持儲存的數(shù)據(jù)。非易失性存儲器件200可以包括閃速存儲器件(諸如NAND閃存或NOR閃存)、FeRAM (鐵電隨機存取存儲器)、PCRAM (相變隨機存取存儲器)、MRAM (磁性隨機存取存儲器)或ReRAM (電阻式隨機存取存儲器)。
[0035]非易失性存儲器件200可以包括控制邏輯210、接口單元220、地址解碼器230、數(shù)據(jù)輸入/輸出單元240和存儲區(qū)250。
[0036]控制邏輯210可以響應于從控制器100提供的命令來控制非易失性存儲器件200的一般操作(諸如寫入操作、讀取操作和擦除操作)。
[0037]接口單元220可以與控制器100交換包括命令和地址的各種控制信號以及數(shù)據(jù)。接口單元220可以將輸入至其的控制信號和數(shù)據(jù)傳輸至非易失性存儲器件200的內(nèi)部單
J L ο
[0038]地址解碼器230可以解碼傳輸至其的行地址和列地址。地址解碼器230可以根據(jù)行地址的解碼結(jié)果來控制字線WL被選擇性地驅(qū)動。地址解碼器230可以控制數(shù)據(jù)輸入/輸出單元240，使得位線BL根據(jù)列地址的解碼結(jié)果來被選擇性地驅(qū)動。
[0039]數(shù)據(jù)輸入/輸出單元240可以通過位線BL將從接口單元220傳輸來的數(shù)據(jù)傳輸至存儲區(qū)250。數(shù)據(jù)輸入/輸出單元240可以通過位線BL將從存儲區(qū)250讀取的數(shù)據(jù)傳輸至接口單元220。
[0040]存儲區(qū)250可以通過字線WL與地址解碼器230耦接，并且可以通過位線BL與數(shù)據(jù)輸入/輸出單元240耦接。存儲區(qū)250可以包括例如三維結(jié)構的存儲單元陣列。存儲區(qū)250可以包括多個存儲單元，多個存儲單元分別布置在字線WL和位線BL交叉的區(qū)域處。存儲單元可以根據(jù)儲存在每個存儲單元中的數(shù)據(jù)的位的數(shù)目而區(qū)分。例如，存儲單元可以被區(qū)分為每個儲存I位數(shù)據(jù)的單級單元、每個儲存2位數(shù)據(jù)的多級單元以及每個儲存3位數(shù)據(jù)的三級單元。
[0041]存儲區(qū)250可以包括多個頁Pl至Pn。通過驅(qū)動對應的字線可以訪問頁。與一個字線對應的頁的數(shù)目(即，要通過驅(qū)動一個字線來訪問的頁的數(shù)目)可以根據(jù)儲存在耦接至一個字線的存儲單元中的每個中的數(shù)據(jù)的位的數(shù)目而變化。換句話說，當i位數(shù)據(jù)被儲存在單個存儲單元中時，“ i ”數(shù)目的頁可以對應于單個字線。在這種情況下，儲存在存儲單元中的數(shù)據(jù)的“i”位可以分別對應于i數(shù)目的頁。當耦接至單個字線的存儲單元中的每個儲存3位數(shù)據(jù)(即，最低有效位(LSB)數(shù)據(jù)、中央有效位(CSB)數(shù)據(jù)和最高有效位(MSB)數(shù)據(jù))時，單個字線可以對應于3頁，S卩，LSB頁、CSB頁和MSB頁。耦接至單個字線的存儲單元的LSB數(shù)據(jù)、CSB數(shù)據(jù)和MSB數(shù)據(jù)可以分別儲存在單個字線的LSB頁、CSB頁和MSB頁中。
[0042]雖然圖1中示出數(shù)據(jù)儲存設備10包括單個非易失性存儲器件200，但是包括在數(shù)據(jù)儲存設備10中的非易失性存儲器件的數(shù)目將不被具體限制。根據(jù)實施例，當數(shù)據(jù)儲存設備10包括多個非易失性存儲器件時，控制器100可以檢測非易失性存儲器件的每個壽命限度，可以根據(jù)正常模式來在壽命限度下訪問非易失性存儲器件，以及可以根據(jù)壽命延長模式來在壽命限度之上訪問非易失性存儲器件。
[0043]圖2是示出圖1中示出的非易失性存儲器件200的寫入操作和讀取操作的閾值電壓分布圖。圖2示出存儲單元的閾值電壓Vth與存儲單元的數(shù)目之間的關系，S卩，存儲單元的閾值電壓分布SI與S2。
[0044]存儲單元可以包括與字線耦接的柵極和用于積累電荷的浮柵。當存儲單元通過其柵極被施加預定寫入電壓時，電荷被積累在浮柵中，以及當存儲單元具有預定范圍的閾值電壓時，可以確定數(shù)據(jù)被儲存在存儲單元中。儲存有數(shù)據(jù)的存儲單元可以形成特定閾值電壓分布。例如，當數(shù)據(jù)“I”被儲存在存儲單元中時，存儲單元可以形成閾值電壓分布SI，以及當數(shù)據(jù)“O”被儲存在存儲單元中時，存儲單元可以形成閾值電壓分布S2。
[0045]當數(shù)據(jù)被儲存在存儲單元中，存儲單元可以例如從閾值電壓分布SI移動至閾值電壓分布S2。為了驗證在執(zhí)行寫入操作時數(shù)據(jù)已經(jīng)被儲存在存儲單元中，控制邏輯210可以將驗證電壓Vvrf施加至存儲單元的柵極并且驗證存儲單元是否形成目標閾值電壓分布S2。驗證電壓Vvrf可以是與目標閾值電壓分布S2的左邊緣對應的閾值電壓。詳細地，當存儲單元的閾值電壓大于驗證電壓Vvrf時，控制邏輯210可以確定數(shù)據(jù)“O”被儲存在存儲單元中，以及當存儲單元的閾值電壓小于驗證電壓Vvrf時，控制邏輯210可以確定數(shù)據(jù)“O”仍未被儲存在存儲單元中。當確定數(shù)據(jù)“O”仍未被儲存在存儲單元中時，控制邏輯210可以施加比先前施加的寫入電壓大的寫入電壓，從而可以提高存儲單元的閾值電壓。
