基于单元电压分布单独测量存储器磨损和数据保持制造技术

一种存储器系统或闪存卡可以包括用于存储器单元测量和分析的机制，所述机制独立测量/预测存储器磨损/耐久性、数据保持(DR)、和/或剩余裕量。可以通过分析所述单元的单独电压电平的状态分布来对这些效果进行独立量化。具体地，可对所述存储器单元的单元电压分布的直方图进行分析以便标识针对某些效果(例如，磨损、DR、裕量等)的签名。这些测量可以用于块循环、数据丢失预测、或对存储器参数的调整。在基于所述测量的适当时间下的预防性动作可以引起改进的存储器管理和数据管理。这个动作可以包括：计算存储在存储器中的数据的剩余使用寿命、循环块、预测数据丢失、存储器参数的权衡或动态调整。

Memory wear and data retention are measured separately based on the unit voltage distribution

A memory system or flash card may include a mechanism for memory cell measurement and analysis that independently measures / predicts memory wear / durability, data retention (DR), and / or remaining margin. These effects can be independently quantified by analyzing the state distribution of individual voltage levels of the units. In particular, a histogram of the unit voltage distribution of the memory cell may be analyzed to identify signatures for certain effects (e.g., wear, DR, margin, etc.). These measurements can be used for block loops, data loss prediction, or adjustment of memory parameters. Preventive actions based on the appropriate time of the measurement can lead to improved memory management and data management. The action may include calculating the remaining useful life of data stored in memory, a cycle block, a prediction data loss, a trade-off or a dynamic adjustment of memory parameters.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于单元电压分布单独测量存储器磨损和数据保持
本申请总体上涉及存储器设备。更具体地，本申请涉及测量非易失性半导体闪存中的磨损耐久性、磨损剩余、以及数据保持。这些测量可以用于块循环、数据丢失预测、或对存储器参数的调整。
技术介绍
在消费者产品已经广泛地采用非易失性存储器系统(诸如闪存)。可以发现闪存采用不同形式，例如采用可在主机设备之间携带或者作为嵌入在主机设备中的固态硬盘(SSD)的便携式存储器卡的形式。由于非易失存储器单元缩放至每单位面积具有更高容量的更小尺寸，因此由于编程和擦除周期导致的单元耐久性、以及干扰(例如，由于读取或者编程)可能变得更加突出。硅工艺过程中的缺陷等级可能随着单元尺寸的缩小和工艺复杂度的增加而变得升高。同样，时间和温度可能阻碍存储器设备中的数据保持(DR)。增加的时间和/或温度可能导致设备更快速地磨损和/或丢失数据(例如，数据保持损失)。误比特率(BER)可以用作对磨损、DR、或剩余裕量的估计；然而，BER仅是问题的结果，并且可能不是准确的预测器。进一步地，使用BER确实允许对存储器磨损与数据保持之间进行区别。例如，高BER可能是由磨损、读取干扰错误、DR、或其他存储器错误中的任何一项导致的。
技术实现思路
在任何时刻，块中的数据完整性都可能受到磨损、保持损失、读取干扰或坏单元的存在的任何组合的影响。在任何时刻并且在任何块中能够独立于磨损、读取干扰和其他现象而测量数据保持损失和速率可以提供改进的存储器分析。具体地，可以期望的是，独立测量/预测存储器磨损/耐久性、数据保持(DR)、和/或剩余裕量(例如，读取干扰错误)。可以通过分析单元的单独电压电平的状态分布来对磨损(所忍承受的磨损以及磨损剩余)、DR(保持能力和保持损失)、以及存储器单元的裕量剩余进行独立量化。并非依赖作为指示符的BER，而是可以针对磨损、耐久性、DR、或读取干扰中的任何一项而做出独立测量。在基于所述测量的适当时间下的预防性动作可以引起改进的存储器管理和数据管理。这个动作可以包括：计算存储在存储器中的数据的剩余使用寿命、循环块、预测数据丢失、存储器参数的权衡或动态调整。附图说明图1是与具有非易失性存储器的存储器系统相连接的主机的框图。图2是用于图1的系统的示例性闪存设备控制器的框图。图3是替代性存储器通信系统的框图。图4是示例性存储器系统架构的框图。图5是另一示例性存储器系统架构的框图。图6是示例性存储器分析过程的框图。图7是另一示例性存储器分析过程的框图。图8是用于磨损和保持分析的系统的框图。图9是图1的系统的示例物理存储器组织。图10是图4的物理存储器的一部分的放大视图。图11是简图，展示了操作用于将两位数据存储在存储器单元中的多级单元存储器中的充电水平。图12是首次编程/擦除循环之后的三位存储器字线中的示例性单元电压分布状态的直方图。图13是1000次编程/擦除循环之后的三位存储器字线中的示例性单元电压分布状态的直方图。图14是展示位置移位的单元电压分布。图15是G状态单元电压位置移位的放大版本。图16是展示分布宽度和形状变化的单元电压分布。图17是G状态单元电压分布比例变化的放大版本。图18是G状态单元电压分布形状变化的放大版本。具体实施方式在此描述的系统可对磨损和数据保持进行独立量化。量化基于对单元电压分布的分析。单元电压分布的变化被分析以便对磨损或者数据保持问题进行标识。