存储器磨损平衡的重映射制造技术

提供一种用于存储器(10)的磨损平衡的重映射方法和对应的设备。该方法(300)被实现为逻辑且包括如下步骤：接收(305)存储操作，所述存储操作包括逻辑存储地址(20)；将所述逻辑地址分为逻辑块地址部分(22)、逻辑线地址部分(24)和逻辑辅线地址部分(26)；将逻辑块地址部分转换(315)为物理块地址(23)；选择(320)线重映射关键字(33)；将所述线重映射关键字应用于所述逻辑线地址部分，以产生物理线地址(25)；产生(335)物理辅线地址部分(26)；以及结合(340)所述物理块地址、物理线地址和物理辅线地址，以产生所述存储操作的物理地址(28)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】存储器磨损平衡的重映射
技术介绍
特定存储装置(例如闪存)易于出现如下耗损情况这些存储器仅仅能存在多次更新(重写或擦除和写入)循环，尽管该次数可能相当大(十万以上)。为了弥补这种情况， 这些存储装置可采用称为磨损平衡的方法，其包括监控存储区的相对使用以及存储器的逻辑区和物理区之间的映射，以确保存储器的所有物理区以相同速率磨损。磨损平衡有助于延长存储装置的使用寿命。已经研发出多种用于磨损平衡的现有技术。通常在闪存转换层(FTL)中执行与这些技术相关的功能，该功能包括保持将存储器的逻辑块映射成存储器的物理块的查找表。 该查找表大略要求一个关于每一个存储块的状态的字。对于允许细粒度更新的存储器来说，以单个更新单元的粒度保持这种转换表将需要相当大的表，从而减小了标准存储容量。附图说明详细的描述将参照附图，在附图中相同附图标记指代相同的物体，且在附图中图1图示在其上可执行磨损平衡方法的示例性重映射的示例性存储系统；图2图示示例性磨损平衡方法的重映射函数；图3至图5图示利用图1中的存储装置的示例性转换操作；图6图示在其上可执行示例性磨损平衡方法的可替代示例性存储系统；以及图7图示示例性磨损平衡方法。具体实施方式存在很多用于制造存储器(例如SRAM、DRAM、闪存、忆阻器、PCM等)的不同技术。 诸如SRAM的一些存储器耗损非常慢(例如IO21次更新)，如此之慢以至于对大部分实际用途来说，它们可被认为支持无限制的更新。诸如闪存的另一些存储器耗损比较快(按IO5量级更新)。具体地，闪存为可重复编程的固态非易失性存储器。闪存包括多个存储单元，且每一个单元包括置于源区和漏区之间的基板沟道上的电浮动栅。薄栅氧化层将浮动栅与基板隔离。该单元的阈值电平受放置在浮动栅上的电荷的数量控制。如果电荷电平高于特定阈值，则该单元被读取为具有一个状态，如果低于该阈值，则被读取为具有另一个状态。为了使电子从基板通过栅氧化层移动到浮动栅，通过在指定时间段内向源极、漏极、基板以及单独的控制栅施加适当的电压组合，对期望的浮动栅电荷电平进行编程。来自浮动栅的电流泄漏随时间变化非常小，从而提供永久性存储。通过上述向元素施加适合的电压组合可减小浮动栅上的电荷电平，但优选的是包括与浮动栅相邻放置的单独擦除栅， 其中在浮动栅与单独擦除栅之间具有隧道氧化物的薄层。另一种存储技术，忆阻存储器(memristive memory)依据忆阻效应来工作。当电流流过特定材料(例如二氧化钛)时，它们的电阻可能改变，且这种改变非常持久；该材料记忆其电阻，因此叫忆阻器。这种效应在宏观尺度不显著，而在微观尺度变得显著。忆阻存储器单元由位于两个导体之间的忆阻材料薄膜组成。通过沿特定方向施加通过导体的高电流，薄膜的电阻可能增大或降低。然后可测量这种改变的电阻，而无需使用低电流使其改变。可采用交叉阵列形式制造忆阻装置，其中存在多条平行导线的层，然后在导线上端具有忆阻材料薄膜，然后在忆阻材料薄膜上端具有垂直于第一层导线的平行导线的层。不考虑单个单元的技术，大量的这种单元形成了存储器。该单元优选地与为作为字线(word line)的一行这种单元提供的公共控制栅一起以二维阵列形式布置在半导体集成电路芯片上，且每一列中的单元具有它们的连接至公共位线的漏极或源极。然后通过向在期望的单元处相交的字线和位线施加适合的电压，每一个单元可单独寻址。