本發(fā)明是關(guān)于非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的儲(chǔ)存裝置與控制器，且特別是關(guān)于具有異常狀況后修復(fù)功能的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的儲(chǔ)存裝置與控制器。

背景技術(shù)：

快閃存儲(chǔ)器等非揮發(fā)性存儲(chǔ)器近年來(lái)快速發(fā)展，并且出現(xiàn)在各式各樣的電子裝置。目前看來(lái)，接下來(lái)不管是容量或是技術(shù)的發(fā)展，還會(huì)繼續(xù)加強(qiáng)。一旦越來(lái)越多的數(shù)據(jù)被放在這類(lèi)的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，為了確保儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的正確性與安全性，如果發(fā)生異常現(xiàn)象，例如突然斷電等，提供有效而且可靠的修復(fù)機(jī)制也就越來(lái)越重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種非揮發(fā)性儲(chǔ)存裝置，包括一非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，劃分成多個(gè)實(shí)體區(qū)塊，每一實(shí)體區(qū)塊劃分成多個(gè)實(shí)體頁(yè)；一連接界面，供連接至一主機(jī)；以及一控制器，其中該控制器選定一個(gè)實(shí)體區(qū)塊作為一操作實(shí)體區(qū)塊，當(dāng)收到該主機(jī)的一寫(xiě)入命令，將對(duì)應(yīng)該寫(xiě)入命令的數(shù)據(jù)寫(xiě)入該操作實(shí)體區(qū)塊；當(dāng)該控制器在正常讀取該操作實(shí)體區(qū)塊時(shí)，如果無(wú)法讀取數(shù)據(jù)，會(huì)啟動(dòng)不同電位來(lái)進(jìn)行一重試機(jī)制，但在一異常狀態(tài)后進(jìn)行一修復(fù)操作時(shí)，關(guān)閉該重試機(jī)制，透過(guò)一預(yù)設(shè)電位讀取該操作實(shí)體區(qū)塊上次最后寫(xiě)入的一實(shí)體頁(yè)，并且檢查該實(shí)體頁(yè)的錯(cuò)誤驗(yàn)證碼，如果該錯(cuò)誤驗(yàn)證碼顯示有錯(cuò)誤發(fā)生，啟動(dòng)該重試機(jī)制用不同電位再嘗試重新讀取該實(shí)體頁(yè)，并且重新程序化該實(shí)體頁(yè)。

本發(fā)明提供一種控制器，用于一非揮發(fā)性儲(chǔ)存裝置，該非揮發(fā)性儲(chǔ)存裝置包含一非揮發(fā)性存儲(chǔ)器與一連接界面，該非揮發(fā)性儲(chǔ)存器劃分成多個(gè)實(shí)體區(qū)塊，每一實(shí)體區(qū)塊劃分成多個(gè)實(shí)體頁(yè)，該連接界面連接一主機(jī)，其中該控制器選定一個(gè)實(shí)體區(qū)塊作為一操作實(shí)體區(qū)塊，當(dāng)收到該主機(jī)的一寫(xiě)入命令，將對(duì)應(yīng)該寫(xiě)入命令的數(shù)據(jù)寫(xiě)入該操作實(shí)體區(qū)塊；當(dāng)該控制器在正常讀取該操作實(shí)體區(qū)塊時(shí)，如果無(wú)法讀取數(shù)據(jù)，會(huì)啟動(dòng)不同電位來(lái)進(jìn)行一重試機(jī)制，但在一異常狀態(tài)后進(jìn)行一修復(fù)操作時(shí)，關(guān)閉該 重試機(jī)制，透過(guò)一預(yù)設(shè)電位讀取該操作實(shí)體區(qū)塊上次最后寫(xiě)入的一實(shí)體頁(yè)，并且檢查該實(shí)體頁(yè)的錯(cuò)誤驗(yàn)證碼，如果該錯(cuò)誤驗(yàn)證碼顯示有錯(cuò)誤發(fā)生，啟動(dòng)該重試機(jī)制用不同電位再嘗試重新讀取該實(shí)體頁(yè)，并且重新程序化該實(shí)體頁(yè)。

