CN100380529C - 非易失性存储器 - Google Patents

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Abstract

本发明目的是检测、通知、和存储半导体存储器中的异常区域，以极大地改进可靠性。存储卡所拥有的半导体存储器内部包含用户区、替换区、区域替换信息存储区、和管理区。半导体存储器的内部包含用户区、替换区、和管理区。用户区为用户可以使用的数据区。当在用户区中发生错误时替换区被替换。区域替换信息存储区存储区域替换区信息。管理区存储替换信息。信息处理部分在如下两种水平上执行替换。当在半导体存储器区域检测到指示错误征兆的操作时，信息处理部分在存储卡的空闲状态过程中执行区域替换。当在区域中检测到错误操作时，信息处理部分立即执行区域替换。

Description

非易失性存储器
背景技术
本发明涉及一种改进存储设备的可靠性的技术。更具体地说，本发明涉及一种有效地应用于包含非易失性半导体存储器的存储设备中数据存储的技术。
作为个人电脑和多功能终端的存储设备的存储卡已经快速扩展。随着近年来高性能的需求递增，例如，闪存被用作安装在存储卡中的半导体存储器。闪存可以电擦除和重写数据，并且可以不使用电池存储大量数据。
当半导体存储器出现故障时，某些存储卡允许通过替换半导体存储器替换故障半导体存储器，以防止存储卡不可用(例如，见专利文件1)。
[专利文件1]
公开号为Hei3(1991)-191450的日本未审查专利
发明内容
但是，本发明人在上述作为针对故障存储卡的措施的技术中发现以下问题。
也就是说，问题是不能保证故障位置处的数据。这是因为使用替换半导体存储器替换出现故障的半导体存储器的事后措施，而不是事先使用替换半导体存储器替换要出现故障的半导体存储器。
因此本发明的目标之一是提供一种能够检测、通知、和保存半导体存储器中的异常区域并极大地改进可靠性的存储设备。
通过参照以下的说明和附图，可以容易地确定本发明的这些及其它目标和新特征。
下文概述本申请书中公开的本发明的主要方面。
如本发明的一种存储设备包含一个或更多半导体存储器和一个信息处理部分，该信息处理部分基于操作程序读取存储在一个或更多半导体存储器中的数据，并指示预置处理和写入数据操作。该信息处理部分检测半导体存储器中某区域的状态。当该区域被认为处于临界状态时，信息处理部分在导致无操作的空闲状态过程中替换存储设备中的该区域。当认为该区域为极限状态时信息处理部分立即替换该区域。
附图说明
图1为按照本发明的一种实施方式的存储卡的框图；
图2是为图1中为存储卡提供的信息处理部分的框图；
图3是存储在为图1中存储卡提供的半导体存储器的每个区域替换信息存储区中的区域替换表的结构图。
图4是存储在图1中的半导体存储器的区域替换信息存储区中的区域替换表中的状态标志及其内容的示例说明图。
图5为图4中的区域替换信息的区域替换因子的示例说明图。
图6的流程图说明图1中存储卡的加电序列之后的复位过程和初始化过程。
图7是为图1中提供给存储卡的MPU工作区中存储的区域替换表中的状态转移示意图；
图8的流程图说明图1的存储卡的命令处理；
图9的流程图说明图1中处于紧急状态的存储卡的命令处理；
图10的流程图说明图1中的存储卡在IDLE执行过程中的命令处理；
图11的流程图说明图1中的存储卡的IDLE执行过程；
图12为图1中的存储卡的区域替换进行记录的示意图；
图13的流程图说明图1中的存储卡的区域替换；
图14为按照本发明的另一实施方式的存储卡的框图；
图15为按照本发明的另一实施方式通过网络管理区域替换信息的系统配置的示意图；和
图16为按照本发明的另一实施方式的存储设备的框图。
具体实施方式
将参照附图更详细地说明本发明的实施方式。
