CN104240760A

CN104240760A - 包括非易失性存储器设备的存储器系统及其动态存取方法

Info

Publication number: CN104240760A
Application number: CN201410262009.XA
Authority: CN
Inventors: 文相权; 金敬镐; 金志烘; 郑宰镛
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Seoul National University Industry Foundation
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Seoul National University Industry Foundation; SNU R&DB Foundation
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: US20140369124A1; CN104240760B; US9646705B2

Abstract

一种操作存储器设备的方法包括：基于在存储器块上执行的擦除周期的数量和用于执行每个擦除周期的擦除电压来确定擦除模式；以及基于所确定的擦除模式来设置用于在存储器块上执行擦除操作的擦除电压电平。

Description

包括非易失性存储器设备的存储器系统及其动态存取方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年6月12日提交的韩国专利申请No.10-2013-0067231、以及于2014年1月21日提交的韩国专利申请No.10-2014-0007350的优先权，通过引用将其全部内容合并于此。

技术领域

这里描述的本发明概念的示例实施例涉及半导体存储器设备，例如，包括非易失性存储器设备的存储器系统和/或其动态存取方法。

背景技术

半导体存储器可以是易失性的或非易失性的。易失性半导体存储设备以相对高的速度执行读和写操作，而其中存储的内容在断电时丢失。非易失性半导体存储设备通常具有较慢的读和写速度，但是即使在断电时仍然保持其中存储的内容。

闪速存储器设备是典型非易失性半导体存储器设备的示例。闪速存储器设备可以用作诸如计算机、蜂窝电话机、PDA、数字相机、摄像机、录音机、MP3播放器、手持PC、游戏机、传真机、扫描仪、打印机等的信息设备的语音和/或图像数据存储介质。

发明内容

至少一个示例实施例提供一种操作存储器设备的方法，该方法包括：基于在存储器块上执行的擦除周期的数量和用于执行每个擦除周期的擦除电压来确定擦除模式；以及基于所确定的擦除模式来设置用于在存储器块上执行擦除操作的擦除电压电平。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，其包括：非易失性存储器，其包括存储器块；以及存储控制器。存储控制器被配置为：基于在存储器块上执行的擦除周期的数量和用于执行每个擦除周期的擦除电压来确定擦除模式；以及基于所确定的擦除模式来设置用于在存储器块上执行擦除操作的擦除电压电平。

至少一个其他的示例实施例提供一种操作存储器设备的方法，该方法包括：基于与存储器块相关联的累积实际磨损等级来从多个擦除模式当中选择擦除模式，所述累积实际磨损等级是与在存储器块上执行的擦除周期相关联的实际磨损等级的总和(aggregate sum)，所述实际磨损等级中的每一个表示用于在存储器块上执行擦除周期的擦除电压；以及基于所选择的擦除模式来设置用于在存储器块上执行擦除操作的擦除电压电平。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，其包括：非易失性存储器，其包括存储器块；以及存储控制器，其包括动态存取管理器。动态存取管理器被配置为：基于与存储器块相关联的累积实际磨损等级来从多个擦除模式当中选择擦除模式，累积实际磨损等级是与在存储器块上执行的擦除周期相关联的实际磨损等级的总和，所述实际磨损等级中的每一个表示用于在存储器块上执行擦除周期的擦除电压；以及基于所选择的擦除模式来设置用于在存储器块上执行擦除操作的擦除电压电平。

至少一个其他的示例实施例提供一种从存储器设备的存储器块中读取数据的方法，该方法包括：响应于从存储器块读数据的请求而检测存储器块的写模式；根据存储器块的所检测的写模式来设置读电压；以及使用所设置的读电压来从存储器块中读取数据。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，其包括：非易失性存储器，其包括存储器块；以及存储控制器。存储控制器被配置为：响应于从存储器块读数据的请求而检测存储器块的写模式；根据存储器块的所检测的写模式来设置读电压；以及使用所设置的读电压来从存储器块中读取数据。

至少一个其他的示例实施例提供一种用于将数据写入到包括多个存储器块的存储器设备中的方法，该方法包括：响应于所接收的写命令，基于与所接收的写命令相关联的写操作参数来选择多个存储器块当中的第一存储器块；基于与第一存储器块相关联的擦除模式来设置用于向第一存储器块写数据的写电压；以及使用所设置的写电压来将数据写入到第一存储器块。写操作参数可以包括(i)用于将数据写入到第一存储器块的写速度、(ii)写请求间隔、(iii)数据的尺寸、(iv)与数据相关联的写模式、以及(v)关于写命令是否请求背景写操作的指示中的至少一个。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，包括：非易失性存储器设备，其包括多个存储器块；以及存储控制器。存储控制器被配置为：响应于所接收的写命令，基于与所接收的写命令相关联的写操作参数来选择多个存储器块当中的第一存储器块；基于与第一存储器块相关联的擦除模式来设置用于向第一存储器块写数据的写电压；以及使用所设置的写电压来将数据写入到第一存储器块。