附圖說(shuō)明

圖1舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的使用方式。

圖2舉例說(shuō)明根據(jù)發(fā)明第一實(shí)施例的一種實(shí)作示意圖。

圖3舉例說(shuō)明實(shí)體區(qū)塊與頁(yè)之間的關(guān)聯(lián)。

圖4舉例說(shuō)明邏輯區(qū)塊被分成三種區(qū)域。

圖5舉例說(shuō)明邏輯區(qū)塊跟實(shí)體區(qū)塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖6舉例說(shuō)明邏輯區(qū)塊和實(shí)體區(qū)塊之間的關(guān)聯(lián)。

圖7例示一個(gè)NAND結(jié)構(gòu)快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)元件的一個(gè)區(qū)塊。

圖8是一個(gè)三層式儲(chǔ)存單元(TLC)的快閃存儲(chǔ)器儲(chǔ)存單元存放電量跟操作電壓的示意圖。

圖9例示如果對(duì)儲(chǔ)存單元施加操作電壓VT_1所可能發(fā)生的情形。

圖10例示在一次的讀取操作時(shí)，依序使用7個(gè)不同的電壓對(duì)儲(chǔ)存單元進(jìn)行讀取操作。

圖11例示用來(lái)找CSB的方法。

圖12例示用來(lái)找MSB的方法。

圖13例示一種修復(fù)操作的實(shí)施例。

符號(hào)說(shuō)明

10：電腦； 12：隨身碟；

20：主機(jī)； 22：數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置；

24：存儲(chǔ)器模塊； 41：系統(tǒng)區(qū)塊群組；

43：數(shù)據(jù)區(qū)塊群組； 45：備用區(qū)塊群組；

102：USB傳輸介面； 201：管理模塊；

203：第一傳輸介面； 221：微控制器；

223：存儲(chǔ)器管理模塊； 225：重組編碼模塊；

227：第二傳輸介面； 229：緩沖存儲(chǔ)器；

231：第一模塊介面； 241：第二模塊介面；

243：控制電路； 245：存儲(chǔ)器區(qū)塊陣列；

130～132P、PB0～PB9：實(shí)體區(qū)塊；

P1～P12：頁(yè)；

LB0～LB3：邏輯區(qū)塊；

1321、1322、P_1～P_N：數(shù)據(jù)頁(yè)；

VG_0～VG_N：電壓；

M_1～M_K：存儲(chǔ)單元；

VT_1～VT_7、VT_1’～VT_7’：操作電壓；

VLSB、VCSB1、VCSB2、VMSB1～VMSB4：電壓；

L0～L7：區(qū)間；

1301、1303、1305、1307、1309、1311、1313：步驟。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例是一種非揮發(fā)性儲(chǔ)存裝置跟其中的控制器，例如一種閃存外接碟或一種閃存外接硬盤(pán)。這個(gè)非揮發(fā)性儲(chǔ)存裝置可透過(guò)USB、SATA等連接界面連接到一主機(jī)，作為該主機(jī)的存儲(chǔ)裝置。在非揮發(fā)性儲(chǔ)存裝置包含一個(gè)或多個(gè)非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，也可包括一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)讀取存儲(chǔ)器或傳統(tǒng)磁性硬碟。主機(jī)透過(guò)連接界面將存取命令，例如讀取或?qū)懭朊顐鞯竭@個(gè)非揮發(fā)性儲(chǔ)存裝置?？刂破鞲鶕?jù)這些讀取或?qū)懭朊睿瑢?duì)于存儲(chǔ)器進(jìn)行操作。

