提高闪存芯片存储效率的方法、闪存存储系统及其控制器技术方案

本发明专利技术公开了一种提高闪存芯片存储效率的方法，其中每一闪存芯片包括多个闪存页面，该方法包括步骤：实时检测估算每一闪存芯片的闪存页面所能保证的最长数据保持时间，并与所述闪存页面的最长数据保持时间标定值对比以将所述闪存页面记录为安全页面、危险页面或坏页面；将接收到的用户数据写入可用的且记录为安全页面的闪存页面，在没有可用的安全页面的情况下才将接收到的用户数据写入可用的且记录为危险页面的闪存页面，记录为坏页面的存储页面禁止写入数据。本发明专利技术还公开了一种闪存存储系统及其控制器。采用本发明专利技术实施例，能够有效地提高闪存页面的存储利用率，且实现过程简单、易行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种提高闪存芯片存储效率的方法、闪存存储系统及其控制器。
技术介绍
作为唯一主流的固态非挥发数据储存技术，闪存已经成为了全球半导体产业体系中发展最为迅速的一环。2010年市场研究报告显示，闪存产品的市场已突破200亿美元。基于闪存芯片的固态数据存储系统主要包含一个固态存储系统控制器和一个以上闪存芯片。闪存芯片的基本信息存储单元是浮栅金属氧化物半导体晶体管(Floating-GateTransistor)。浮栅金属氧化物半导体晶体管的阈值电压可以通过注射一定数量的电子进入浮栅而改变。因此，通过对浮栅内电子数目的精确控制，每个存储单元，即浮栅金属氧化 物半导体晶体管，可储存多个比特信息。精确控制浮栅内电子数目的过程通常被称为编程。在每一个存储单元可以被编程之前，其浮栅内的所有电子必须被移走，从而使得其阈值电压被置为最低，这个过程被称为擦除。在对信息存储单元编程的过程中，业界使用一种渐进式的“编程一校验一再编程”的方法以实现对浮栅内电子数目的精确控制。由于各种原因如电子隧道效应，浮栅内电子数目会随着时间而降低，这会导致闪存芯片只能保证有限的数据非挥发存储保持时间。重复的“编程/擦除”的操作会逐渐降低浮栅金属氧化物半导体晶体管的噪音容限，从而使得闪存芯片只有一定的“编程/擦除”次数限度，加上随着闪存制造工艺精度的不断提高，闪存器件的存储密度不断升高、价格不断下降，这样更加重了重复“编程/擦除”操作对于信息存储单元的副作用，使得闪存芯片的使用寿命、数据保持时间、及可靠性不断下降，由此固态存储系统控制器必须采用越来越强大而复杂的纠错码来应付不断下降的闪存信息存储单元可靠性，以保证整个固态存储系统的可靠性、使用寿命、及数据保持时间。随着闪存制造工艺精度的不断提高，信息存储单元的缺陷率也会不断上升。若闪存芯片中的某一存储页面含有过多的缺陷存储单元，此存储页面就会被标示为坏页面而被禁止使用。在现有设计中，在决定某一存储页面是否应被标示为坏页面时，其使用的标准相当严格和保守若所含的缺陷存储单元使得此存储页面无法完全保证在最差情况下(即最多所允许的编程/擦除次数和最长标定的存储保持时间)的数据可靠性，此页面即被标示为坏页面。可见，在现有实现中，对坏页面的标示完全根据最差可能发生的情况。显然，如果信息存储单元的缺陷率足够低，这种严格并且保守的坏页面标示标准可简化闪存芯片的管理，并同时不会造成过低的信息存储单元的使用效率。但是，随着信息存储单元缺陷率的不断上升，这种严格并且保守的坏块标示标准会导致急剧下降的信息存储单元使用效率。在现有技术中，申请号为201110214689. 4的中国申请专利公开了一种提高闪存芯片存储单元使用效率的方法，包括首先固态存储系统控制器将与其通信连接的闪存芯片内的所有存储块划分为好块、灰块和死块三类，其中存储块划分标准为，若存储块内所有存储页面不存在按照判定标准所设定的缺陷存储单元，此存储块即为好块，若存储块内超过预定数目的存储页面存在有缺陷存储单元，此存储块即为死块，除去好块和坏块之外的存储块均为灰块，另外将同固态存储系统控制器相通信连接的灰块特性存储模块中存储上所有灰块的特性指标，并且在固态存储系统控制器中设置灰块查询模块和存储块监控模块，在当用户在往对应的闪存芯片写入用户数据时，固态存储系统控制器根据当前的灰块的是否被使用情况决定是否能将此用户数据写入该灰块内，如果该灰块正在被使用，就不能将此用户数据写入该灰块内，如果该灰块未在被使用，就能将此用户数据写入该灰块内，在将此用户数据写入灰块内时，固态存储系统控制器 中的灰块查询模块通过调动固态存储系统控制器对灰块特性存储模块进行访问，获取相应灰块的具体特性指标，根据此特性指标信息，固态存储系统控制器就选择能存储该用户数据的灰块内物理页面进行存储，同时固态存储系统控制器通过存储块监控模块实现对所有好块和灰块的动态监控，实时地检测好块和灰块以动态决定是否应将该好块降格为灰块，和是否应将该灰块降格为死块，该动态决定的标准为，在实时检测过程中，如果检测到好块中的存储页面出现缺陷存储单元且缺陷存储单元未超过预定数目，即将该好块降格为灰块，如果检测到灰块中的存储页面出现缺陷存储单元且缺陷存储单元超过预定数目，即将该灰块降格为死块。