CN102037520A - 用于存储器件的磨损均匀化技术 - Google Patents

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Abstract

一种用于管理具有多个数据块(32)的存储器件(16)中的磨损水平的方法，该方法包括基于静态磨损水平的限制将数据移动到具有较高擦除次数的数据块中，该限制在多个数据块的至少一部分寿命期间收紧。

Description

用于存储器件的磨损均匀化技术
背景技术
本公开涉及数据存储器件。具体地，本公开涉及用于延长存储器件(例如基于闪存的存储器件)的可用寿命的磨损均匀化技术。
将基于闪存技术的数据存储器件用于数据存储正变得越来越流行。这主要是由于它们的坚固的结构、较低的功耗和紧凑的设计。基于闪存的存储器件的通常用途是与诸如通用串行总线(USB)接口的计算机接口结合，来提供能够将数据以方便用户的方式读取和写入的快速访问闪存驱动器。这种驱动器通常具有高达大约64千兆字节的存储容量，这对于在不同计算机系统之间存储和传输数据是理想的。另外，许多行业也聚焦于更大的、更持久的基于闪存的存储器件，来代替或者补充各种计算机系统中的硬盘。这些固态驱动器期望地具有大的存储容量并且可以作为计算机系统的主驱动器，用于保存操作系统、应用程序、文档和其他数据文件。
基于闪存的存储器件包括大量的数据块，用于写入和读取数据。数据也可以通过擦除所述数据的先前版本并将新版本写入相同的或者不同的数据块来被重新写入。然而，将数据从给定的数据块中擦除通常需要整个数据块的擦除，不管位于所述数据块中的所有数据是否需要被擦除。另外，基于闪存的存储器件中的数据块在失效之前具有有限数目的擦除次数，其限制了所述存储器件的总体寿命。相应地，基于闪存的存储器件的寿命通常受限于数据块的可用擦除次数。
用于提升存储器件的可使用寿命的常用技术包括磨损均匀化技术，其中数据块擦除以均匀的方式分布。这允许数据块的擦除次数以基本上平均的数量升高，因此提升了总体可获得的擦除次数。然而，诸如固态驱动器的较大存储器件会包括静态数据，该静态数据一般不被擦除或者重写(例如操作系统和计算机应用程序)。出于保持一致的磨损水平度的目的，现有的尝试将这些存储器件中的磨损水平保持一致或者近似一致的磨损均匀化技术实际上将额外的数据块擦除引入给定的器件中。因此，现在正存在对解决此类问题并进一步提升存储器件(例如基于闪存的存储器件)的有用寿命的磨损均匀化技术的需求。
发明内容
本公开的一个方面包括一种用于在具有多个数据块的存储器件中管理磨损水平的方法。该方法包括将数据从具有第一擦除次数(例如低擦除次数)的数据块复制到具有较高擦除次数的数据块，在复制该数据之后，将该数据从具有最小擦除次数的数据块中擦除，并将经擦除的数据块分配用于后续的写入操作。该方法还包括基于静态磨损水平上的限制重复复制、擦除和分配步骤，所述限制在多个数据块的寿命期间收紧。
本公开的另一个方面包括一种用于在具有多个物理数据块的存储器件中管理磨损水平的方法，其中该方法包括确定多个数据块的每一个的擦除次数。
该方法还包括至少部分地基于所确定的擦除次数的最大擦除次数确定参数，并确定限制阈值，该限制阈值定义了静态磨损水平的限制，该限制在多个数据块的整个寿命期间发生变化。该方法进一步包括以保持该参数受限制阈值限制的方式将数据从具有第一擦除次数(例如低擦除次数)的第一数据块移动到具有较高擦除次数的第二数据块。
本公开的另一个方面包括一种用于在具有多个物理块的存储驱动器中管理磨损水平的方法，其中该方法包括至少部分地基于多个数据块的最大擦除次数确定参数，并至少部分地基于多个数据块的最小擦除次数确定限制阈值。该方法还包括以保持该参数受该限制阈值限制的方式将数据从第一数据块复制到具有较高擦除次数的第二数据块。
定义
除非另外指定，这里所使用的下述术语具有下面的意义：
术语“静态数据”指代通常不频繁重写或者删除，并且会保留几个月甚至几年不改变的数据。静态数据的示例可以包括操作系统数据、计算机应用数据等。
