使用搅乱地址数据的存储系统和方法.docx

使用搅乱地址数据的存储系统和方法专利名称：使用搅乱地址数据的存储系统和方法技术领域：本发明总体上涉及半导体存储设备更具体地说，本发明涉及使用搅乱(scramble)地址数据的方法操作的存储系统技术背景闪存设备是一种电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，其中使用单个 存储系统操作擦除或编程多个存储区域其他类型的EEPROM仅仅允许由单 一存储系统操作擦除或编程单个存储区域因此，包含闪存的存储系统比起 使用其他类型EEPROM的存储系统享有更高的操作性能然而，如同其他类 型的EEPROM,形成闪存的构成存储单元会由于与隔离电荷存储组件的电介 质相关的磨损而经过特定次数的擦除/编程操作之后变得老化闪存在其操作特性上是非易失性的因此，在不提供电源时能保持存储 的数据闪存同时提供对物理影响的良好免役性和较快的数据访问速度由 于这些属性，闪存广泛地应用于不使用电池的便携式电子设备当前，闪存 有两种类型NOR闪存和NAND闪存——它们的区别在于关于存储单元使 用的逻辑门的特性可以使用每个存储单元存储一位信息(SBC)的存储单元或每个存储单元 存储多位信息(MBC)的存储单元的存储单元阵列实施闪存。

图1是常规NAND闪存设备的相关部分的框图参见图1，闪存设备的示例部分包括存储单元阵列10、行选择器(下文， "X-选择器，，)20和数据寄存器以及读出放大器(S/A)30使用标识为MBO至 MB(m-l)的多个存储块实施存储单元阵列10为了便于当前讨论，假设多个 存储块MBO至MB(m-l)中的每一个在结构上基本类似多个存储块MBO至 MB(m-l)中的每个适用于存储2N位数据，其中N是大于或等于1的正整数 X-选择器20响应所接收的行地址，选择多个存储块MBO至MB(m-l)之一(例 如，随后的讨论中选才奪MBO)和在所选存储块中的一条字线S/A30通过位线 连接到所选存储块，并在编程操作期间用作写驱动以及在读操作期间用作读出》文大器图2是进一步图解说明图1所示的所选存储块MB0部分以及S/A 30的 对应部分的框图参见图2，所选存储块MB0包括分别连接到多条位线之一的多个串11 这里，只示出了单个奇/偶位线对(BLeO和Bk)0)，本领域技术人员可以理解许 多位线或奇/偶位线对能用于实施所选存储块MBO多个串11中的每一串包 括串选择晶体管SST、地线选择晶体管GST以及配置在串选择晶体管SST和 地线选择晶体管GST之间的多个串接存储单元MC31至MCO。

串11中的串 选择晶体管SST —起连接至由X-选择器20控制的串选择行SSL串11中 的地线选择晶体管GST —起连接至由X-选择器20控制的地线选择线GSL 串11中的多个串接存储单元MC31-MC0分别连接至由X-选择器20控制的 对应字线WL31至WLOS/A30包括连接到位线对BleO和BloO的位线选择器31以及相关寄存器 32位线选择器31选择位线对BleO和BloO之一并电连接所选位线和寄存器 32寄存器32根据当前编程操作指定的编程数据向所选位线施加编程电压(例 如，地线电压)或编程禁止电压(例如，电源电压)寄存器32在当前读操作期 间通过所选位线检测在多个存储单元中的一个或多个存储单元中存储的数 据虽然未在图2中所示，其他位线对使用类似结构分别连接至对应寄存器假设每条字线与两页(2P)(即，奇数页和偶数页)相关，以及每个串接的存 储单元存储2位数据(2B),以及多个存储块的每个存储块包括32条字线 (32WL)，则每个存储块包括128页(32WI^2P3B)进一步假设行地址包括选择期望的存储块的块地址和在所选存储块中选 择一个或多个页的页地址，则必须用7位地址(下文，称为"第一行地址，，) 选择128页中的每一页。

