存储器系统技术方案

一种存储器系统包括易失性第一存储单元、设置有多个能够存储多值数据的存储器基元的非易失性第二存储单元，该存储器基元具有多个页，还包括在主机设备和第二存储单元之间利用第一存储单元进行数据传输的控制器。该控制器包括保存处理单元和损坏信息恢复处理单元，在数据以一次写入方式被写入第二存储单元之前，当数据被写入和被写入了数据的页相同的存储器单元的低阶页时，该保存处理单元备份该低阶页的数据；并且当该低阶页的数据损坏时，该损坏信息恢复处理单元使用所述备份数据恢复所述损坏数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用非易失性半导体存储器装置的存储器系统。
技术介绍
一些个人计算机(PC)使用硬盘装置作为次级存储装置。在这些PC中，已知的技术是将已经存储在硬盘装置上的数据做*以防止由于一些故障而使数据失效。例如，当探测到在硬盘装置上改变数据的行为时，在发生数据改变之前产生作为数据的备除的快照(snapshot)，和产生关于数据改变的日志。然后，在每个预定的时间重复进行以下的处理，生成新的快照，在生成新的快照之前使以前生成的快照无效，并生成新的日志(参见，美国专利申请^^开No. 2006/0224636)。在由于某种原因翁:据变得无效的情况下，可以通过参考快照和日志来恢复数据。最近几年，作为非易失性半导体存储器装置的NAND闪速存储器的容量以急剧地增大。结果，包含具有NAND闪速存储器作为次级存储装置的存储器系统的PC已ii^实际应用。但是，与将具有硬盘装置作为次级存储装置的个人计算机中存储的数据作^#的情况不同，在美国专利申请^〉开No. 2006/0224636中公开的技术不能应用于对具有NAND闪速存储器作为次级存储装置的个人计算机中存储的数据进行#。这是因为，为了增加NAND闪速存储器的容量，采用了多值存储技术，该技术能够在一个存储器基元中存储等于或大于2位的多个数据(多值数据)。配置成多值存储器的存储器基元中的场效应晶体管具有叠栅结构(stacked gate structure )，其中栅极绝缘膜、浮置栅极电极、栅极间绝缘膜以及控制栅极电极按顺序层叠在沟道区，并且能够根据累积在浮置栅极电极的电子的数量来设定多个阈值电压。为了能够基于多个阈值电压进行多值存储，需要使对应于一个数据的阈值电压的分布极其的窄。例如，作为能够存储多4个值的多值存储器，存在这样的存储器，其在一个存储器基元中包括低阶页(lower order page)和高阶页(higherorder page)，并通过在各页中写入1位数据来存储2位(4个值)的数据。在这样的多值存储器中写入数据的方法中，在数据被写入第 一存储器基元的低阶页后，将数据写入与该第一存储器基元相邻的存储器基元(第二存储器基元)的低阶页。在数据被写入该相邻的存储器基元后，将数据写入第一存储器基元的高阶页(参见，例如，JP-A2004-192789 (KOKAI))。然而，在这样的多值存储器中，较早地写入了数据的第一存储器基元的阈值由于与第 一存储器基元相邻的第二存储器基元的阈值电压而波动，在该第二存储器基元中的数据的写入时间较晚。因此，在该多值存储器中，容易发生低阶页崩溃，其中在某个存储器基元的高阶页写入数据时，由于例如某种原因，例如，非正常断电(以下称作短中断(short break))，写入被中断，那么在先前写入了数据的低阶页中的数据也^皮损坏。所以，如美国专利2006/0224636所述，在具有NAND闪速存储器作为次级存储装置的个人计算机中，例如，在某个存储器基元的高阶页写入日志的同时，当由于短中断而发生低阶页数据的损坏时，就出现了这样的问题，即，不仅当前正在被写入的数据被损坏，甚至正在被写入数据的该存储器基元的低阶页的数据也被损坏，并且该数据不能被恢复。换句话说，采用美国专利2006/0224636所述的为具有包含NAND闪速存储器作为次级存储器装置的存储器系统的个人计算机进行备除的方法，不足以将个人计算机的状态恢复到短中断之前的状态。尤其是，在传统的方法中，当在某个存储器晶体管的高阶页中进行写入期间发生短中断后，在下次启动存储器系统时，该存储器系统的状态不能够被重置到短中断发生之前的最后状态。将存储器恢复到发生短中断时的最后状态的处理还没有^^提出。
技术实现思路