术语“动态数据”指代经常重写或者删除的数据，例如每周、每天或者每小时都重写或删除的数据。动态数据的示例可以包括文件分配表数据、页面交换文件数据、注册表和期刊数据、用于文档文件的数据(例如文字处理文件、电子邮件和数字照片)等。
术语数据块的“擦除次数”指代在数据块上已经执行的数据擦除次数。
术语“最大擦除次数”指代在存储器件的所有数据块中现有的擦除次数的最高数值。
术语“最小擦除次数”指代在存储器件的所有数据块中现有的擦除次数的最低数值。
术语“寿命终止(EOL)擦除次数”指代存储器件的数据块在由于过度擦除而失效之前能够达到的预计的或者预定的擦除次数的平均次数。
附图说明
图1为与主计算机一起使用的存储器件的示意图，其中存储器件被配置为执行本公开的磨损均匀化技术。
图2为存储器件的闪存的示意图。
图3为存储器件的最小擦除次数与最大擦除次数的关系示意图，示出了本公开的磨损均匀化技术与常规的磨损均匀化技术的对比。
图4为用于执行本公开的磨损均匀化技术的方法流程图。
详细描述
本公开涉及静态数据的磨损均匀化技术，该技术通过静态数据的磨损均匀化减小块擦除次数，从而提升了存储器件能够达到的有用数据块的总擦除次数。该技术最初在存储器件的早期寿命期间提供对静态数据的磨损水平的宽松的限制。这个宽松的限制允许在执行静态数据的磨损均匀化之前达到最大和最小擦除次数之间的很大的差距。然而，随着存储器件的老化，所述限制收紧，因此减少了在执行静态数据的额外的磨损均匀化之前可获得的最大和最小擦除次数之间的差距。这样确保了所有数据块的EOL擦除次数都被使用，存储器件的有用寿命提升——更理想地是被最大化。
如上面所讨论的，在存储器件的早期寿命期间，仅仅出于保持一致的磨损水平度的目的，静态数据的移动和擦除实际上会导致额外的数据块擦除。静态数据的早期磨损均匀化在许多通常的工作负载下是没有必要的，因为数据特性从驱动器寿命的早期部分期间为静态变成在仍然没有接近驱动器的寿命终止部分的后期为动态数据。然而，本公开的磨损均匀化技术减少了或者限制了在存储器件的早期寿命中这些数据块的不必要的擦除。于是，随着存储器件的老化，静态磨损水平度的限制收紧，因此如动态数据和它们相关联的较高擦除频率所需要的包含静态数据的低擦除次数数据块。随着存储器件的老化而收紧的限制不仅基本上避免了对以后变成动态的静态数据的磨损均匀化，而且还减少了对静态数据进行磨损均匀化的总次数。这增加了存储器件能够达到的有用数据块的总擦除次数，其相应地延伸了存储器件的有用寿命。
图1为与主计算机12一起使用的存储器件10的示意图，其中存储器件10可以是各种不同的存储器件(例如基于闪存的存储器件)，并被配置为利用本公开的磨损均匀化技术读取和写入数据。如下面所讨论的，该磨损均匀化技术合乎需要地在存储器件10的早期寿命期间提供对包含静态数据的数据块的磨损水平的宽松的限制，但是随着存储器件10的老化，所述限制收紧。这减少了出于保持均匀的或者近似均匀的磨损水平度而以其他方式引起的存储器件10的额外的磨损。
如图1所示，存储器件10包括控制器14和闪存16，其中控制器14包括主界面18、处理器20、随机存取存储器(RAM)模块22、只读存储器(ROM)模块24、闪存接口26和数据总线28，每个都是基于闪存的存储器件(例如闪存驱动器和固态驱动器)的常规组件。相应地，主界面18、处理器20、RAM模块22、ROM模块24和闪存接口26可以通过数据总线28彼此通信，闪存16可以通过闪存接口26与控制器14通信。另外，控制器14可以通过主界面18与主计算机12通信，其中主界面18可以是任何合适的界面，例如通用串行总线(USB)界面、串行ATA界面等。