為了加快閃存存儲(chǔ)器的整體存取速度或是減少耗損，可以透過(guò)設(shè)置一些隨機(jī)讀取存儲(chǔ)器作為快取或是緩存。換言之，有些數(shù)據(jù)并不是直接寫(xiě)入到閃存存儲(chǔ)器，而是暫時(shí)先寫(xiě)入到隨機(jī)讀取存儲(chǔ)器。另一種可能的做法是，將速度比較快的單層(SLC)閃存存儲(chǔ)器作為第一階的快取，另外配置比較便宜的多層(MLC)閃存存儲(chǔ)器實(shí)際存放大量數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于單層閃存存儲(chǔ)器與多層閃存存儲(chǔ)器，在異常狀態(tài)結(jié)束后可根據(jù)其穩(wěn)定性采取不同的操作。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于多層閃存存儲(chǔ)器在異常狀態(tài)結(jié)束后，對(duì)于先前的實(shí)體區(qū)塊，可以整個(gè)不再繼續(xù)寫(xiě)入，而采用新的實(shí)體區(qū)塊繼續(xù)進(jìn)行操作。

相對(duì)的，對(duì)于單層閃存存儲(chǔ)器，在異常狀態(tài)結(jié)束后，控制器需要對(duì)于先前實(shí)體區(qū)塊的最后實(shí)體頁(yè)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理。

以下將先介紹這些實(shí)施例所可適用的架構(gòu)，之后透過(guò)圖示解釋這些實(shí)施例的概念。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，其舉例示范根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的使用示意圖。

電腦10具有USB傳輸介面102，并且電腦10透過(guò)USB傳輸介面102對(duì)隨身碟12進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的操作。這個(gè)例子只是作為說(shuō)明，并非用于限制本發(fā)明的范圍。舉例來(lái)說(shuō)，電腦10可替換成各種電子裝置，例如手機(jī)、平板電腦、電視、相機(jī)等各類(lèi)需要數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置的電子設(shè)備。隨身碟12可替換成連接在電腦10外部的其他類(lèi)別外接儲(chǔ)存裝置，也可替換成固定安裝在電腦內(nèi)部的內(nèi)部?jī)?chǔ)存裝置。USB傳輸介面102可替換成各種數(shù)據(jù)傳輸介面，例如IEEE1394介面、SATA介面、MS介面、MMC介面、SD介面、CF介面、IDE介面、PCI介面等。

以隨身碟、外接硬碟或是內(nèi)接磁盤(pán)或是快閃盤(pán)為例，當(dāng)這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置經(jīng)由傳輸介面被連接到電腦等電子裝置時(shí)，電腦等電子裝置會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，以判斷這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置是否已經(jīng)格式化。如果尚未格式化，電腦等電子裝置通常會(huì)詢問(wèn)使用者是否對(duì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置進(jìn)行格式化操作。當(dāng)使用者決定對(duì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置進(jìn)行格式化，電腦等電子裝置可發(fā)出命令給數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置，由數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置自行按照命令進(jìn)行格式化。另一種做法是，電腦等電子裝置會(huì)提供格式化所需的細(xì)節(jié)控制指令，例如在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置中建立檔案對(duì)照表、預(yù)設(shè)數(shù)值填寫(xiě)等等。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，其舉例示范圖1對(duì)應(yīng)的裝置內(nèi)部架構(gòu)的一種實(shí)作方式。

主機(jī)20具有管理模塊201與第一傳輸介面203。主機(jī)20透過(guò)管理模塊201的硬件或軟體或軟體硬件的組合，經(jīng)由第一傳輸介面203存取數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置22。這里提到的主機(jī)20可以對(duì)應(yīng)到圖1的電腦10。其中管理模塊201的范例包括在主機(jī)上執(zhí)行，負(fù)責(zé)檔案與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的操作系統(tǒng)、對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序以及相關(guān)的控制電路的組合。