图1为按照本发明的一种实施方式的存储卡的框图。图2为图1中存储卡提供的信息处理部分的框图。图3是存储在为图1中存储卡提供的半导体存储器的每个区域替换信息存储区中的区域替换表的结构图。图4是存储图1中的半导体存储器的区域替换信息存储区中的区域替换表中的状态标志及其内容的示例说明图。图5为图4中的区域替换信息的区域替换因子的示例说明图。图6的流程图说明图1中存储卡的加电序列之后的复位过程和初始化过程。图7为图1中的存储卡所拥有的MPU工作区中存储的区域替换表中的状态转移示意图。图8的流程图说明图1的存储卡的命令处理。图9的流程图说明图1中处于紧急状态的存储卡的命令处理。图10的流程图说明图1中的存储卡在IDLE执行过程中的命令处理。图11的流程图说明图1中的存储卡的IDLE执行过程。图12为图1中的存储卡的区域替换进行记录的示意图。图13的流程图说明图1中的存储卡的区域替换。
按照本实施方式，存储卡(存储设备)1例如表示闪存卡，并被用作个人电脑和作为主机的多功能终端的一种外部存储介质。
主机仅需要利用诸如ATA(AT连接)、CF、和SCSI(小型计算机系统接口)之类的预定协议存取数据。
如图1所示，存储卡1包括信息处理部分2和存储部分3。举例说来，存储部分3包含五个半导体存储器31至35。例如，半导体存储器31至35包含闪存。
信息处理部分2和半导体存储器31至35通过数据/地址总线B和信号总线SL互相连接。
信息处理部分2根据操作程序读存储在半导体存储器31至35中的程序或数据，用以执行预定程序并指示写入数据。此外，信息处理部分2检测存储部分3中的异常区域并通知或保存它。
下文将说明各区域。
半导体存储器31至35中的每一个都拥有由多个扇区构成的存储簇(memory mat)。提供控制部分以控制存储簇。控制部分包括控制特定扇区的单独控制部分(单独外围电路)和提供与扇区位置无关的控制的公共控制部分。
在这种情况下，存储簇采用单位区域，即通过各单独控制元件控制的区域(物理区域)。因此，执行区域替换能够产生包括单独控制部分的替换。
取代上述区域设置，区域可以对应各半导体存储器，或者存储体，如果半导体存储器拥有多个存储体的话。
下文说明信息处理部分2的电路配置。
如图2所示，信息处理部分2包含外部设备连接部分4、MPU5、检测部分6、通知部分7、区域替换处理部分8、区域解码管理部分9、缓冲器控制部分10、RAM(随机存取存储器)11和接口部分12。
按照本配置，信息处理部分2拥有诸如检测部分6、通知部分7、区域替换处理部分8、和区域解码管理部分9之类的功能块。但是，取代为信息处理部分装备功能块，举例说来，MPU5可以通过软件处理的方法执行等效功能。
外部设备连接部分4、MPU5、检测部分6、通知部分7、区域替换处理部分8、区域解码管理部分9、缓冲器控制部分10、RAM11和接口部分通过内部总线互相连接。
外部设备连接部分4作为与主机的接口。根据操作程序，MPU(微处理机)5不仅读存储在半导体存储器31至35中的程序或数据以执行预定程序，而且指示写入数据。
检测部分6检测异常区域。根据由检测部分6所检测的结果，通知部分7将异常区域的发生通知至主机等。区域替换处理部分8控制异常区域的替换处理。
区域解码管理部分9负责管理例如允许或不允许存取任何区域。缓冲器控制部分10控制RAM11。RAM11为用作数据缓冲器的存储器，用以暂时存储存储部分3的数据。接口部分12起到与存储部分3的接口的作用。
下文说明半导体存储器31至35的内部配置。
如图1所示，半导体存储器31和32包括用户区、替换区、区域替换信息存储区、和管理区。半导体存储器33至36包括用户区、替换区、和管理区。
用户区为用户可以使用的数据区。如果用户区损坏，替换区替换用户区。区域替换信息存储区存储区域替换区信息。管理区存储管理替换区的替换信息。
