存储设备和操作存储设备的方法技术

一种存储设备包括非易失性存储器设备和存储控制器。非易失性存储器设备包括具有第一写入速度的第一存储器区域和具有不同于第一写入速度的第二写入速度的第二存储器区域。存储控制器包括内部缓冲器，并且在第一模式中优先将来自外部主机的数据存储在第一存储器区域中。存储控制器通过以下操作来控制数据迁移操作：通过多次执行读取操作

【技术实现步骤摘要】
存储设备和操作存储设备的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年11月17日提交的第10
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2021
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0158182号韩国专利申请和2022年1月13日提交的第10
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2022
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0005071号韩国专利申请的优先权，他们中的每一个的公开内容通过引用整体并入本文。


[0003]示例性实施例通常涉及半导体集成电路，更具体地，涉及存储设备和操作存储设备的方法。

技术介绍

[0004]半导体存储器设备分为易失性存储器和非易失性存储器。存储在易失性存储器中的数据在断电之后可能会丢失。存储在非易失性存储器中的数据即使在断电之后也能保留。闪存设备是非易失性存储器设备的示例。闪存设备具有大容量存储能力、相对高的抗噪性和低功率操作。因此，闪存设备被用于各种领域。例如，诸如智能电话或平板个人计算机(PC)的移动系统可以采用闪存作为存储介质。
[0005]在包括非易失性存储器设备和存储控制器的移动设备中，正在尝试减小存储控制器的大小。