[0046]為了確定在執(zhí)行讀取操作時哪些數(shù)據(jù)已經(jīng)儲存在存儲單元中，控制邏輯210可以將讀取電壓Vrd施加至存儲單元的柵極，并且可以確定存儲單元形成閾值電壓分布。讀取電壓Vrd可以是位于閾值電壓分布SI和S2之間的閾值電壓。當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrd時，控制邏輯210可以確定數(shù)據(jù)“O”被儲存在存儲單元中，以及當存儲單元的閾值電壓小于讀取電壓Vrd時，控制邏輯210可以確定數(shù)據(jù)“I”被儲存在存儲單元中。
[0047]圖3是示例性地示出圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的操作方法的流程圖。
[0048]在步驟SllO處，處理器110可以根據(jù)正常模式而關于與單個字線對應的多個頁來處理數(shù)據(jù)。該處理可以包括將在后面描述的寫入操作和讀取操作。當處理器110根據(jù)正常模式而關于與單個字線對應的多個頁來處理數(shù)據(jù)時，耦接至對應的單個字線的多個存儲單元可以形成“i”數(shù)目的閾值電壓分布。當數(shù)據(jù)根據(jù)正常模式被儲存在“η”數(shù)目的頁中時，“i”可以是2η。
[0049]在步驟S120處，處理器110可以檢測出非易失性存儲器件200已經(jīng)達到壽命限度。例如，包括在處理器I1中的器件壽命管理部111可以在非易失性存儲器件200的擦除計數(shù)達到閾值時確定非易失性存儲器件200已經(jīng)達到壽命限度。
[0050]在步驟S130處，處理器110可以根據(jù)壽命延長模式而關于與單個字線對應的多個頁來處理數(shù)據(jù)。該處理可以包括將在后面描述的寫入操作和讀取操作。處理器110可以根據(jù)壽命延長模式而關于多個頁的一部分(例如，多個頁之中的2個頁)來處理相同數(shù)據(jù)。
[0051]當處理器110根據(jù)壽命延長模式而關于與單個字線對應的多個頁的一部分來處理相同數(shù)據(jù)時，耦接至單個字線的多個存儲單元可以形成“j”數(shù)目的閾值電壓分布，其小于“i”數(shù)目的閾值電壓分布。例如，當數(shù)據(jù)被儲存在η數(shù)目的頁中且處理器110根據(jù)壽命延長模式來將相同數(shù)據(jù)儲存在多個頁之中的2個頁中時，“j”可以是2(n 1}o
[0052]換句話說，在根據(jù)實施例的數(shù)據(jù)儲存設備10中，當檢測出非易失性存儲器件200已經(jīng)達到壽命限度時，要由存儲單元形成的閾值電壓分布的數(shù)目可以根據(jù)壽命延長模式而減少，從而能夠增大閾值電壓分布之間的間隔。結(jié)果，數(shù)據(jù)儲存設備10可以防止非易失性存儲器件200中的錯誤并且增大讀取裕度，從而改善數(shù)據(jù)可靠性。
[0053]圖4是示例性地示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的操作方法的流程圖。
[0054]在步驟S210處，處理器110可以指定與單個字線對應的多個頁之中的源頁和虛設頁。如將在后面描述的，可以根據(jù)多個頁中的哪些頁要由處理器110指定為源頁和虛設頁而建立各種實施例。
[0055]在步驟S220處，處理器110可以關于源頁和虛設頁來處理相同數(shù)據(jù)。例如，處理器110可以根據(jù)壽命延長模式來將已經(jīng)儲存在或當前要儲存在源頁中的數(shù)據(jù)儲存在虛設頁中作為虛設數(shù)據(jù)。
[0056]結(jié)果，當數(shù)據(jù)儲存設備10根據(jù)壽命延長模式來操作時，用戶數(shù)據(jù)可以被儲存在多個頁之中的除虛設頁之外的頁中。處理器110可以指定多個頁中的其中儲存有用戶數(shù)據(jù)的一個作為源頁，并且也可以將指定的源頁的數(shù)據(jù)儲存在虛設頁中。
[0057]圖5是示例性地示出在正常模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10中的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。在圖5中，假設存儲單元中的每個儲存3位數(shù)據(jù)，相應地，單個字線可以對應于3個頁，S卩，LSB頁、CSB頁和MSB頁。