半导体存储器31和32均拥有区域替换信息存储区，用以通过多路复用保证数据。区域替换信息存储区不仅可以被供给半导体存储器31和32，而且可以被供给半导体存储器33至35的任何或所有存储器，用以更安全地保留数据。
图3表示存储在半导体存储器31和32的每个区域替换信息存储区中的区域替换表的配置。
区域替换表包含状态标志、替换源、和替换目标。状态标志指示替换区状态。图4示例区域替换表中的状态标志及状态标志的内容。如图4所示，区域替换表提供对应状态标志的多种内容，例如“正常(未使用)”、“正常(使用)”、和“区域替换完成；替换源”。
替换因子表示区域替换的原因。替换源表示替换源的物理区域数。替换目标表示替换目标的物理区域数。
区域替换表被对应于半导体存储器31和35的每个区域(区域数1至5)形成。5个区域替换表的一个单元提供有一个冗余区以形成一组。
冗余区被用于加入保护数据的ECC(纠错码)冗余码。冗余区可以为可省略的。
图5例示区域替换因子。
图5从左至右表示区域替换因子、和对应区域替换因子的内容的标志、极限值、临界值、和重试处理的必要性。
区域替换因子包括：替换自由区，指示半导体存储器中的自由区域的块数目；连续重试错误；保留故障时的ECC不可纠正错误；设备/制造码不可读错误(设备码错误)；和物理量。
连续重试错误包括：连续程序错误；重写错误；和保留故障(校验检查错误)。物理量包括：擦除/程序时间；擦除计数；读电流值；写电流值；和外部施加电源/电流值。
每个区域替换因子被给定极限值和临界值。极限值(极限状态)指示区域不可用并且需要立即被替换。临界值(临界状态)指示区域不可用但是为临界的，需要逐步被替换。
作为区域替换因子，例如，“连续重试错误”中的“链续程序错误”被给定设置为260或更大的极限值，和设置为10或更大的临界值。
下文说明按照本实施方式的存储卡1的操作。
首先，图6中的流程图被用于说明存储卡1的加电序列之后的复位过程和初始化过程。
通电以释放复位状态(步骤S101)。半导体存储器31至35中的系统信息被下载至工作区，例如为MPU5提供的RAM(步骤S102)。
MPU5参照存储在半导体存储器31(或半导体存储器32)的区域替换信息存储区中的区域替换信息，并下载除故障半导体存储器之外的系统信息。
然后，检测部分6为存储部分3中的半导体存储器31至35执行设备检查(步骤S103)。接着检测部分6检查是否超过区域替换的极限值(步骤S104)。
在步骤S104当超过区域替换极限值时，区域解码管理部分9设定状态标志以指示紧急状态，并更新MPU5的工作区中的区域替换信息(步骤S105)。这允许区域替换表中的状态标志指示紧急状态的发生(见图4)。
基于更新后的区域替换信息，MPU5产生管理信息表(步骤S106)并将它存储在MPU5的工作区中。随后MPU5执行故障区域检测的程序(步骤S107)。
在步骤S104当未超过区域替换极限值时，检测部分6检查是否超过区域替换的临界值(步骤S108)。
当超过临界值，区域解码管理部分9更新区域替换信息(步骤S109)，以使区域替换表中状态标志指示IDLE执行的发生(图4)。
当在步骤S108未超过临界值，MPU5检查是否在半导体存储器中发生错误(步骤S110)。如果没有错误发生，MPU产生管理信息表(步骤S111)并存储在它的工作区中，以执行正常处理(步骤S112)。
当在步骤S110的过程中发生错误时，MPU5执行错误处理(步骤S113)。
图7表示由区域替换引起的存储在MPU5的工作区中的区域替换表中的状态转移。这里，假定区域数1号至3号忙，并且区域数4号和5号对应替换区。
在图7中，除冗余区之外，存储在工作区中的区域替换表等同于图3中的区域替换表的配置。配置的其余部分未改变，即，包含状态标志、替换因子、替换源和替换目标。
例如，当由于在区域数第1号的区域中的故障保留而发生ECC不可恢复错误时，区域数第1号的区域替换表将包含设定为“21h”(图4)的状态标志和设定为“5h”(图5)的替换因子。