至少一个其他的示例实施例提供一种用于将数据写入包括多个存储器块的存储器设备的方法，该方法包括：响应于所接收的写命令，基于与多个存储器块相关联的累积实际磨损等级来选择多个存储器块的子集；基于与所接收的写命令相关联的写操作参数来从存储器块的子集当中选择第一存储器块；基于与第一存储器块相关联的擦除模式来设置用于将数据写入到第一存储器块中的写电压；以及使用所设置的写电压将数据写入第一存储器块。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，包括：非易失性存储器，其包括多个存储器块；以及存储控制器。该存储控制器被配置为：响应于所接收的写命令，基于与多个存储器块相关联的累积实际磨损等级来选择多个存储器块的子集；基于与接收的写命令相关联的写操作参数来从存储器块的子集当中选择第一存储器块；基于与第一存储器块相关联的擦除模式来设置用于将数据写入到第一存储器块中的写入电压；以及使用所设置的写电压将数据写入第一存储器块。

至少一个其他的示例实施例提供一种用于将数据写入包括存储器块的存储器设备的方法，该方法包括：检查用于存储器设备的设备状态参数值，所述设备状态参数指示存储器设备处的空闲块的数量和存储器设备处的写缓存器的空比率中的一个；基于设备状态参数值和至少一个设备状态参数阈值来设置用于向存储器块写入数据的写电压；以及使用所设置的写电压来将数据写入到存储器块。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，包括：非易失性存储器和存储控制器。存储控制器被配置为：检查用于非易失性存储器的设备状态参数值，所述设备状态参数指示非易失性存储器处的空闲块的数量和非易失性存储器处的写缓存器的空比率中的一个；基于设备状态参数值和至少一个设备状态参数阈值来设置用于向非易失性存储器的块写入数据的写电压；以及使用所设置的写电压来将数据写入到非易失性存储器的块。

至少一个其他的示例实施例提供一种用于将数据写入到存储器设备的方法，该方法包括：检查用于存储器设备的设备状态参数值，所述设备状态参数指示存储器设备处的空闲块的数量和存储器设备处的写缓存器的空比率中的一个；将设备状态参数值与至少一个设备状态参数阈值进行比较；基于设备状态参数值与至少一个设备状态参数阈值之间的比较，从多个写模式当中选择写模式用于将数据写入到存储器块中；根据所选择的写模式来设置写电压；以及使用所设置的写电压来将数据写入到存储器块。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，其包括：非易失性存储器和存储控制器。存储控制器被配置为：检查用于非易失性存储器的设备状态参数值，所述设备状态参数指示非易失性存储器处的空闲块的数量和非易失性存储器处的写缓存器的空比率中的一个；将设备状态参数值与至少一个设备状态参数阈值进行比较；基于设备状态参数值与至少一个设备状态参数阈值之间的比较，从多个写模式中选择写模式用于将数据写入到非易失性存储器的块中；设置与所选择的写模式对应的写电压；以及使用所设置的写电压来将数据写入到非易失性存储器的块。

至少一个其他的示例实施例提供一种用户设备，包括：主机；以及存储器系统，被配置为与主机接口连接。该存储器系统包括：非易失性存储器，其包括存储器块；以及存储控制器。存储控制器被配置为：基于在存储器块上执行的擦除周期的数量和用于执行每个擦除周期的擦除电压来确定擦除模式；以及基于所确定的擦除模式来设置用于在存储器块上执行擦除操作的擦除电压电平。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，包括：闪速存储器，其包括存储器块；以及存储器控制器。该存储器控制器包括：动态存取管理器，其被配置为基于在存储器块上执行的擦除周期的数量和用于执行每个擦除周期的擦除电压来确定用于存储器块的擦除模式，该动态存取管理器进一步被配置为基于所确定的擦除模式来设置用于在存储器块上执行擦除操作的擦除电压电平；以及闪存接口，其被配置为在存储器块上执行擦除操作。

至少一个其他的示例实施例提供一种用于存储器系统的恢复方法，该方法包括：存储与非易失性存储器的块中的数据相关联的存取模式信息，所述存取模式信息指示(i)用于将数据写入到非易失性存储器的块中的写模式，以及(ii)用于擦除非易失性存储器的块的擦除模式中的至少一个；响应于来自主机的突然断电恢复请求，从非易失性存储器获得已存储的存取模式信息；以及在存储器控制器处的每块(per-block)模式表中存储所获得的存取模式信息。

至少一个其他的示例实施例提供一种存储器系统，包括：非易失性存储器，其包括多个非易失性存储器芯片，所述多个非易失性存储器芯片的每一个与用于将数据写入到非易失性存储器的多个写模式当中的写模式相关联；以及存储器控制器。存储器控制器被配置为：响应于将数据写入非易失性存储器的请求，确定用于将数据写入到非易失性存储器的写模式；从多个非易失性存储器芯片当中选择与所确定的写模式相关联的第一非易失性存储器芯片；以及使用所确定的写模式，将数据写入所选择的非易失性存储器芯片。

至少一个其他的示例实施例提供一种固态驱动器，包括：闪速存储器和固态驱动器控制器。该固态驱动器控制器被配置为：基于在闪速存储器的块上执行的擦除周期的数量和用于执行每个擦除周期的擦除电压来确定擦除模式；以及基于所确定的擦除模式来设置用于在闪速存储器的块上执行擦除操作的擦除电压电平。

至少一个其他的示例实施例提供一种用于包括多个存储器块的存储器设备的磨损均衡方法，该方法包括：响应于所接收的写命令，基于在第一存储器块上执行的擦除周期的数量和用于在第一存储器块上执行擦除周期的擦除电压来选择多个存储器块中的第一存储器块，其中擦除电压中的至少两个是不同的；以及将数据写入到所选择的第一存储器块。