[0058]參照圖5，儲存數(shù)據(jù)的存儲單元可以在正常模式中形成預定閾值電壓分布Sll至S180當處理器110根據(jù)正常模式來將數(shù)據(jù)儲存在與單個字線對應的LSB頁、CSB頁和MSB頁中時，耦接至單個字線的多個存儲單元可以形成23個閾值電壓分布Sll至S18。例如，在正常模式中，儲存數(shù)據(jù)“111”的存儲單元可以形成閾值電壓分布S11，并且儲存數(shù)據(jù)“011”的存儲單元可以形成閾值電壓分布S12。閾值電壓分布Sll至S18可以分別對應于預定的不同的數(shù)據(jù) “ 111”、“ 011 ’，、“ 001 ’，、“ 000 ’，、“ 010 ”、“ 110 ”、“ 100 ” 和 “ 101”。
[0059]圖6A和圖6B是示例性地示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10中的存儲單元的各種閾值電壓分布的示圖。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，在壽命延長模式期間，處理器110可以以下面參考圖6A和圖6B描述的各種方式來儲存數(shù)據(jù)。在圖6A和圖6B中，假設存儲單元中的每個儲存3位數(shù)據(jù)，相應地，單個字線可以對應于LSB頁、CSB頁和MSB 頁。
[0060]當處理器110根據(jù)壽命延長模式來將數(shù)據(jù)儲存在與單個字線對應的LSB頁、CSB頁和MSB頁中時，耦接至單個字線的多個存儲單元可以形成4個閾值電壓分布。例如，處理器110可以根據(jù)壽命延長模式來將相同數(shù)據(jù)儲存在LSB頁、CSB頁和MSB頁之中的2個頁中。因此，在壽命延長模式期間，多個存儲單元可以形成閾值電壓分布，該閾值電壓分布的數(shù)目小于在正常模式期間的閾值電壓分布的數(shù)目。例如，參照圖5至圖6B，在正常模式期間閾值電壓分布的數(shù)目是23 (上述“ i ”)，而在壽命延長模式期間閾值電壓分布的數(shù)目是22 (上述“ j”)。處理器110可以根據(jù)壽命延長模式來指定LSB頁、CSB頁和MSB頁之中的源頁和虛設頁，并且將已經(jīng)儲存或當前要儲存在源頁中的數(shù)據(jù)儲存在虛設頁中作為虛設數(shù)據(jù)。
[0061]參照圖6A，處理器110可以根據(jù)壽命延長模式來將已經(jīng)儲存或當前要儲存在LSB頁中的數(shù)據(jù)儲存在CSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)。在這種情況下，存儲單元可以形成4個閾值電壓分布Sll、S12、S14和S17。例如，處理器110可以指定LSB頁作為源頁且指定CSB頁作為虛設頁，并且將LSB數(shù)據(jù)儲存在CSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)可以儲存在LSB頁和MSB頁中。
[0062]參照圖6B，處理器110可以根據(jù)壽命延長模式來將已經(jīng)儲存或當前要儲存在CSB頁中的數(shù)據(jù)儲存在MSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)。在這種情況下，存儲單元可以形成4個閾值電壓分布Sll、S13、S14和S16。例如，處理器110可以指定CSB頁作為源頁且指定MSB頁作為虛設頁，并且將CSB數(shù)據(jù)儲存在MSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)可以儲存在LSB頁和CSB頁中。
[0063]根據(jù)實施例，數(shù)據(jù)可以根據(jù)格雷碼方案(gray code scheme)而對應于存儲單元的閾值電壓分布。參照圖5，分別與閾值電壓分布Sll至S18對應的數(shù)據(jù)可以根據(jù)格雷碼方案而由值“ 111 ”、“ 011 ”、“ 001 ”、“ 000 ”、“ 010，，、“ 110，，、“ 100，，和 “ 101 ” 表示 ο 根據(jù)實施例，分別與閾值電壓分布Sll至S18對應的數(shù)據(jù)將不局限于值“111”、“011”、“001”、“000”、“010”、“110”、“100”和“101”，并且可以根據(jù)格雷碼方案而由其它值表示。
[0064]根據(jù)實施例，在壽命延長模式期間，除了虛設頁的虛設數(shù)據(jù)之外，分別與存儲單元的閾值電壓分布對應的數(shù)據(jù)可以由根據(jù)格雷碼方案的值表示。
[0065]詳細地，參照圖6A，在數(shù)據(jù)值“111”、“011”、“000”和“100”中，不包括虛設數(shù)據(jù)值或CSB數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)值“11”、“01”、“00”和“10”可以根據(jù)格雷碼方案來分別表示與閾值電壓分布Sll、S12、S14和S17對應的數(shù)據(jù)。
[0066]參照圖6B，在數(shù)據(jù)值“111”、“001”、“000”和“110”中，不包括虛設數(shù)據(jù)值或MSB數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)值“11”、“01”、“00”和“10”可以根據(jù)格雷碼方案來分別表示與閾值電壓分布SlU S13、S14和S16對應的數(shù)據(jù)。