在操作过程中，主计算机12可以与存储器件10通信以从闪存16中读取数据和将数据写入闪存16中。用于执行读取和写入操作的固件可以存储于存储器件10中任何适合的存储介质上(例如ROM模块24和闪存16)和/或主计算机12中，并可以由处理器20执行。另外，用于实现本公开的磨损均匀化技术的固件也可以存储于存储器件10中任何适合的存储介质上(例如ROM模块24和闪存16)和/或主计算机12中，并也可以由处理器20执行。存储器件10和/或主计算机12也可以包括多个额外的固件指令，用于操作存储器件10(例如错误检测和纠错命令)。
图2为存储器件10的闪存16的简化示意图。在所示实施例中，闪存16是包括多个数据块30的非易失性存储介质。数据块30是闪存16的可擦除数据块，用于写入、重写、存储和读取数据。在所示的实施例中，数据块30被分为通用数据块32、空闲数据块34和元数据块36。被分为闪存16的多个独立区域的通用数据块32、空闲数据块34和元数据块36的图示仅仅为了讨论的方便。相反，数据块30可以动态地分配来使用，当可用于重用时，其可以被放回到空闲池中(例如通过修改逻辑块地址映射)。
通用数据块32包括数据块30的第一部分，并期望地成为用于将数据写入和从中读取数据的主数据块。空闲数据块34包括数据块30的第二部分，其可以被保持为用于后续的重写入操作的可用数据块的池。元数据块36包括数据块30的第三部分，其期望地包含与数据块30相关的数据，例如每个数据块30的擦除次数。数据可以按照与通用数据块32和空闲数据块34相同的方式写入、重写入元数据块36以及从元数据块36中擦除。这样，应用到数据块30的磨损均匀化技术也可以应用到元数据块36。
在和主计算机12(示于图1)一起使用之前，通用数据块32和空闲数据块34期望地是未写入并经擦除的，且元数据块36可以保持对于每个数据块30的擦除次数，其中对于每个数据块30的原始擦除次数典型地为零。在和主计算机12的初始操作期间，来自元数据块36的擦除次数可以被载入RAM模块22(示于图1)中和/或主计算机12中的适合的位置，从而允许监控所述擦除次数。
在图2所示的例子中，静态和动态数据可以被写入一个或者多个通用数据块32。写入操作可以由处理器20执行，其可以将数据块30的位置映射到保留在RAM模块22中的逻辑地址。当一组给定的动态数据需要从先前写入的数据块32中被重写时，所述动态数据可以被写入一个或者多个空闲数据块34，然后包含先前版本的数据的数据块32可以被擦除。例如，当重写保留在数据块38中的数据时，更近的版本可以被写入空闲数据块34中的可用数据块中(称为数据块40)。从空闲数据块34中被选为动态数据的目的地的数据块通常为在空闲数据块34的组中具有最低或者相对较低擦除次数的数据块。相应地，数据块38然后可以被擦除，这样将数据块38的擦除次数增加了一次。另外，被写入的数据块40于是如箭头41所示地被包括在通用数据块32中，且被擦除的数据块38如箭头42所示地被包括在空闲数据块34中。在操作中，这可以由处理器20执行，其中处理器20可以将逻辑地址重映射到数据块30的位置。
将新数据写入通用数据块32、将数据重写入低擦除次数的空闲数据块34和将先前的数据从通用数据块32擦除的该过程于是可以被重复，以提供基于动态数据的磨损均匀化的第一次序，其延伸了存储器件10的有用寿命。相应地，随着动态数据继续被重写，用于为动态数据而循环的各个数据块30的擦除次数增加。然而，相比之下，包含静态数据的数据块不经常被重写，从而对于各个数据块30的擦除次数没有增加。这样，在对于包含动态数据的数据块的擦除次数继续增加的同时，对于包含静态数据的数据块的擦除次数保持很低，甚至可能为零。这样增加了数据块30的最大擦除次数与最小擦除次数之间的差距。
图3为存储器件(例如存储器件10)的最小擦除次数与最大擦除次数的关系示意图，其中最小擦除次数和最大擦除次数都归一化为所述存储器件的EOL擦除次数。这样，1.0的最大擦除次数是存储器件的寿命终止点(即最大擦除次数等于EOL擦除次数)。图3包括基线44(以虚线示出)，在常规的磨损均匀化技术下所获得的阈值曲线45、以及在本公开的磨损均匀化技术下所获得的阈值曲线46a、46b、47a和47b。