本发明概念的实施例的另一方面在于提供一种存取具有多个擦除状态的非易失性存储器设备的方法，其中所述多个擦除状态具有不同的阈值电压分布。该方法包括：接收写请求数据；决定定义用于写入写请求数据的偏置电压的写模式；根据所决定的写模式来从空闲块池中选择写请求的数据要被写入的存储器块，所选择的存储器块具有第一擦除状态；如果空闲块池不包括具有第一擦除状态的存储器块，则将具有第二擦除状态的存储器块擦除为第一擦除状态，其中第二擦除状态的阈值电压分布比第一擦除状态的高；以及在具有第一擦除状态的已擦除存储器块处写入写请求数据。

本发明概念的实施例的另一方面在于提供一种存储器系统，包括：非易失性存储器设备，其被配置为将存储器块擦除为与不同阈值电压分布对应的多个擦除状态中的一个，并且根据擦除模式来将所选择的存储器块编程为不同阈值电压分布的编程状态；以及存储器控制器，其中，在根据所选择的写模式对数据进行编程之后，如果未提供具有第一擦除状态并且将要向其应用写模式的空闲块，则存储器控制器控制非易失性存储器设备执行懒惰(lazy)擦除操作，其中将具有第二擦除状态的空闲块擦除到第一擦除状态的。

利用本发明概念的实施例，可以不同地调整在非易失性存储器设备的擦除操作中提供的擦除电压的电平。可以通过根据擦除电压的电平或根据操作条件来选择各种写模式来延长根据擦除计数而受限的非易失性存储器设备的寿命。

附图说明

通过参照下面的附图的以下描述，示例实施例将变得更加显而易见，其中，除非另有指定，全部附图中相同的参考标号指代相同的部件，其中：

图1A和1B是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的用于驱动非易失性存储器设备的软件分层结构的框图；

图2是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的用户设备的框图；

图3是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的图2的存储控制器的硬件组件的框图；

图4是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的存储控制器的硬件组件的框图；

图5是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的非易失性存储器设备的框图；

图6是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的实际(effective)磨损EW的曲线图；

图7是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的擦除模式EMi的图；

图8是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的每块模式表的图；

图9是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的写模式的图；

图10是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的读增强写模式的图；

图11是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的磨损均衡方法的流程图；

图12是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的动态存取管理器的存取控制方法的流程图；

图13是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的擦除模式决定方法的流程图；

图14A是示出图12的步骤S260的示例实施例的详细流程图；

图14B是示出图12的步骤S270的示例实施例的详细流程图；

图15是示出图12的步骤S280的示例实施例的详细流程图；

图16是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法的流程图；

图17是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法的流程图；

图18是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法的流程图；

图19是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法的流程图；

图20是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法的流程图；

图21是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法的流程图；

图22是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的存储器系统的框图；

图23是示意性地示出图22的非易失性存储器设备的存储器块的示例实施例的框图；

图24是示意性地示出基于嵌入存取模式信息来控制非易失性存储器设备的方法的示例实施例的流程图；

图25A和25B是示意性地示出用于应用本发明概念的示例实施例的软件层处的接口方法的图；

图26是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的存储器系统的框图；

图27是示意性地示出当发生突然断电时图26的存储器系统的恢复方法的示例实施例的流程图；

图28是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的存储器系统的框图；

图29是示意性地示出与图28中所示的存储器系统相关联的数据写入方法的示例实施例的流程图；

图30是示意性地示出根据本发明概念的另一实施例的存储器系统的框图；

图31是用于描述根据本发明概念的实施例的空闲块管理方法的图；

图32是示意性地示出根据本发明概念的实施例的擦除空闲块的擦除状态的图；

图33是示意性地示出无法使用具有特定擦除状态的擦除空闲块的写模式的图；

图34A至34C是用于描述根据本发明概念的实施例的懒惰擦除方法的图；

图35是示意性地示出根据本发明概念的实施例的空闲块表的表格；

图36是示意性地示出根据本发明概念的实施例的数据写方法的流程图；

图37是示意性地示出根据本发明概念的另一实施例的空闲块表的表格；

图38是示意性地示出根据本发明概念的实施例的空闲块管理方法的流程图；

图39是示出包括固态驱动器的用户设备的示例实施例的框图；

图40是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的计算系统的框图；以及

图41是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的手持终端的框图。

具体实施方式

将参照附图详细说明示例实施例。然而，本发明的概念也可以实现为各种不同的形式，并且不应当被解读为限于所示的实施例。相反，提供这些实施例来作为示例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明的概念充分传达给本领域技术人员。因此，相对于本发明概念的一些实施例将不描述已知的过程、元件、和技术。除非另有说明，在整个附图和书面描述中，相同的参考标号表示相同的元件，因此描述将不再重复。附图中，为了清楚可以夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。

不难理解，虽然这里可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件、组件、区域、层或部分与其他区域、层、或部分进行区分。因此，下面讨论的第一元件、组件、区域、层、或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层、或部分而不偏离本发明的概念的教导。

