CN103325424A

CN103325424A - 闪存使用期限评估方法

Info

Publication number: CN103325424A
Application number: CN2012100805069A
Authority: CN
Inventors: 储永强
Original assignee: LVZHIHUILIU TECHNOLOGY BVI
Current assignee: LVZHIHUILIU TECHNOLOGY BVI
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明涉及一种闪存使用期限评估方法，提供控制中心对电子装置的内建式或扩充式闪存的理想使用期限进行动态地修正、侦测与评估，该方法包含根据该闪存的容量计算出该理想使用期限，且在该闪存与该控制中心中的至少之一建立保留区域，另外该控制中心产生测试指令并传送至该闪存，以供该闪存根据该测试指令执行内存测试，而该闪存又依照该内存测试反馈测试结果至该保留区域以作为修正参数，以及该控制中心通过取得在该保留区域所储存的该修正参数，以选择性地通过该修正参数修正该理想使用期限。

Description

闪存使用期限评估方法

技术领域

本发明涉及闪存使用期限评估方法，特别是提供了控制中心对电子装置中的闪存的理想使用期限(ideal lifetime)进行动态地修正、侦测与评估的方法。

背景技术

目前，与非门式的闪存广泛地应用于许多的电子产品中，例如平板计算机、智能型手机、桌上计算机与笔记型计算机等，且在该电子产品中该闪存除具有储存数据的功能外，还作为系统启动码的存放区域，例如内嵌式多媒体卡(embedded Multi Media Card，eMMC)或嵌入式固态硬盘(integrated solidstate drive，iSSD)。

该闪存利用浮栅(floating gate)的结构用以栓锁电荷而借此达到储存数据的目的。一般而言，该闪存根据控制芯片所下达的指令，对内存执行相关的擦除(ERASE)、写入(write)与读取(read)等动作的指令，而该闪存利用高电压冲击的激烈方法用以改变该浮栅内的数据的储存状态。

以储存容量为4GB的多阶储存单元闪存(Multi-level cell flash memory，MLC flash memory)的闪存为例说明，其中该多阶储存单元闪存在正常的存储器操作(例如对内存的数据执行擦除、写入与读取等指令)之下，大约可操作接近3,000次，若再配合耗损均衡技术(wear leveling)的配置，则该闪存大约总共的使用容量可为12,000GB(4GB*3,000)。再者，若以每天使用1G容量进行计算，总共可以使用12,000天(12,000G/1G)，又以每年365天计算，该闪存共可使用32.87年(12,000天/365天)，而该32.87年定义为该闪存的理想使用期限(ideal lifetime)。

此外，在自然环境下，就算没有操作该闪存，制造完成的该闪存本身也会开始缓慢地进行自然衰退。

然而，虽然该闪存具有制造成本低、低耗电量、低延迟读取速度等优点，但由于该闪存本身的结构与操作方式，使得该闪存因具有读取与写入次数的限制而造成有使用上的风险。上述的估算，是在最佳的条件下进行的估算，实际上，该闪存有可能受到例如不同使用者使用该闪存的不同习惯，亦或是环境变异等多种情况的影响，造成该闪存实际上的使用期限明显不同于该理想使用期限。

因此，本发明提出一种可精确地预测该闪存的使用期限的方法，可用以解决现有技术无法精准预测该闪存的使用期限的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种闪存使用期限评估方法，用于对电子装置的内建式或扩充式闪存的理想使用期限进行动态地修正、侦测与评估，而达到精确地修正理想使用期限进而估算实际上该闪存的正确使用期限的目的。

为达到上述目的，本发明提供一种闪存使用期限评估方法，提供控制中心对电子装置的内建式或扩充式闪存的理想使用期限进行动态地修正、侦测与评估，该方法包含步骤，侦测该闪存中所具有的存储区块(memory block)、存储页面(memory page)与存储单元(memory cell)的容量，并基于该闪存的结构型态计算出该理想使用期限；接着步骤，在该闪存与该控制中心中的至少之一建立保留区域(spare area)；再接着步骤，从该控制中心产生测试指令(testing command)并传送至该闪存，以供该闪存根据该测试指令执行内存测试，而该闪存又根据该内存测试反馈测试结果至该保留区域以作为修正参数(amended parameter)；以及步骤，该控制中心取得(retrieve)在该保留区域的该修正参数，以选择性地以该修正参数修正该理想使用期限。