进一步假设存储单元阵列10中的1024个存储块， 必须用IO位地址(下文，称为"第二行地址，，)选择1024个存储块之一因此，地址编码必须选择一个存储块中的所有页，并然后选择下个存储 块中的页例如，如图3A所示，使用7位第一地址A12至A18在每个存储 块中的128页之间选择，以及使用多个第二地址位A19至Ai在存储块之间 选捧当7位第一地址是0000000时，在所选存储块中选才奪第一页0P当7 位第一地址是1111111时，在所选存储块内选^^最后一页127P根据这些工作假设，便于将外部提供的地址"映射"到闪存设备内的物理地址位置即，外部提供的地址改变为块地址和包括行地址的页地址然 而，该处理有一些限制例如，在使用上述假设之外时，当存储3-位数据而不是2-位数据时，每个存储块包括192页或(32肌*2 *38)当每个存储单元存储3-位数据时，不可能以上述方式将对应地址数据划 分为页地址和块地址即，需要8-位地址在192页之间进行选择然而，可 以使用8-位地址在256页之间进行选择为此，存在可以由每个存储块内没 有分配或识别的8-位地址(例如，错误的8-位地址)选择的页例如，如图3A所示，闪存设备每个存储单元存储2-位数据，选择第一 存储块BLK0的第 一页/最后页的页地址等同于选择第二或另 一存储块的第一 页/最后页的页地址。

相反，如图3B所示，闪存设备每个存储单元存储3-位 数据，选择第一存储块BLKO的第一页/最后页的页地址不同于选择第二或另 一存储块的第一页/最后页的页地址该结果排除了将外部提供地址有效映射 到对应闪存设备的页地址和块地址即，当每个存储单元存储3-位数据时， 从映射到页的地址中区别出映射到构成存储块的地址是不可能的为此，控 制闪存设备的存储控制器需要用于将外部提供的地址转换成应用于图3B所 示的闪存设备的内部地址的地址转换表发明内容在一个实施例中，本发明提供一种在闪存系统内搅乱地址数据的方法， 该闪存系统包括闪存控制器和存储2N+1位数据的闪存设备，其中N是大于 或等于1的正整数，其中存储在闪存设备中的数据被布置在多个存储块中， 每个存储块包括多个物理页，该方法包括将从闪存控制器接收的外部地址 数据转换为可在闪存设备内操作的内部地址数据，并指定外部地址数据内的 特定搅乱地址数据值，并忽略与包括搅乱地址数据值的外部地址数据相关的 当前数据访问操作，从而内部地址数据不选择每个存储块中的多个物理页在另一实施例中，本发明提供一种存储系统，包括闪存控制器和存储 2N+1位数据的闪存设备，其中N是大于或等于1的正整数，其中存储在闪 存设备中的数据被布置在多个存储块中，每个存储块包括多个物理页，其中 闪存设备被配置有将从闪存控制器接收的外部地址数据转换为闪存设备内操 作的内部地址数据的电路，其中外部地址数据中的特定搅乱地址数据值使得 所述电路忽略与包括搅乱地址数据值的外部地址数据相关的当前数据访问操作，从而内部地址数据不选4奪每个存储块中的多个物理页。

图1是常规NAND闪存设备的框图；图2是图1的存储块部分和对应数据寄存器&检测放大器电路的框图； 图3A是示出每个存储单元存储2位数据的闪存设备的块和页地址的表格；图3B是示出每个存储单元存储3位数据的闪存设备的块和页地址的表格；图4是根据本发明实施例的存储系统的一般框图； 图5是示出根据本发明实施例的示例性地址搅乱方法的表格； 图6是进一步图解说明在图4的闪存控制器和闪存设备之间使用的地址 搅乱方法的表格；和图7是进一步图解说明图4的闪存设备的框图具体实施方式闪存设备用作能应用于本发明实施例的非易失性存储设备的一个示例现在将参考附图在一些附加细节上描述本发明的实施例然而，本发明 能体现为不同形式并不应理解为仅限于示例性实施例而是，本实施例仅作 为教导性示例图4是根据本发明实施例的存储系统的一般框图参见图4,存储系统包括含有用于存储3位数据的存储单元阵列的闪存 设备1000和相关闪存控制器2000示例性存储系统例如涉及存储卡、用于 硬盘驱动器(HDD)的緩沖存储器，用于各种计算平台的高容量存储器等存储设备1000受闪存控制器2000控制，并表示为每存储单元存储"奇 数位数据"或2N+1位数据的存储设备的示例，其中N是大于或等于1的正 整数。