[0067]根據(jù)實施例，如以上參考圖6A和6B描述的，當根據(jù)壽命延長模式來選擇源頁和虛設頁以儲存數(shù)據(jù)時，處理器110可以選擇LSB頁和CSB頁或者選擇CSB頁和MSB頁。
[0068]圖7是示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的寫入驗證操作的流程圖。
[0069]在步驟S310處，處理器110可以指定與單個字線對應的多個頁之中的源頁和虛設頁。
[0070]在步驟S320處，處理器110可以重置要施加至單個字線的一個或更多個驗證電壓，以允許非易失性存儲器件200來執(zhí)行寫入驗證操作。處理器110可以重置驗證電壓以增大存儲單元的閾值電壓分布之間的裕度。如將在后面描述的，要被重置的驗證電壓可以根據(jù)與單個字線對應的多個頁之中的哪些頁被指定為源頁和虛設頁而變化。換句話說，要被重置的驗證電壓可以根據(jù)壽命延長模式期間的閾值電壓分布而變化。
[0071]在步驟S330處，非易失性存儲器件200可以通過使用重置的驗證電壓來執(zhí)行寫入驗證操作。壽命延長模式期間的閾值電壓分布之間的間隔可以比正常模式期間的閾值電壓分布之間的間隔寬。
[0072]圖8是示例性地示出在正常模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的寫入驗證操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
[0073]參照圖8，當在正常模式期間儲存數(shù)據(jù)時，非易失性存儲器件200可以使用驗證電壓Vvrfl至Vvrf7來驗證閾值電壓分布S12至S18是否被形成。
[0074]圖9A和圖9B是示例性地示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的寫入操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。圖9A示出如以上參考圖6A描述的處理器110將已經(jīng)儲存或當前要儲存在LSB頁中的數(shù)據(jù)儲存在CSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)的情況。圖9B示出如以上參考圖6B描述的處理器110將已經(jīng)儲存或當前要儲存在CSB頁中的數(shù)據(jù)儲存在MSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)的情況。
[0075]在壽命延長模式期間，處理器110可以重置用于非易失性存儲器件200的一個或更多個驗證電壓以執(zhí)行寫入驗證操作。在壽命延長模式期間，處理器110可以在儲存數(shù)據(jù)之前重置驗證電壓。處理器I1可以將驗證電壓重置命令傳輸至非易失性存儲器件200，以用于利用重置的驗證電壓的寫入驗證操作。處理器110可以將重置的驗證電壓備份到非易失性存儲器件200中以順序地且連續(xù)地使用重置的驗證電壓。
[0076]參照圖9A，在壽命延長模式期間，處理器110可以在將已經(jīng)儲存或當前要儲存在LSB頁中的數(shù)據(jù)儲存在CSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)之前，將驗證電壓從當前驗證電壓“Vvrfl”重置為新的驗證電壓“Vvrefln”，以用于關于閾值電壓分布S12的寫入驗證操作。因此，非易失性存儲器件200可以使用驗證電壓Vvrf3和Vvrf6來用于關于閾值電壓分布S14和S17的驗證操作，同時非易失性存儲器件200可以使用重置的驗證電壓Vvrfln代替驗證電壓Vvrfl來用于關于閾值電壓分布S12的驗證操作。
[0077]如圖9A所示，由于閾值電壓分布Sll和S12之間的間隔隨著驗證電壓被重置為新的驗證電壓“Vvrefln”而充分地增大，因此，即使當存儲單元已經(jīng)達到壽命限度且因此具有失真的閾值電壓時，也可以防止錯誤發(fā)生。
[0078]在壽命延長模式期間，處理器110可以根據(jù)源頁和虛設頁的指定而重置驗證電壓。
[0079]參照圖9B，在壽命延長模式期間，處理器110可以在將已經(jīng)儲存或當前要儲存在CSB頁中的數(shù)據(jù)儲存在MSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)之前，將驗證電壓從當前驗證電壓“Vvrf3”重置為新的驗證電壓“Vvref3n”，以用于關于閾值電壓分布S14的寫入驗證操作。因此，非易失性存儲器件200可以使用驗證電壓Vvrf2和Vvrf5來用于關于閾值電壓分布S13和S16的驗證操作，同時非易失性存儲器件200可以使用重置的驗證電壓Vvrf3n代替驗證電壓Vvrf3來用于關于閾值電壓分布S14的驗證操作。