为了便于描述，这里可以使用诸如“在...之下”、“下方”、“下面”、“之下”、“上方”、“上面”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。不难理解，空间相对术语旨在涵盖除了附图中描述的定向之外的在使用或操作中设备的不同定向。例如，如果设备在图中被翻转，则被描述为在其他元件或者特征的“下方”或“之下”或“下面”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示范性术语“之下”和“下面”可以包括上方和下方两种定向。设备可以被另外定向(旋转90度或者在其他定向)，并且相应地理解这里使用的空间相对描述符。另外，也不难理解，当层被称为在两个层“之间”时，其可以是两个层中间的唯一的层，或者也可以存在一个或多个中间层。

这里使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在限制本发明概念的目的。如这里所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”、和“该”旨在也包括复数形式。进一步不难理解，在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如这里所用，术语“和/或”包括与一个或者多个相关的列表项目的任何或者全部的组合。此外，术语“示范性”旨在表示示例或说明。

不难理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接到”另一元件或层、“耦合到”另一元件或层、或与另一元件或层“相邻”时，其可以直接在其他元件或层上，直接连接到其他元件或层、直接耦合到其他元件或层、或者直接与其他元件或层相邻，或者可以存在中间元件或层。与此相反，当元件被称作“直接在”另一元件或层上、“直接连接到”另一元件或层、“直接耦合到”另一元件或层、或“直接”与另一元件或层“相邻”时，不存在中间元件或中间层。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与由本发明概念所属领域的普通技术人员之一通常理解的相同的含义。应该进一步理解的是，例如那些在常用字典中定义的术语应该被解释为具有与它们在相关技术和/或本说明书的上下文中的意思相一致的意思，并且除非这里明确地如此定义术语，否则不应该被解释为理想化的或过于正式的意义。

这里讨论的闪速存储器设备的电路组件以及读取方法仅是示例。可以对其进行各种修改和改变而不脱离本发明概念的范围、精神、和其他方面。

下面，将使用NAND闪速存储器设备作为非易失性存储介质来示范性地描述本发明概念的特征和功能。然而，本发明概念不限于此。另外，存储介质也可以由其他的非易失性存储器件形成。例如，存储介质可以利用相变随机存取存储器(PRAM)、磁RAM(MRAM)、电阻RAM(ReRAM)、铁电RAM(FRAM)、NOR闪速存储器等形成。

本发明的概念可以通过不同的实施例来实现，或者可以应用于不同的实施例。另外，可以根据观点和应用来修改或改变详细的描述而不脱离本发明概念的范围、精神、或者其他方面。下面，参考附图描述本发明概念的示例实施例。

图1A和1B是示意性地示出用于驱动非易失性存储器设备的软件分层结构的示例实施例的框图。图1A示出其中动态存取管理器35和闪存转换层(FTL)30被包括在相同的层中的软件分层结构的示例实施例。图1B示出其中动态存取管理器35被分层为比闪存转换层30更高的软件分层结构的示例实施例。

参考图1A，闪存转换层30将从应用软件10和文件系统20提供的逻辑地址(例如，扇区地址和扇区数)转换为物理地址PA。

闪存转换层30还在文件系统20与非易失性存储器设备40之间提供用于隐藏非易失性存储器设备40的擦除操作的接口。闪存转换层30还用来补偿诸如先擦后写操作、擦除单元与写单元之间的失配等缺点。在非易失性存储器设备40的写入操作期间，闪存转换层30将通过文件系统20产生的逻辑地址LA映射到非易失性存储器设备40的物理地址PA上。

闪存转换层30形成用于将逻辑地址映射到非易失性存储器设备40的物理地址的地址映射表。这里，闪存转换层30可以被包括在存储器控制器(未示出)内。闪存转换层30可以根据映射单位而利用各种地址映射方法。例如，闪存转换层30的地址映射方法可以包括：页映射方法；块映射方法；混合映射方法等。

动态存取管理器35根据与常规擦除和写模式不同的擦除和写模式来控制非易失性存储器设备40。例如，动态存取管理器35根据各种擦除条件当中的擦除条件来擦除所选择的存储器块。该示例中，在擦除操作期间使用的擦除电压的电平可以改变。通常，常规地在相同或基本相同的条件下擦除存储器块。根据示例常规技术，将基于擦除计数的磨损均衡应用于非易失性存储器设备40以延长非易失性存储器设备40的寿命。擦除计数是与在给定的存储器块上执行的擦除周期的数量对应的数量。

根据本发明概念的至少一些示例实施例的动态存取管理器35将具有相对低的值的实际磨损(以下有时简称为EW)应用于由相对低的擦除电压管理的存储器块。因此，根据本发明概念的至少一些示例实施例的磨损均衡可以基于实际压力(stress)等级而不是仅仅基于擦除计数来执行。动态存取管理器35可以基于应用于相应存储器块的擦除模式来管理写和读模式。即，例如，动态存取管理器35可以发出命令或模式设置信号Mode_i，用于根据决定的存取模式来设置所选择的存储器块的偏置(bias)。

非易失性存储器设备40可以根据动态存取管理器35决定的存取模式来改变驱动条件，在一个示例中，非易失性存储器设备40选择性地产生读电压、擦除电压、编程电压等，用于执行动态存取管理器35选择的模式。因此，非易失性存储器设备40可以进一步包括用于接收用于设置这样的模式的单独的命令和/或控制信号的接口。非易失性存储器设备40可以包括用于响应于模式设置命令和/或控制信号来调整DC电压的组件。

