用于存储器系统的跟踪单元技术方案

将跟踪单元用于存储器系统中以改进读取过程。所述跟踪单元可提供数据质量的一个指示且若存在差错则可作为数据恢复操作的一部分使用。跟踪单元５提供一个构件以将读取参数调整到最佳水平以便反映存储器系统的目前状况。另外，使用多状态存储单元的一些存储器系统将应用循环数据方案以最小化磨损。可基于多个跟踪单元的状态将所述循环方案编码在所述跟踪单元中，其在读取时被解码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于读取存储装置的技术。
技术介绍
半导体存储装置已变得更加普遍地用于各种电子装置中。举例来说，非易失半导体存储器用于蜂窝电话、数码相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置和其它装置中。电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存为最普遍的非易失半导体存储器之一。EEPROM和闪存都利用一个浮栅，其定位在一个半导体衬底中的一通道区域上且与所述通道区域绝缘。所述浮栅定位在源极与漏极区之间。将一个控制栅极提供在所述浮栅之上且与所述浮栅绝缘。通过在浮栅上所保留的电荷量来控制晶体管的阈电压。即，在晶体管接通以允许在其源极与漏极之间的导电之前所必须施加至控制栅极的最小电压量是由在浮栅上的电荷量来控制的。许多EEPROM和闪存具有用于存储两个电荷范围的浮栅，且因此，可在两个状态之间编程/擦除所述存储单元。所述存储单元存储一位数据。其它EEPROM和闪存单元存储多个电荷范围，且因此，所述存储单元可被编程为多个状态。所述存储单元存储多位数据。阈电压窗口的大小和参数取决于装置特征、操作条件和操作历史。常规EEPROM和闪存在每次经历一个擦除和编程循环时就会受到与耐久性相关(endurance related)的压力。一个闪存的耐久性是其承受给定次数的编程和擦除循环的能力。随着不断的使用，缺陷倾向于在存储装置中不断增多且可最终使装置变得不可靠。限制以前的闪存装置耐久性的一个物理现象为在浮栅与衬底之间的活性电介质中的电子的捕获。在编程期间，通过所述电介质将电子从衬底注入到所述浮栅。同样，在擦除期间，通过电介质将电子从浮栅中抽取。在两种情况下，电子皆可被所述电介质捕获。所捕获的电子对抗所施加的电场和随后的编程/擦除循环，从而引起经编程的阈电压偏移为一个较低值且经擦除的阈电压偏移为一个较高值。此可在经编程与经擦除状态之间的电压窗口的逐渐闭合中看出。若编程/擦除循环继续，则所述装置可最终发生严重故障。若实施多状态存储器，则此问题甚至更加关键，因为需要更精确地设置所述阈电压。第二个问题涉及在所述浮栅上的电荷保留。举例来说，在浮栅上的负电荷倾向于在一段时间中通过漏电而有所减少。这导致阈电压经过一段时间而偏移到一个较低值。在所述装置的寿命期间，阈电压可偏移多达一伏特或更多。在多状态装置中，这可将存储单元偏移一个或两个状态。第三个问题在于，对于所述存储装置中的单元所执行的编程/擦除循环不一定均匀。举例来说，将一个重复模式(pattern)持续编程入一组存储单元并不罕见。因此，一些单元将被持续编程和擦除而其它单元将永不或很少被编程。所述不均匀编程和擦除会引起一个特定区段中的单元的不均匀压力条件。编程/擦除循环历史的非均一性可导致任意特殊给定状态的阈电压的更宽分布。除了加宽阈分布以外，某些单元可比其它单元更早出现电压窗口闭合、装置故障或电荷保留问题。
技术实现思路
本专利技术，概述说来，涉及用于改进一个存储器系统的读取过程的跟踪单元。在不同实施例中，所述跟踪单元可用作一个数据恢复操作的一部分，以提供一个指示数据的质量问题的告警和/或作为一个构件以存储关于如何将数据编码在存储器中的指示。在一个实施例中，若误差校正码(“ECC”)处理不能够校正数据中的差错，则所述跟踪单元仅用于数据恢复。本专利技术的一个实施例包括读取存储在一个包括一组存储元件的存储器系统中的数据。所述存储元件包括数据存储元件和跟踪存储元件。数据存储元件能够以一组多个状态存储可循环编码的数据。跟踪存储元件经读取且分类入跟踪状态。跟踪状态对应于由数据存储元件所利用的多个状态的一个子集。基于跟踪存储元件的分类来确定一个循环方案(意即，所选择的特定循环编码)。使用所确定的循环方案来读取一些或全部数据存储元件。