CN102298972B - 快闪记忆体的资料读取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及快闪记忆体的资料读取方法，首先，读取该快闪记忆体以得到一原始资料以及一原始错误修正码。接着，依据该原始错误修正码修正该原始资料的错误位元。当无法修正该原始资料的错误位元时，自该快闪记忆体读取对应于该原始资料的预定资讯以得到一校正资讯。接着，依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始资料以产生一修改资料。接着，依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始错误修正码以产生一修改错误修正码。接着，依据该修改错误修正码修正该修改资料的错误位元以得到一输出资料以供传送至主机。

Description

快闪记忆体的资料读取方法

技术领域

本发明涉及资料存储装置，更具体地说，涉及快闪记忆体的资料读取方法。

背景技术

快闪记忆体(flash memory)是一种非挥发记忆体，亦即，当快闪记忆体不接受供电时，快闪记忆体中储存的资料亦不会因失去电力而消失，因此快闪记忆体广泛地被运用在电力有限的可携式装置供储存资料。快闪记忆体包含多个记忆单元(memory cell)，每一记忆单元可储存2N种电位。例如，每一记忆单元可储存2种电位的快闪记忆体称之为单层单元(single level cell，SLC)快闪记忆体，每一记忆单元可储存4种电位的快闪记忆体称之为多层单元(multilevel cell，MLC)快闪记忆体，而每一记忆单元可储存8种电位的快闪记忆体称之为三层单元(triple level cell，TLC)快闪记忆体。

当主机欲由快闪记忆体读取资料时，快闪记忆体会依据一组读取电压以判定所欲读取的记忆单元的电压落在读取电压的哪一范围，从而认定所欲读取的记忆单元所储存的资料值为何。举例来说，当快闪记忆体为单层单元快闪记忆体时，对应的读取电压仅有一个分界值，当记忆单元的电压高于该分界值时记忆单元的资料储存值会被判定为位元0，而当记忆单元的电压低于该分界值时记忆单元的资料储存值会被判定为位元1。另外，当快闪记忆体为多层单元快闪记忆体时，对应的读取电压有三个分界值，以依据记忆单元的电压与三个分界值的相对大小辨别记忆单元的资料储存值为位元11、01、00、或10。同样的，当快闪记忆体为三层单元快闪记忆体时，对应的读取电压有七个分界值，以依据记忆单元的电压与七个分界值的相对大小辨别记忆单元的资料储存值为位元111、011、001、101、100、000、010、或110。如图1所示为三层单元快闪记忆体的一组读取电压的示意图。读取电压可因三层单元快闪记忆体的记忆单元所储存的位元数目而不同。

因此，读取电压决定了快闪记忆体的记忆单元的读出资料值。亦即，一记忆单元所储存的电压经过不同的读取电压的判定可产生不同的资料读出值。因此，当快闪记忆体收到主机读取资料的命令而对储存资料进行读取，但读出资料却发生错误时，可尝试运用不同的读取电压重新对储存资料进行读取。然而，如何自依据多个不同的读取电压所产生的多个不同的读出资料值中选择正确的读出资料值是一个问题。因此，本发明提出一种快闪记忆体的资料读取方法，以便于读出资料却发生错误时，仍可借修改读取电压而产生正确的读出资料值。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有的快闪记忆体因读取电压的不同易出现读取资料出现错误的缺陷，提供一种快闪记忆体的资料读取方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：构造一种快闪记忆体的资料读取方法，以解决现有技术存在的问题。该快闪记忆体包含多个页(page)，每一页皆被写入一笔该预定资讯。首先，以一原始读取电压自该快闪记忆体读取一位址，以得到一原始资料以及一原始错误修正码。接着，以一第一错误修正程序(error correction process)依据该原始错误修正码修正该原始资料的错误位元。当该第一错误修正程序无法修正该原始资料的错误位元时，以该原始读取电压自该快闪记忆体读取对应于该原始资料的预定资讯，以得到一校正资讯(calibration information)。接着，依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始资料以产生一修改资料。接着，依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始错误修正码以产生一修改错误修正码。接着，以一第二错误修正程序依据该修改错误修正码修正该修改资料的错误位元。最后，当该第二错误修正程序成功地修正该原始资料的错误位元而得到一第二输出资料时，将该第二输出资料作为读出资料而传送至主机。