参考图1B，在该示例实施例中，动态存取管理器35位于比闪存转换层30更高的等级中。在一个示例中，动态存取管理器35可以被包括在存储器存储系统的主机中。在另一个示例中，动态存取管理器35可以被包括在设备驱动器中。

根据至少该示例实施例，动态存取管理器35提供闪存转换层30，其具有存取模式AM(例如，写模式(WM)、读模式(RM)、擦除模式(EM)等)以用于根据从应用软件10和/或文件系统20提供的信息而选择的存储器块。闪存转换层30根据来自动态存取管理器35的存取模式PM发出命令CMD和/或模式设置信号Mode_i，用于设置所选择的存储器块的偏置。

以上描述了其中动态存取管理器35担当存储器管理模块的示例实施例。然而，实施例并不限于该示例。

仍参考图1B，根据本发明概念的至少一些示例实施例的非易失性存储器设备40响应于命令和/或控制信号而擦除所选择的存储器块。根据至少一个示例实施例，可以使用各种级别的擦除电压来擦除所选择的存储器块。

在至少一些示例实施例中，动态存取管理器35通过基于擦除电压的电平设置实际磨损EW来执行耗损均衡操作。此外，响应于来自主机的请求和/或当动态存取管理器35本身确定需要在所选择的存储器块上的存取操作时，动态存取管理器35根据与各种存取偏置对应的存取模式AM来在所选择的存储器块上执行存取操作。

图2是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的用户设备的框图。

参考图2，用户设备包括主机100和存储器系统200。存储器系统200包括存储控制器210和非易失性存储器设备230。在一个示例中，主机100可以是手持电子设备，诸如个人/手持计算机、PDA、PMP、MP3播放器等。

当产生存取请求AR时，主机100向存储器系统200提供存取请求数据AR数据。存储控制器210提供主机100与非易失性存储器设备230之间的接口。

在一个示例中，存取请求数据AR数据包括写数据和逻辑地址LA。在该示例中，存储控制器210响应于来自主机100的存取请求(例如，写命令)，将从主机100提供的数据写入到非易失性存储器设备230中。

存储控制器210还响应于来自主机100的存取请求(例如，读命令)而控制非易失性存储器设备230的读操作。

根据至少一些示例实施例，存储控制器210可以响应于来自主机100的一个或多个存取请求AR而提供多种存取模式AMi，用于选定的存储区域。存取模式Ami可以用于设置非易失性存储器设备230的操作偏置，并且存储控制器210可以通过命令和/或控制信号来提供存取模式AMi。

存储控制器210保持与非易失性存储器设备230的各个存储器块相关联的擦除模式信息。响应于从主机100接收存取请求AR，存储控制器210基于与存取请求AR所关联的逻辑地址相对应的存储器块的擦除模式EM来确定存取模式AMi。在一个示例中，使用相对低的擦除电压和相对高的擦除验证电压的存储器块可以被设置为低速写模式。在另一示例中，使用相对高的擦除电压和相对低的擦除验证电压的存储器块可以被设置为高速写模式。

存储控制器210基于相应的存储器块的实际磨损来确定和/或调节读/写模式。此外，存储控制器210基于实际磨损的累积值来执行磨损均衡和/或垃圾收集。描述了其中选择存取模式Ami用于存储器块的示例实施例。然而，发明性概念不限于此。例如，在一些情况下，存储控制器210可以选择根据存取模式AMi存取的存储器块的物理地址。当需要高速数据写操作时，存储控制器210可以将输入逻辑地址映射至具有能够以高速进行编程的擦除状态的存储器块的物理地址。

根据至少一些示例实施例，存储控制器210可以确定基于主机100的指令的存取模式、空闲块的数量、写请求数据的尺寸、请求之间的时间间隔等。这将在下面更充分地说明。

非易失性存储器设备230可以被用来作为存储器系统200的存储介质。例如，非易失性存储器设备230可以由具有大容量存储容量的NAND闪存形成。替换地，非易失性存储器设备230可以由诸如PRAM、MRAM、ReRAM、FRAM、NOR闪速存储器等的下一代非易失性存储器形成。非易失性存储器设备230可以响应于来自存储控制器210的与存取模式AMi对应的命令和/或控制信号来调节偏置电平(例如，DC电压)。

按照以上描述，根据本发明概念的至少一些示例实施例的存储器系统200可以包括非易失性存储器设备230，其中可以不同地设置擦除电压和擦除状态的阈值电压的电平。存储控制器210可以根据施加到每个存储器块的擦除电压的电平和/或者在擦除状态期间产生的压力的等级来分配不同的实际磨损。存储控制器210可以基于每个存储器块的累积实际磨损CEW执行存储器管理。如这里讨论的，累积实际磨损CEW也可以被称为累积实际磨损等级，并且可以指示在存储器块上执行的擦除周期的数量和用于执行每个擦除周期的擦除电压。此外，存储器块的累积实际磨损等级是与在存储器块上执行的擦除周期相关联的实际磨损(也称为实际磨损等级)的总和。并且，实际磨损等级的每一个指示用于执行相应的擦除周期的擦除电压。