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置22則具有第二傳輸介面227、微控制器221、緩沖存儲(chǔ)器229、存儲(chǔ)器管理模塊223、重組編碼模塊225以及第一模塊介面231。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置22還具有存儲(chǔ)器模塊24，而存儲(chǔ)器模塊24則具有第二模塊介面241、控制電路243與存儲(chǔ)器區(qū)塊陣列245。

在這個(gè)范例中，第二傳輸介面227與主機(jī)20的第一傳輸介面203對(duì)應(yīng)，提供例如機(jī)械、電子跟相關(guān)的信號(hào)傳輸處理。緩沖存儲(chǔ)器227作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置22在讀出跟寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，作為信號(hào)傳輸過(guò)程的緩沖或是建構(gòu)快取架構(gòu)使用。整個(gè)數(shù)據(jù)儲(chǔ) 存裝置22的運(yùn)作則主要由微控制器221執(zhí)行預(yù)定的指令碼，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)來(lái)控制各個(gè)元件的操作。存儲(chǔ)器管理模塊223與重組編碼模塊225可透過(guò)電路硬件來(lái)實(shí)作，或透過(guò)電路配合給微控制器221執(zhí)行的指令碼進(jìn)行運(yùn)作，也可全部透過(guò)對(duì)應(yīng)的指令碼實(shí)作，由微控制器221執(zhí)行。

第一模塊介面231用來(lái)跟存儲(chǔ)器模塊24進(jìn)行溝通。存儲(chǔ)器模塊24內(nèi)的第二模塊介面241跟第一模塊介面231對(duì)應(yīng)，控制電路243根據(jù)微控制器221的指令對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)塊陣列245進(jìn)行存取。存儲(chǔ)器區(qū)塊陣列245可包括多個(gè)個(gè)快閃存儲(chǔ)器實(shí)體區(qū)塊。

存儲(chǔ)器管理模塊223包括處理邏輯跟對(duì)照表格，用來(lái)將存儲(chǔ)器區(qū)塊陣列245的實(shí)體區(qū)塊跟邏輯區(qū)塊進(jìn)行比對(duì)紀(jì)錄。此外，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置22也可以包括錯(cuò)誤更正模塊(未圖示)等。

其中，重組編碼模塊225負(fù)責(zé)對(duì)寫(xiě)入存儲(chǔ)器模塊24的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重組編碼，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的重組編碼數(shù)據(jù)，以及對(duì)于從存儲(chǔ)器模塊24讀出的重組編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行反重組編碼，以還原回原始數(shù)據(jù)的數(shù)值。這包括對(duì)于特定位置的位元進(jìn)行位置交換、反相部分位置的位元、對(duì)于奇數(shù)地址跟偶數(shù)地址的數(shù)據(jù)用不同的方式進(jìn)行反重組編碼等等。

重組編碼的目的可以包括數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。舉例來(lái)說(shuō)，在快閃存儲(chǔ)器中，假如相鄰單元存放的數(shù)值相同，例如都是0或都是1，有可能會(huì)因?yàn)殡娮犹匦?，影響到?chǔ)存數(shù)據(jù)存放的穩(wěn)定性。換言之，透過(guò)進(jìn)行重組編碼，是相鄰單元存放的數(shù)字可以盡量是0與1交錯(cuò)，就能增加數(shù)據(jù)存放的穩(wěn)定性。因此，具有重組編碼功能，就能使用成本更低的快閃存儲(chǔ)器，而仍能維持一定的儲(chǔ)存品質(zhì)。

重組編碼也可以基于各種其他的目的，例如避免存在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置的數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權(quán)者讀取等等。重組編碼也可以使用任何目前已經(jīng)知道或日后開(kāi)發(fā)的各種編碼方式，只要能夠?qū)⒃紨?shù)據(jù)進(jìn)行編碼、解碼后再還原回原始數(shù)據(jù)，都算是重組編碼的范圍。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，其舉例說(shuō)明在快閃存儲(chǔ)器中，實(shí)體區(qū)塊與頁(yè)之間的關(guān)系。

