存储装置、操作存储装置的方法和非易失性存储器装置制造方法及图纸

提供了一种存储装置、操作存储装置的方法和非易失性存储器装置。根据估计的有效页数量来执行垃圾收集。存储装置使用神经网络模型基于过去时间步骤和当前时间步骤中的每个处的有效页计数来估计未来时间处的有效页计数，并基于估计有效页计数从存储器块选择进行垃圾收集的牺牲块。具有最低估计有效页计数或估计有效页计数呈保持趋势的存储器块被选择作为牺牲块，或者估计有效页计数呈减小趋势的存储器块被排除在选择牺牲块之外。

Storage device, method of operating storage device and non-volatile storage device

【技术实现步骤摘要】
存储装置、操作存储装置的方法和非易失性存储器装置本申请要求于2018年10月25日提交到韩国知识产权局的第10-2018-0128313号韩国专利申请的权益，该韩国专利申请的主题通过引用而包含于此。
专利技术构思涉及电子装置，更具体地，涉及数据存储装置的配置和操作。
技术介绍
现代电子装置种类繁多、范围广泛，它们提供许多不同的功能和能力。这些电子装置包括各种电路，其中各个电路在与其他电子电路通信的同时执行一个或更多个特定功能。能够接收、存储和提供数据的电子装置(以下被称为“存储装置”)是许多现代产品的通用组件。存储装置可以以各种易失性和/或非易失性类型实现。闪存是即使在没有施加电力的情况下也保持存储的数据的非易失性存储装置中的一种。使用闪存的存储装置(以下被称为“闪存装置”)通常以页为单位写入数据(或对数据进行编程)，但是以块为单位擦除数据。当将数据写入先前编程的存储器单元时，闪存装置在写入新数据之前擦除存储器单元。为了以特定物理特性有效地实现写入、读取和擦除操作，闪存装置使用一个或更多个存储器块管理方法以及相应的硬件、固件和/或软件。例如，可以在闪存装置中使用存储器控制器来执行垃圾收集操作，以便分配或重新分配存储器空间(例如，所谓的“空闲块”)。在某些实施例中，垃圾收集是用于通过如下步骤来获得一个或更多个空闲块的操作：从一个或更多个“牺牲块”读取有效数据，将读取的数据移动(或复制)到一个或更多个“目标块”并擦除牺牲块。然而，执行传统的垃圾收集操作会花费相当多的时间，并且随着牺牲块的数量和/或大小的增大，垃圾收集操作的总效率降低。滞后的垃圾收集操作趋于降低闪存装置的整体性能。
技术实现思路
专利技术构思提供了使用估计有效页数量有效地执行垃圾收集的存储装置、方法和非易失性存储器装置。根据专利技术构思的一方面，提供了一种操作存储装置的方法，存储装置包括非易失性存储器装置和控制非易失性存储器装置的存储器控制器。所述方法包括：使用基于每个存储器块的有效页计数训练的神经网络模型来估计每个存储器块的有效页计数，存储器块在非易失性存储器装置中存储数据；基于每个存储器块的估计有效页计数从存储器块选择牺牲块，牺牲块进行垃圾收集；以及对牺牲块执行垃圾收集。根据专利技术构思的另一方面，提供了一种存储装置，所述存储装置包括：非易失性存储器装置，包括存储数据的存储器块；以及存储器控制器，被配置为使用神经网络模型估计每个存储器块的有效页计数，并基于每个存储器块的估计有效页计数从存储器块选择牺牲块，基于每个存储器块的有效页计数来训练神经网络模型，牺牲块进行垃圾收集。根据专利技术构思的又一方面，提供了一种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括：存储器单元阵列，包括存储数据的存储器块；以及控制逻辑块，被配置为控制要对牺牲块执行的垃圾收集，基于从神经网络模型提供的估计有效页计数来从存储器块选择牺牲块，神经网络模型是基于存储器块的有效页计数训练的。附图说明通过下面结合附图的详细描述，将更清楚地理解专利技术构思的实施例，在附图中：图1是包括在根据专利技术构思的实施例的存储装置中的存储器系统的框图；图2是图1中的存储器控制器的框图；图3是图1中的存储器装置的框图；图4是图3中的第一存储器块的等效电路图；图5是图3中的第一存储器块的示例性透视图；图6是图2中的垃圾收集模块的图；图7A和图7B是示出图6中的模型输入特征管理器模块中收集的信息的图；图8是图6中的神经网络模型的示例的图；图9A、图9B、图9C、图9D、图9E和图9F(统称为图9A至图9F)是进一步地且概念性地示出图8的神经网络模型的操作的相应的图；图10和图11是根据专利技术构思的实施例的垃圾收集操作的流程图；图12是示出根据图10和图11的垃圾收集操作执行垃圾收集的过程的图；图13示出了针对图12的垃圾收集操作的比较示例；以及图14是根据专利技术构思的实施例基于有效页的估计数量执行的垃圾收集操作应用于固态驱动器(SSD)系统的示例的框图。具体实施方式图1是包括存储器控制器110和存储器装置120的存储器系统100的总体框图。存储器装置120可以是诸如闪存装置的非易失性存储装置。可选择地，存储器装置120可以是电阻式存储装置，诸如，电阻式随机存取存储器(ReRAM)、磁RAM(MRAM)或相变RAM(PRAM)。在下文中描述的实施例中，假设存储器装置120是包括NAND或NOR闪存单元的闪存装置。存储器控制器110和存储器装置120可以集成到单个半导体装置中。在一些实施例中，存储器系统100可以实现为嵌入在存储装置中的内部存储器，并且可以包括例如嵌入式通用闪存(UFS)存储器装置、嵌入式多媒体卡(eMMC)或固态驱动器(SSD)。在一些实施例中，存储器系统100可以实现为可去除地安装在存储装置中的外部存储器，并且可以包括例如UFS存储器卡、紧凑型闪存(CF)、安全数字(SD)、微型SD、小型SD(mini-SD，也被称为迷你SD)、极限数字(xD)或记忆棒。存储器控制器110可以用于响应于来自主机(未示出)的读取数据请求REQ从存储器装置120读取数据。存储器控制器110还可以用于响应于来自主机的写入数据请求REQ将数据编程(或写入)到存储器装置120。也就是说，存储器控制器110可以通过向存储器装置120提供适当的命令CMD、地址ADDR和/或控制信号CTRL而不同地用于控制与存储器装置120的编程(或写入)操作、读取操作和/或擦除操作相关的执行。另外，将要写入和/或读取的数据DATA在存储器控制器110与存储器装置120之间接收/发送。在其中存储器装置120是闪存装置的某些实施例中，存储器控制器110可以包括闪存转换层(FTL)115。FTL115可以包括用于管理存储器装置120的编程、读取和擦除操作的系统软件(或固件)。当存储器系统100通电时，可以将FTL115加载到存储器控制器110的工作存储器220(图2)。包括在FTL115中的固件可以通过存储器控制器110中的处理单元210(在图2中)来运行。FTL115可以用于将逻辑地址(例如，与从主机接收的数据访问请求REQ相关的逻辑地址)转换成对应的物理地址。然后可以向存储器装置120提供该物理地址。此外，FTL115可以在某些存储器管理操作期间使用(或引用)。存储器系统管理操作可以根据存储器装置120的指定存储器单元区域(例如，芯片、块和/或页)来执行。例如，FTL115可以对存储器装置120中包括的存储器单元阵列122的块执行垃圾收集和/或坏块管理。出于本描述的目的，假设存储器单元阵列122包括大量NAND型闪存单元。存储器单元阵列122可以在某些实施例中实施为包括布置在多个NAND串中的存储器单元的三维(3D)存储器单元阵列。在下文中将参照图4和图5以一些附加细节来描述这些示例。3D存储器单元阵列可以在存储器单元阵列的至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作存储装置的方法，存储装置包括存储器控制器和将数据存储在存储器块中的非易失性存储器装置，所述方法包括：/n使用神经网络模型来估计每个存储器块的有效页计数，所述神经网络模型是基于每个存储器块的有效页计数训练的；/n基于每个存储器块的估计有效页计数从存储器块选择牺牲块；以及/n对牺牲块执行垃圾收集。/n