在本发明所述的快闪记忆体的资料读取的方法中，

在本发明所述的快闪记忆体的资料读取的方法中，其中对应于该原始资料的预定资讯与该原始资料储存于该快闪记忆体的同一页。

在本发明所述的快闪记忆体的资料读取的方法中，其中该方法还包括：

当该第一错误修正程序无法修正该原始资料的错误位元时，以一修改读取电压自该快闪记忆体读取该位址，以得到一重读资料以及一重读错误修正码；

其中该修改读取电压不同于该原始读取电压，且该修改资料依据该原始资料与该重读资料的差异产生，而该修改错误修正码依据该原始错误修正码与该重读错误修正码的差异产生。

在本发明所述的快闪记忆体的资料读取的方法中，其中该修改资料的产生步骤包括：

辨别该原始资料与该重读资料不相同的多个第一差异位元；

比较该校正资讯与该预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值；

自该原始资料的第一差异位元中选取出具有所述错误位元值的多个第三差异位元；以及反转该原始资料的第三差异位元的值，以得到修改资料。

在本发明所述的快闪记忆体的资料读取的方法中，其中该错误位元值的选取步骤包括：

当该校正资讯的多个位元0对应于该预定资讯中的多个位元1，决定该错误位元值为位元0；以及当该校正资讯的多个位元1对应于该预定资讯中的多个位元0，决定该错误位元值为位元1。

在本发明所述的快闪记忆体的资料读取的方法中，其中该修改错误修正码的产生步骤包括：

辨别该原始错误修正码与该重读错误修正码不相同的多个第二差异位元；

比较该校正资讯与该预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值；

自该原始错误修正码的第二差异位元中选取出具有该错误位元值的多个第四差异位元；以及反转该原始错误修正码的第四差异位元的值，以得到该修改错误修正码。

在本发明所述的快闪记忆体的资料读取的方法中，其中该方法更包括：

当该第一错误修正程序成功修正该原始资料的错误位元时而得到一第一输出资料时，将该第一输出资料作为读出资料而传送至主机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：构造一种资料储存装置，该资料储存装置耦接至一主机，包括：一快闪记忆体以及一控制器。该快闪记忆体包括多个页以供储存资料，其中每一页皆被写入一预定资讯。该控制器命令该快闪记忆体以一原始读取电压读取一位址以得到一原始资料以及一原始错误修正码，以一第一错误修正程序(error correction process)依据该原始错误修正码修正该原始资料的错误位元，以及当该第一错误修正程序无法修正该原始资料的错误位元时，命令该快闪记忆体以该原始读取电压读取对应于该原始资料的预定资讯以得到一校正资讯(calibration information)，依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始资料以产生一修改资料，依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始错误修正码以产生一修改错误修正码，以一第二错误修正程序依据该修改错误修正码修正该修改资料的错误位元，以及当该第二错误修正程序成功地修正该原始资料的错误位元而得到一第二输出资料时将该第二输出资料作为读出资料而传送至主机。

在本发明所述的资料储存装置中，其中当该第一错误修正程序无法修正该原始资料的错误位元时，该控制器命令该快闪记忆体以一修改读取电压读取该位址以得到一重读资料以及一重读错误修正码，依据该原始资料与该重读资料的差异修改该原始资料以产生该修改资料，并依据该原始错误修正码与该重读错误修正码的差异修改该原始错误修正码以产生修改错误修正码，其中修改读取电压不同于原始读取电压。

在本发明所述的资料储存装置中，其中当该控制器修改该原始资料时，该控制器辨别该原始资料与该重读资料不相同的多个第一差异位元，比较该校正资讯与该预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值，自该原始资料的第一差异位元中选取出具有该错误位元值的多个第三差异位元，以及反转该原始资料的第三差异位元的值以得到修改资料。