在圖3中，總共有四個(gè)實(shí)體區(qū)塊PB1、PB2、PB3跟PB4。每個(gè)實(shí)體區(qū)塊里頭進(jìn)一步區(qū)隔成多個(gè)個(gè)頁(yè)，P1、P2、P3到P12。在這個(gè)范例中，一個(gè)實(shí)體區(qū)塊對(duì)應(yīng)到12個(gè)頁(yè)，當(dāng)然，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，一個(gè)實(shí)體區(qū)塊包括的頁(yè)數(shù)目可以作各種不同的調(diào)整。在不同的應(yīng)用環(huán)境中，有可能對(duì)于實(shí)體區(qū)塊、頁(yè)給予不同的名稱，或甚 至對(duì)于實(shí)體區(qū)塊跟頁(yè)進(jìn)行分組。這些都是熟悉此項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域的人所熟悉的，所以在此不再贅述。

對(duì)于快閃存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，例如NAND快閃存儲(chǔ)器或是NOR快閃存儲(chǔ)器，對(duì)于沒(méi)有使用過(guò)的快閃存儲(chǔ)器要進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入動(dòng)作前，實(shí)體區(qū)塊必須先進(jìn)行抹除動(dòng)作。抹除動(dòng)作以實(shí)體區(qū)塊作為基本單位，而寫(xiě)入則可以頁(yè)作為基本單位。經(jīng)過(guò)抹除過(guò)的實(shí)體區(qū)塊接著就能對(duì)想寫(xiě)入的頁(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入。然而，如果某個(gè)頁(yè)已經(jīng)被進(jìn)行寫(xiě)入操作，要再進(jìn)行寫(xiě)入操作的話，就必須先對(duì)包括這個(gè)頁(yè)的實(shí)體區(qū)塊進(jìn)行抹除的處理。

由于實(shí)體區(qū)塊的范圍大于頁(yè)的范圍，所以，如果要進(jìn)行上述曾經(jīng)寫(xiě)入過(guò)的頁(yè)再進(jìn)行寫(xiě)入時(shí)，就必須先進(jìn)行數(shù)據(jù)的搬移。換言之，對(duì)于邏輯上同樣地址的數(shù)據(jù)，可能在數(shù)據(jù)寫(xiě)入跟重新寫(xiě)入的過(guò)程，從一個(gè)實(shí)體區(qū)塊被搬移到另一個(gè)實(shí)體區(qū)塊。

接著，請(qǐng)參照?qǐng)D4，其示范一種將實(shí)體區(qū)塊進(jìn)行分類(lèi)的做法。

所有的實(shí)體區(qū)塊被區(qū)分成三類(lèi)，系統(tǒng)區(qū)塊群組41、數(shù)據(jù)區(qū)塊群組43跟備用區(qū)塊群組45。系統(tǒng)區(qū)塊群組41包括用來(lái)存放邏輯區(qū)塊跟實(shí)體區(qū)塊的對(duì)照表、微控制器的指令碼、各種指標(biāo)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)。除了系統(tǒng)區(qū)塊群組41，數(shù)據(jù)區(qū)塊群組43則指那些用來(lái)實(shí)際存放數(shù)據(jù)的實(shí)體區(qū)塊。備用區(qū)塊群組45則用來(lái)存放用來(lái)作數(shù)據(jù)搬移與備用的實(shí)體區(qū)塊。