给定的存储器件的最小擦除次数不能大于所述存储器件的最大擦除次数。这样，最小和最大擦除次数的操作点必须落在低于基线44并且位于基线44右边的区域中，其中基线44具有一定斜率，其中最小擦除次数等于最大擦除次数(即斜率为1.0)。基线44相应地定义了其中在静态磨损水平度上没有呈现限制的一种情况，其中只要有需要就移动和擦除静态数据来将最大和最小擦除次数之间的差距最小化(即均匀的磨损水平)。
阈值曲线45是基于常规的磨损均匀化技术的曲线，所述常规的磨损均匀化技术对静态磨损水平度上施加限制，其静态磨损水平度在存储器件的整个寿命期间是恒定的。在操作中，随着最大擦除次数增加，操作点从基线44移动至右边，直到其达到阈值曲线45。在那个点，静态数据被移动，相应的数据块被擦除并对后续的写入操作可用。这样可以增加最小擦除次数，其向上移动操作点并使其远离阈值曲线45。这个过程于是可以在存储器件的整个寿命期间重复，从而将操作点保持在基线44和阈值曲线45之间。
如图3所示，对静态磨损水平的恒定限制导致阈值曲线45具有与基线44相同的斜率。这样，在执行静态数据的磨损均匀化之前将获得的最大和最小擦除次数之间的差距在存储器件的整个寿命期间保持恒定。例如，参见图3中阈值线45和基线44之间的差距45i、45ii和45iii，其沿着最大擦除次数在后续点处都是相同的。虽然从基线44的偏移提供相对于静态数据的持续移动和擦除的适度缓冲，但恒定的限制会导致在存储器件的早期寿命期间的大擦除次数。如上面所讨论的，这减少了有用的数据块的总擦除次数，从而减少了存储器件的有用寿命。另外，在存储器件的寿命终点，恒定的限制防止最小擦除次数达到最大擦除次数，如阈值曲线45的下临界点所示出的那样。这排除了在存储器件的寿命终点才将数据块释放。
相比之下，本公开的磨损均匀化技术可以基于不恒定而是在存储器件的整个寿命期间会变化的对静态磨损水平度的限制。在一个实施例中，该限制中的这种变化可以在存储器件的整个寿命期间具有线性的或者基本线性的趋势。这提供了线性的阈值曲线，所述阈值曲线的斜率大于基线44和阈值曲线45(即阈值曲线46a和46b)的斜率。如图所示，在这个实施例中，对数据块的静态磨损水平的限制在存储器件的早期寿命期间是比较宽松的，从而允许在执行静态数据的磨损均匀化之前，将获得的最大和最小擦除次数之间有很大的差距。例如，阈值曲线46a和46b分别允许最大擦除次数在对静态数据执行磨损均匀化之前达到存储器件的EOL擦除次数的约35％至50％。
然而，随着存储器件的老化，所述限制收紧，其减少了在执行静态数据的磨损均匀化之前可获得的最大和最小擦除次数之间的差异。例如，参见图3中阈值线46b和基线44之间的差距46bi、46bii和46biii，其沿着最大擦除次数在后续点处减少。另外，与阈值曲线45相比，在这个实施例中线性阈值曲线的斜率(例如阈值曲线46a和46b)期望地允许数据块的最小擦除次数在存储器件的寿命终止时基本上达到数据块的最大擦除次数。
在第二实施例中，对静态磨损水平的限制的变化在存储器件的整个寿命期间可具有指数增长。这提供了具有初始切线斜率的阈值曲线，该斜率小于基线44和阈值曲线45(即阈值曲线47a和47b)的斜率。然而，阈值曲线的切线斜率随着存储器件的老化而增加，直到并最终所述切线斜率大于基线44和阈值曲线45的斜率。这个实施例也提供了在存储器件的早期寿命期间对静态数据的磨损水平的宽松的限制，并随着器件的老化收紧该限制。例如，参见图3中阈值线47b和基线44之间的差距47bi、47bii和47biii，其也沿着最大擦除次数在后续点处减小。另外，随着存储器件的老化，该阈值曲线的切线斜率如所期望地增加，直到所述切线斜率允许数据块的最小擦除次数在存储器件的寿命终点基本达到数据块的最大擦除次数。
阈值曲线47a和47b的对比示出了指数增长趋势的变化，该变化可以在本公开的磨损均匀化技术下获得。例如，阈值曲线47a可以在存储器件的早期寿命期间产生对静态数据的微小量的磨损均匀化。为了避免这个现象，指数增长趋势可以沿着存储器件的寿命偏移至一个给定的开始点，如阈值趋势47b所示，其偏移至最大擦除次数的约50％。