与现有技术相比较，本发明的闪存使用期限评估方法可在控制中心(例如控制驱动器或远程监控服务器)对闪存下达擦除指令或程序指令(例如写入指令或读取指令，使得该闪存可通过高电压冲击的方法改变该闪存中浮栅储存的数据)之后，可从该闪存取得相关的纠错码(error correction code，ECC)的位(bit)或电气特性等参数用以作为修正理想使用期限的依据。

此外，这些参数可储存在该闪存中的存储区块(memory block)、存储页面(memory page)与存储单元(memory cell)或远程监控服务器所指定的保留区域(spare area)，使得该理想使用期限的修正公式可通过撷取这些参数进而预估该闪存实际上的正确使用期限。

附图说明

图1为本发明一实施例的闪存使用期限评估方法的流程示意图；以及

图2～10是说明图1中形成修正参数的流程示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明的目的、特征及功效，现通过下述具体实施例，并结合所附的附图，对本发明做详细说明，说明如后：

图1为本发明一实施例的闪存使用期限评估方法的流程示意图。在图1中，该闪存使用期限评估方法提供控制中心对电子装置的内建式或扩充式闪存的理想使用期限进行动态地修正、侦测与评估。其中，该控制中心可指用于驱动该闪存的驱动器或是可通过因特网联机至该电子装置以控制该闪存的远程监控服务器。

该闪存使用期限评估方法起始于步骤S11，侦测该闪存中所具有的存储区块、存储页面与存储单元的容量，并基于该闪存的结构型态计算出该理想使用期限。其中，该闪存的结构型态可为单阶储存单元(Signal-Level Cell，SLC)或多阶储存单元(Multi-Level Cell，MLC)的或非门(NOR)或与非门(NAND)的该闪存。在此步骤中，通过该闪存的容量并配合所使用的结构型态来估算出该理想使用期限。举例而言，多阶储存单元快闪存储的容量若以4GB为例，则如同前述具有32.87年的理想使用期限。

接着步骤S12，在该闪存与该控制中心中的至少之一建立保留区域(sparearea)。其中，该保留区域用于提供可储存该修正参数的储存空间。

再接着步骤S13，从该控制中心产生测试指令(testing command)并传送至该闪存，以供该闪存根据该测试指令执行内存测试，并通过该闪存反馈的测试结果来形成修正参数(amend parameter)并储存在该保留区域。在此步骤中，该控制中心产生测试指令至该闪存，使得该闪存根据该测试指令执行该内存测试而产生测试结果，而该测试结果为用于修正该理想使用期限的该修正参数。其中，产生该修正参数的来源可如下所示：

该修正参数记录每一该闪存中该存储区块、该存储页面与该存储单元所分别地执行读取指令、写入指令与擦除指令的使用次数，一并参照图2，为取得该修正参数的流程示意图。

在图2中，该流程起始于步骤S21，由该控制中心产生测试指令；接着步骤S22，根据该测试指令而使得该闪存判断所有该存储区块、该存储页面与该存储单元是否因为指令而被使用到；再接着步骤S23，再进一步判断该指令为写入指令、读取指令或擦除指令，并记录每一该存储区块、该存储页面与该存储单元分别收到写入指令、读取指令或擦除指令所使用的次数；步骤S24，当该存储区块、该存储页面与该存储单元皆未被使用到时，则回到步骤S21重复地进行记录使用的次数。

换言之，当该控制中心产生用于记录该闪存使用次数的指令时，使得该闪存对每一该存储区块、该存储页面与该存储单元执行例如擦除指令、写入指令与读取指令等指令时，一并记录每一该存储区块、该存储页面与该存储单元被使用的次数，并且该使用次数会记录在该保留区域。

该修正参数记录基于磨损均衡算法(wear-leveling algorithm)下该闪存中该存储区块、该存储页面与该存储单元的平均磨损状态，一并参照图3，为取得该修正参数的流程示意图。

在图3中，该流程起始于步骤S31，由该控制中心产生测试指令；接着步骤S32，判断该闪存中每一该存储区块、该存储页面与该存储单元的使用是否通过该磨损均衡算法进行配置，若该闪存判断为使用该磨损均衡算法进行配置，则执行步骤S321，记录平均磨损状态作为该修正参数，反之，执行步骤S322，该闪存判断为未通过该磨损均衡算法进行配置，则结束该判断。