根据至少一些示例实施例，可以根据存储器块的整体擦除操作而减少产生的压力的绝对值，这可以延长存储器系统200的使用寿命。

图3是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的图2的存储控制器的硬件组件的框图。

参照图3，存储控制器210a包括：处理电路211；工作存储器212；主机接口213；纠错电路214；和存储器接口215。然而，发明概念不限于此。例如，存储控制器210A还可以包括存储用于初始启动操作的代码数据的只读存储器(ROM)。

处理电路211可以包括中央处理单元(CPU)或微处理器。处理电路211控制存储控制器210a的整体操作。处理电路211还驱动用于控制存储控制器210a的固件。固件可以被加载到工作存储器212中。

用于控制存储控制器210a的数据和软件(和/或固件)可以被加载到工作存储器212。存储的数据和软件可以由处理电路211来处理和驱动。工作存储器212可以包括高速缓冲存储器、动态随机存取存储器(DRAM)、静态RAM(SRAM)、相变RAM(PRAM)、闪速存储器设备等中的至少一个。根据本发明概念的至少一些示例实施例，动态存取管理器DA管理器和闪存转换层FTL可以被加载到工作存储器212中。

仍参看图3，主机接口213提供主机100与存储控制器210a之间的接口。主机100和存储控制器210a可以通过不同的标准化的接口中的一个或多个来连接。示例标准化接口包括：ATA(高级技术附件)；SATA(串行ATA)；e-SATA(外部SATA)；SCSI(小型计算机小型接口)；SAS(串行连接SCSI)；PCI(外设组件互连)；PCI-E(PCI Express)；USB(通用串行总线)；IEEE1394；卡接口等。

纠错电路214校正由各种原因损坏的数据的错误。在一个示例中，纠错单元214检测并校正从非易失性存储器设备230读取的数据的错误。

存储器接口215提供存储控制器210a与非易失性存储器设备230之间的接口。在一个示例中，通过存储器接口215将处理电路211处理的数据存储在非易失性存储器设备230中。还通过存储器接口215将从非易失性存储器设备230读取的数据提供给处理电路211。存储器接口215可以在非易失性存储器设备230上执行设置操作，用于设置由动态存取管理器决定的存取模式AMi。

图4是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的存储控制器的硬件组件的框图。

参照图4，存储控制器210的软件210b包括：垃圾收集器310；磨损均衡器320；动态存取管理器330；和扩展映射表340。这里，垃圾收集器310、磨损均衡器320、和扩展映射表340被包含在闪存转换层FTL中。扩展映射表340包括地址映射表342和每块模式表344。

垃圾收集器310执行收集存储在不支持重写操作的非易失性存储器设备230的存储器块中的数据的有效数据的垃圾收集操作，并将所收集的有效数据存储在存储器块中。通过垃圾收集操作而将无效数据存储到其中的存储器块可以被恢复为空闲块。垃圾收集器310基于存储在扩展映射表340的每块模式表344中的用于每个存储器块的实际磨损EW来执行垃圾收集操作。

基于垃圾收集操作的结果，垃圾收集器310可确定其中将要存储有效数据的存储器块的写模式。例如，在存储器系统200的空闲模式期间执行的垃圾收集操作可以不需要高速写操作。该情况下，垃圾收集器310将模式设置信号Set_Mode1提供到动态存取管理器330，以使得以低速写数据。当空闲块的数量不足时要执行的更迫切的垃圾收集操作可能需要高速写操作。该情况下，垃圾收集器310向动态存取管理器330提供模式设置信号Set_Mode1，以使得将数据高速写入选定的存储器块。

仍参看图3，磨损均衡器320基于存储在每块模式表344中的用于每个存储器块的实际磨损EW和/或累积实际磨损CEW来执行磨损均衡操作。根据常规磨损均衡操作，仅仅基于每个存储器块的擦除计数来选择其中将要存储数据的存储器块。如果存储器块的擦除计数的偏差相对较大，则非易失性存储器设备230的寿命可能缩短。可以通过使用将具有相对较小的擦除计数的存储器块选择为数据首先写入的存储器块的磨损均衡方法来降低存储器块的擦除计数的偏差。根据本发明概念的至少该示例实施例的磨损均衡器320基于存储在每块模式表344中的用于每个存储器块的累积实际磨损CEW来执行磨损均衡操作。该示例中，基于实际磨损EW的累积值根据实际应用于每个存储器块的擦除压力的等级来执行磨损均衡操作。

例如，磨损均衡器320可以被设置为使得在选择写入块时，具有相对较小的累积实际磨损CEW的存储器块具有更高的优先级。根据至少一些示例实施例，可以一起使用基于擦除计数EC的磨损均衡和使用累积实际磨损CEW的磨损均衡。进一步，可以使用累积实际磨损CEW作为用于补偿使用擦除计数EC的磨损均衡方法的数据。磨损均衡器320提供模式设置信号Set_Mode2到动态存取管理器330，以根据擦除计数EC和/或累积实际磨损CEW来执行存取操作。

动态存取管理器330基于来自每块模式表344的实际磨损EW来处理从主机100或上层提供的存取请求。根据至少一个示例实施例，当从主机100提供存取请求时，动态存取管理器330从每块模式表344读取与选择的存储器块对应的实际磨损EW。动态存取管理器330根据所选择的存储器块的实际磨损EW来选择存取模式AMi。例如，当动态存取管理器330接收到来自主机的写请求时，动态存取管理器330基于所选择的存储器块的实际磨损EW来确定写模式WM。该情况下，动态存取管理器330可以决定存取模式Ami，以选择用于写操作所需的各种写入偏置中的一个。动态存取管理器330还可以选择存取模式Ami，用于响应于其他存取请求(例如，包括读请求等)以及写请求来调整非易失性存储器设备230的DC电压电平。