如上所述，當(dāng)進(jìn)行對(duì)曾經(jīng)寫(xiě)過(guò)的頁(yè)要再進(jìn)行寫(xiě)入時(shí)，需要先進(jìn)行抹除操作才能進(jìn)行。換言之，這個(gè)頁(yè)所處的實(shí)體區(qū)塊的其他頁(yè)的數(shù)據(jù)也要一起先復(fù)制到別的實(shí)體區(qū)塊，這個(gè)實(shí)體區(qū)塊就從備用區(qū)塊群組45中挑選。等數(shù)據(jù)復(fù)制到這個(gè)備用區(qū)塊群組45的實(shí)體區(qū)塊后，這個(gè)實(shí)體區(qū)塊被分類(lèi)到數(shù)據(jù)區(qū)塊群組43，而原先的實(shí)體區(qū)塊則經(jīng)過(guò)抹除操作被分類(lèi)到備用區(qū)塊群組45。

換言之，不但對(duì)應(yīng)到邏輯地址的實(shí)體區(qū)塊可能一直在改變，甚至哪個(gè)實(shí)體區(qū)塊對(duì)應(yīng)到哪個(gè)區(qū)域也在改變。因此系統(tǒng)必須紀(jì)錄邏輯區(qū)塊與實(shí)體區(qū)塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

請(qǐng)參照?qǐng)D5，其例示邏輯區(qū)塊與實(shí)體區(qū)塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在這個(gè)例子中，邏輯區(qū)塊LB0對(duì)應(yīng)到實(shí)體區(qū)塊PB5，邏輯區(qū)塊LB1對(duì)應(yīng)到實(shí)體區(qū)塊PB0，邏輯區(qū)塊LB2對(duì)應(yīng)到實(shí)體區(qū)塊PB6，而邏輯區(qū)塊LB3則對(duì)應(yīng)到實(shí)體區(qū)塊PB9。

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置可以透過(guò)對(duì)照表或其他方式來(lái)儲(chǔ)存這些對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖6舉例示范用一個(gè)對(duì)照表來(lái)紀(jì)錄邏輯區(qū)塊跟實(shí)體區(qū)塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在圖6的例子中，邏輯區(qū)塊435對(duì)應(yīng)到實(shí)體區(qū)塊221，邏輯區(qū)塊212對(duì)應(yīng)到實(shí)體區(qū)塊779，邏輯區(qū)塊112對(duì)應(yīng)到實(shí)體區(qū)塊832，并且邏輯區(qū)塊554對(duì)應(yīng)到實(shí)體區(qū)塊21。

請(qǐng)參考圖7，其例示一個(gè)NAND結(jié)構(gòu)快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)元件的一個(gè)區(qū)塊(block)。在這個(gè)區(qū)塊中具有一定數(shù)目的數(shù)據(jù)頁(yè)(page)，亦即P_0、P_1、P_2到P_N。每一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)則具有M_0、M_1、M_2到M_K個(gè)存儲(chǔ)單元(cell)。透過(guò)對(duì)每數(shù)據(jù)頁(yè)設(shè)定適當(dāng)?shù)碾妷篤G_0、VG_1、VG_2到VG_N，可讀取存于每個(gè)儲(chǔ)存單元的浮動(dòng)閘(Floating Gate)的電位，進(jìn)而得到每個(gè)儲(chǔ)存單元所存放的數(shù)據(jù)。

對(duì)于單層式儲(chǔ)存單元(SLC)快閃存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，每個(gè)儲(chǔ)存單元只存放一個(gè)位元的數(shù)據(jù)，也就是0或1。此時(shí)，理論上，只要給每數(shù)據(jù)頁(yè)適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)設(shè)定電壓VG_0、VG_1、VG_2到VG_N，就可以檢測(cè)出到底儲(chǔ)存單元存放的電量，而得出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值。

相對(duì)的，假如是多層式儲(chǔ)存單元(MLC)快閃存儲(chǔ)器，針對(duì)一次的讀取動(dòng)作就需要施加多個(gè)不同的設(shè)定電壓，以判斷到底儲(chǔ)存單元里頭存放的電量到底是多少，而換算出實(shí)際存放的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

