CN101968970A - 资料读取的方法及资料储存装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种资料读取的方法及资料储存装置，可在读取存储器时一并校正感测电压的值，以保持读出资料的正确性。根据该资料读取的方法，首先，依据至少一感测电压判读储存在一存储器的一储存单元的一训练序列。接着，决定是否该训练序列的读出资料正确无误。当该训练序列的读出资料有错误时，调整该感测电压。
Description
技术领域
本发明系有关于存储器，特别是有关于存储器的资料读取。
背景技术
一存储器包括多个储存单元以供资料储存。举例来说，闪存包括多个区块(block)，每一区块包括多个页(page)，这些页或这些区块均是闪存的储存单元。当存储器自控制器接收写入命令时，便依控制器的指示将资料储存至这些储存单元。当存储器自收到读取命令时，再依控制器的指示自这些储存单元读出资料而回传资料至控制器。一般的存储器的资料读取是以感测放大器进行。感测放大器的一端耦接至一感测电压(sense voltage)，一端耦接至被读取的储存单元的输出端。当资料被读取时，感测放大器比较被读取的储存单元的输出端的电压与感测电压，以决定被读取的资料位的值为0或1。存储器再将被读取的资料位的值传送至控制器，而完成读取动作。
当存储器的多个储存单元分别被读取时，各储存单元依据其内储存的资料所输出的电压值可能随储存单元而有不同。举例来说，在储存相同资料的情况下，距离存储器的电压源较近的储存单元所输出的电压可能较高，而距离存储器的电压源较远的储存单元所输出的电压可能较低。另外，即使同一储存单元亦可能因邻近的储存单元受不同程度的读取所影响而导致该储存单元所输出的电压有所变动。当存储器依据同一感测电压比较存储器的多个储存单元所输出的电压而判断这些储存单元的资料值时，便可能误判这些储存单元的资料值，而导致读取过程发生错误。
图1A是一多层单元(multi-level cell，MLC)存储器的一正常储存单元所输出的电压的机率分布图。假设该多层单元存储器的正常储存单元可输出4种电压，分别对应其储存位值00、01、10、11，而该4种输出电压的机率分布分别为101、102、103、104。此时，存储器利用一组正常感测电压值Vth1、Vth2、Vth3、Vth4为基准(实际用来比较的感测电压值可能为Vth1、Vth2、Vth3、Vth4平移Vshift，以使各感测电压值能区隔4种输出电压的机率分布分别为101、102、103、104)与此正常储存单元所输出的电压的相对大小可判断此正常储存单元所储存的资料位值为00、01、10、或11。图1B是一多层单元存储器的一异常储存单元所输出的电压的机率分布图。该异常储存单元可输出4种电压的机率分布分别为111、112、113、114，分别对应其储存位值00、01、10、11。
与图1A相比较，图1B的异常储存单元所输出的电压值明显较低。若存储器于读取此异常储存单元的资料时，仍沿用该组正常感测电压值Vth1、Vth2、Vth3、Vth4，以供与异常储存单元所输出的电压比较从而判断异常储存单元所储存的资料位值，则会产生错误的输出资料值。因此，需要一种方法，可在读取存储器时一并校正感测电压的值，以保持读出资料的正确性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种资料读取的方法，以解决已知技术存在的问题。首先，依据至少一感测电压(sense voltage)判读储存在一存储器的一储存单元的一训练序列(training sequence)。接着，决定是否该训练序列的读出资料正确无误。当该训练序列的读出资料有错误时，调整该感测电压。
本发明提供一种资料储存装置。于一实施例中，该资料储存装置包括一存储器及一控制器。该存储器包括多个储存单元，每一这些储存单元储存一训练序列(training sequence)。当该控制器被要求读取这些储存单元中的一目标储存单元时，该控制器指示该存储器依据至少一感测电压(sense voltage)判读储存在该目标储存单元的该训练序列，决定是否该训练序列的读出资料正确无误，以及当该训练序列的读出资料有错误时，指示该存储器调整该感测电压。
由于本发明有预先于存储器的储存单元中储存训练序列，当控制器自存储器中读取资料时，控制器便可依据所读出的训练序列的正确性，以供是否调整存储器用以读取资料的感测电压。若读出的训练序列有误，控制器便可持续调整感测电压，直到读出的训练序列正确无误为止。如此便可使感测电压可随存储器的每一储存单元的特性而调整，从而确保资料读取的正确性。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1A为一多层单元存储器的一正常储存单元所输出的电压的机率分布图；
图1B为一多层单元存储器的一异常储存单元所输出的电压的机率分布图；
图2为依据本发明的资料储存装置的区块图；
图3为依据本发明的存储器的一储存单元所储存的资料的示意图；以及
图4为依据本发明的存储器的资料读取方法的流程图。
主要元件符号说明：
(图2)
200～资料储存装置；