[0080]如圖9B所示，由于閾值電壓分布S13和S14之間的間隔隨著驗證電壓被重置為新的驗證電壓“Vvref3n”而充分地增大，因此，即使當存儲單元已經(jīng)達到壽命限度且因此具有失真的閾值電壓時，也可以防止錯誤發(fā)生。
[0081]圖10是示出在壽命延長模式期間圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的讀取操作的流程圖。
[0082]在步驟S410處，處理器110可以指定與單個字線對應的多個頁之中的源頁和虛設頁。
[0083]在步驟S420處，處理器110可以重置要施加至單個字線的一個或更多個讀取電壓，以允許非易失性存儲器件200執(zhí)行讀取操作。處理器110可以重置讀取電壓以讀取存儲單元的閾值電壓分布，其中，存儲單元的閾值電壓分布由于參考圖9A和圖9B描述的寫入驗證操作而具有增大的間隔。如將在后面描述的，要被重置的讀取電壓可以根據(jù)與單個字線對應的多個頁中的哪些頁被指定為源頁和虛設頁而變化。換句話說，要被重置的讀取電壓可以根據(jù)壽命延長模式期間的閾值電壓分布而變化。
[0084]步驟S430處，非易失性存儲器件200可以通過使用重置的讀取電壓對閾值電壓分布執(zhí)行讀取操作，該閾值電壓分布的間隔比正常模式期間的閾值電壓分布的間隔寬。
[0085]圖1lA是示例性地示出在正常模式期間對圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的LSB頁和MSB頁的讀取操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
[0086]參照圖11A，在正常模式期間，非易失性存儲器件200可以在對LSB頁執(zhí)行讀取操作時使用讀取電壓Vrdll和Vrdl2。例如，非易失性存儲器件200可以確定當存儲單元的閾值電壓小于讀取電壓Vrdll時LSB數(shù)據(jù)“I”被儲存在存儲單元中，當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdll且小于讀取電壓Vrdl2時LSB數(shù)據(jù)“O”被儲存在存儲單元中，以及當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdl2時LSB數(shù)據(jù)“ I”被儲存在存儲單元中。
[0087]此外，在正常模式期間，非易失性存儲器件200可以在對MSB頁執(zhí)行讀取操作時使用讀取電壓Vrdml和Vrdm2。例如，非易失性存儲器件200可以確定當存儲單元的閾值電壓小于讀取電壓Vrdml時MSB數(shù)據(jù)“ I ”被儲存在存儲單元中，當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdml且小于讀取電壓Vrdm2時MSB數(shù)據(jù)“O”被儲存在存儲單元中，以及當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdm2時MSB數(shù)據(jù)“ I ”被儲存在存儲單元中。
[0088]圖1lB是示例性地示出在壽命延長模式期間對圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的LSB頁和MSB頁的讀取操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。圖1lB示出如以上參考圖6A描述的處理器110將已經(jīng)儲存或當前要儲存在LSB頁中的數(shù)據(jù)儲存在CSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)的情況。
[0089]在壽命延長模式期間，處理器110可以重置用于非易失性存儲器件200的一個或更多個讀取電壓，以對LSB頁和MSB頁執(zhí)行讀取操作。在壽命延長模式期間，處理器110可以在讀取數(shù)據(jù)之前重置讀取電壓。處理器110可以將讀取電壓重置命令傳輸至非易失性存儲器件200，以用于使用重置的讀取電壓的讀取操作。處理器110可以將重置的讀取電壓備份到非易失性存儲器件200中，以順序地且連續(xù)地使用重置的讀取電壓。
[0090]參照圖11B，當如以上參考圖9A描述的那樣重置用于閾值電壓分布S12的驗證電壓Vvrfl時，考慮到由驗證電壓“Vvref In”引起的閾值電壓分布S12的偏移量，處理器110可以將讀取電壓從當前讀取電壓“Vrdml”重置為新的讀取電壓“Vrdmln”。另外，因為在壽命延長模式期間，閾值電壓分布S12和S14之間的間隔因缺少閾值電壓分布S13(如參考圖6A和圖9A描述的)而穩(wěn)定(secure)，因此處理器110可以將讀取電壓從當前讀取電壓“Vrdll”重置為新的讀取電壓“Vrdlln”。另外，因為在壽命延長模式期間因缺少閾值電壓分布S18 (如參考圖6A和圖9A描述的)而不必識別閾值電壓分布S18，因此可以不使用用來識別閾值電壓分布S18的讀取電壓Vrdl2。
[0091]根據(jù)實施例，當如圖1lB所示的那樣重置讀取電壓時，由于閾值電壓分布之間的讀取裕度增大，因此可以防止錯誤發(fā)生。