在本发明所述的资料储存装置中，其中当该控制器选取该错误位元值时，若该校正资讯的多个位元0对应于该预定资讯中的多个位元1，则该控制器决定该错误位元值为位元0；而若该校正资讯的多个位元1对应于该预定资讯中的多个位元0，则该控制器决定该错误位元值为位元1。

在本发明所述的资料储存装置中，其中当该控制器修改该原始错误修正码时，该控制器辨别该原始错误修正码与该重读错误修正码不相同的多个第二差异位元，比较该校正资讯与该预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值，自该原始错误修正码的第二差异位元中选取出具有该错误位元值的多个第四差异位元，以及反转该原始错误修正码的第四差异位元的值以得到该修改错误修正码。

在本发明所述的资料储存装置中，其中该控制器依据该校正资讯与该预定资讯的差别而对该原始读取电压进行调整以得到修改读取电压。

在本发明所述的资料储存装置中，其中当该第一错误修正程序成功修正该原始资料的错误位元时而得到一第一输出资料时，该控制器将该第一输出资料作为读出资料而传送至主机。

实施本发明的快闪记忆体的资料读取的方法，具有以下有益效果：本发明所提供的快闪记忆体的资料读取方法以及资料储存装置，在快闪记忆体读取资料出现错误时，仍可借修改读取电压而产生正确的读出资料值。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为三层单元快闪记忆体的一组读取电压的示意图；

图2为依据本发明的快闪记忆体用以储存资料的一区块的示意图；

图3为依据本发明的资料储存装置的区块图；

图4为依据本发明的快闪记忆体的资料读取的方法的流程图；

图5为依据本发明修改原始资料及原始错误修正码的方法的流程图。

【主要元件符号说明】

(第2图)

200～资料区块；

201a～201d、202a～202d、20ka～20kd～资料区段；

201e、202e、20ke～预定资讯；

(第3图)

302～资料储存装置；

304～主机；

312～控制器；

314～快闪记忆体；

322～错误修正模组；

324～资料修改模组；

326～缓冲器；

以及330～读取电压设定电路。

具体实施方式

如图2所示为依据本发明的快闪记忆体用以储存资料的一区块(block)200的示意图。资料区块200包括多个页(page)201～20K以供储存资料，每一页可储存多个资料区段(sector)。本实施例中，每一资料区段的大小为512位元组，而资料区块200的一页可储存4个资料区段。一般而言，为了减少资料储存时产生的错误，本资料区段储存至快闪记忆体之前，快闪记忆体的控制器会事先依据资料区段编码一错误修正码(Error correction code，ECC)，并在储存资料区段时一并将对应的错误修正码储存至快闪记忆体。举例来说，页201储存了4个资料区段201a、201b、201c、以及201d，每一资料区段201a、201b、201c、以及201d皆包含一对应的错误修正码。另外，为了自依据多组读取电压自快闪记忆体所读取多个的读出资料中找出正确的读出资料，控制器会于储存资料时一并将一预定资讯写入快闪记忆体中。本实施例中，资料区块200的每一页储存一预定资讯。例如，页201储存一预定资讯201e。本实施例中，该预定资讯仅有一位元组。例如，该预定资讯的值可为0x55(位元01010101)。

如图3所示为依据本发明的资料储存装置302的区块图。资料储存装置302耦接至一主机304。本实施例中，资料储存装置302包括一控制器312以及一快闪记忆体314。控制器312依据主机304的指示存取快闪记忆体314的资料。当主机304向资料储存装置302发送写入命令时，控制器312依据写入命令将资料写入快闪记忆体314。特别是，控制器312会于写入资料时将一预定资讯一并写入快闪记忆体314，如图2所示。当主机304向资料储存装置302发送读取命令时，控制器312依据读取命令将资料由快闪记忆体314读出。然而，即使读出的资料发生读取错误，控制器312依然可命令快闪记忆体314以不同的读取电压产生多个读取资料值，并依据事先储存于快闪记忆体314中的预定资讯决定正确的读取资料值，以避免读取错误的发生。

