确定存储器数据单元是否被擦除及处理存储器数据单元的方法技术

本发明专利技术涉及一种当所擦除扇区由于单元发生故障或其它问题而含有少数零位，且由于被破坏位的数目在ＥＣＣ校正限度内而仍可使用所述扇区时，允许即时且精确地检测擦除扇区的非易失性存储器及其操作方法。此方法允许存储系统容许擦除扇区的破坏，因为如果所述系统可通过ＥＣＣ校正方法稍后在经写入的数据中校正此误差，那么所述扇区可用于进一步数据存储。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及一种非易失性存储器及其操作，且特定来说，涉及用于确定可重 写存储器的若干部分是否已被擦除以及其破坏程度的技术。
技术介绍
快闪EEPROM (电可擦可编程只读存储器)装置的一般应用是作为电子装置的大容 量数据存储子系统。所述子系统一般被建构为可插入多个主机系统中的抽取式记忆卡或 作为嵌入主机系统内的非抽取式存储装置。在两种实施方案中，所述子系统均包括一个 或一个以上快闪装置，且通常还包括子系统控制器。快闪EEPROM装置包括一个或一个以上晶体管单元阵列，每一单元能够非易失性存 储一个或一个以上数据位。因此快闪存储器不需要功率来保持其中经编程的数据。然而 单元经编程，那么在其可以新数据值重新编程之前必须将其擦除。所述单元的阵列分割 成群组，以便有效地实施读取、编程和擦除功能。用于大容量存储的典型快闪存储器架 构将较大单元群组排列成可擦除区块，其中一区块含有可一次擦除的最少数目的单元(擦 除单位)。在一种商业形式中，每一区块含有足够的单元以存储一个扇区的用户数据附加一些 与所述用户数据和/或存储有所述用户数据的区块相关的额外开销数据。在一类所述存储 器系统中包括在扇区中的用户数据的量为标准512字节，但也可为某种其它大小。因为 使个别单元区块可个别擦除所需的所述个别单元区块彼此的隔离占据集成电路芯片上的空间，所以另一类快闪存储器使区块显著变大从而使这种隔离所需的空间变小。然而因 为又要求在更小的扇区中处理用户数据，所以每一大区块通常被进一步分割成作为读取 和编程用户数据的基本单位的个别可寻址页。每一页通常存储一个扇区的用户数据，但 一页可存储一部分扇区或多个扇区。本文使用扇区指称作为单元转移到主机和从主 机转移的用户数据的量。大区块系统中的子系统控制器执行许多功能，包括在所述存储器子系统从主机接收 的逻辑地址与所述存储器单元阵列中的实体地址之间的转译。此转译通常涉及使用逻辑 '区块号码(LBN)和逻辑页的中间项。所述控制器还通过其经由接口总线向快闪存储器 装置发布的一系列命令来管理低层级快闪电路操作。控制器执行的另一功能是通过不同 方法(例如通过使用纠错码(ECC))保持存储到子系统的数据的完整性。在快闪和一些其它存储器系统中，重写数据页之前，必须将其擦除。因此，选择数 据页用于存储数据之前，必须寻找擦除页。因此，重要的是系统能够尽可能快速和便利 地确定存储器的哪些部分处于擦除状态，因为所述部分仍需加以使用或其为已经历擦除 过程的先前写入扇区。这并不总是仅跟踪控制器在其中已建置擦除操作的区块的简单情 况。举例来说，在所述存储器电路操作期间出现停电的情况下，比如从主机移除记忆卡 或具有集成的存储器的装置断电时，存储器可能停顿于擦除操作的中途，从而导致不完 全操作。另外，扇区被已擦除，但含有一些被破坏的位，其中仅读取所述扇区将使其看 似其保持着数据。已知有许多擦除扇区技术。举例来说，可仅读取扇区的内容；然而，除了可能被破 坏的位的问题外，这无法区分实际被擦除扇区与碰巧已以对应于相同数据(即，全部FF) 的内容写入的扇区。第5,928,370号美国专利(其以引用的方式并入本文中)中所述的一 种现有技术解决方案中使用ECC引擎来检测理想的擦除扇区。使用扇区数据产生可 与对于全部FF预先产生的参考ECC字段相比的新ECC字段。如果所述ECC字段相同， 那么认为扇区被擦除(含有全部FF)。然而，仍存在的问题是，可能存在误检测；另外， 此方法不允许检测甚至具有单个零位的擦除扇区。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供一种当擦除扇区由于单元发生故障或其它问题而含有少 数零位，且由于被破坏的位的数目在ECC校正限度内而仍可使用所述扇区时允许即时且 精确地检测擦除扇区的非易失性存储器及其操作方法。此方法允许存储系统容许擦除扇 区的破坏，因为如果系统可通过ECC校正方法稍后在所写入的数据中校正此误差那么所 述扇区可用于进一步数据存储。第一组实施例反转页的内容(包括ECC字段)，因此受到某些破坏(0位)的擦除页 (全部FF)变为具有零数据的页，除非由于破坏而出现一些高位。所述系统接着可将擦 除页解译为有效数据且对其应用系统标准ECC方法。产生新的检验子且使用此新的检验 子来校正所述页。如果成功校正所述页，那么检査其是否含有全0;如果是，那么己找 到擦除扇区。在本专利技术的另外方面，其它实施例描述检测部分擦除扇区(主要数据以及额外开销 和ECC区域)的方法，其中不仅检测所述页而且量化破坏程度使得可能确定进一步使用 所述页是否适当。当扇区数据被转移到控制器时，固件或ECC定制电路对扇区中(或如 果所述扇区被划分成多个相邻或交叉存取的代码字，那么每一代码字中)的零位(对于 BCH)或具有至少一个零位的符号(对于Reed-Solomon)进行检测和计数。因此，计数 器的值接着将含有扇区中(或所述扇区的每一代码字中)未经擦除的位或符号的数目。 这些值揭示擦除扇区的破坏程度。