[0092]圖12A是示例性地示出在正常模式期間對圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的LSB頁和CSB頁的讀取操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。
[0093]參照圖12A，在正常模式期間，非易失性存儲器件200可以在對LSB頁執(zhí)行讀取操作時使用讀取電壓Vrdll和Vrdl2。例如，非易失性存儲器件200可以確定當存儲單元的閾值電壓小于讀取電壓Vrdll時LSB數(shù)據(jù)“I”被儲存在存儲單元中，當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdll且小于讀取電壓Vrdl2時LSB數(shù)據(jù)“O”被儲存在存儲單元中，以及當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdl2時LSB數(shù)據(jù)“ I”被儲存在存儲單元中。
[0094]此外，在正常模式期間，非易失性存儲器件200可以在對CSB頁執(zhí)行讀取操作時使用讀取電壓Vrdcl、Vrdc2和Vrdc3。例如，非易失性存儲器件200可以確定當存儲單元的閾值電壓小于讀取電壓Vrdcl時CSB數(shù)據(jù)“I”被儲存在存儲單元中，當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdcl且小于讀取電壓Vrdc2時CSB數(shù)據(jù)“O”被儲存在存儲單元中，當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdc2且小于讀取電壓Vrdc3時CSB數(shù)據(jù)“I”被儲存在存儲單元中，以及當存儲單元的閾值電壓大于讀取電壓Vrdc3時CSB數(shù)據(jù)“O”被儲存在存儲單元中。
[0095]圖12B是示例性地示出在壽命延長模式期間對圖1中所示的數(shù)據(jù)儲存設備10的LSB頁和CSB頁的讀取操作的存儲單元的閾值電壓分布的示圖。圖12B示出如以上參考圖6B描述的處理器110將已經(jīng)儲存或當前要儲存在CSB頁中的數(shù)據(jù)儲存在MSB頁中作為虛設數(shù)據(jù)的情況。
[0096]在壽命延長模式期間，處理器110可以重置用于非易失性存儲器件200的一個或更多個讀取電壓，以對LSB頁和CSB頁執(zhí)行讀取操作。在壽命延長模式期間，處理器110可以在讀取數(shù)據(jù)之前重置讀取電壓。處理器110可以將讀取電壓重置命令傳輸至非易失性存儲器件200，以用于使用重置的讀取電壓的讀取操作。處理器110可以將重置的讀取電壓備份到非易失性存儲器件200中，以順序地且連續(xù)地使用重置的讀取電壓。
[0097]參照圖12B，當如以上參考圖9B描述的那樣重置用于閾值電壓分布S14的驗證電壓Vvrf3n時，考慮到由驗證電壓“Vvref3n”引起的閾值電壓分布S14的偏移量，處理器110可以將讀取電壓從當前讀取電壓“Vrdll”重置為新的讀取電壓“Vrdlln”。另外，因為在壽命延長模式期間，閾值電壓分布S14和S16之間的間隔因閾值電壓分布S14的偏移且因缺少閾值電壓分布S15 (如參考圖6B和圖9B描述的)而改變，因此處理器110可以將讀取電壓從當前讀取電壓“Vrdc2”重置為新的讀取電壓“Vrdc2n”。另外，因為在壽命延長模式期間，閾值電壓分布S11和S13之間的間隔因缺少閾值電壓分布S12 (如參考圖6B和圖9B描述的)而穩(wěn)定，因此處理器110可以將讀取電壓從當前讀取電壓“Vrdcl”重置為新的讀取電壓“Vrdcln”。此外，因為在壽命延長模式期間因缺少閾值電壓分布S17和S18 (如參考圖6B和圖9B描述的)而不必識別閾值電壓分布S17和S18，因此可以不使用用來識別閾值電壓分布S17和S18的讀取電壓Vrdc3和Vrdl2。
[0098]根據(jù)實施例，當如圖12B所示的那樣設置讀取電壓時，由于閾值電壓分布之間的讀取裕度增大，因此可以防止錯誤發(fā)生。
[0099]雖然上面已經(jīng)描述了各種實施例，但是本領域技術人員將理解的是，所述實施例僅是示例。因此，本文中描述的數(shù)據(jù)儲存設備及其操作方法不應基于所述實施例受到限制。
[0100]通過以上實施例可見，本申請可以提供以下技術方案。
[0101]技術方案1.一種數(shù)據(jù)儲存設備，包括:
[0102]非易失性存儲器件，包括耦接至單個字線的多個頁；以及
[0103]控制器，適用于在第一模式和第二模式中的一個期間訪問非易失性存儲器件，
[0104]其中，第二模式在非易失性存儲器件已經(jīng)達到壽命限度時被使能，以及
[0105]其中，控制器在第二模式期間將相同數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中。
[0106]技術方案2.根據(jù)技術方案I所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第一模式期間，控制器根據(jù)格雷碼方案來將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中。