但是，该方法是以闪存的存储块作为管理单元而进行判断处理的，即根据划分标准将存储块划分为好块、灰块和死块三类，那么当存储块内超过预定数目的存储页面存在有缺陷存储单元时，即存储块中的部分页出错或者失效时，控制器会将该块标记为坏块(badblock)，并将其弃用，严重浪费资源。另外，申请号为US 2012，0600, 54A1的美国申请专利则公开了一种闪存坏块的利用方法，具体公开了 首先借助量产工具软件扫描闪存，发现其中的坏块并记录在闪存控制器内；再对量产工具软件扫描发现的闪存坏块根据事先设定的“可供利用”之筛选条件再次扫描，符合筛选条件的所述坏块被标记并记录在闪存控制器内，等待使用；不符合筛选条件的坏块则标记为真正的坏块被记录在闪存控制器内，不再使用；重复所述扫描和标记过程直到所有闪存坏块都被标记和记录；最后将闪存中符合“可供利用”之筛选条件的坏块放在替换区等待使用。该方法充分利用了闪存的坏块，将那些超出闪存控制器ECC纠错范围，但仅仅是对某些数据不能存取，而某些数据能够存取的坏块作为能使用的闪存块；这样可扩展闪存的可用容量。。但是，该方法实现过程比较复杂，而且需要改变现有闪存存储系统的编程/擦除程序而实现，不利于普及使用。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种提高闪存芯片存储效率的方法、闪存存储系统及其控制器，能够有效地提高闪存页面的存储效率，且实现过程简单、易行。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案 一种提高闪存芯片存储效率的方法，其中每一闪存芯片包括多个闪存页面，该方法包括步骤 实时检测估算每一闪存芯片的闪存页面所能保证的最长数据保持时间，并与所述闪存页面的最长数据保持时间标定值对比以将所述闪存页面记录为安全页面、危险页面或坏页面；将接收到的用户数据写入可用的且记录为安全页面的闪存页面，在没有可用的安全页面的情况下才将接收到的用户数据写入可用的且记录为危险页面的闪存页面，记录为坏页面的存储页面禁止写入数据。一种控制器，包括 微处理单元； 闪存接口，耦接至所述微处理单元以及多个闪存芯片，其中每一闪存芯片包括多个闪存页面； 闪存管理模块，耦接至所述微处理单元以通过微处理单元对所述多个闪存芯片执行闪存管理程序，包括实时检测估算每一闪存芯片的闪存页面所能保证的最长数据保持时间，并与所述闪存页面的最长数据保持时间标定值对比以将所述闪存页面记录为安全页面、危险页面或坏页面；将接收到的用户数据写入可用的且记录为安全页面的闪存页面，在没有可用的安全页面的情况下才将接收到的用户数据写入可用的且记录为危险页面的闪存页 面，记录为坏页面的存储页面禁止写入数据。一种闪存存储系统,包括 多个闪存芯片，其中每一闪存芯片包括多个闪存页面； 控制器，耦接至所述多个闪存芯片以实时检测估算每一闪存芯片的闪存页面所能保证的最长数据保持时间，并与所述闪存页面的最长数据保持时间标定值对比以将所述闪存页面记本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高闪存芯片存储效率的方法，其中每一闪存芯片包括多个闪存页面，其特征在于，该方法包括步骤：实时检测估算每一闪存芯片的闪存页面所能保证的最长数据保持时间，并与所述闪存页面的最长数据保持时间标定值对比以将所述闪存页面记录为安全页面、危险页面或坏页面；将接收到的用户数据写入可用的且记录为安全页面的闪存页面，在没有可用的安全页面的情况下才将接收到的用户数据写入可用的且记录为危险页面的闪存页面，记录为坏页面的存储页面禁止写入数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹粤林，张彤，
申请(专利权)人：邹粤林，
类型：发明
国别省市：