如图4所示为依据本发明的快闪记忆体的资料读取的方法400的流程图。控制器312依据方法400以对快闪记忆体314进行资料读取。本实施例中，控制器312包括错误修正模组322、资料修改模组324、以及缓冲器326。首先，控制器312命令快闪记忆体314以一原始电压读取一位址(步骤402)。当快闪记忆体314依据控制器312的命令进行资料读取而读出一原始资料及对应的错误修正码后，错误修正模组322会以一错误修正程序(error correctionprocess)依据该错误修正码修正该原始资料的错误位元(步骤404)。此时，若该原始资料的错误位元被成功地修正而产生一输出资料(步骤406)，则控制器312将错误修正模组322产生的输出资料储存至缓冲器326，再由缓冲器326将输出资料输送至主机304(步骤420)。

若该原始资料的错误位元无法被成功地修正(步骤406)，则错误修正模组322无法产生一正确的输出资料，以供传送至主机304。此时，控制器312要求快闪记忆体314以该原始读取电压读取对应于该原始资料的一预定资讯，以得到一校正资讯(步骤408)。本实施例中，该预定资讯与该原始资料储存于快闪记忆体314的同一区块的同一页，如第2图所示。控制器312便可依据所读出的校正资讯与原本的预定资讯的差别以找出错误位元发生的型态。举例来说，假设原本的预定资讯为位元组0x55(位元串01010101)，而快闪记忆体314依据该原始读取电压所读出的校正资讯为位元组0x54(位元串01010100)。由此，控制器312可得知预定资讯0x55中的部份位元1经由原始读取电压被判断为校正资讯0x54中的位元0，因此控制器312可自校正资讯中决定一错误位元值0。亦即，校正资讯中部份的位元0为错误位元。

接着，控制器312要求快闪记忆体314以一修改读取电压读取该位址(步骤410)，其中该修改读取电压与该原始读取电压不相同。本实施例中，控制器312依据预定资讯与校正资讯调整原始读取电压以得到该修改读取电压。本实施例中，快闪记忆体314包括一读取电压设定电路330，可依据控制器312的指示更改读取电压的设定值。接着，快闪记忆体314依据该修改读取电压进行资料读取，以得到一重读资料以及一重读错误修正码(步骤410)。当然，由于读取电压不相同，重读资料与原始资料的部份位元会不同，而重读错误修正码与原始错误修正码的部份位元亦会不同。此时，资料修改模组324便可根据由校正资讯与预定资讯的差异所决定的错误位元值，修改重读资料与原始资料的部份差异位元，以得到具有较高正确率的一修改资料(步骤412)。同样的，资料修改模组324亦可根据由校正资讯与预定资讯的差异所决定的错误位元值，修改重读错误修正码与原始错误修正码的部份差异位元，以得到具有较高正确率的一修改错误修正码(步骤414)。步骤412及414的详细流程将以第5图进行说明。

如图5所示为依据本发明修改原始资料及原始错误修正码的方法500的流程图。资料修改模组324依据方法500产生修改资料以及修改错误修正码。首先，资料修改模组324辨别原始资料与重读资料不相同的多个第一差异位元(步骤502)。假设原始资料为位元串0000011111，而重读资料为0000111110。因此，原始资料与重读资料有两个差异位元，分别为原始资料中次序5的位元0及次序10的位元1。接着，资料修改模组324辨别原始错误修正码与重读错误修正码不相同的多个第二差异位元(步骤504)。假设原始错误修正码为位元串01010，而重读错误修正码为01011。因此，原始错误修正码与重读错误修正码的差异位元为原始错误修正码中次序5的位元1。