阈值曲线46a、46b、47a和47b是适合的线性和指数增长趋势的示例，其可以利用在存储器件的整个寿命期间变化的对静态磨损水平的限制获得。在可选择的实施例中，本公开的磨损均匀化技术可以基于在存储器件的整个寿命期间改变对静态磨损水平度的限制的各种函数。变化的限制排除了静态数据在存储器件的早期寿命期间不必要的移动和擦除，如上所讨论的，这样延长了存储器件的可用寿命。另外，在存储器件的整个寿命期间收紧限制允许包含静态数据的数据块根据需要及时释放以可用于动态数据。
图4为用于在基于闪存的存储器件(例如存储器件10)中管理磨损水平的方法48的流程图。方法48的下面的讨论是参考存储器件10作出的，并且理解到方法48适合于和各种存储器件(例如基于闪存的存储器件)一起使用。如图所示，方法48包括步骤50-68，初始地包括确定用于闪存的16的限制阈值(步骤50)。如上面所讨论的，对静态磨损水平的限制在存储器件10的整个寿命期间改变，并可以提供基本上线性和/或基本上非线性的趋势(例如指数增长的趋势)，所述趋势如所期望地不与基线44共线或平行。
限制阈值可以至少部分地基于数据块30的擦除次数，例如最小擦除次数。例如，在涉及线性趋势的实施例中，所述限制阈值可以是数据块30的最小擦除次数的斜率函数，其也可以在执行静态数据的磨损均匀化之前偏移数据块30的初始最大擦除次数。在这个实施例中，可以根据数据块30的当前擦除次数确定最大擦除次数和最小擦除次数(例如利用处理器20或主计算机12)，且该最大擦除次数和最小擦除次数也可以存储在RAM模块22中(示于图1)。
该限制阈值也可以部分地基于所有数据块30的EOL擦除次数，从而将该限制阈值归一化至如图3所示的EOL擦除次数。例如，存储器件10的线性趋势的限制阈值可以由如下公式确定：
Figure BPA00001257572800091
(方程1)
其中“斜率”是阈值曲线的期望斜率，“EOL次数”是数据块30的EOL擦除次数，“次数最大，初始”是在执行静态数据的磨损均匀化之前数据块30的初始最大擦除次数(即图3中阈值曲线与基轴相交的位置，例如对于阈值曲线46a约为35％)，以及“次数最小”是数据块30的最小擦除次数。另外，方程1下的斜率如所期望地大于1.0且如所期望地允许最小擦除次数在存储器件10的寿命终止点处(即当最大擦除次数达到EOL擦除次数时)基本上达到最大擦除次数。这样，该斜率在执行静态数据的磨损均匀化之前也取决于数据块30的初始最大擦除次数(即次数最大，初始)。
可选择地，在涉及指数增长趋势的实施例中，限制阈值可以为数据块30的最小擦除次数的指数增长函数。该限制阈值也可以部分地基于所有数据块30的EOL擦除次数，从而如图3中所示地将所述限制阈值归一化至EOL擦除次数。例如，存储器件10的指数趋势的限制阈值可以由如下公式确定：
Figure BPA00001257572800092
(方程2)
其中用于“n”的适合的数值范围为约10至10000，特别地，适合的数值范围为约900至约1200。另外，方程2可以在执行静态数据的磨损均匀化之前偏移数据块30的初始的最大擦除次数，例如由如下公式确定：
Figure BPA00001257572800101
(方程3)
除了作为数据块30的擦除次数的函数被测量之外，所述限制阈值也可以是数据块30的各种可量化特性的函数。在一些实施例中，所述限制阈值可以考虑在读取、写入和擦除操作期间存储器件10的状况。例如，在升高的或者降低的温度下写入数据块30的数据会需要被更快地移动以减少数据损失的风险。类似地，在擦除操作期间较高的电压状况会潜在地将应变引入数据块30的氧化层，由此将额外的磨损引入了给定的数据块30中。