在一种实施的一个实例中，循环方案的确定包括将两个或两个以上非冗余跟踪存储元件的分类加以组合以产生一个识别器(identifier)，其与其它非冗余识别器组合来指示循环方案。本专利技术的另一个实施例包括对所述跟踪单元执行多个读取操作且记录在那些读取操作期间的差错信息。基于所记录的差错信息确定一个质量规格(quality gauge)。如果质量规格满足预定标准，则执行一个预定的响应。如果预定数目的跟踪存储元件具有差错、如果预定数目的跟踪单元的阈电压从一个预期值变化了至少一预定值，或如果超出了一组渐进的差错阈值(例如，随着时间流逝的不同差错水平)，则质量规格可包括一个告警。响应的实例包括放弃一个读取过程、改变一个ECC操作的参数和/或开始一个数据恢复操作。本专利技术的一些实施例包括针对存储元件状态的一个子集中的每个状态执行多个读取操作。存储元件状态表示在存储器系统中的多状态存储元件的不同数据值。接着基于多个读取操作来确定用于区别存储元件状态中的每一个的一组目前比较值。一种实施的一个实例包括对第一组跟踪存储元件执行读取操作以获取与第一状态相关联的多个阈电压电平、基于对第一组存储元件执行读取操作的步骤确定第一组跟踪存储元件的阈电压电平、对第二组跟踪存储元件执行读取操作以获取与第二状态相关联的多个阈电压电平、基于对第二组跟踪存储元件执行读取操作的步骤确定第二组跟踪存储元件的阈电压电平，且基于第一和第二状态的所确定的阈电压电平来修改现有的读取比较值，其中第一状态与第二状态彼此并不相邻。各种读取操作可为对一个请求数据的主机装置的响应或作为一个内部操作(例如，将数据复制到另一个位置、垃圾收集等等)的一部分。本专利技术的一种实施包括一组存储元件和一个控制器电路。存储元件包括多状态数据存储元件和跟踪存储元件。跟踪存储元件使用由数据存储元件所使用的多个状态的一个子集。控制器电路与跟踪存储元件通信且能够引起本文中所述功能的实现。存储器系统可为EEPROM存储器系统、闪存系统或其它适合类型的存储器系统。在一个实施中，控制器电路包括用于实现所述功能的专用硬件。在另一个实施中，控制器被编程以执行所述功能。例如，软件/固件可存储在一个或一个以上处理器可读存储媒体(例如、闪存、EEPROM、DRAM和其它媒介)上以便编程所述控制器。在一个例示性实施中，数据存储元件利用八个阈电压状态(状态0、状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6和状态7)且跟踪存储元件使用状态1和状态6。跟踪存储元件被分组成对以建立一个循环码的一位。三个位建立所述循环码。可将多组三对(例如四组)用于冗余。从以下已接合图示陈述本专利技术的优选实施例的描述中，将更加明显看出本专利技术的这些和其它目标和优点。附图说明图1为利用本专利技术一个实施例的一个闪存系统的方框图。图2为图1的系统的存储单元阵列的一部分的一个实施例的平面图。图3为在截面A-A处取得的图2的存储单元阵列的部分横截面图。图4为图3的结构的等效电路。图5为提供用于一个操作所述存储单元的方式的例示电压的一个表格。图6描绘本专利技术一个实施例的一个状态空间。图7描绘逻辑状态分配的一个实例。图8描绘不同循环编码方案的物理至逻辑状态分配的一个实例。图9为描绘与本专利技术一个实施例相关联的用户数据和开销数据的一个数据图(datamap)。图10描述跟踪单元数据模式到循环方案的分配的一个实例。图11为描述一个用于写入数据的方法的一个实施例的流程图。图12为描述一个用于读取数据的方法的一个实施例的流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于读取存储在一个存储器系统中的数据的方法，所述存储器系统包括一组多状态存储元件，所述多状态存储元件包括数据存储元件和跟踪存储元件，所述数据存储元件能够将可循环编码数据存储在一组多个状态中，所述方法包含以下步骤：　　　　读取所述跟踪存储元件，读取所述跟踪存储元件的所述步骤包括将所述跟踪存储元件的至少一子集分类入若干跟踪状态，所述跟踪状态对应于所述多个状态的一个子集，在所述子集中的状态被其它状态所分隔；　　　　基于所述分类而确定一个循环方案；和　　　　使用所述循环方案来读取所述数据存储元件的至少一个子集。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-6-13 10/461,2441.一种用于读取存储在一个存储器系统中的数据的方法，所述存储器系统包括一组多状态存储元件，所述多状态存储元件包括数据存储元件和跟踪存储元件，所述数据存储元件能够将可循环编码数据存储在一组多个状态中，所述方法包含以下步骤读取所述跟踪存储元件，读取所述跟踪存储元件的所述步骤包括将所述跟踪存储元件的至少一子集分类入若干跟踪状态，所述跟踪状态对应于所述多个状态的一个子集，在所述子集中的状态被其它状态所分隔；基于所述分类而确定一个循环方案；和使用所述循环方案来读取所述数据存储元件的至少一个子集。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述循环方案的所述步骤包括将两个或两个以上非冗余跟踪存储元件的分类加以组合以产生所述循环方案的一个识别。3.根据权利要求1所述的方法，其中读取所述跟踪存储元件的所述步骤包括将一个第一跟踪存储元件分类入一个第一跟踪状态且将一个第二跟踪存储元件分类入一个第二跟踪状态；和确定一个循环的所述步骤包括基于处于所述第一跟踪状态的所述第一跟踪存储元件和处于所述第二跟踪状态的所述第二跟踪存储元件的一个组合而产生一个第一识别器，所述第一识别器与其它非冗余识别器组合以识别所述的循环方案。4.根据权利要求3所述的方法，其中读取所述跟踪存储元件的所述步骤进一步包括将一个第三跟踪存储元件分类入所述第一跟踪状态、将一个第四跟踪存储元件分类入所述第二跟踪状态、将一个第五跟踪存储元件分类入所述第一跟踪状态和将一个第六跟踪存储元件分类入所述第二跟踪状态；所述的确定步骤进一步包括基于处于所述第一跟踪状态的所述第三跟踪存储元件和处于所述第二跟踪状态的所述第四跟踪存储元件的一个组合而产生一个第二识别器；所述的确定步骤进一步包括基于处于所述第一跟踪状态的所述第五跟踪存储元件和处于所述第二跟踪状态的所述第六跟踪存储元件的一个组合而产生一个第三识别器；将所述第一识别器、所述第二识别器和所述第三识别器结合在一起作为一个组合来识别所述循环方案。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述的第一识别器为一个第一位；所述的第二识别器为一个第二位；所述的第三识别器为一个第三位；和所述第一位、所述第二位和所述第三位包含一个用于所述循环方案的循环码。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述的多个状态包括八个状态；和所述子集包括一个第一状态和一个第二状态，所述第二状态与所述第一状态由至少四个其它状态所分隔。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述的多个状态包括八个状态状态0、状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6和状态7；和所述的子集包括状态1和状态6；所述的分类步骤包括确定一个特定跟踪存储元件被认为处于状态1还是状态6。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述的多个状态包括八个状态状态0、状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6和状态7；所述的子集包括状态1和状态6；和所述的分类步骤包括确定一个特定跟踪存储元件被认为处于状态1还是状态6，即使所述的特定存储元件实际上并不处于状态1或状态6。9.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述循环方案的所述步骤包括以下步骤存取来自成对的跟踪存储元件的数据；确定一个特定对是否具有一个处于一个第一跟踪状态的第一跟踪存储元件和一个处于一个第二跟踪状态的第二跟踪存储元件；如果所述特定对具有一个处于所述第一跟踪状态的跟踪存储元件和处于一个第二跟踪状态的所述第二跟踪存储元件，则基于所述的第一跟踪存储元件和所述的第二跟踪存储元件，确定识别所述循环方案的一个码的一个第一位，所述码包含所述第一位和至少一个其它非冗余位；和如果特定对具有一个处于所述第一跟踪状态的跟踪存储元件和处于一个第二跟踪状态的所述第二跟踪存储元件，则确定一个用于将所述第一状态和所述第二状态分配给所述特定对的最佳匹配。10.根据权利要求1所述的方法，其中读取所述跟踪存储元件的所述步骤包括读取多组跟踪存储元件；和确定一个循环方案的所述步骤包括基于一组跟踪存储元件而尝试识别所述循环方案和基于其它组跟踪存储元件而冗余地尝试识别所述循环方案。11.根据权利要求10所述的方法，其中如果不同组的跟踪存储元件识别不同循环方案，则在所述不同组跟踪存储元件之间通过一个多数表决方法来选择所述循环方案。12.根据权利要求1所述的方法，其中读取所述数据存储元件的至少一个子集的所述步骤包括基于所述循环方案而解码从所述数据存储元件的所述子集读取的数据。13.根据权利要求1所述的方法，其中不循环在所述跟踪存储元件中的数据。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述多状态存储元件为闪存存储元件。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述多状态存储元件为非易失存储器存储元件。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述多状态存储元件包括浮栅。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述多状态存储元件包括多层电介质，所述多层电介质包括一电荷存储电介质。18.根据权利要求1所述的方法，其中所述多状态存储元件为固态存储元件。19.根据权利要求1所述的方法，其中一个控制器执行所述的确定步骤。20.根据权利要求19所述的方法，其中可从一个主机系统中去除所述的控制器。21.根据权利要求19所述的方法，其中可从一个主机系统中去除所述控制器和所述多状态存储元件。22.根据权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤针对所述多个状态的一个子集中的每一状态而执行多个读取操作；基于执行多个读取操作的所述步骤来确定用于区别所述多个状态中的每一状态的一组目前比较值；和使用所述组目前比较值来读取所述数据存储元件的所述子集中的一个或一个以上。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述的执行步骤包括针对所述子集的一个第一状态而执行第一复数个读取操作、针对所述子集的一个第二状态而执行第二复数个读取操作、基于所述第一复数个读取操作而确定用于所述第一状态的一个第一值，和基于所述第二复数个读取操作而确定用于所述第二状态的一个第二值；和所述的确定步骤包括基于所述第一值和所述第二值而确定所述组目前比较值。24.根据权利要求22所述的方法，其中确定一组目前比较值的所述步骤包括以下步骤确定用于一个第一状态的一个代表阈电压值；确定用于一个第二状态的一个代表阈电压值；和基于用于所述第一状态的所述代表阈电压值和用于所述第二状态的所述代表阈电压值来改变现有的比较值，而不使用用于所述第一状态与所述第二状态之间的所有状态的数据。25.根据权利要求24所述的方法，其中执行多个读取操作的所述步骤包括以下步骤针对与一个第一状态相关联的多个阈电压电平而对所述跟踪存储元件的一个第一组执行读取操作；基于对所述跟踪存储元件的一个第一组执行读取操作的所述步骤来确定用于所述跟踪存储元件的所述第一组的阈电压电平；针对与一个第二状态相关联的多个阈电压电平而对所述跟踪存储元件的一个第二组执行读取操作；和基于对所述跟踪存储元件的一个第二组执行读取操作的所述步骤来确定用于所述跟踪存储元件的所述第二组的阈电压电平。26.根据权利要求22所述的方法，其中所述的多个状态包括存储逐渐增加的阈电压范围的八个状态；所述八个状态包括状态0、状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，和状态7；所述子集包括状态1和状态6；执行多个读取操作的所述步骤包括用于状态1和状态6的多个读取操作，每个读取操作对一个不同的阈电压电平进行测试；确定一组目前比较值的所述步骤包括基于执行多个读取操作的所述步骤来确定用于状态1的一个第一代表阈值和用于状态6的一个第二代表阈值；和确定一组目前比较值的所述步骤进一步包括使用所述第一代表阈值和所述第二代表阈值基于内插法和外插法来改变现有的一组比较值。27.根据权利要求22所述的方法，进一步包含以下步骤针对一组跟踪存储元件执行一组初始的读取操作；记录来自所述组的初始读取操作的差错信息；基于所述的差错信息而确定一个质量规格；和确定所述的质量规格是否符合预定义标准，执行多个读取操作和确定一组目前的比较值的所述步骤是响应于确定了所述质量规格符合所述预定义标准而执行的。28.一种读取存储在一个固态存储器系统中的数据的方法，所述存储器系统包括一组多状态存储元件，所述多状态存储元件包括数据存储元件和跟踪存储元件，所述的数据存储元件能够将可循环编码数据存储在一组多个状态中，所述方法包含以下步骤自所述跟踪存储元件读取非循环数据，读取所述跟踪存储元件的所述步骤包括将所述跟踪存储元件的至少一个子集分类入若干跟踪状态，所述跟踪状态被其它状态所分隔；基于所述分类来确定一个用于所述的数据存储元件的循环方案；和使用所述的循环方案来读取所述数据存储元件的至少一个子集。29.根据权利要求28所述的方法，其中所述的跟踪存储元件为闪存存储元件。30.根据权利要求29所述的方法，其中确定一个循环方案的所述步骤包括将两个或两个以上非冗余跟踪存储元件的分类加以组合以产生所述循环方案的一个识别。31.根据权利要求29所述的方法，其中读取非循环数据的所述步骤包括将一个第一跟踪存储元件分类入一个第一跟踪状态和将一个第二跟踪存储元件分类入一个第二跟踪状态；和所述的确定步骤包括基于处于所述第一跟踪状态的所述第一跟踪存储元件和处于所述第二跟踪状态的所述第二跟踪存储元件的一个组合而产生一个第一识别器，将所述的第一识别器与其它非冗余识别器组合以识别所述循环方案。32.根据权利要求29所述的方法，其中确定一个循环方案的所述步骤包括以下步骤存取来自成对的跟踪存储元件的数据；确定一个特定对是否具有一个处于一个第一跟踪状态的跟踪存储元件和一个处于一个第二跟踪状态的第二跟踪存储元件；如果所述特定对具有一个处于所述第一跟踪状态的跟踪存储元件和处于一个第二跟踪状态的所述第二跟踪存储元件，则基于所述的第一跟踪存储元件和所述的第二跟踪存储元件，确定识别所述循环方案的一个码的一个第一位，所述码包含所述第一位和至少一个其它非冗余位；和如果特定对具有一个处于所述第一跟踪状态的跟踪存储元件和处于所述第二跟踪状态的所述第二跟踪存储元件，则确定一个用于将所述第一状态和所述第二状态分配给所述特定对的最佳匹配。33.根据权利要求28所述的方法，进一步包含以下步骤针对所述多个状态的一个子集中的每一状态而执行所述跟踪存储元件的多个读取操作；基于执行多个读取操作的所述步骤来确定用于区别所述多个状态中的每一状态的一组目前比较值；和使用所述组目前比较值来读取所述数据存储元件的所述子集中的一个或一个以上。34.根据权利要求28所述的方法，进一步包含以下步骤执行针对一组跟踪存储元件的一组初始读取操作；记录来自所述组初始读取操作的差错信息；基于所述的差错信息而确定一个质量规格；和确定所述的质量规格是否符合预定义标准，执行多个读取操作和确定一组目前比较值的所述步骤是响应于确定了所述质量规格符合所述预定义标准而执行的。35.一种用于读取存储于一个存储器系统中的数据的方法，所述的存储器系统包括一组多状态存储元件，所述多状态存储元件包括数据存储元件和跟踪存储元件，所述的数据存储元件能够将可循环编码数据存储在一组多个状态中，所述方法包含以下步骤读取所述跟踪存储元件，读取所述跟踪存储元件的所述步骤包括将所述跟踪存储元件的至少一个子集分类入若干跟踪状态，所述跟踪状态对应于所述多个状态的一个子集；基于所述分类而确定来自一组循环方案的一个第一循环方案，所述组循环方案包括比跟踪状态更多的循环方案；使用所述循环方案来读取所述数据存储元件的至少一个子集；确定一个差错；再次读取所述跟踪存储元件且确定一组新比较点；和使用所述组新比较点来读取所述数据存储元件的所述子集中的一个或一个以上。36.一种存储器系统，其包含一组多状态存储元件，所述的多状态存储元件包括数据存储元件和跟踪存储元件，所述的数据存储元件能够将可循环编码数据存储在一组多个状态中；用于读取所述跟踪存储元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔C古特曼，斯蒂芬J格罗斯，沙阿扎德哈立德，杰弗里S冈威尔，
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[美国]