圖8是一個(gè)三層式儲(chǔ)存單元(TLC)的快閃存儲(chǔ)器儲(chǔ)存單元存放電量跟操作電壓的示意圖。在這個(gè)示意圖中可看到，一個(gè)儲(chǔ)存單元根據(jù)儲(chǔ)存的電量落在L0、L1、L2...L7區(qū)間，而代表存放的位元數(shù)據(jù)分別為111,011,001,...110。

對(duì)于這樣的儲(chǔ)存單元，理論上，在施加VT_1的操作電壓時(shí)，檢測(cè)電路可以判斷到底儲(chǔ)存單元存放的電量是屬于L0這一邊，也就是數(shù)據(jù)111，或是L1,L2,L3，L4,L5,L6,L7那一邊，也就是數(shù)據(jù)為111,011,001,101,100,000或110。

透過(guò)有次序的施加多個(gè)不同的電壓組合，理論上就可以判斷出所有三個(gè)位元的數(shù)據(jù)，也就是最大位元MSB(Most Significant Bit)、CSB(Central Significant Bit)與LSB(Least Significant Bit)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

但是，如上所述，隨著半導(dǎo)體制程持續(xù)朝密集化以及微小化的方向發(fā)展，以及快閃存儲(chǔ)器為了降低成本或是使用時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，相關(guān)的電路以及存儲(chǔ)器儲(chǔ)存單元的穩(wěn)定性的問(wèn)題越來(lái)越大。

圖9例示一種可能的狀況，也就是如果對(duì)儲(chǔ)存單元施加操作電壓VT_1，有可能因?yàn)槲辉獱顟B(tài)間出現(xiàn)部分重迭或甚至位移，導(dǎo)致解讀出的數(shù)據(jù)發(fā)生不正確的情形。在這樣的情況下，就需要透過(guò)各種不同錯(cuò)誤校驗(yàn)方法，或是動(dòng)態(tài)調(diào)整操作電壓來(lái)解決數(shù)據(jù)判斷不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

圖10例示在一次的讀取操作時(shí)，依序使用7個(gè)不同的電壓對(duì)儲(chǔ)存單元進(jìn)行讀取操作，檢測(cè)儲(chǔ)存單元內(nèi)浮動(dòng)閘的電量，以判讀儲(chǔ)存單元存放的數(shù)據(jù)的LSB數(shù)值到底是0還是1。

從圖10可以清楚看到，如果儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存的電量分布落在VLSB的左側(cè)L0，L1,L2,L3，代表LSB的內(nèi)容是0。相反的，如果是落在VLSB的右側(cè)L4,L5,L6,L7，則代表LSB的內(nèi)容是1。

由于在狀態(tài)間有重迭的問(wèn)題，因此，可依序施加不同的電壓VLSB，VLSB+D,VLSB-D,VLSB+2D，VLSB-2D,VLSB+3D,VLSB-3D。藉此，假如儲(chǔ)存單元的電量分布剛好落在例如VLSB+D與VLSB之間，就可以從檢測(cè)的結(jié)果得到一定的情報(bào)。

每次施加一個(gè)電壓可以得到一個(gè)位元結(jié)果，因此7次電壓就可以得到7個(gè)位元。這7個(gè)位元總共有八種可能的組合。由這7個(gè)位元對(duì)應(yīng)的位元序(bit sequence)，可配合LDPC的解碼電路跟方法，用來(lái)計(jì)算校驗(yàn)碼以及用來(lái)找出正確的位元數(shù)據(jù)，也就是利用所取得的軟資訊(soft information)搭配LDPC與BCH等方法，用來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。

圖11例示用來(lái)找CSB的方法。由于CSB代表第二個(gè)位元，在圖5中可看到如果儲(chǔ)存單元的電量是落在L2,L3,L4,L5則代表儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存的CSB是0。另一方面，如果儲(chǔ)存單元的電量落在L0,L1,L6,L7區(qū)間，則代表儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存的CSB是1。在這樣的配置下，可以理解的是需要使用VCSB1與VCSB2兩個(gè)操作電壓來(lái)過(guò)濾出到底儲(chǔ)存單元的電量是落在哪個(gè)區(qū)間。