[0107]技術方案3.根據(jù)技術方案I所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第二模式期間，控制器根據(jù)格雷碼方案將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中，但不儲存在虛設頁中。
[0108]技術方案4.根據(jù)技術方案I所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第二模式期間，控制器重置用于非易失性存儲器件的一個或更多個驗證電壓以執(zhí)行寫入驗證操作。
[0109]技術方案5.根據(jù)技術方案I所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第二模式期間，控制器重置用于非易失性存儲器件的一個或更多個讀取電壓以執(zhí)行讀取操作。
[0110]技術方案6.根據(jù)技術方案I所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，控制器包括器件壽命管理部，器件壽命管理部適用于基于由非易失性存儲器件執(zhí)行的擦除操作的數(shù)目來檢測非易失性存儲器件何時達到壽命限度。
[0111]技術方案7.—種用于包括非易失性存儲器件的數(shù)據(jù)儲存設備的操作方法，非易失性存儲器件包括耦接至單個字線的多個頁，所述操作方法包括:
[0112]在第一模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中；
[0113]通過檢測出非易失性存儲器件已經(jīng)達到壽命限度來使能第二模式；以及
[0114]在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中，
[0115]其中，在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中的步驟包括將相同數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中。
[0116]技術方案8.根據(jù)技術方案7所述的操作方法，其中，在第一模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中的步驟根據(jù)格雷碼方案來將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中。
[0117]技術方案9.根據(jù)技術方案7所述的操作方法，其中，在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中的步驟根據(jù)格雷碼方案來將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中，但不儲存在虛設頁中。
[0118]技術方案10.根據(jù)技術方案7所述的操作方法，
[0119]還包括:在第二模式期間重置一個或更多個驗證電壓，
[0120]其中，在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中的步驟包括用重置的驗證電壓來執(zhí)行寫入驗證操作。
[0121]技術方案11.根據(jù)技術方案7所述的操作方法，還包括:
[0122]在第二模式期間重置一個或更多個讀取電壓；以及
[0123]用重置的讀取電壓來執(zhí)行讀取操作。
[0124]技術方案12.根據(jù)技術方案7所述的操作方法，其中，使能第二模式的步驟基于由非易失性存儲器件執(zhí)行的擦除操作的數(shù)目來檢測非易失性存儲器件何時達到壽命限度。
[0125]技術方案13.根據(jù)技術方案7所述的操作方法，其中，將相同數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中的步驟也將已經(jīng)儲存在或當前要儲存在源頁中的數(shù)據(jù)儲存在虛設頁中。
[0126]技術方案14.一種數(shù)據(jù)儲存設備，包括:
[0127]非易失性存儲器件，包括耦接至單個字線的多個頁；以及
[0128]控制器，適用于在第一模式和第二模式中的一個期間訪問非易失性存儲器件，
[0129]其中，在第二模式期間存儲單元的閾值電壓分布的數(shù)目小于在第一模式期間存儲單元的閾值電壓分布的數(shù)目。
[0130]技術方案15.根據(jù)技術方案14所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第一模式期間，控制器根據(jù)格雷碼方案來將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中。
[0131]技術方案16.根據(jù)技術方案14所述的數(shù)據(jù)儲存設備，