202～控制器；
204～存储器；
212～感测电压修正电路；
214～储存单元阵列；
221-22M～储存单元；
(图3)
300～储存单元储存的资料；
301～训练序列；
311、312、…、31N～导引序列。
具体实施方式
图2为依据本发明的资料储存装置200的区块图。资料储存装置200耦接至一主机(未示于图2中)，并为该主机储存资料。于一实施例中，资料储存装置200包括一控制器202及一存储器204。于一实施例中，存储器204包括一感测电压修正电路212及一储存单元阵列214。储存单元阵列214包括多个储存单元221～22M以供储存资料。于一实施例中，存储器204为一闪存，而储存单元221～22M可为闪存的区块(block)或页(page)，但不以此为限。存储器204是以区块为抹除单位，以页为写入单位。当控制器202自主机收到写入命令及资料时，便指示存储器204将资料写入储存单元221～22M。当控制器202自主机收到读取命令时，便指示存储器204自储存单元221～22M读出资料，而控制器202再将资料回传至主机，以完成读取动作。
当控制器212储存资料至存储器204的储存单元221～22M时，会先将一预定的训练序列(training sequence)储存于储存单元221～22M的开头，然后再储存资料至该储存单元。除此之外，控制器212还会在储存资料时，一并穿插一至多个预定的导引序列(pilot sequence)于储存单元中的预定位置。图3为依据本发明的存储器的一储存单元300所储存的资料的示意图。储存单元300的开头储存了训练序列301，而储存单元300的其他部分则储存了一般资料。此外，储存单元300中尚储存了多个导引序列311、312、…、31N穿插于一般资料之间。训练序列301的资料量较导引序列311～31N的资料量为大。于一实施例中，训练序列301包括两位字节资料，而导引序列311、312、…、31N各包括一位字节资料。
训练序列为一串具有固定格式(预定内容)的资料，是预先储存于储存单元中以供粗调整用以读取该储存单元的感测电压，例如二字节资料的0011001101010101，但不以此为限。同样的，导引序列亦为一串具有固定格式(预定内容)的资料，是预先储存于储存单元中以供细调整用以读取该储存单元的感测电压。于一实施例中，图3的储存单元300为存储器的一区块，该区块包括多个页，储存单元300的区块开头储存训练序列301以供设定用以读取该区块的感测电压，而储存单元300的每一页的开头分别储存导引序列311～31N以供细调整用以读取该页的感测电压。于另一实施例中，图3的储存单元300为存储器的一页，该页包括多个区段(sector)，储存单元300的页开头储存训练序列301以供设定用以读取该页的感测电压，而储存单元300的每一区段的开头分别储存导引序列311～31N以供细调整用以读取该区段的感测电压。请注意到，训练序列301与导引序列311是由控制器202所附加，且可放置于任意储存单元的特定位置。
当控制器202被主机要求自存储器204读取资料时，控制器202会指示存储器自储存单元221～22M读出其内储存的资料。存储器204的储存单元阵列214于是依据被读取的储存单元所储存的资料值产生一输出电压。接着，储存单元阵列214再将被读取的储存单元的输出电压与一感测电压相比较，以决定所读出的资料值。存储器204接着将读出的资料值传送至控制器202，以供回传至主机。当感测电压值与储存单元的特性不符合时，可能会造成存储器204的储存单元阵列误判读出资料值的结果，例如，当储存单元在多次的抹除/写入运作之后，其特性已经改变了，此时若仍以既定的感测电压值为基准判读资料值则容易发生误判。然而，由于储存单元221～22M中皆储存有训练序列及导引序列，当控制器212自储存单元221～22M读取资料时，便可依据所读出的训练序列及导引序列的正确性对资料读取所依据的感测电压进行调整，直到读出的训练序列及导引序列皆正确无误为止。这样便可确保感测电压值可随时调整至符合储存单元的特性，进一步保证储存单元的读出资料值的正确性。于一实施例中，控制器202依据所读出的训练序列及导引序列产生一电压调整信号，以使存储器204的感测电压修正电路212调整存储器204的感测电压。
图4为依据本发明的存储器204的资料读取方法400的流程图。首先，控制器202指示存储器204依据至少一感测电压自存储器204的一储存单元读取一训练序列(步骤402)。于一实施例中，该训练序列储存于储存单元的开头。接着，控制器202决定训练序列的读出值是否正确无误(步骤404)。由于训练序列皆有原本的预定值，因此控制器202将训练序列的读出值与原本预定值相比较，以判断训练序列的读出值的正确性。若训练序列的读出值与原本预定值不相符，则表示训练序列的读出值带有错误。若训练序列的读出值带有错误(步骤404)，则控制器202依据错误态样发出电压调整信号以指示存储器204调整感测电压的值(步骤406)。例如，请一并参阅图1A、1B，若训练序列原本的预定值为”0011001101010101”，然而训练序列的读出值为”0011001100000000”，可以发现错误态样是由”01”误读为”00”，故应发出电压调整信号以指示存储器204调降感测电压的值(例如自Vth2改为Vth2’)使存储器204能正确分辨应为”00”状态或应为”01”状态的储存单元。接着，控制器202再次指示存储器204依据调整后的感测电压自储存单元读取该训练序列(步骤402)。对感测电压的调整及对训练序列的再读取将反复执行，直到读出的训练序列正确无误为止(步骤404)。接着，存储器204便可依据调整后的感测电压自该储存单元读取后续资料(步骤408)。如此，便可使感测电压的值保持与储存单元的特性相符合，从而保证储存单元的读出资料正确无误。