相似于上述的說(shuō)明，VCSB1與VCSB2也可以施加多個(gè)步進(jìn)調(diào)整量，依序多次用不同的電壓進(jìn)行讀取的動(dòng)作。每次讀取的結(jié)果產(chǎn)生位元序，可搭配LDPC與BCH等方法，用來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。

圖12例示用來(lái)找MSB的方法。由于MSB代表最高的位元，在圖6中可看到如果儲(chǔ)存單元的電量是落在L0,L3,L4,L7區(qū)間，則代表儲(chǔ)存單元存放的MSB位元為1。相對(duì)的，假如儲(chǔ)存單元的電量是落在L1,L2,L5,L6區(qū)間，則代表儲(chǔ)存單元存放的MSB位元為0。

相似于上述的說(shuō)明，VMSB1，VMSB2,VMSB3,VMSB4也可以施加多個(gè)步進(jìn)調(diào)整量，依序多次用不同的電壓進(jìn)行讀取的動(dòng)作。每次讀取的結(jié)果產(chǎn)生位元序，可搭配LDPC與BCH等方法，用來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。

在上述的各種架構(gòu)說(shuō)明后，以下配合圖示進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例在異常狀態(tài)后，進(jìn)行修復(fù)操作時(shí)，如何找到先前有效寫(xiě)入的數(shù)據(jù)頁(yè)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?，以加?qiáng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。當(dāng)然，這樣的配置方法不限于一定要在異常狀態(tài)后才可以執(zhí)行。例如預(yù)定的數(shù)據(jù)檢查或修復(fù)工作也可以使用。

請(qǐng)參考圖13，其例示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種做法，可快速找出先前最后一個(gè)有效寫(xiě)入的數(shù)據(jù)頁(yè)位置。

首先，取消重讀機(jī)制、錯(cuò)誤驗(yàn)證機(jī)制與重組編碼機(jī)制(步驟1301)。接著，參考能獲得的表格，用預(yù)設(shè)電位讀取可能是最后一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的內(nèi)容(步驟1303)。由于曾經(jīng)經(jīng)過(guò)異常狀態(tài)，例如不正常的電源關(guān)閉，所以表格記載的最后一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的信息未必正確。在讀取數(shù)據(jù)后，進(jìn)行驗(yàn)證碼或更正碼(Error Correction Code)的操作(步驟1305)。如果檢查結(jié)果沒(méi)問(wèn)題的話，在下個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)寫(xiě)入空白數(shù)據(jù)(步驟1313)。

如果經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，則開(kāi)啟重讀機(jī)制，用不同的電位再嘗試讀取數(shù)據(jù)(步驟1307)。重讀后，再度檢查驗(yàn)證碼(步驟1309)。假如能通過(guò)的話，將正確數(shù)據(jù)再寫(xiě)入該數(shù)據(jù)頁(yè)(步驟1311)。最后，在下個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)寫(xiě)入空白數(shù)據(jù)(步驟1313)。

這樣的機(jī)制適合用于混雜單層(SLC)閃存存儲(chǔ)器與多層(MLC)閃存存儲(chǔ)器架構(gòu)的非揮發(fā)性儲(chǔ)存裝置。對(duì)于多層閃存存儲(chǔ)器會(huì)設(shè)置比較復(fù)雜的修復(fù)操作。相對(duì)的，對(duì)于穩(wěn)定性較高的單層閃存存儲(chǔ)器可以用上述的方法快速完成修復(fù)的操作工作。

綜上所述，本發(fā)明無(wú)論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異于已有技術(shù)的特征。但應(yīng)注意的是，上述諸多實(shí)施例僅為了便于說(shuō)明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。