当区域数第1号的区域被区域数第4号的区域替换时，区域数第1号的区域替换表将包含设定为指示区域替换完成的“08h”(图4)的状态标志和设定为指示替换目标的区域数的“04h”的替换目标。
区域数第4号的区域替换表将包含设定为指示区域替换完成的“09h”(图4)的状态标志和设定为指示替换源的区域数的“01h”的替换源。
当检测部分6检测在区域数第4号的替换自由区中超过临界值时，区域数第4号的区域替换表将包含设定为“C1h”(图4)的状态标志和设定为“1h”(图5)的替换因子。
这里，区域数第4号的区域被区域数第5号的区域替换。在存储卡1的空闲时间过程中执行区域替换。也就是说，在不发生处理的空闲状态过程中幕后执行区域替换。以下说明使用术语“IDLE执行”表达半导体存储器在空闲状态过程中执行区域替换。
在IDLE执行期间，区域数第4号的区域替换表将包含设定为指示IDLE执行进行的“C2h”(图4)的状态标志和设定为指示替换目标的区域数的“05h”的替换目标。
区域数第5号的区域替换表将包含设定为指示IDLE执行进行的“C3h”(图4)的状态标志和设定为指示替换源的区域数的“04h”的替换源。
随后，当区域替换终止时，区域数第4号的区域替换表将包含设定为指示IDLE执行完成的“0Eh”(图4)的状态标志。区域数第5号的区域替换表将包含设定为指示IDLE执行完成的“0Fh”(图4)的状态标志。
当替换后的区域数第5号经历紧急状态(由故障保留引起的ECC不可纠正错误)时，区域数第5号的区域替换表将包含设定为“31h”(图4)的状态标志和设定为“5h”(图5)的替换因子。
在这种情况下，区域数第4号和5号已经被用作替换区。因此，区域数第5号的区域替换表将包含设定为指示替换区耗尽也就是说替换终止的“FFh”(图4)的状态标志。
下文参照图8的流程图说明存储卡1中的命令处理操作。
当从外部例如主机输入命令时，检测部分6检查区域替换表中的状态标志(步骤S201)，以确定状态标志是否指示超过临界值的紧急状态。当图5中的任一区域替换因子指示极限值时，紧急状态发生。当紧急状态发生时，检测部分6执行紧急状态的命令处理(步骤S202)。
当没有紧急状态发生时，检测部分6确定状态标志(图4)是否指示IDLE执行进行(步骤S203)。当在步骤S203确定IDLE执行进行时，检测部分6执行IDLE执行的命令处理(步骤S204)。当在步骤S203未定IDLE执行进行时，检测部分6处理外部输入命令(步骤S205)。
在步骤S204或S205，检测部分6检查图5中的任一区域替换因子是否超过极限值(步骤S206)。
当超过极限值时，区域解码管理部分9更新区域替换表的区域替换信息(步骤S207)，以使状态标志被设定为指示紧急状态。然后，通知部分7通知外部例如主机紧急状态生效(步骤S208)。MPU5确定自动替换方式是否被启动(步骤S209)。当自动替换方式被启动时，执行区域替换(步骤S210)以终止程序。
当在步骤S209确定自动替换方式不能启动时，按照从例如主机的外部输入的区域替换命令的指令执行区域替换。
当在步骤S206确定未超过极限值时，检测部分6检查区域替换因子中的任何因子是否超过临界值(步骤S211)。
当在步骤S211确定超过临界值时，区域解码管理部分9更新区域替换表的区域替换信息(步骤S212)以使状态标志被设定为指示IDLE执行。处理随后终止。
当在步骤S211确定未超过临界值时，MPU5检查半导体存储器中是否发生错误(步骤S213)。如果没有错误发生，处理终止。
当在步骤S213确定半导体存储器中发生错误时，检测部分6复查是否任一替换因子超过极限值(步骤S214)。当超过极限值时，检测部分6执行步骤S207至S210的程序。
