半導(dǎo)體器件及其操作方法
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件及其操作方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年11月28日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0_2013_0146568的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]各種實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件及其操作方法，更具體而言，涉及一種配置成控制半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的損耗均衡操作(wear leveling operat1n)的半導(dǎo)體器件及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0004]諸如與非型(NAND)快閃存儲(chǔ)器件或相變存儲(chǔ)器件的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可能具有相對(duì)有限數(shù)目的寫入請(qǐng)求，這些寫入請(qǐng)求可以在單元的性能開(kāi)始惡化之前在單元上執(zhí)行。例如，對(duì)于相變存儲(chǔ)器件，有限數(shù)目的寫入請(qǐng)求可以在16至18的范圍。
[0005]在一些情況下，當(dāng)寫入操作相對(duì)集中在特定的單元區(qū)中時(shí)，整個(gè)存儲(chǔ)器件的壽命可能降低。通常執(zhí)行損耗均衡操作以將寫入操作均勻地分布在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的整個(gè)單元區(qū)上。典型地，當(dāng)執(zhí)行寫入請(qǐng)求時(shí)，從主機(jī)接收的邏輯地址被映射成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的物理地址，并且在映射的物理地址上執(zhí)行寫入請(qǐng)求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體器件可以包括:第一地址高速緩沖存儲(chǔ)器，被配置成儲(chǔ)存半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的物理地址和與所述物理地址相關(guān)的寫入計(jì)數(shù)；地址監(jiān)控器，被配置成基于接收的寫入請(qǐng)求來(lái)更新第一地址高速緩沖存儲(chǔ)器中的物理地址和寫入計(jì)數(shù)；以及仲裁器，被配置成響應(yīng)于來(lái)自地址監(jiān)控器的命令而將與寫入請(qǐng)求相關(guān)的寫入地址和寫入數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在寫入高速緩沖存儲(chǔ)器中，其中，由地址監(jiān)控器產(chǎn)生的命令是基于是否對(duì)第一地址高速緩沖存儲(chǔ)器中的物理地址和寫入計(jì)數(shù)進(jìn)行更新。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)可以包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件和被配置成控制所述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的控制器。控制器可以包括:地址高速緩沖存儲(chǔ)器，被配置成儲(chǔ)存半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的物理地址和與所述物理地址相關(guān)的寫入計(jì)數(shù)；地址監(jiān)控器，被配置成基于接收的寫入請(qǐng)求來(lái)更新地址高速緩沖存儲(chǔ)器中的物理地址和寫入計(jì)數(shù)；以及仲裁器，被配置成響應(yīng)于來(lái)自地址監(jiān)控器的命令而將與寫入請(qǐng)求相關(guān)的寫入地址和寫入數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在寫入高速緩沖存儲(chǔ)器中，其中，由地址監(jiān)控器產(chǎn)生的命令是基于是否對(duì)第一地址高速緩沖存儲(chǔ)器中的物理地址和寫入計(jì)數(shù)進(jìn)行更新。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體器件的操作方法可以包括:判斷與寫入請(qǐng)求相關(guān)的寫入地址是否存在于第一地址高速緩沖存儲(chǔ)器中；以及當(dāng)與儲(chǔ)存在第一地址高速緩沖存儲(chǔ)器中的寫入地址相關(guān)的寫入計(jì)數(shù)超過(guò)閾值時(shí)，在寫入高速緩沖存儲(chǔ)器上執(zhí)行寫入請(qǐng)求。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是包括半導(dǎo)體器件的實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖表示；
[0010]圖2說(shuō)明地址高速緩沖存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
[0011]圖3說(shuō)明地址高速緩沖存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
[0012]圖4說(shuō)明寫入高速緩沖存儲(chǔ)器的實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
[0013]圖5是與在包括圖2的地址高速緩沖存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件處接收的寫入請(qǐng)求相關(guān)的地址監(jiān)控器的實(shí)施例的操作實(shí)例的流程圖表示；
[0014]圖6是與在包括圖3的地址高速緩沖存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件處接收的寫入請(qǐng)求相關(guān)的地址監(jiān)控器的實(shí)施例的操作實(shí)例的流程圖表示；
[0015]圖7是當(dāng)半導(dǎo)體器件包括圖2的地址高速緩沖存儲(chǔ)器時(shí)，在執(zhí)行損耗均衡操作之后，地址監(jiān)控器的實(shí)施例的操作實(shí)例的流程圖表示；