在本专利技术的额外方面，对于这些实施例中的任一者来说，擦除扇区检测过程之前可 预先检査页是否为未被破坏的擦除状态，且进行确定所述页是否含有有限数目的零位的 过程。以下对示范性实施例的描述中包括本专利技术的额外方面、特征和优点，所述描述内容 应结合附图加以理解。附图说明图1是非易失性存储器系统的方框图，描述将在所述非易失性存储器系统中实施本 专利技术的各方面；图2说明NAND型时图1的存储器阵列的现有电路和组织；图3展示形成于半导体衬底上的NAND型存储器阵列沿列的横截面图；图4是图3的存储器阵列在其截面4-4处截取的横截面图；图5是图3的存储器阵列在其截面5-5处截取的横截面图；图6说明擦除机构的此种配置；图7是允许一破坏程度的擦除页检测机构的第一实施例的流程图；图8是允许量化破坏程度的擦除页检测机构的第二实施例的流程图；且图9是允许量化破坏程度的擦除页检测机构的第三实施例的流程图。具体实施方式实例非易失性存储器系统参看图l-6，描述实施本专利技术的各方面的特定非易失性存储器系统，以提供特定实例。 为了降低擦除过程中的干扰量，本专利技术将未经选择的存储元件的控制栅极保持在与其下 伏阱结构相同的电压电平处。在示范性实施例中，存储元件形成于阱结构上。在擦除过 程期间，阱上经选择的与未经选择的存储元件均上升到擦除电压，同时在阱中建立此电压电平。然后在阱和未经选择的存储元件上保持此电压，从而减小任何擦除相关干扰的 可能性，同时允许经选择的存储元件放电，产生所需的擦除条件。另外，这可在不增加 电路的任何间距区域或在存储器阵列中增加新导线的情况下完成，从而导致最小额外外 围区域添加到所述电路。特定来说，本专利技术针对一种NAND型的EEPROM快闪存储器而进行描述，但下文 将进一步讨论通用性。特别地，本说明将使用第6，522，580号美国专利和上文以引用的方 式并入的与NAND系统相关的其它申请案中描述的种类的系统。当随后需要特定电压时， 擦除电压Ve^取在15-20伏范围内，低逻辑电平取作接地电平，且高逻辑电平Vdd取在 1.5-3伏范围内，但根据设计可使用其它值。图1是快闪存储器系统的方框图。包括多个按矩阵排列的存储单元M的存储器单元 阵列1由列控制电路2、行控制电路3、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定存储器的数据单元是否被擦除的方法，其包括：反转所述数据单元的数据内容；产生用于所述经反转的数据内容的纠错码检验子；使用所述检验子对所述经反转的数据内容执行数据校正；以及基于所述经校正的反转的数据内容， 确定所述数据单元的数据内容是否被擦除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-12-22 11/020,3451.一种确定存储器的数据单元是否被擦除的方法，其包括反转所述数据单元的数据内容；产生用于所述经反转的数据内容的纠错码检验子；使用所述检验子对所述经反转的数据内容执行数据校正；以及基于所述经校正的反转的数据内容，确定所述数据单元的数据内容是否被擦除。2. 根据权利要求l所述的方法，其中所述数据单元是数据扇区。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述反转所述数据内容包括反转相关联的ECC字 段。4. 根据权禾ij要求1所述的方法，其中所述纠错码使用里德-所罗门(Reed-Solomon)算法。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述纠错码使用BCH算法。6. 根据权利要求l所述的方法，其中所述方法由固件执行。7. 根据权利要求l所述的方法，其进一步包括在反转所述数据内容之前，执行所述数据内容是否对应于擦除状态的初始确定。8. 根据权利要求7所述的方法，其中通过检查存储器总线上的传入数据而在硬件中执 行所述初始确定。9. 根据权利要求l所述的方法，其进一步包括在反转所述数据内容之前，确定所述数据单元是否含有有效的未经擦除的数据。10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述确定所述数据单元是否含有有效的未经擦除的数据包括 对所述数据单元的内容执行数据校正操作。11. 一种处理存储器的数据单元的方法，其包括基于所述数据单元的内容的相关联纠错码，量化所述数据单元的内容的破坏程 度；确定所述破坏程度是否可接受；响应于确定所述破坏程度可接受，校正所述数据内容；以及 基于所述经校正的数据内容，确定所述数据单元的数据内容是否被擦除。12. 根据权利要求ll所述的方法，其进一步包括在量化所述破坏程度之前，产生所述数据内容的纠错码检验子，其中对所述数据 内容且使用所述检验子执行所述数据内容的所述校正，且其中所述数据单元的数据 内容是否被擦除的所述确定基于所述经校正的数据内容。13. 根据权利要求12所述的方法，进一步包括在产生所述数据内容的纠错码检验子之前，反转所述数据单元的数据内容，其中 使用所述经反转形式的数据内容产生所述纠错码检验子，对所述经反转形式的数据 内容且使用所述检验子执行所述数据内容的所述校正，且其中所述数据单元的数据 内容是否被擦除的所述确定基...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑟吉阿纳托利耶维奇戈罗别茨，
申请(专利权)人：桑迪士克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]