接着，资料修改模组324比较校正资讯与预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值(步骤506)。如上所述，假设预定资讯为位元组0x55(位元串01010101)，而校正资讯为位元组0x54(位元串01010100)，因此资料修改模组324可自校正资讯中决定一错误位元值0。接着，资料修改模组324自原始资料的多个第一差异位元中辨别出具有该错误位元值的多个第三差异位元(步骤508)，并反转原始资料的第三差异位元的值以得到该修改资料(步骤510)。例如，由于原始资料的位元串0000011111的两个差异位元中仅有次序5的位元0与错误位元值0相等，因此资料修改模组324反转原始资料中次序5的位元0为位元1，而得到修改资料的位元串0000111111。

接着，资料修改模组324自原始错误修正码的多个第二差异位元中辨别出具有该错误位元值的多个第四差异位元(步骤512)，并反转原始错误修正码的第四差异位元的值以得到该修改错误修正码(步骤514)。例如，由于原始错误修正码的位元串01010中仅有次序5的差异位元0与错误位元值0相等，因此资料修改模组324反转原始错误修正码中次序5的位元0为位元1，而得到修改错误修正码的位元串01011。

最后，当资料修改模组324产生修改资料及修改错误修正码后，资料修改模组324将修改资料及修改错误修正码送至错误修正模组322。接着，错误修正模组322以错误修正程序依据该修改错误修正码修正该修改资料的错误位元(步骤416)。此时，若错误修正模组322可成功地修正该修改资料的错误位元而产生一输出资料(步骤418)，则错误修正模组322将输出资料传送至缓冲器326。接着，缓冲器326将正确的输出资料传送至主机304，以完成读取动作的执行。反之，若错误修正模组322无法成功地修正该修改资料的错误位元，则控制器312可再度借读取电压设定电路330重新设定一新修改读取电压，然后重新执行步骤410～418。万一错误修正模组322仍然无法成功地修正该修改资料的错误位元，则控制器312回报主机304读取资料失败(步骤422)。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种快闪记忆体的资料读取方法，其中该快闪记忆体包含多个页，每一页皆被写入一笔预定资讯，该方法包括下列步骤：

以一原始读取电压自该快闪记忆体读取一位址，以得到一原始资料以及一原始错误修正码；

以一第一错误修正程序依据该原始错误修正码修正该原始资料的错误位元；

当该第一错误修正程序无法修正该原始资料的错误位元时，以该原始读取电压自该快闪记忆体读取对应于该原始资料的预定资讯，以得到一校正资讯；

依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始资料以产生一修改资料；

依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始错误修正码以产生一修改错误修正码；

以一第二错误修正程序依据该修改错误修正码修正该修改资料的错误位元；以及当该第二错误修正程序成功地修正该原始资料的错误位元而得到一第一输出资料时，将该第一输出资料作为读出资料传送至主机。

2.根据权利要求1所述的快闪记忆体的资料读取方法，其中对应于该原始资料的预定资讯与该原始资料储存于该快闪记忆体的同一页。

3.根据权利要求1所述的快闪记忆体的资料读取方法，其中该方法还包括：

当该第一错误修正程序无法修正该原始资料的错误位元时，以一修改读取电压自该快闪记忆体读取该位址，以得到一重读资料以及一重读错误修正码；

其中该修改读取电压不同于该原始读取电压，且该修改资料依据该原始资料与该重读资料的差异产生，而该修改错误修正码依据该原始错误修正码与该重读错误修正码的差异产生。

4.根据权利要求3所述的快闪记忆体的资料读取方法，其中该修改资料的产生步骤包括：

辨别该原始资料与该重读资料不相同的多个第一差异位元；

比较该校正资讯与该预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值；

自该原始资料的第一差异位元中选取出具有所述错误位元值的多个第二差异位元；以及反转该原始资料的第二差异位元的值，以得到修改资料。

5.根据权利要求4所述的快闪记忆体的资料读取方法，其中该错误位元值的选取步骤包括：

当该校正资讯的多个位元0对应于该预定资讯中的多个位元1，决定该错误位元值为位元0；以及当该校正资讯的多个位元1对应于该预定资讯中的多个位元0，决定该错误位元值为位元1。