[0016]圖8是當(dāng)半導(dǎo)體器件包括圖3的地址高速緩沖存儲(chǔ)器時(shí)，在執(zhí)行損耗均衡操作之后，地址監(jiān)控器的實(shí)施例的操作實(shí)例的流程圖表示。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下將參照附圖更詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。在本公開(kāi)中，相似的附圖標(biāo)記在各種附圖和實(shí)施例中表示相似的部分。
[0018]圖1是包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件1000的實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖表示。
[0019]半導(dǎo)體器件1000從主機(jī)10中接收讀取/寫入請(qǐng)求，并且根據(jù)接收到的讀取/寫入請(qǐng)求來(lái)控制半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件20的一個(gè)或更多個(gè)操作。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件20可以包括與非型(NAND)快閃存儲(chǔ)器件和相變存儲(chǔ)器件，但是不局限于此。
[0020]地址映射器700將從主機(jī)10中接收的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。例如，可以通過(guò)對(duì)物理地址和關(guān)鍵數(shù)據(jù)(key data)執(zhí)行異或(XOR)操作來(lái)完成地址映射。
[0021]半導(dǎo)體器件1000的實(shí)施例可以對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件20執(zhí)行損耗均衡操作。
[0022]例如，可以通過(guò)在預(yù)定數(shù)目的寫入計(jì)數(shù)之后改變邏輯地址與物理地址之間的映射關(guān)系來(lái)執(zhí)行損耗均衡操作。
[0023]改變映射關(guān)系的操作可以采用若干不同的方式來(lái)執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施例中，可以利用地址交換方法，即每次選擇兩個(gè)邏輯地址，并且交換與這兩個(gè)選中的邏輯地址相對(duì)應(yīng)的物理地址。
[0024]例如，當(dāng)?shù)谝贿壿嫷刂稬I和第二邏輯地址L2分別被映射成第一物理地址Pl和第二物理地址P2時(shí)，可以交換與所述邏輯地址相對(duì)應(yīng)的物理地址。更具體地，第一邏輯地址LI可以被映射成第二物理地址P2，第二邏輯地址L2可以被映射成第一物理地址Pl。
[0025]針對(duì)損耗均衡操作在整個(gè)存儲(chǔ)地址區(qū)上順序地執(zhí)行每次對(duì)兩個(gè)邏輯地址的交換操作。在下文中，回合(round)表示對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)地址區(qū)執(zhí)行交換操作的周期。在很多情況下，寫入請(qǐng)求可能相對(duì)更集中在映射關(guān)系已經(jīng)改變的邏輯地址上。映射關(guān)系不能改變，直到與交換操作相關(guān)的回合完成為止。在回合執(zhí)行時(shí)，與相對(duì)更集中的寫入請(qǐng)求相關(guān)的邏輯地址有關(guān)的物理地址可能惡化。
[0026]寫入請(qǐng)求相對(duì)更集中在特定物理地址上的狀態(tài)將被表述為與物理地址相對(duì)更可能被破壞的物理地址相關(guān)的狀態(tài)。
[0027]相對(duì)更可能被破壞的物理地址可以被儲(chǔ)存在單獨(dú)的高速緩沖存儲(chǔ)器中。可以通過(guò)單獨(dú)的高速緩沖存儲(chǔ)器來(lái)執(zhí)行針對(duì)相對(duì)更可能被破壞的物理地址的寫入或讀取請(qǐng)求。
[0028]半導(dǎo)體器件1000的一個(gè)實(shí)施例可以包括:仲裁器100、地址監(jiān)控器200、地址高速緩沖存儲(chǔ)器300、寫入高速緩沖存儲(chǔ)器400、請(qǐng)求隊(duì)列500、命令發(fā)生器600以及地址映射器700。
[0029]地址映射器700將從主機(jī)10中接收的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。例如，可以通過(guò)對(duì)物理地址和關(guān)鍵數(shù)據(jù)執(zhí)行異或(XOR)操作來(lái)完成地址映射。
[0030]仲裁器100判斷從主機(jī)10中接收的請(qǐng)求的處理順序，并且將接收的請(qǐng)求儲(chǔ)存在請(qǐng)求隊(duì)列500中。仲裁器100通過(guò)參照地址高速緩沖存儲(chǔ)器300來(lái)判斷請(qǐng)求的物理地址是否相對(duì)更可能被破壞，并且與寫入高速緩沖存儲(chǔ)器400接口以執(zhí)行針對(duì)請(qǐng)求的物理地址的寫入請(qǐng)求。
[0031]地址監(jiān)控器200監(jiān)控請(qǐng)求的物理地址是否相對(duì)更可能被破壞，并且將相對(duì)更可能被破壞的物理地址儲(chǔ)存在地址高速緩沖存儲(chǔ)器300中。
[0032]地址高速緩沖存儲(chǔ)器300由地址監(jiān)控器200來(lái)管理。地址監(jiān)控器200將相對(duì)更可能被破壞的物理地址儲(chǔ)存在地址高速緩沖存儲(chǔ)器300中。以下將描述地址高速緩沖存儲(chǔ)器300的實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0033]寫入高速緩沖存儲(chǔ)器400儲(chǔ)存與高速緩存在地址高速緩沖存儲(chǔ)器300中的物理地址相關(guān)的數(shù)據(jù)。以下將描述寫入高速緩沖存儲(chǔ)器400的實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0034]請(qǐng)求隊(duì)列500根據(jù)由仲裁器200判斷的處理順序來(lái)儲(chǔ)存從主機(jī)10中接收的請(qǐng)求。
[0035]命令發(fā)生器600根據(jù)由請(qǐng)求隊(duì)列500提供的請(qǐng)求來(lái)產(chǎn)生用于控制半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件20的一個(gè)或更多個(gè)操作的命令，并