该修正参数记录该闪存中经由纠错码引擎(error correction code engine)反馈该闪存进行纠错的位，一并参照图4，为取得该修正参数的流程示意图。

在图4中，该流程起始于步骤S41，从该控制中心产生测试指令，使得该闪存的准备/忙碌引脚(ready/busy Pin)根据该测试指令由低电位改变至高电位；接着步骤S42，确认是否有纠错码(ECC)的位(bit)产生，若有纠错码的位产生则执行步骤S421，将需要进行纠错位(ECC bit)的位数目记录在该保留区域，反之则结束该判断。

该修正参数记录在该闪存中执行测试指令之后，所侦测到该存储区块、该存储页面与该存储单元的损坏数目，一并参照图5，为取得该修正参数的流程示意图。

在图5中，该流程起始于步骤S51，从该控制中心产生测试指令(例如擦除指令)，以使得该存储区块、该存储页面与该存储单元的状态全部为0xFF或0x00；接着步骤S52，判断该存储区块、该存储页面与该存储单元中是否有损坏部分，若有损坏的部分，则执行步骤S521，记录该损坏部分的数量，反之，则执行步骤S522，结束该判断。

在另一实施例中，当再次执行S51～S52之后，可在步骤S521之后接着执行如下步骤：持续地对该闪存执行测试指令，以比较前次与后次测试后该存储区块、该存储页面与该存储单元的损坏数目所增加的数量与损坏速度。

在对该闪存的特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元执行多次的读取指令之后，该修正参数记录特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元中纠错位的数目产生不稳定的变动的状态，一并参照图6，为取得该修正参数的流程示意图。

在图6中，该流程起始于步骤S61，从该控制中心产生测试指令(例如读取指令)；接着步骤S62，判断本次与前次该纠错码的位的数量是否有变动，若所述位的数量产生变动则执行步骤S621，记录该纠错码的位的数量变动，反之，则执行步骤S622，结束该判断。

该修正参数记录当该电子装置对该闪存执行读取指令、写入指令与擦除指令之后，该闪存所反馈的该测试结果不稳定的状态，一并参照图7，为取得该修正参数的流程示意图。

在图7中，该流程起始于步骤S71，从该控制中心产生测试指令，以取得该闪存中例如准备/忙碌引脚状态；接着步骤S72，判断该准备/忙碌引脚的电压状态是否稳定，若该准备/忙碌引脚状态处于不稳定的状态(例如一直处于高电位或是低电位的非一种固定电位的情况)，则执行步骤S721，记录该不稳定的状态，反之，则执行步骤S722，结束该判断。

该修正参数记录在对该闪存的特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元执行读取指令之后，监控与特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元邻近的其它存储区块、存储页面与存储单元的纠错状态，一并参照图8，为取得该修正参数的流程示意图。

在图8中，该流程起始于步骤S81，从该控制中心产生测试指令，以监控与特定的该存储区块、该存储页面与存储单元邻近的其它存储区块、存储页面与存储单元的纠错状态；接着步骤S82，判断邻近的其它存储区块、存储页面与存储单元的纠错状态是否受到特定的该存储区块、该存储页面与存储单元的影响，若邻近的其它存储区块、存储页面与存储单元受到影响，则执行步骤S821，记录该不稳定的状态，反之，则执行步骤S822，结束该判断。

该修正参数记录当该电子装置对该闪存执行读取指令、写入指令与擦除指令之后，该闪存中引脚的电压状态的不正常状态，一并参照图9，为取得该修正参数的流程示意图。

在图9中，该流程起始于步骤S91，从该控制中心产生测试指令，以监控特定的该存储区块、该存储页面与存储单元的电压状态；接着步骤S92，判断该电压状态是否不稳定，若该电压状态不稳定，则执行步骤S921，记录该电压不稳定的状态，反之，则执行步骤S922，结束该判断。

该修正参数记录在该闪存执行擦除指令之后，若该闪存的芯片使能引脚(chip enable pin，CE pin)无法根据该擦除指令对具有该存储区块、该存储页面与该存储单元的芯片执行擦除的状态，一并参照图10，为取得该修正参数的流程示意图。