另外，数据块30的错误率可以被监测，以确定相对于估计磨损水平的偏差。如果给定的数据块30呈现比预计更高的错误率，则该数据块30的预计剩余寿命会相应地减少。读取、写入和擦除数据块30所需要的时间也可以被监测，以确定相对于估计时间的偏离。这种偏离也可以归因于一个或者多个数据块30的预计剩余寿命的减少。数据块30的任何这些可量化的特性可单独地或者组合地用于调节限制阈值的结果数值，和/或也可以用于调节各个数据块的擦除次数的归一化。
在限制阈值被初始地确定之后，数据可以写入在数据块30中具有最小擦除次数的可用数据块(步骤52)。例如，在存储器件10的早期寿命期间，该最小擦除次数可以从具有零擦除次数的通用数据块32中获得。可选择地，可获得的数据块可以是数据块保留池中的保留数据块34(例如保留数据块40)。一旦数据被正确地写入可获得的数据块，包含数据的先前版本的数据块(例如数据块38)可以被擦除(步骤54)。
在数据块38被擦除之后，处理器20可以更新数据块30的一个或者多个擦除次数，包括数据块38的附加擦除，并将经更新的擦除次数保存在RAM模块22中。擦除次数的更新也更新最大擦除次数和最小擦除次数中的一个或者两个，并且这些数值也可以存入RAM模块22中(示于图1)(步骤56)。
然后该限制阈值可以被更新(步骤58)。例如，限制阈值可以按照方程1～3来更新，并依赖于在步骤56期间所获得的最小擦除次数的任何更新。如上面所讨论的，所述限制阈值也可以是数据块30的各种可量化的特性(例如读取、陷入和擦除条件、错误率以及执行读取、写入和擦除操作所需要的时间)的函数。在这种实施例中，数据块30的可量化特性可以被监测，并持续地或者间歇地更新(例如在更新步骤56期间)。相应地，按照方法48的步骤58，限制阈值也可以依赖于对数据块30的可计量的特性的任何更新来被更新。
处理器20然后可以确定与数据块30的最大擦除次数相关的参数(称为次数最大参数)(步骤60)。在一个实施例中，次数最大参数可以是数据块30的最大擦除次数。可选择地，所述次数最大参数可以由如下公式确定：
Figure BPA00001257572800111
(方程4)
在由方程4所代表的实施例中，数据块30的最大擦除次数被归一化至闪存16的预计或者预定的能力。
所述次数最大参数于是可以与所述限制阈值相比较，来确定所述次数最大参数是否符合和/或超过限制阈值(步骤62)。在步骤60下面的这个比较防止了数据块30的最大擦除次数被限制，直到所述限制阈值被符合和/或超过。实际上，这限制了对数据块的写入和擦除操作，保持了由所述限制阈值所限制的次数最大参数，如图3中阈值曲线46a和46b所示。
方程1～4所代表的算法是适合的函数的示例，其可以用来表示在本公开的磨损均匀化技术下阈值曲线的线性趋势。应该理解到，方程1～4可以以各种方式修改而仍然获得相同或者相似的阈值曲线。例如，方程4中的次数最大参数可以被表示为最大擦除次数和当前最小擦除次数之间的差的函数，方程1～3可以相应地修改。另外，所述限制阈值和次数最大参数可以选择性地基于交替的最小和最大擦除次数，其中限制阈值至少部分地基于最大擦除次数，而次数最大参数至少部分地基于最小擦除次数。另外，方程1～4也可以基于最大擦除次数和最小擦除次数的实际数值，而不是被归一化为EOL擦除次数。
方法48的步骤52～62于是可以被重复，直到次数最大参数符合或者超过限制阈值。当这种情况发生时，按照步骤64、66和68，静态数据可以被移动至具有较高擦除次数的数据块。静态数据的移动可以初始地包括确定具有低擦除次数(例如最小擦除次数)的数据块30(步骤64)。如上面所讨论的，静态数据不是经常被重写或者删除的数据。因此，具有最小擦除次数的数据块30通常包含静态数据。该静态数据然后可以被复制到具有较高擦除次数的可用数据块(步骤66)。例如，所述静态数据可以被重写入具有比最小擦除次数更高的擦除次数的保留数据块34。在一个实施例中，步骤66包括将静态数据写入可用数据块中(例如保留的数据块34)，所述数据块在可用数据块中具有最高的擦除次数。可选择地，可基于其他准则选择目的地数据块，例如具有充足的数据保留度量的数据块。包含先前复制的静态数据的数据块(并具有最小擦除次数)然后可以被擦除，并为后续的写入操作而配置(步骤68)。