由于储存单元可能储存有庞大的资料量，而储存单元的后续资料的读取亦可能需要对感测电压进行微调，因此控制器202会依据储存单元中储存的导引资料调整感测电压，以保持资料的正确性。当存储器204自储存单元读取后续资料时，控制器202检查存储器204是否读取到导引序列(步骤410)。若存储器204读取到导引序列，则控制器202决定导引序列的读出值是否正确无误(步骤412)。由于导引序列皆有原本的预定值，因此控制器202将导引序列的读出值与原本预定值相比较，以判断导引序列的读出值的正确性。若导引序列的读出值与原本预定值不相符，则表示导引序列的读出值带有错误。若导引序列的读出值带有错误(步骤412)，则控制器202发出电压调整信号以指示存储器204对感测电压进行微调(步骤414)，步骤414类似于步骤406，详细操作于此不再赘述。接着，控制器202指示存储器204依据微调后的感测电压再次自储存单元读取该导引序列(步骤416)。对感测电压的调整及对导引序列的再读取将反复执行，直到读出的导引序列正确无误为止(步骤412)。接着，存储器204便可依据调整后的感测电压自该储存单元读取后续资料(步骤408)，直到后续资料读取完毕为止(步骤418)。如此，即使储存单元所储存的资料量庞大，感测电压的值仍可随时调整，从而保证储存单元的读出资料皆正确无误。
请注意到本发明可应用的范围并不因单一闪存单元可储存的位数而有所限定，熟悉此项技艺者当得在本发明的教导之下将本发明所提供的实施例应用于单层单元(Single Level Cell，SLC)或多层单元(Multiple Level Cell，MLC)。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (11)
1.一种资料读取的方法，包括下列步骤：
依据至少一感测电压判读储存在一存储器的一储存单元的一训练序列；
决定是否该训练序列的读出资料正确无误；
当该训练序列的读出资料有错误时，调整该感测电压。
2.如权利要求1所述的资料读取的方法，其特征在于，当该训练序列的读出资料有错误时，调整该感测电压的步骤更包含：
依据该调整后的感测电压再次自该储存单元读取该训练序列，直到该训练序列的读出资料正确无误为止；以及
依据该调整后的感测电压自该储存单元读取其他资料。
3.如权利要求1所述的资料读取的方法，其特征在于，当该训练序列的读出资料有错误时，调整该感测电压的步骤更包含：
依据该训练序列的读出资料的错误态样调整该感测电压。
4.如权利要求1所述的资料读取的方法，其特征在于，该训练序列储存于该储存单元的开头或一特定位置。
5.如权利要求1所述的资料读取的方法，其特征在于，该训练序列的读出资料是否正确的决定步骤包括比较该训练序列的读出资料与该训练序列的原本预定资料。
6.如权利要求1所述的资料读取的方法，其特征在于，该储存单元除了储存该训练序列外，更储存一至多个导引序列。
7.如权利要求6所述的资料读取的方法，其特征在于，其他资料的读取更包括下列步骤：
当自该储存单元读取其他资料时，检查是否读取到该导引序列；
当读取到该导引序列时，决定是否该导引序列的读出资料正确无误；
当该导引序列的读出资料有错误时，调整该感测电压，并依据该调整后的感测电压再次自该储存单元读取该导引序列，直到该导引序列的读出资料正确无误为止；以及
依据该调整后的感测电压自该储存单元读取后续资料。
8.如权利要求6所述的资料读取的方法，其特征在于，该导引序列的资料量比该训练序列的资料量少。
9.如权利要求6所述的资料读取的方法，其特征在于，该储存单元为该存储器的一区块，该区块包括多个页，该区块的开头储存该训练序列以供粗调整该感测电压，而每一所述多个页的开头储存该导引序列以供细调整该感测电压。
10.如权利要求6所述的资料读取的方法，其特征在于，该储存单元为该存储器的一页，该页包括多个区段，该页的开头储存该训练序列以供粗调整该感测电压，而每一所述多个区段的开头储存该导引序列以供细调整该感测电压。
11.一种资料储存装置，包括：
一存储器，包括多个储存单元，每一所述储存单元储存一训练序列；以及
一控制器，当被要求读取所述多个储存单元中的一目标储存单元时，指示该存储器依据至少一感测电压判读储存在该目标储存单元的该训练序列，决定是否该训练序列的读出资料正确无误，以及当该训练序列的读出资料有错误时，指示该存储器调整该感测电压。
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