在图10中，该流程起始于步骤S101，从该控制中心产生测试指令，以对具有该存储区块、该存储页面与该存储单元的芯片执行擦除指令的动作；接着步骤S102，判断该芯片是否接收该擦除指令而擦除该芯片中的该存储区块、该存储页面与该存储单元，若该芯片不接收该擦除指令，则执行步骤S1021，记录该芯片无法擦除的状态，反之，则执行步骤S1022，结束该判断。

接着步骤S14，控制中心取得在该保留区域的该修正参数，以选择性地以该修正参数修正该理想使用期限。

故通过本发明的闪存使用期限评估方法可在控制中心(例如控制驱动器或远程监控服务器)对闪存下达擦除指令或程序指令(例如写入指令或读取指令，使得通过该闪存通过高电压冲击的方法改变该闪存中浮栅所储存的电荷数据)之后，取得相关的纠错码(ECC)的位(bit)或电气特性等参数以作为修正理想使用期限的依据。

此外，这些参数可储存在该闪存中的存储区块、存储页面与存储单元或远程监控服务器所指定的保留区域，使得该理想使用期限的修正公式可通过这些参数预估该闪存实际的使用期限。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然而本领域的技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种闪存使用期限评估方法，其特征在于，提供控制中心对电子装置的内建式或扩充式闪存的理想使用期限进行动态地修正、侦测与评估，该方法包含：

侦测该闪存中所具有的存储区块、存储页面与存储单元的容量，并基于该闪存的结构型态计算出该理想使用期限；

在该闪存与该控制中心中的至少之一建立保留区域；

从该控制中心产生测试指令并传送至该闪存，以供该闪存根据该测试指令执行内存测试，而该闪存根据该内存测试反馈测试结果至该保留区域以形成修正参数；以及

该控制中心取得在该保留区域的该修正参数，以选择性地以该修正参数修正该理想使用期限。

2.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，用于修正该理想使用期限的公式是该修正参数与该理想使用期限的乘积结果。

3.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数记录每一该闪存中该存储区块、该存储页面与该存储单元所分别地执行读取指令、写入指令与擦除指令的使用次数。

4.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数在磨损均衡算法下记录该闪存中该存储区块、该存储页面与该存储单元的平均磨损状态。

5.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数记录该闪存中经由纠错码引擎反馈该闪存进行纠错的纠错位。

6.如权利要求5所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数还包含在纠错码引擎反馈该闪存的纠错位之前，侦测该闪存中准备/忙碌引脚的电压状态是否一直维持在固定的电位。

7.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数在该闪存中执行测试指令之后，记录所侦测到的该存储区块、该存储页面与该存储单元的损坏数目。

8.如权利要求7所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，还包含持续地对该闪存执行测试指令，以比较前次与后次测试后该存储区块、该存储页面与该存储单元的损坏数目所增加的数量与损坏速度。

9.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，在对该闪存的特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元执行多次的读取指令之后，该修正参数记录特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元中纠错位的位数目产生不稳定的变动的状态。

10.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数在对该闪存的特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元执行读取指令之后，记录并监控与特定的该存储区块、该存储页面和该存储单元邻近的其它存储区块、存储页面和存储单元的纠错状态。

11.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数在该电子装置对该闪存执行读取指令、写入指令与擦除指令之后，记录该闪存所反馈的该测试结果不稳定的状态。

12.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数在该电子装置对该闪存执行读取指令、写入指令与擦除指令之后，记录该闪存中引脚的电压状态为不正常状态。

13.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数当该闪存操作特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元时，记录特定的该存储区块、该存储页面与该存储单元所产生不稳定电压变化的状态。

14.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该修正参数在该闪存执行擦除指令之后，记录该闪存的芯片使能引脚无法根据该擦除指令对具有该存储区块、该存储页面与该存储单元的芯片执行擦除的状态。

15.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该控制中心为控制该闪存的控制驱动器或远程监控服务器。

16.如权利要求15所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该控制中心通过因特网对该电子装置的内建式或扩充式闪存的理想使用期限进行动态地修正、侦测与评估。

17.如权利要求1所述的闪存使用期限评估方法，其特征在于，该闪存的该结构型态为单阶储存单元或多阶储存单元的或非门或与非门。