数据保持可以指代随时间推移电荷的增益或损失。如果电荷增益/损失越过改变单元值的阈值电压，则数据可能丢失。擦除循环可以重置块中的单元的电荷，其可随时间的推移校正电荷的增益/损失。当存储器块中的单元随时间推移而发生变化(例如，变得无意被编程)时，可能导致读取干扰错误。其可能由于特定的单元被过度读取，这可导致对相邻单元的读取干扰错误。具体地，未被正在读取的单元而是接收升高的电压应力，因为相邻单元正在被读取。可以在浮栅上收集电荷，这可导致单元看起来被编程。读取干扰错误可以导致数据丢失。ECC可以收集错误，并且擦除循环可以重置单元的编程。通过测量任何块的磨损和/或保持损失速率，可以以任何给定的编程/擦除(P/E)循环并且在那个块上来预测保持能力。DR预测可以用于块均衡、恢复浪费的裕量、扩展久性、并且用于其他产品能力。对存储数据的周期性测量可用于动态地确定单独块的磨损或保持损失速率。存储器磨损指代存储器的有限次编程-擦除(P/E)循环。这也可以被称为耐久性。在存储器磨损使得存储器块恶化之前，存储器可以能够承受阈值数量的P/E循环。不应该进一步使用已经失败的存储器块。磨损权衡可以用作试图跨所有块对P/E循环进行归一化。这可以防止块接收过多的P/E循环。图1至图5示出了适用于实现本专利技术的方面的闪存系统。图1的主机系统100将数据存储到闪存102中并且从闪存中检索数据。闪存可以嵌入在主机内，诸如采用安装在个人计算机中的固态硬盘(SSD)驱动器的形式。可替代地，存储器102可以采用闪存卡的形式，所述闪存卡通过如图1中展示的机械和电气连接器的配合部分104和106可移除地连接至主机。被配置成用作内部或嵌入式SSD驱动器的闪存可能看起来类似于图1的示意图，其中，一个差异为在主机内部的存储器系统102的位置。SSD驱动器可以采用离散模块的形式，这些离散模块为用于旋转磁盘驱动器的落入替代。如所描述的，闪存可以指代使用存储电荷的与非(NAND)单元。可商购的可移除闪存卡的示例包括压缩闪存(CF)、多媒体卡(MMC)、安全数字(SD)、小型SD(miniSD)、记忆棒、智能媒介、外置记忆卡、和微型SD卡。虽然这些卡中的每一种卡根据其标准化规格可以具有唯一的机械和/或电气接口，但是包括在每个中的闪存系统可以是类似的。这些卡均可从为本申请的受让人的闪迪公司(SanDiskCorporation)获得。闪迪还提供其科鲁兹商标下的一系列闪存驱动器，这些闪存驱动器是小封装体的具有用于通过插入主机的通用串行总线(USB)插孔中与主机连接的USB插头的手持存储器系统。这些存储器卡和闪存驱动器中的每一者包括与主机对接并且对其内的闪存的操作进行控制的控制器。可以使用SSD、存储器卡和闪存驱动器的主机系统非常多并且各不相同。它们包括个人计算机(PC，诸如台式或膝上型及其他便携式计算机)、平板计算机、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、数字静态相机、数字电影相机、和便携式媒体播放器。针对便携式存储器卡应用程序，主机可以包括用于一种或多种类型的存储器卡或闪存驱动器的内置插孔，或者主机可能需要在其中插入存储器卡的适配器。存储器系统可以包括其自身的存储器控制器和驱动器但也可以是一些只存系统，相反，这些只存系统受到由存储器所连接的主机来执行的软件的控制。在包含控制器的一些存储器系统中(尤其是嵌入在主机内的那些)，存储器、控制器和驱动器通常形成在单个集成电路芯片上。主机可以使用任何通信协议(诸如但不限于安全数字(SD)协议、记忆棒(MS)协议和通用串行总线(USB)协议)与存储器卡进行通信。在考虑到存储器设备102的情况下，图1的主机系统100可以被看作具有两个主要部分，这两个主要部分由电路和软件的组合构成。应用程序部分108可以通过文件系统模块114和驱动器110与存储器设备1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在存储器设备中进行存储器单元分析的方法，所述方法包括：在运行时间过程中周期性地确定所述存储器设备中的单元的单元电压分布；从所述周期性确定中测量所述单元电压分布的变化；基于来自所述单元电压分布的所述测量的变化中的形状变化来计算所述单元的磨损；以及基于所述单元电压分布的位置变化来计算所述单元的数据保持值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 US 62/095,6081.一种用于在存储器设备中进行存储器单元分析的方法，所述方法包括：在运行时间过程中周期性地确定所述存储器设备中的单元的单元电压分布；从所述周期性确定中测量所述单元电压分布的变化；基于来自所述单元电压分布的所述测量的变化中的形状变化来计算所述单元的磨损；以及基于所述单元电压分布的位置变化来计算所述单元的数据保持值。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述单元电压分布包括直方图。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述形状变化包括对所述单元电压分布的偏度的测量。4.如权利要求3所述的方法，其中，使用皮尔逊形状参数来计算所述偏度。5.如权利要求2所述的方法，其中，所述位置变化包括对所述单元电压分布的平均值的测量。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述存储器设备包括非易失性存储设备，所述非易失性存储设备包括存储器块，所述存储器块包括所述存储器单元。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述存储器块采用三维(3D)存储器配置。8.如权利要求6所述的方法，其中，控制器与所述存储器块的操作相关联。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述控制器执行所述存储器分析。10.一种存储器系统，包括：测量模块，所述测量模块被配置成测量单元群体的单元电压值；生成模块，所述生成模块被配置成周期性地生成所述单元群体的单元电压分布；比较模块，所述比较模块被配置成将所述生成的单元电压分布与参考单元电压分布进行比较；以及分析模块，所述分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：NR达拉赫，LM帕克，SA戈罗别茨，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US