该过程在步骤S213之前和之后的步骤中确定临界值和极限值，以确定错误。这是因为有可能在命令处理过程中发生替换因子(例如图5中的电流值或替换自由区)，或者由于错误内容引起的替换因子(例如，图5中的连续重试错误)。
当在步骤S214确定未超过极限值时，检测部分6确定是否任一区域替换因子超过临界值(步骤S215)。当超过临界值时，检测部分6执行步骤S212的程序。
当在步骤S215确定未超过临界值时，检测部分在步骤S216检测重试数(见图5的连续重试错误)。当重试数大于或等于“预置值减1”时，执行错误处理(步骤S217)。
当重试数小于“预置值减1”时，重试数增加1(步骤S218)。随后程序从步骤S205重新开始。
下文参照图9的流程图说明在存储卡1的紧急状态中的命令处理操作。
在紧急状态下，MPU5确定自动替换方式是否被启动(步骤S301)。当自动替换方式不能启动时，MPU确定是否允许紧急状态的命令(步骤S302)。在本实施例中，假定写入或擦除半导体存储器的命令为紧急状态所允许的命令。此外，最好限制其它命令。
当在步骤S302确定命令允许紧急状态时，进一步确定该命令是否为区域替换命令(步骤S303)。当该命令为区域替换命令时，执行区域替换过程(步骤S304)。
当在步骤S303确定该命令不是区域替换命令时，处理其它命令(步骤S305)。检查半导体存储器中是否发生错误(步骤S306)。当没有错误发生时，程序终止。当发生错误时，处理错误(步骤S307)以终止过程。
当在步骤S301确定自动替换方式被启动时，通知部分7通知主机之类的外部(步骤S308)紧急状态生效并且替换进行。接着，执行步骤S304的过程。
下文参照图10的流程图说明在存储卡1的IDLE执行过程中的命令处理操作。
区域解码管理部分9确定区域替换目标是否已经被检索(步骤S401)。当区域替换目标已经被检索时，确定区域替换目标是否被替换(步骤S402)。当区域替换目标未被替换时，在替换目标处处理命令(步骤S403)。
当在步骤S402确定区域替换目标被替换时，在替换源处处理命令(步骤S404)。
当在步骤S401区域替换目标未被检索时，MPU5检索区域替换目标(步骤S405)。当在步骤S406替换目标可用时，执行步骤S402和S403的过程。当在步骤S406替换目标不可用时，执行步骤S407的错误处理。
下文参照图11的流程图说明在存储卡1的IDLE执行期间的处理。
在IDLE执行期间，MPU5检测是否有来自主机的例如写或读命令之类的中断请求(步骤S501)。当没有中断请求时，MPU5检测是否状态标志(图4)被设定为IDLE执行(步骤S502)。
当在步骤S502状态标志被设定为IDLE执行时，执行区域替换过程(步骤S503)。当状态标志未被设定为IDLE执行时，程序返回至步骤S501。
当在步骤S501发现中断请求时，区域替换进行记录被存储在MPU5的工作区中(步骤S504)。随后，处理中断请求命令(步骤S505)。
现在将参照图12说明区域替换进行记录。
图12(a)的示意图表示区域替换进行历史的配置实例，该区域替换进行历史被用作多块区域替换信息的之一并被存储在半导体存储器31和32的区域替换信息存储区中。
区域替换进行记录包含数据部分和管理部分。数据部分存储多个历史表。历史表包含物理区域数、替换区的起始地址、替换区的结束地址，和冗余区。
物理区域数指历史数据所对应的物理区域数。替换区的起始地址和替换区的结束地址指示替换区。冗余区被用于加入例如ECC冗余码，但是可以省略。
管理部分存储对应于各历史表的有效标志并指示相应的历史表是否有效。历史表[1]对应于有效标志[1]。当写入数据时有效标志被设定为“FFh”。当没有数据写入时该有效标志被设定为“00h”。
因此，有效数据属于包含设定为“FFh”的有效标志的最后表。