按照步骤56、58和60，最小和最大擦除次数、限制阈值以及次数最大参数然后可以被更新，所述次数最大参数可以与所述限制阈值再次比较，来确定是否应该移动额外的静态数据(步骤62)。随着额外的数据被写入或者重写入数据块30中，方法48的步骤于是可以继续。相应地，随着额外的数据被写入或者重写入，对静态磨损水平的限制按照线性和/或指数增长趋势而收紧。因此，在存储器件10的早期寿命期间，在执行静态数据的磨损均匀化之前可以获得最大和最小擦除次数之间的很大的差异。然而，随着存储器件的老化，所述限制收紧，从而减少了在执行静态数据的额外的磨损均匀化之前可获得的最大和最小擦除次数之间的差异。在一个实施例中，所述静态数据没有移动，直到最大擦除次数的值为存储器件10的EOL擦除次数的至少约25％，更期望地为至少约35％，甚至更期望地为至少约50％。如上面所讨论的，不断改变的限制减少了出于保持均匀的磨损水平度而导致的数据块30上的额外的擦除次数，从而延长了存储器件10的有用寿命。
当上面所讨论的本公开的磨损均匀化技术被描述为基于数据块(例如数据块30)的擦除次数时，对静态磨损水平的限制可以选择性地(或者另外地)基于定义存储器件(例如存储器件10)的寿命的其他准则。例如，限制可以基于数据块的错误率，其中具有低错误率的数据块保留有许多有用的编程-擦除循环，而具有高错误率的数据块保留有很少有用的编程-擦除循环。这样，在这个实施例中，数据(例如静态数据)可以从具有低错误率的数据块移动到具有高错误率的数据块，从而释放出具有低错误率的数据块，以便进行后续的写入操作。
在附加的可选择的实施例中，磨损均匀化技术可以只在存储器件(例如存储器件10)的一部分寿命期间执行。例如，对静态磨损水平度的限制可以被抑制，直到达到特定数目的最大擦除次数。
虽然已参考各优选实施例对本公开进行描述，但是本领域的技术人员将认识到可作形式或细节上的改变而不背离本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于在具有多个数据块的存储器件中管理磨损水平的方法，所述方法包括：
(a)将数据从具有第一擦除次数的数据块复制到具有比所述第一擦除次数更高的擦除次数的数据块；
(b)在复制所述数据之后，将所述数据从具有所述第一擦除次数的数据块中擦除；
(c)将经擦除的数据块分配用于后续的写入操作；以及
(d)基于对静态磨损水平的限制重复步骤(a)～(c)，所述限制在所述多个数据块的寿命期间收紧。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个数据块的寿命至少部分地基于从由所述多个数据块的擦除次数、所述多个数据块的错误率及其组合组成的组中选择的因素。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
至少部分地基于所述多个数据块的最大擦除次数确定参数；以及
至少部分地基于所述多个数据块的最小擦除次数确定限制阈值，其中所述数据以保持所述参数由所述限制阈值所限制的方式被复制。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述限制阈值由所述最小擦除次数和所述最大擦除次数的基本线性的函数定义。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述限制阈值由所述最小擦除次数和所述最大擦除次数的基本指数的函数定义。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
更新所述最小擦除次数；
更新所述最大擦除次数；
至少部分地基于已更新的最大擦除次数更新所述参数；以及