为了更新 (或重写、或擦除然后写入)该单元，不提供这种单独寻址，相反，通常将成组的单元连接在一起，以允许在一个组中的所有单元同时被更新。在闪存中，由于这样的组通常相当的大， 因此它们被称为擦除块。与提供擦除相比，闪存通常以较小粒度提供写入，而为了改变一组单元的内容，它们必须首先被擦除，因此更新仅可以以擦除块的级别发生。不同的存储系统对于不同的应用具有优势(例如由于成本、非易失性、用电量等)。然而，如之前所述，一些存储技术在它们可被更新(或重新编程、或擦除、或应用于特定存储技术的任何术语)的次数方面具有有限的寿命。随着单元所经历的循环次数增加， 该单元的物理属性改变。具体对于闪存来说，当循环次数达到几万时，其开始需要更多的电压和/或时间来对该单元进行编程和擦除。这被认为是由于在重复编程和擦除循环期间， 电子被俘获在各自的栅层和隧道介质层中。被俘获的电子的数量改变了该单元的操作特性，且在某一点处(近似为10万次循环)，需要如此多的电压或时间来对该单元进行编程或擦除或者编程和擦除，以至于进一步使用它变得不切实际。在忆阻系统中，认为导线中的金属迁移导致难以向忆阻膜驱动充分的电流来实现电阻变化；根据装置的特性，装置出现的循环次数会改变，但目前的装置可持续几千到几万次循环。为了弥补这种情况，经历“耗损”的存储装置可采用被称为磨损平衡的技术或方法，其包括基于逐块原理监控存储器使用率，和在存储器的逻辑区和物理区之间映射，以确保存储器的所有物理区以相同的速率耗损。可在闪存转换层(FTL)中执行与磨损平衡技术相关联的功能，之所以这么叫是因为这些技术通常与闪存结合使用。磨损平衡技术的一个示例包括保持可将存储器的逻辑块映射到存储器的物理块的查找表。对于每一个存储块，该查找表大略需要一个状态字。更新粒度在过去相当的大，我们甚至称更新单元为块。较新的装置容许较小的更新粒度，且称这种单元为线(line)更为恰当。然而，对于容许细粒度更新的存储器来说，以单个线的粒度保持这样的转换表将需要相当大的表，从而减小了标准存储容量。图1图示了在其上可至少利用块和线重映射函数执行示例性磨损平衡操作的示例性存储系统1。在图1中，闪存10被组织成存储单元，具体为很多块12，每一个块12为可闪擦除。每一个块12包括多个线14。每一个线14为可单独更新的最小存储单元。在一个实施例中，每一个块最少包括至少两个线，更为优选地最少包括8个线。每一个块12被设计为包含标准计算机扇区的数据值加上一些开销(overhead)字段。从计算机系统接收由块30表示的数据。待写入数据30的存储位置的逻辑地址20也由计算机系统发送。该逻辑地址20通过地址转换系统被转换为物理地址观。因此，在图1中，存储器10为具有4字节更新粒度(线)、1字节读取粒度的1 字节闪存，且被组织为4个块12，每一个块12具有8条线14 (32字节)。地址粒度为字节级。由图1中的存储系统1执行的重映射将逻辑地址20转换为物理地址观。逻辑地址20具有三个部分，即块地址22、线地址M以及辅线地址26。例如，利用完整的重映射表 32转换块地址22。利用逻辑块地址22在线重映射表35中查找线重映射关键字33来转换地址20的线部分对。将地址20的线部分M和关键字33传递至函数(F) 34，函数34产生转换的物理线地址25。利用该线地址转换允许存储器10的每一个块12将不同的重映射关键字用于函数F，且允许重映射函数F的性能被改变。地址20的辅线部分沈可无需转换而被传递。在很多存储类型中，更新可仅以线粒度来实现，而读取可以以更精细粒度(即以辅线级)来实现。如上所述，利用线重映射关键字33使逻辑线地址M经过函数34。在实施例中，函数34为两输入函数，其在线重映射关键字33固定的情况下变为双射输入(bijective on input)函数。利用固定的线重映本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：约瑟夫·A·图切克，埃里克·A·安德森，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：