如果具体区域遭受历史表和有效标志的重复写入和擦除，在具体地址的扇区中的单元(cell)被破坏。由于历史更新有必要放松半导体存储器中的具体地址处的重写操作数目的增加。为此，8个附加写入操作和数据存储地址被改变以分散擦除(重写操作)的数目。
在图12(a)中，程序将数据写入地址“n+1”处的历史表[9]，随后清除最近已经写入数据的地址“n”处的数据。此外，最好同时清除多个块。
图12(b)示例存储在MPU5的工作区中的区域替换进行记录的配置。
在这种情况下，区域替换进行记录包含有效表、物理区域数、替换区的起始地址、和替换区的结束地址。
有效表指有效历史表号，而不是有效标志。物理区域数、替换区的起始地址、和替换区的结束地址与存储在半导体存储器31和32的区域替换信息存储区中的区域替换进行记录的相应内容相同。
现在将参照图13的流程图说明存储卡1中的区域替换过程。
区域解码管理部分9确定区域替换目标是否已经被检索(步骤S601)。当区域替换目标未被检索时，区域解码管理部分9检索区域替换目标(步骤S602)。当区域替换目标被检索时，执行步骤S604至S607(待说明)的程序。
当在步骤S603检测到区域替换目标时，区域替换处理部分8替换该区域并保存数据，并且区域解码管理部分9更新区域替换进行历史(步骤S604)。
在步骤S604的程序中，区域替换通过将数据从替换源复制至替换目标保存数据。当数据包含可纠正错误时，执行错误纠正。当该错误未不可纠正时，数据被原样复制。当数据在区域替换源的替换区中被替换时，该数据根据原始用户区域地址被复制至区域替换目标。
关于区域替换进行记录，只有MPU5的工作区中的数据被更新。数据被定期或在每次更新时写入半导体存储器31和32。
MPU5检查区域替换是否正常终止(步骤S605)。当区域替换异常终止时，从步骤S602重复该过程。
当区域替换正常终止时，区域解码管理部分9更新区域替换信息(步骤S606)。通知部分7通知主机之类的外部区域替换已经被执行(步骤S607)。当状态标志指示IDLE执行时不做通知。当没有替换目标可用时通知错误。
当在步骤S603未检测到区域替换目标时，执行步骤S606至S607的过程。
在这种方式中，该实施方式可以检测、通知和保存半导体存储器31至35中的异常区域。
区域被以通过单独控制部分控制的物理边界配置，并被通过避免包括单独控制部分的故障位置而保存。因此，有可能极大地改进存储卡1的可靠性。
尽管已经说明本发明人所做的本发明的具体优选实施方式，要清除地理解本发明并不限于此，而可以在本发明的精神和领域内通过其它各种方式实施。
可以为临界值和极限值都预置相同数值。临界值或者极限值可以被预置。当仅预置临界值时，仅执行检测临界值的程序。当为临界值和极限值都预置相同数值，或者当仅预置极限值时，仅执行检测极限值的程序。
临界值和极限值的详细说明被暂时作为ROM或控制器中的电路存储。此外，该详细说明可以作为闪存中的固件被提供，以使按照预置程序可以改变。例如，预置值可以在复位过程中被载入控制器中。
按照上述具体实施方式的配置，区域替换信息被存储在具有用户区的常用半导体存储器中。如图14所示，举例说来，除常用半导体存储器131值134之外，最好提供用来存储仅区域替换信息的特殊半导体存储器135，以构成存储卡(存储设备)1a。
在这种情况下，半导体存储器135的内部包含：存储区域替换信息的区域替换信息存储区；当用户区损坏时有待被替换的替换区；和管理替换信息的管理区。
这种配置可以统一区域替换信息，使该配置能够提供区域替换信息的容易管理。
此外，最好提供为主机或信息处理部分提供存储区域替换信息的区域(半导体存储器)。为主机提供该区域可以简化存储卡的处理。有可能在OS(操作系统)和驱动器的控制下容易地使处理多样化。
为信息处理部分提供该区域可以将区域替换程序提交给硬件，使得有可能进一步加速处理。
此外，例如存储卡之类的存储设备可以具有如图15所示的配置。按照本配置，多个终端T被通过网络NT或无线通信互相连接。最好通过网络NT通知并存储被通知和检测的区域替换信息。