仍参看图4，如上所述，扩展映射表340包括地址映射表342和每块模式表344。地址映射表342存储用于将逻辑地址转换为非易失性存储器设备230的物理地址的映射信息。在一个示例中，地址映射表342以查找表的形式包括逻辑地址与物理地址之间的映射信息。查找表可以根据存储器状态而周期性地更新。

根据至少一些示例实施例的每块模式表344存储用于每个存储器块的实际磨损信息。在一个示例中，每块模式表344存储与非易失性存储器设备230中的每个存储器块的最近的擦除模式相关联的信息。可以根据在所选择的存储器块的擦除操作期间提供给基板的擦除电压Vers_i以及擦除验证电压Vevf_i来确定擦除模式EM。根据至少一些示例实施例，可以将相对较高的实际磨损EW分配给通过相对较高的擦除电压Vers_i擦除的存储器块。在一个示例中，可以将具有0和1之间的值的实际磨损EW分配给用于擦除操作的特定存储器块。将参考图6更充分地说明实际磨损EW。

根据至少一些示例实施例，可以实现能够响应于存取请求来改善存取模式的分配的存储器系统200。

图5是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的非易失性存储器设备的框图。

参照图5，非易失性存储器设备230包括：单元阵列231；解码器232；页缓冲器233；控制逻辑234；以及电压产生器235。

单元阵列231通过字线和选择线而连接到解码器232。单元阵列231还通过位线BL连接到页缓冲器233。单元阵列231包括多个存储器块BLK1到BLKi，每个存储器块包括多个NAND单元串。可以以存储器块为单位执行擦除操作。在擦除操作期间，电压产生器235施加擦除电压Vers_i(其中，i指示擦除模式)到单元阵列231的所选择的存储器块。在提供擦除电压Vers_i之后，电压产生器235接着将擦除验证电压Vevf_i施加到所选择的存储器块的字线。

根据至少该示例实施例，擦除电压Vers_i根据擦除模式EMi而变化。例如，对于其中与擦除状态对应的存储单元的阈值电压相对较高的擦除模式，擦除电压Vers_i的电平可以降低。另外，当擦除电压Vers_i以增量步进脉冲形状提供时，起始擦除电压可以降低。可以根据擦除模式EMi来确定擦除验证电压Vevf_i的电平。

解码器232响应于地址PA来选择单元阵列231的存储器块BLK1到BLKi中的一个。解码器232向选中的存储器块的字线提供与操作模式相对应的字线电压V_WL。例如，在编程操作期间，解码器232向所选择的字线传送编程电压Vpgm_i和验证电压Vvf_i，同时将通过电压Vpass施加到未选择的字线。解码器232提供选择信号给选择线以选择存储器块、子块等。在读操作期间，解码器232施加读电压Vrd_i到存储器块的所选择的字线，并施加通过读电压Vread_i到存储器块的未选择的字线。

仍参看图5，页缓冲器233根据操作模式而作为写驱动器和/或读出放大器工作。在编程操作期间，页缓冲器233将与编程数据相对应的位线电压传送到单元阵列231的位线。在读操作期间，页缓冲器通过位线来感测存储在所选择的存储单元中的数据。页缓冲器233锁存所感测到的数据，然后将锁存的数据输出到外部设备。

控制逻辑234响应于从外部设备传送的命令来控制页缓冲器233和解码器232。在一个实施例中，控制逻辑234控制页缓冲器233和解码器232，以根据从外部设备提供的存取模式AMi来存取所选择的存储器块。控制逻辑234还控制电压产生器235，以根据写模式WMi来产生提供给所选择的存储器块的编程和验证电压。控制逻辑234控制电压产生器235产生根据读模式的各种读电压和通过读电压集合。

电压产生器235产生将要提供给字线的各种字线电压、以及将要提供给其中形成存储单元的本体(bulk)(例如，阱区)的电压。将要提供给字线的各种字线电压可以包括：编程电压Vpgm_i；通过电压Vpass；读电压Vrd_i；通过读电压Vreadi等。电压产生器235可以在读取/编程操作期间产生将要提供到选择线SSL和GSL的选择线电压V_SSL和V_GSL。

电压产生器235还产生不同电平的擦除电压Vers_i。电压产生器235可以根据擦除模式EMi来调整将要提供给所选择的存储器块的本体区域的擦除电压Vers_i的开始脉冲电平。电压产生器235也可以产生擦除验证电压Vevf_i，其具有对应于擦除电压Vers_i的电平。电压产生器235可以产生对应于存取模式AMi的所有DD电压。

根据本发明概念的示例实施例的非易失性存储器设备230可以通过响应于从存储控制器210提供的存取模式AMi来改变所选择的存储器块的擦除、写和/或读偏置，来减少和/或最小化应用于存储器块的擦除电压压力。在一个示例中，可以通过降低擦除电压压力来延长非易失性存储器设备230的寿命。此外，非易失性存储器设备230可以设定各种读和写模式，以应付根据擦除电压Vers_i的变化而改变的条件。