根据本专利技术一个实施方式的存储器系统包括易失性第一存储单元；非易失性第二存储单元，其中设置了能够存储多值数据的多个存储器基元，该存储器基元具有多个页；以及控制器，其通过第一存储单元执行在主机设备和第二存储单元之间的数据传输，在第一存储单元中存储包括在该存储器系统的启动(startup)操作期间在第二存储单元存储的数据的存储位置的管理信息，并在更新存储的管理信息的同时，基于该存储的管理信息在第一和第二存储单元中执行数据管理。该控制器包括保存处理单元，在以一次写入(write-once)方式将数据写入第二存储单元前，如果数据已经被写入了其存储器基元与被写入数据的页的存储器基元相同的低阶页，则保存处理单元#该低阶页的数据；以及损坏信息恢复处理单元，当在低阶中的数据损坏时，该损坏信息恢复处理单元使用由该保存处理单元*的lt据恢复该损坏数据。附图说明图1《L才艮据本专利技术第一实施方式的存储器系统的配置的示例的框图；图2是NAND存储器中的任意一个块的配置示例的电路图；图3A是DRAM的功能配置示意图，图3B是NAND存储器的功能配置示意图4是用于管理存储在存储器系统中的数据的层结构示例的示图；图5示出了高速緩存(cache)管理信息表的示例；图6示出了逻辑NAND管理信息表的示例；图7示出了 NAND内逻辑物理转换信息表的示例；图8是根据第一实施方式的在管理信息存储区存储的管理信息存储信息的内容的示例的示意图；图9示出了日志的示例；图10是图l所示驱动控制单元的功能配置的示例的框图；图11是图IO所示数据管理单元的功能配置的示例的框图12A至12D是存储器基元中的数据和该存储器基元的阈值电压之间的关系和写入NAND存储器的顺序的示例的示图13A至13E是解释在一次写入处理期间的^f氐阶页数据损坏的示图；图14是在存储器系统的一次写入区写入数据的处理过程的示例的流程图15是用于对准在NAND存储器中的数据和在一次写入处理中的管理信息的规则的示例的示图16和17是在发生短中断后用于写入的数据的恢复处理的示例的流程图。具体实施例方式下面将参照附图详细描述本专利技术的示范性实施方式。本专利技术不限于这些实施方式。根据本专利技术 一个实施方式的存储器系统包括非易失性半导体存储装置，并被用作主机设备(例如个人电脑)的次级存储器(SSD:固态驱动器)。该存储器系统具有存储主机设备请求写入的数据的功能，以及读取主机设备请求读取的数据并将该数据发送到主机设备的功能。图1是根据本实施例的存储器系统10的配置示例的框图。该存储器系统10包括作为第一存储单元的DRAM (动态随M取存储器)11、作为第二存储单元的NAND闪速存储器(以下称为"NAND存储器")12、电源电路13和作为控制器的驱动控制单元14。DRAM 11用作用于数据传输、管理信息记录或工作区的存储单元。具体说，当DRAM 11用作用于数据传输的存储单元时，在数据被写入NAND存储器12之前该DRAM 11用于临时存储由主机设备请求写入的数据，并且该DRAM 11用于从NAND存储器12中读取该主机设备请求读取的数据并临时存储该读取的数据。当该DRAM ll用作用于管理信息记录的存储单元时，该DRAM 11用于存储管理信息以管理存储在DRAM 11和NAND12中的数据的存储位置。当该DRAMll用作用于工作区的存储 单元时，例如，当恢复管理信息时，在所使用的日志的扩展期间，使用该 DRAM 11。NAND存储器12用作存储单元，用于在其中存储数据。具体说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储器系统，包括：　易失性第一存储单元；　非易失性第二存储单元，其中设置有多个能够存储多值数据的存储器基元，所述存储器基元具有多个页；以及　控制器，其在主机设备和所述第二存储单元之间通过所述第一存储单元来执行数据传输， 将包括在所述存储器系统的启动操作期间存储在所述第二存储单元的数据的存储位置的管理信息存储在所述第一存储单元，并且在更新存储的管理信息的同时，基于所述存储的管理信息在所述第一和第二存储单元中执行数据管理，所述控制器包括：　保存处理单元， 在将数据以一次写入方式写入所述第二存储单元之前，如果数据已经写入了其存储器基元与被写入数据的页的存储器基元相同的低阶页，则所述保存处理单元将所述低阶页的数据备份；以及　损坏信息恢复处理单元，当所述低阶页中的数据被损坏时，所述损坏信息恢 复处理单元使用由所述保存处理单元备份的所述数据恢复被损坏的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢野纯二，松崎秀则，初田幸辅，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]