这里终端T不作特殊限制，可以是个人电脑、银行ATM(自动柜员机)、PDA(个人数字助理)、或任何其它具有存储设备的等价物。
如图15所示，服务器SV可以被用于集中管理。中继站BS可以被用于程序的分布式管理。
这使得有可能快速检测并纠正为远程终端T提供的存储设备中的异常。
此外，如图16所示，存储设备14可以包含信息处理部分15和存储部分16。存储部分16包含161至16n的多个存储器模块。存储器模块161至16n包含多个安装在印刷线路板上的半导体存储器。
在这种情况下，区域替换被以存储器模块为单位管理。例如，作为区域替换，存储器模块162被存储器模块164替换。存储器模块162被识别为替换源(有故障)，被从槽St中去除，并被新的存储器模块替换。例如，当存储器模块被替换时，区域替换信息被存储或更新。
这使得有可能极大地改进存储设备14的可维护性。
下文总结本有关说明书中公开的本发明的代表性有利效果。
(1)当半导体存储器包含异常区域时，该区域被在两种水平上检测并替换：临界状态和极限状态。有可能改进存储设备的可靠性。
(2)物理区域被用作半导体存储器区域，以通过避免包括外围电路的故障位置保存数据。有可能进一步改进存储设备的可靠性。
(3)此外，由于优点(1)和(2)，有可能极大地改进包括存储设备等的电子设备的性能和可靠性。

Claims (10)

1.一种存储设备，该设备包含一个或更多半导体存储器和一个信息处理部分，该信息处理部分基于操作程序读取存储在所述一个或更多半导体存储器中的数据，并指示预定处理和操作以写入数据，
其中该信息处理部分检测半导体存储器中一个区域的状态，
当该区域被认为处于临界状态时，在导致存储设备中无操作的空闲状态期间替换该区域，并
当认为该区域为极限状态时立即替换该区域。
2.如权利要求1的存储设备，
其中信息处理部分确定临界状态的因子包括下列一个或多个：替换自由区的不足、连续重试错误、擦除时间或程序时间的超时、擦除计数、执行读操作或写操作的电流过大以及外部电源的电流值较小；并且
其中信息处理部分确定极限状态的因子包括下列一个或多个：替换自由区的不足、连续重试错误、保留故障时的ECC不可纠正错误、设备码不可读错误、擦除时间或程序时间的超时、擦除计数、执行读操作或写操作的电流过大以及外部电源的电流值较小。
3.如权利要求2的存储设备，该设备能够独立地设定信息处理部分确定临界状态的因子，和设定信息处理部分确定极限状态的因子。
4.如权利要求3的存储设备，
其中由信息处理部分替换的替换目标区域为半导体存储器中的自由区域或仅用于替换的半导体存储器。
5.如权利要求4的存储设备，
其中，当替换目标区域为半导体存储器中的自由区域时，替换目标区域为由单独外围电路控制的物理区域，该外围电路控制提供给存储簇的多个扇区中的任何扇区。
6.如权利要求5的存储设备，其中该设备的解码方法仅用在替换源区域中的数据替换在替换目标区域中的数据，替换后，允许存取替换目标区域而不是被替换区域，并允许以与替换之前相同的方式存取未被替换区域。
7.如权利要求1的存储设备，
其中当确定所述区域处于极限状态时，信息处理部分向外部通知紧急状态。
8.如权利要求7的存储设备，其中在极限状态下执行禁止写操作。
9.如权利要求8的存储设备，
其中信息处理部分在区域替换过程中从替换源区域复制数据至替换目标区域，并且如果在该数据中包含可纠正错误则纠正该错误。
10.如权利要求9的存储设备，该设备包含：
用以检测区域状态的检测电路；
用以向外部通知检测结果和区域替换状态的通知电路；
用以执行区域替换的区域替换电路；和
用以管理允许或禁止存取区域的区域解码管理电路。
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