【技术特征摘要】
20181025 KR 10-2018-01283131.一种操作存储装置的方法，存储装置包括存储器控制器和将数据存储在存储器块中的非易失性存储器装置，所述方法包括：
使用神经网络模型来估计每个存储器块的有效页计数，所述神经网络模型是基于每个存储器块的有效页计数训练的；
基于每个存储器块的估计有效页计数从存储器块选择牺牲块；以及
对牺牲块执行垃圾收集。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，估计每个存储器块的有效页计数的步骤包括：基于每个存储器块在至少一个过去时间步骤和当前时间步骤中的每个处的有效页计数，在神经网络模型中执行操作。


3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：
通过使用神经网络模型执行所述操作来获得训练数据；以及
提供每个存储器块在未来时间步骤处的估计有效页计数作为与训练数据对应的输出数据。


4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：
收集与存储装置的先前数据处理操作相关的内部信息；以及
将内部信息提供到神经网络模型。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，内部信息包括读取每秒输入/输出操作数的平均数量、写入每秒输入/输出操作数的平均数量、读取请求的平均数据大小、写入请求的平均数据大小、读取吞吐量、写入吞吐量和空闲块计数中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，从存储器块选择牺牲块的步骤包括选择存储器块之中具有最低估计有效页计数的存储器块作为牺牲块。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，从存储器块选择牺牲块的步骤包括从存储器块之中排除估计有效页计数呈减小趋势的存储器块。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，从存储器块选择牺牲块的步骤包括选择存储器块之中估计有效页计数呈保持趋势的存储器块作为牺牲块。


9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
确定空闲块计数是否小于阈值，空闲块计数表示存储器块中的空闲块的数量。


10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
在接收到写入请求时通过对存储器块中的空闲块进行计数来获得空闲块计数。


11.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
通过对存储器块...

【专利技术属性】
技术研发人员：金炳喜，徐正旼，闵贤圭，梁承俊，黄珠荣，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR