存储设备和包括存储设备的存储系统技术方案

提供了一种存储设备和包括其的存储系统。存储设备包括：非易失性存储器，其具有有效页和空闲页；温度传感器，其被配置为感测非易失性存储器的温度；以及存储控制器，其被配置为实现：巡读模块，其被配置为读取有效页中所存储的有效数据且根据设定的时间段识别读取的有效数据中的错误的数量；以及保留模块，其被配置为基于温度或错误的数量，读取有效页中所存储的有效数据，且将有效数据写入空闲页，同时控制与写入空闲页的有效数据的值相对应的阈值电压分布宽度。阈值电压分布宽度。阈值电压分布宽度。

【技术实现步骤摘要】
存储设备和包括存储设备的存储系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年12月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2020
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0175534号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。


[0003]本申请涉及与存储设备的示例实施例一致的方法、装置和系统。

技术介绍

[0004]闪速存储器是一种非易失性存储器，其即使在电源中断时也可以保留存储的数据。近来，包括闪速存储器的存储设备(诸如固态驱动器(SSD)和存储器)、卡已被广泛使用。闪速存储器通过改变存储器单元的阈值电压来存储数据，且使用预定的读取电平来读取数据。然而，由于存储器单元的劣化，存储器单元的阈值电压可能随时间变化，且因此可能发生读取错误。

技术实现思路

[0005]一个或多个示例实施例提供一种具有改进的保留性能的存储设备。
[0006]一个或多个示例实施例提供一种具有改进的保留性能的存储系统。
[0007]根据示例实施例的一方面，一种存储设备包括：非易失性存储器，其具有有效页(valid page)和空闲页(free page)；温度传感器，其被配置为感测非易失性存储器的温度；以及存储控制器，其被配置为实现：巡读模块，其被配置为读取有效页中所存储的有效数据且根据设定的时间段识别读取的有效数据中的错误数量，以及保留模块，其被配置为基于温度或错误数量，读取有效页中所存储的有效数据，且将有效数据写入空闲页，同时与写入空闲页的有效数据的值相对应地控制阈值电压分布宽度。
[0008]根据示例实施例的一方面，一种存储系统包括：示例实施例的一方面，一种存储系统包括：主机控制器，其被配置为接收保留电平和保留模式激活命令，且响应于保留模式激活命令来生成指示保留电平的保留模式命令；以及存储控制器，其具有非易失性存储器设备，该非易失性存储器设备具有有效页和空闲页，其中，该存储控制器被配置为实现保留模块，该保留模块被配置为响应于保留模式命令，读取有效页中所存储的有效数据，且根据保留电平将有效数据写入空闲页，同时与写入空闲页的有效数据的值相对应地控制阈值电压分布宽度。
[0009]根据示例实施例的一方面，一种存储系统包括：存储设备；控制器，其被配置为监测存储设备维持断电状态的断电时段，且基于断电时段大于或等于设定的断电时段向存储设备提供保留模式命令；以及电源设备，其被配置为向存储设备和控制器供电。存储设备包括：非易失性存储器，其包括有效页和空闲页；以及存储控制器，其被配置为响应于保留模式命令，读取有效页中所存储的有效数据，且将有效数据写入空闲页。
[0010]本公开的各方面不限于本文中所阐述的那些方面。通过参考以下描述，本公开的
上述和其他方面对于本领域的普通技术人员将变得更加清楚。
附图说明
[0011]通过结合附图对示例实施例的以下描述，上述和其他方面将更加清楚，其中：
[0012]图1是图示根据示例实施例的存储系统的框图；
[0013]图2是图示根据图1的示例实施例的非易失性存储器的框图；
[0014]图3是根据示例实施例的3D V
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NAND结构的图；
[0015]图4是图示根据示例实施例的存储系统的操作的流程图；
[0016]图5是图示根据示例实施例的存储系统的操作的流程图；
[0017]图6至图8是图示根据示例实施例的保留操作的图；
[0018]图9和图10是图示根据示例实施例的存储系统的操作的图；
[0019]图11是图示根据示例实施例的存储系统的框图；
[0020]图12是图示根据示例实施例的存储系统的框图；
[0021]图13、图15和图17是图示根据示例实施例的存储系统的操作的流程图；
[0022]图14和图16是图示根据示例实施例的寄存器的框图；
[0023]图18是图示根据示例实施例的存储系统的框图；
[0024]图19和图20是图示根据示例实施例的存储系统的操作的流程图；
[0025]图21是图示应用了根据示例实施例的存储系统的系统的图；
[0026]图22是图示根据示例实施例的UFS系统的图；
[0027]图23是图示应用了根据示例实施例的存储系统的数据中心的图。
具体实施方式
[0028]图1是图示根据示例实施例的存储系统的框图。
[0029]参考图1，根据示例实施例的存储系统1可以包括主机100和存储设备200。
[0030]存储设备200可以包括用于根据来自主机100的请求存储数据的存储介质。作为一个示例，存储设备200可以包括固态驱动器(SSD)、嵌入式存储器或可移除外部存储器中的任一者或任何组合。当SSD被提供在存储设备200中时，存储设备200可以是符合标准(诸如非易失性存储器高速(NVMe)、SATA或SAS)的设备。当嵌入式存储器或外部存储器被提供在存储设备200中时，存储设备200可以是符合标准(诸如通用闪存(UFS)、嵌入式多媒体卡(eMMC)、安全数字(SD)或其他协议)的设备。主机100和存储设备200可以各自根据采用的标准协议生成和传输分组。
[0031]当存储设备200的非易失性存储器220包括闪速存储器时，闪速存储器可以包括2D NAND存储器阵列或3D(或垂直)NAND(VNAND)存储器阵列。作为另一示例，存储设备200可以包括各种其他类型的非易失性存储器。例如，磁RAM(MRAM)、自旋转移矩MRAM、导电桥接RAM(CBRAM)、铁电RAM(FeRAM)、相位RAM(PRAM)、电阻式存储器(电阻式RAM)、或各种其他类型的存储器可以应用于存储设备200。
[0032]根据示例实施例，主机100可以包括主机控制器110、主机存储器120和主机接口111。
[0033]根据示例实施例，主机控制器110和主机存储器120可以被实现为分开的半导体芯
片。替代地，在示例实施例中，主机控制器110和主机存储器120可以集成在同一半导体芯片中。作为一个示例，主机控制器110可以是提供在应用处理器中的多个模块中的任一者，且应用处理器可以被实现为片上系统(SoC)。此外，主机存储器120可以是提供在应用处理器中的嵌入式存储器或布置在应用处理器外部的非易失性存储器或存储器模块。
[0034]主机控制器110可以安装有操作系统(OS)，且可以通过操作系统(OS)控制主机100的整体操作。操作系统(OS)可以是例如Windows系列、Unix系列、Linux系列等中的任一者。主机控制器110可以管理将缓冲区域121的数据(例如，写入数据)存储到非易失性存储器220中或将非易失性存储器220的数据(例如，读取数据)存储到缓冲区域121中的操作。
[0035]主机接口111可以提供主机100与存储设备200之间的物理连接。主机接口21可以用各种类型的接口(诸如高级技术附件(ATA)、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储设备，包括：非易失性存储器，其包括有效页和空闲页；温度传感器，其被配置为感测所述非易失性存储器的温度；以及存储控制器，其包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为控制：巡读模块，以读取存储在所述有效页中的有效数据，且根据设定的时间段识别所读取的有效数据中的错误的数量；以及保留模块，以基于所述温度或所述错误的数量，读取存储在所述有效页中的所述有效数据，且在控制与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的阈值电压分布宽度的同时将所述有效数据写入所述空闲页。2.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述存储控制器包括缓冲存储器，以及其中，所述至少一个处理器还被配置为控制所述保留模块将从所述有效页读取的所述有效数据存储在所述缓冲存储器中，且将所述缓冲存储器中所存储的所述有效数据写入所述空闲页。3.根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述非易失性存储器包括第一存储器块和与所述第一存储器块分离的第二存储器块，以及其中，所述有效页被提供在所述第一存储器块中且所述空闲页被提供在所述第二存储器块中。4.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述存储设备还被配置为接收对应于所述存储设备的断电时段，以及其中，所述至少一个处理器还被配置为控制所述保留模块，以进一步基于所述断电时段，读取所述有效页中所存储的所述有效数据，且在控制与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度的同时，将所读取的有效数据写入所述空闲页。5.根据权利要求4所述的存储设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为基于所述断电时段大于或等于设定的断电时段，控制所述保留模块读取所述有效页中所存储的所述有效数据，且将所述有效数据写入所述空闲页。6.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为控制所述保留模块读取所述有效页中所存储的所述有效数据，且基于所述温度在设定时间内高于或等于设定的温度或所述错误的数量大于或等于设定值，在控制与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度的同时，将所读取的有效数据写入所述空闲页。7.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为控制所述保留模块以：基于所述温度在设定时间内高于或等于第一温度且低于或等于第二温度，在将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为第一宽度的同时将所读取的有效数据写入所述空闲页，基于计数的所述错误的数量为第一值，在将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为所述第一宽度的同时将所读取的有效数据写入所述空闲页，基于所述温度在所述设定时间内高于所述第二温度，在将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为第二宽度的同时将所读取的有效数据
写入所述空闲页，以及基于所述错误的数量为第二值，在将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为所述第二宽度的同时，将所读取的有效数据写入所述空闲页，其中，所述第一值小于所述第二值，以及其中，所述第一宽度大于所述第二宽度。8.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为通过使用其电压电平以逐步方式被改变的编程电压将所读取的有效数据写入所述空闲页，来控制所述保留模块以控制所述阈值电压分布宽度。9.根据权利要求8所述的存储设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为控制所述保留模块以：基于所述温度在设定时间内高于或等于第一温度且低于或等于第二温度，使用其电压电平以逐步方式被改变的第一编程电压将所读取的有效数据写入所述空闲页，以将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为第一宽度，基于所述错误的数量为第一值，使用其电压电平以逐步方式被改变的所述第一编程电压将所读取的有效数据写入所述空闲页，以将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为所述第一宽度，基于所述温度在所述设定时间内高于所述第二温度，使用其电压电平以逐步方式被改变的第二编程电压将所读取的有效数据写入所述空闲页，以将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为第二宽度，以及基于所述错误的数量为第二值，使用其电压电平以逐步方式被改变的所述第二编程电压将所读取的有效数据写入所述空闲页，以将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为所述第二宽度，其中，所述第一值小于所述第二值，以及其中，所述第一编程电压包括比所述第二编程电压少的步数。10.根据权利要求8所述的存储设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为控制所述保留模块以：基于所述温度为第一温度，使用其电压电平以逐步方式被改变第一电压电平的第一编程电压将所读取的有效数据写入所述空闲页，以将与写入所述空闲页的所述有效数据的值相对应的所述阈值电压分布宽度控制为第一宽度，基于所述错误的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李哲昊，南基钟，洪源基，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：