技术实现思路

[0006]一些示例性实施例可以提供一种能够减小存储控制器的大小的存储设备。
[0007]一些示例性实施例可以提供一种操作能够减小存储控制器的大小的存储设备的方法。
[0008]根据一些示例性实施例，一种存储设备包括非易失性存储器设备和存储控制器。非易失性存储器设备包括具有第一写入速度的第一存储器区域和具有不同于第一写入速度的第二写入速度的第二存储器区域。存储控制器包括内部缓冲器，并且在第一模式中优先将来自外部主机的数据存储在第一存储器区域中。存储控制器通过以下操作来控制数据迁移操作：通过多次执行读取操作
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传送操作以通过第一单元读取预先存储在第一存储器区域中的第二数据并将数据的第一单元传送到非易失性存储器设备的数据输入/输出(I/O)电路，以及通过将传送到数据I/O电路的第二数据存储在第二存储器区域中。
[0009]根据一些示例性实施例，提供了一种操作存储设备的方法，该存储设备包括具有第一写入速度的第一存储器区域和具有不同于第一写入速度的第二写入速度的第二存储器区域，以及包括内部缓冲器并控制非易失性存储器设备的存储控制器。根据该方法，由存储控制器从外部主机接收第一数据，由存储控制器以第一模式将第一数据编程在第一存储器区域中，由存储控制器多次执行读取操作
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传送操作以通过第一单元读取预先存储在第一存储器区域中的第二数据并将数据的第一单元传送到非易失性存储器设备的数据输入/输出(I/O)电路，并且由非易失性存储器设备将传送到数据I/O电路的第二数据编程在第二
存储器区域中。
[0010]根据一些示例性实施例，一种存储设备包括非易失性存储器设备和存储控制器。非易失性存储器设备包括具有第一写入速度的第一存储器区域和具有不同于第一写入速度的第二写入速度的第二存储器区域。存储控制器包括内部缓冲器，并且在第一模式中优先将来自外部主机的数据存储在第一存储器区域中。存储控制器通过以下操作来控制数据迁移操作：通过多次执行读取操作
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传送操作以通过第一单元读取预先存储在第一存储器区域中的第二数据并将数据的第一单元传送到非易失性存储器设备的数据输入/输出(I/O)电路，以及通过将传送到数据I/O电路的第二数据存储在第二存储器区域中。存储控制器还包括处理器、编程/迁移管理器和纠错码(ECC)引擎。处理器基于与第一数据相关联的写入请求，将与第一数据相关联的写入模式确定为第一模式和将第一数据存储在第二存储器区域中的第二模式之一。编程/迁移管理器在处理器的控制下控制编程操作和数据迁移操作。ECC引擎通过对数据的第一单元执行ECC译码操作来纠正数据的第一单元中的错误。
[0011]相应地，在根据示例性实施例的存储设备和操作存储设备的方法中，当存储控制器要将第一数据编程到具有更高写入速度的第一存储器区域中时，存储控制器执行数据迁移操作，以将预先存储在第一存储器区域中的第二数据顺序地移动到存储控制器的内部缓冲器中，并将第二数据编程到具有更低写入速度的第二存储器区域中。因此，内部缓冲器的数据容量可能小于第一存储器区域的数据存储容量，因此可以通过减小内部缓冲器的大小来减小存储控制器的大小。
附图说明
[0012]从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解说明性的、非限制性的示例性实施例。
[0013]图1是示出根据示例性实施例的存储系统的框图。
[0014]图2是示出根据示例性实施例的图1中的主机的框图。
[0015]图3是示出根据示例性实施例的图1中的存储设备中的存储控制器的示例的框图。
[0016]图4A是示出图1的存储设备中的存储控制器和一个非易失性存储器设备之间的连接关系的框图。
[0017]图4B示出了图4A中的处理器和编程/迁移管理器。
[0018]图4C是示出图4A的存储设备的操作的时序图。
[0019]图5是示出根据一些示例性实施例的图4A中的非易失性存储器设备的框图。
[0020]图6是示出图5的非易失性存储器设备中的存储器单元阵列的框图。
[0021]图7A是示出图6的存储器块之一的电路图。
[0022]图7B是示出图6中的存储器块之一的透视图。
[0023]图7C是图6的存储器块的示例的俯视图。
[0024]图8示出了图7A的存储器块中的NAND单元串CS的结构的示例。
[0025]图9示出了第一存储器区域的阈值电压分布和第二存储器区域的阈值电压分布。
[0026]图10和图11分别示出了根据示例性实施例的图5中的存储器单元阵列的示例。
[0027]图12和图13示出了根据示例性实施例的图4A的存储设备分别在第一模式和第二模式下执行写入操作。
[0028]图14示出了根据示例性实施例的图4A的存储设备在第一模式下执行数据迁移操作。
[0029]图15A示出了根据示例性实施例的图14的存储设备的操作序列。
[0030]图15B示出了根据示例性实施例的图14的存储设备的操作序列。
[0031]图16是根据示例性实施例的图5中的存储器单元阵列的示例的框图。
[0032]图17和图18示出了图16的示例Turbo写入缓冲器类型。
[0033]图19是示出图1的存储系统的操作的流程图。
[0034]图20是示出图1的存储设备的物理存储空间的框图。
[0035]图21是示出根据示例性实施例的操作存储设备的方法的流程图。
[0036]图22是根据示例性实施例的非易失性存储器设备的截面图。
[0037]图23是示出根据示例性实施例的包括半导体设备的电子系统的框图。
[0038]图24是示出根据示例性实施例的存储系统的框图。
[0039]图25示出了示例性实施例应用于图24的存储系统的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储设备，包括：非易失性存储器设备，包括具有第一写入速度的第一存储器区域和具有不同于所述第一写入速度的第二写入速度的第二存储器区域；和存储控制器，包括内部缓冲器，所述存储控制器被配置为在第一模式中优先将来自外部主机的第一数据存储在所述第一存储器区域中，其中，所述存储控制器被配置为通过以下操作来控制数据迁移操作：多次执行读取操作
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传送操作以通过第一单元读取预先存储在所述第一存储器区域中的第二数据并将数据的第一单元传送到所述非易失性存储器设备的数据输入/输出I/O电路；以及将传送到所述数据I/O电路的所述第二数据存储在所述第二存储器区域中。2.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述第一单元对应于所述内部缓冲器的数据存储容量，其中，响应于所述第一存储器区域中的用于存储数据的有效区域的大小小于所述第一数据的大小，所述存储控制器被配置为：多次执行纠正操作以纠正数据的第一单元的错误；以及并行执行所述读取操作和所述传送操作，并且其中，所述第二速度比所述第一速度更慢。3.根据权利要求1所述的存储设备，其中：所述第一存储器区域中的每个第一存储器单元被配置为存储N位数据，所述第二存储器区域中的每个第二存储器单元被配置为存储M位数据，并且M和N是自然数，M大于N。4.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述第一存储器区域是单级单元区域，并且所述第二存储器区域是三级单元区域，其中，所述存储控制器被配置为对所述第二数据执行三次所述读取操作
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传送操作，并且所述第一单元对应于所述第一存储器区域和所述第二存储器区域的页面单元。5.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述存储控制器还包括：处理器，被配置为基于与所述第一数据相关联的写入请求，将与所述第一数据相关联的写入模式确定为所述第一模式和将所述第一数据存储在所述第二存储器区域中的第二模式之一；和编程/迁移管理器，被配置为在所述处理器的控制下控制编程操作和所述数据迁移操作。6.根据权利要求5所述的存储设备，其中，所述存储控制器还包括：纠错码ECC引擎，被配置为通过对数据的第一单元执行ECC译码操作来纠正数据的第一单元中的错误。7.根据权利要求6所述的存储设备，其中，数据的第一单元包括用户数据部分和奇偶校验数据部分，并且其中，所述ECC引擎被配置为基于所述奇偶校验数据部分来纠正错误。
8.根据权利要求5所述的存储设备，其中，所述存储控制器还包括：片上存储器，所述编程/迁移管理器被加载到所述片上存储器上，并且其中，所述处理器被配置为执行加载到所述片上存储器上的所述编程/迁移管理器。9.根据权利要求5所述的存储设备，其中，所述处理器被配置为：基于空闲时间确定来自所述外部主机的当前写入请求相对于先前写入请求是否是连续的；以及基于与连续性相关联的确定结果，将所述写入模式确定为所述第一模式和所述第二模式之一。10.根据权利要求9所述的存储设备，其中，所述空闲时间对应于所述当前写入请求和在所述当前写入请求之前接收的先前写入请求之间的时间间隔，并且其中，所述处理器被配置为：将所述空闲时间与参考时间间隔进行比较；响应于所述空闲时间小于所述参考时间间隔，确定所述当前写入请求是连续的，以及响应于所述空闲时间等于或大于所述参考时间间隔，确定所述当前写入请求是非连续的。11.根据权利要求10所述的存储设备，其中，所述处理器被配置为：响应于确定所述当前写入请求是连续的，基于所述第一模式对所述当前写入请求执行写入操作；以及响应于确定所述当前写入请求是非连续的，基于所述第二模式对所述当前写入请求执行写入操作。12.根据权利要求5所述的存储设备，其中，所述处理器被配置为基于所述第一数据的大小将所述写入模式确定为所述第一模式和所述第二模式之一。13.根据权利要求12所述的存储设备，其中，所述处理器被配置为：响应于所述第一数据的大小等于或大于参考大小，将所述第一数据存储在所述第一存储器区域中；以及响应于所述第一数据的大小小于所述参考大小，将所述第一数据存储在所述第二存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋沅钟，金栒永，金太暎，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：