[0132]其中，在第二模式期間，控制器將一部分數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中，以及
[0133]其中，在第二模式期間，控制器根據(jù)格雷碼方案來將數(shù)據(jù)儲存在多個頁中，但不儲存在虛設頁中。
[0134]技術方案17.根據(jù)技術方案14所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第二模式期間，控制器重置用于非易失性存儲器件的一個或更多個驗證電壓以執(zhí)行寫入驗證操作。
[0135]技術方案18.根據(jù)技術方案14所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第二模式期間，控制器重置用于非易失性存儲器件的一個或更多個讀取電壓以執(zhí)行讀取操作。
[0136]技術方案19.根據(jù)技術方案14所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，控制器包括器件壽命管理部，器件壽命管理部適用于基于由非易失性存儲器件執(zhí)行的擦除操作的數(shù)目來檢測非易失性存儲器件何時達到壽命限度。
【主權項】
1.一種數(shù)據(jù)儲存設備，包括: 非易失性存儲器件，包括耦接至單個字線的多個頁；以及 控制器，適用于在第一模式和第二模式中的一個期間訪問非易失性存儲器件， 其中，第二模式在非易失性存儲器件已經(jīng)達到壽命限度時被使能，以及 其中，控制器在第二模式期間將相同數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中。2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第一模式期間，控制器根據(jù)格雷碼方案來將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中。3.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第二模式期間，控制器根據(jù)格雷碼方案將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中，但不儲存在虛設頁中。4.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第二模式期間，控制器重置用于非易失性存儲器件的一個或更多個驗證電壓以執(zhí)行寫入驗證操作。5.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，在第二模式期間，控制器重置用于非易失性存儲器件的一個或更多個讀取電壓以執(zhí)行讀取操作。6.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存設備，其中，控制器包括器件壽命管理部，器件壽命管理部適用于基于由非易失性存儲器件執(zhí)行的擦除操作的數(shù)目來檢測非易失性存儲器件何時達到壽命限度。7.一種用于包括非易失性存儲器件的數(shù)據(jù)儲存設備的操作方法，非易失性存儲器件包括耦接至單個字線的多個頁，所述操作方法包括: 在第一模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中； 通過檢測出非易失性存儲器件已經(jīng)達到壽命限度來使能第二模式；以及 在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中， 其中，在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中的步驟包括將相同數(shù)據(jù)儲存在源頁和虛設頁兩者中。8.根據(jù)權利要求7所述的操作方法，其中，在第一模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中的步驟根據(jù)格雷碼方案來將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中。9.根據(jù)權利要求7所述的操作方法，其中，在第二模式期間將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中的步驟根據(jù)格雷碼方案來將數(shù)據(jù)儲存在所述多個頁中，但不儲存在虛設頁中。10.一種數(shù)據(jù)儲存設備，包括: 非易失性存儲器件，包括耦接至單個字線的多個頁；以及 控制器，適用于在第一模式和第二模式中的一個期間訪問非易失性存儲器件， 其中，在第二模式期間存儲單元的閾值電壓分布的數(shù)目小于在第一模式期間存儲單元的閾值電壓分布的數(shù)目。
【文檔編號】G11C16/34GK106098096SQ201510717543
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年10月29日
【發(fā)明人】羅充彥
【申請人】愛思開海力士有限公司