闪存控制器2000接收外部提供的地址数据(例如，从主设备CPU)，并 将"外部地址数据"转换为适于在存储3位数据的存储设备1000内使用的"内 部地址数据"如涉及图3B的上面讨论所建议的，常规存储系统在不求助查询表的情况下一般不能执行外部至内部地址数据转换然而，使用查询表相对较慢，并 且本发明实施例提供更高效的解决方案因此，不象常规方案，闪存控制器2000将外部地址数据转换为内部地址数据(例如，页地址和块地址)用于存储 奇数位数据的存储设备1000而不需要方便转换的地址查询表在本发明的一个实施例中，当外部地址数据具有指定的搅乱值时闪存控 制器2000操作性地忽略特定外部地址数据即，如果外部地址数据具有指定 的搅乱值，则简单忽略(例如，认为没有操作或"No-叩")与"搅乱值地址数 据"相关的对闪存设备1000的对应数据访问操作(例如，编程、读取或擦除 操作)对于该情形，必须仔细定义闪存控制器2000和表示对应数据访问操 作的外部设备之间的搅乱值地址数据的范围例如，根据上述的一致性假设，闪存设备1000每个存储单元存储3位数 据(3B),并包括32字线(32WL)，每个存储块中提供奇数/偶数位线对(2P)，以 及每个存储块包括192页(32肌*2 *38)。

因此，8位地址数据必须用于在192 页之间选择然而，根据本发明实施例，搅乱至少(例如，2位地址数据)部分 8位地址数据如图5所示，例如，8位地址数据(例如，地址位A12至A19)用于在每个 存储块的192页之间选择这里，当外部地址数据同时包括"1"的位值以及 "1"用于地址位A13和A14时，忽略指向闪存设备1000的对应数据访问操 作因此，在该示例中，包括用于地址位A13和A14的值"11"的外部地址 数据被定义为"搅乱地址数据值"，以及不将这些搅乱地址数据值分配或映射 到任何页作为该外部地址搅乱方法的结果，对于每个存储块搅乱64页对于该情 形，可能通过使用8位外部地址数据选择192页如从图5看到的，尽管闪 存设备2000每个存储单元存储3位数据的事实，可使用包括地址位A12至 A19的页地址以类似于选择第二(或另 一)存储块的第 一 页/最后页的形式选择 第一存储块BLKO的第一页/最后页这意味着外部地址数据已被合理地映射 到用于闪存设备200的页地址和块地址而不需要地址查询表因此，涉及存 储块的映射地址数据可以区别于涉及页的映射地址数据对于本发明的其他实施例，本领域技术人员可以明白地址搅乱方法不限 于每个存储单元存储3位数据的闪存设备。

因此，特定的搅乱值不只限于所 示的地址位(例如，A13和A14)图6是进一步图解说明地址搅乱方法和在图4的闪存控制器与闪存设备之间传送的相关地址数据的表格如本领域公知，闪存设备通过在图6的表格中编号为I/O 0至I/O 7的输 入/输出(I/0)针脚集合接收地址数据、命令数据和负载数据由于受限的I/O 针脚的数量，行和列地址;故划分为数据组并经过若干数据传送周期(例如，第 一至第五)被传送到闪存设备如图6所示，列地址数据(例如，地址位A0至 All)在第一周期和第二周期期间被提供给闪存设备行地址数据(例如，地址 位A12和A31)在第三周期至第五周期期间被提供给闪存设备行地址位A12 至A31包括页之间选择的页地址和在存储块之间选择的块地址在示例实施例中，由于在包括存储3位数据的存储单元的每个存储块中 提供32字线和奇数/偶数位线对，每个存储块包括192页(32肌*2 *38)对 应页地址是在192页之间选择的8位地址数据(例如，A12至A19)地址位 A12用作在奇数/偶数位线之间选择的信息地址位A13和A14用作用于在每 个存储器选择三个数据位之一(或，。