至少部分地基于已更新的最小擦除次数更新所述磨损水平阈值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静态磨损水平的限制禁止数据的复制，直到所述多个数据块的最大擦除次数为所述多个数据块的寿命终止擦除次数的至少约25％。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述静态磨损水平的限制禁止数据的复制，直到所述最大擦除次数为所述寿命终止擦除次数的至少约35％。
9.一种用于管理具有多个数据块的存储器件中的磨损水平的方法，所述方法包括：
确定所述多个数据块中的每一个的擦除次数；
至少部分地基于所确定的擦除次数中的最大擦除次数确定参数；
确定限制阈值，所述限制阈值定义了静态磨损水平的限制，所述限制在所述多个数据块的整个寿命期间变化；以及
以保持所述参数由所述限制阈值所限制的方式将数据从具有第一擦除次数的第一数据块移动到具有比所述第一擦除次数更高的擦除次数的第二数据块。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述数据从所述第一数据块移动到所述第二数据块包括：
将所述数据从所述第一数据块复制到所述第二数据块；
将所述数据从第一数据块擦除；以及
将经擦除的所述第一数据块分配用于后续的写入操作。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述限制阈值由从由所确定的擦除次数的最小擦除次数和最大擦除次数的基本线性的函数、所述最小擦除次数和所述最大擦除次数的基本指数的函数及其组合组成的组中选择的至少一个函数定义。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述限制阈值至少部分地基于所确定的擦除次数中的最小擦除次数来确定。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述限制阈值进一步地基于所述多个数据块的寿命终止擦除次数来确定。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述限制阈值进一步地基于所述多个数据块的至少一个可量化的性质来确定。
15.一种用于管理具有多个数据块的存储器件中的磨损水平的方法，所述方法包括：
至少部分地基于所述多个数据块的最大擦除次数确定参数；
至少部分地基于所述多个数据块的最小擦除次数的限制阈值；以及
以保持所述参数由所述限制阈值所限制的方式将数据从第一数据块复制到具有较高擦除次数的第二数据块。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在复制所述数据之后擦除第一数据块；
至少部分地基于已擦除的所述第一数据块更新所述最小擦除次数和所述最大擦除次数；
至少部分地基于已更新的最大擦除次数更新所述参数；以及
至少部分地基于已更新的最小擦除次数更新所述限制阈值。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述限制阈值在所述多个数据块的至少一部分寿命期间变化。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述限制阈值和所述参数中的每一个进一步基于所述多个数据块的寿命终止擦除次数来确定。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，使所述参数受限于所述限制阈值的方式防止数据从所述第一数据块被移动到所述第二数据块，直到所述最大擦除次数是所述多个数据块的寿命终止擦除次数的至少约25％。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述数据被防止从所述第一数据块移动到所述第二数据块，直到所述最大擦除次数是所述寿命终止擦除次数的至少约35％。
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