6.根据权利要求3所述的快闪记忆体的资料读取方法，其中该修改错误修正码的产生步骤包括：

辨别该原始错误修正码与该重读错误修正码不相同的多个第一差异位元；

比较该校正资讯与该预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值；

自该原始错误修正码的第一差异位元中选取出具有该错误位元值的多个第二差异位元；以及反转该原始错误修正码的第二差异位元的值，以得到该修改错误修正码。

7.根据权利要求3所述的快闪记忆体的资料读取方法，其中该修改读取电压系依据该校正资讯与该预定资讯的差别而对该原始读取电压进行调整而得到。

8.根据权利要求1所述的快闪记忆体的资料读取方法，其中该方法更包括：

当该第一错误修正程序成功修正该原始资料的错误位元时而得到一第二输出资料时，将该第二输出资料作为读出资料而传送至主机。

9.一种资料储存装置，耦接至一主机，包括：

一快闪记忆体，包括多个页以供储存资料，其中每一页皆被写入一预定资讯；以及一控制器，命令该快闪记忆体以一原始读取电压读取一位址以得到一原始资料以及一原始错误修正码，以一第一错误修正程序依据该原始错误修正码修正该原始资料的错误位元，当该第一错误修正程序无法修正该原始资料的错误位元时，命令该快闪记忆体以该原始读取电压读取对应于该原始资料的预定资讯以得到一校正资讯，依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始资料以产生一修改资料，依据该校正资讯与该预定资讯的差别修改该原始错误修正码以产生一修改错误修正码，以一第二错误修正程序依据该修改错误修正码修正该修改资料的错误位元，以及当该第二错误修正程序成功地修正该原始资料的错误位元而得到一第一输出资料时将该第一输出资料作为读出资料而传送至该主机，其中，所述修正操作由所述控制器所包括的错误修正模块执行。

10.根据权利要求9所述的资料储存装置，其中对应于该原始资料的预定资讯与该原始资料储存于该快闪记忆体的同一页。

11.根据权利要求9所述的资料储存装置，其中当该第一错误修正程序无法修正该原始资料的错误位元时，该控制器命令该快闪记忆体以一修改读取电压读取该位址以得到一重读资料以及一重读错误修正码，依据该原始资料与该重读资料的差异修改该原始资料以产生该修改资料，并依据该原始错误修正码与该重读错误修正码的差异修改该原始错误修正码以产生修改错误修正码，其中修改读取电压不同于原始读取电压。

12.根据权利要求11所述的资料储存装置，其中当该控制器修改该原始资料时，该控制器辨别该原始资料与该重读资料不相同的多个第一差异位元，比较该校正资讯与该预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值，自该原始资料的第一差异位元中选取出具有该错误位元值的多个第二差异位元，以及反转该原始资料的第二差异位元的值以得到修改资料。

13.根据权利要求12所述的资料储存装置，其中当该控制器选取该错误位元值时，若该校正资讯的多个位元0对应于该预定资讯中的多个位元1，则该控制器决定该错误位元值为位元0；而若该校正资讯的多个位元1对应于该预定资讯中的多个位元0，则该控制器决定该错误位元值为位元1。

14.根据权利要求11所述的资料储存装置，其中当该控制器修改该原始错误修正码时，该控制器辨别该原始错误修正码与该重读错误修正码不相同的多个第一差异位元，比较该校正资讯与该预定资讯的差异以自位元0与位元1中选取一错误位元值，自该原始错误修正码的第一差异位元中选取出具有该错误位元值的多个第二差异位元，以及反转该原始错误修正码的第二差异位元的值以得到该修改错误修正码。

15.根据权利要求11所述的资料储存装置，其中该控制器依据该校正资讯与该预定资讯的差别而对该原始读取电压进行调整以得到修改读取电压。

16.根据权利要求9所述的资料储存装置，其中当该第一错误修正程序成功修正该原始资料的错误位元时而得到一第二输出资料时，该控制器将该第二输出资料作为读出资料而传送至主机。