图6是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的实际磨损EW的曲线图。图6中，根据擦除电压Vers_i的实际磨损EW的等级被示为线性函数。

参照图6，当使用最大擦除电压Vers_Max来擦除存储器块时，实际磨损EW具有“1”的等级。当使用最小擦除电压Vers_m来擦除存储器块时，实际磨损EW具有“0.4”的等级。通过擦除电压Vers_1擦除的存储器块的实际磨损EW为“0.9”的等级。图6中所示的实际磨损EW的等级仅仅为示例。必要时根据测试值和/或其他经验结果来确定擦除电压Vers_i与对应于擦除电压Vers_i的实际磨损EW之间的对应关系。

擦除电压Vers_i和对应于擦除电压Vers_i的实际磨损EW之间的对应关系可以被设置为抛物线函数、指数函数、对数函数等。擦除电压Vers_i可以是在擦除操作过程中施加到存储器块的本体区域的起始擦除电压。擦除电压Vers_i不应当限于这里讨论的示例。

图7是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的擦除模式EMi的图。将参考以上出于示例的目的而相对于图2描述的存储控制器210来描述图7中所示的示例。

参照图7，存储控制器210根据擦除电压Vers_i的电平和/或擦除验证电压Vevf_i的电平确定擦除模式EMi。

参照默认擦除模式EM0，当存储控制器210不指定擦除模式时，根据默认擦除模式EM0来擦除所选择的存储器块。当存储控制器210设置根据默认擦除模式EM0来擦除所选择的存储器块时，存储控制器210使用起始擦除电压Vers_Max和擦除验证电压Vevf_0来擦除所选择的存储器块。

图7所示的示例实施例中，当存储控制器210使用增量步进脉冲方法来执行擦除操作时，向所选择的存储器块提供起始擦除电压Vers_Max。然后，将擦除验证电压Vevf_0提供给所选择的存储器块的字线。如果擦除验证操作的结果表明每个存储单元具有大于擦除验证电压Vevf_0的阈值电压，则存储控制器210使用擦除电压(Vers_Max+ΔV)和擦除验证电压Vevf_0来执行擦除操作。当所有存储单元的阈值电压低于擦除验证电压Vevf_0时，使用增量步进脉冲方式执行的擦除操作通过。

通过与默认擦除模式EM0对应擦除操作，可以将所选择的存储器块的存储单元的阈值电压降低到对应于擦除状态E0。通过与默认擦除模式EM0对应的擦除操作，具有擦除状态E0和编程状态P1、P2、和P3的存储单元的阈值电压可以低于擦除验证电压Vevf_0。

参见第一擦除模式EM1，当存储控制器210决定将使用第一擦除模式EM1来擦除所选择的存储器块时，存储控制器210使用起始擦除电压Vers_1和擦除验证电压Vevf_1来擦除所选择的存储器块。该情况下，将起始擦除电压Vers_1提供给所选择的存储器块的本体区。然后，将擦除验证电压Vevf_1施加到所选择的存储器块的字线。如果擦除验证操作的结果表明每一个存储单元均具有大于擦除验证电压Vevf_1的阈值电压，则存储控制器210使用擦除电压(Vers_1+ΔV)和擦除验证电压Vevf_1来执行擦除操作。

当所有的存储单元的阈值电压低于擦除验证电压Vevf_1时，利用增量步进脉冲方法执行的擦除操作通过。通过对应于第一擦除模式EM1的擦除操作，可以将所选择的存储器块的存储单元的阈值电压降低到对应于擦除状态E1。在执行第一擦除模式EM1后，存储单元的阈值电压可以低于擦除验证电压Vevf_1。

在第二擦除模式EM2中，存储控制器210使用起始擦除电压Vers_2和擦除验证电压Vevf_2来擦除所选择的存储器块。该示例中，将起始擦除电压Vers_2提供给所选择的存储器块，然后将擦除验证电压Vevf_2施加到所选择的存储器块的字线。当擦除验证操作的结果表示擦除失败时，存储控制器210使用擦除电压(Vers_2+ΔV)和擦除验证电压Vevf_2来执行擦除操作。该示例中，当所有的存储单元的阈值电压低于擦除验证电压Vevf_2时，使用增量步进脉冲方法执行的擦除操作通过。

通过对应于第三擦除模式EM3的擦除操作，可以将所选择的存储器块的存储单元的阈值电压降低到对应于擦除状态E3。在执行第三擦除模式EM3后，所选择的存储器块中的存储单元的阈值电压可以低于擦除验证电压Vevf_3。

图7中示出与擦除模式相对应的擦除操作相关的示例性电压波形和阈值电压分布。这里，擦除模式的数量为4。然而，擦除模式的数量可以改变为小于或大于4。当产生擦除请求时，存储控制器210(例如，图4所示的动态存取管理器330)可以根据累积实际磨损CEW的等级来选择擦除模式EM0到EM3中的一个。例如，存储控制器210对于具有指示存储单元的氧化物膜的恶化相对较低或轻微的累积实际磨损CEW的存储器块可以选择默认擦除模式EM0，但是对于指示存储单元的氧化物膜的恶化相对较高或严重的累积实际磨损CEW的存储器块可以选择造成相对低等级的压力的第三擦除模式EM3。对应于擦除模式的阈值电压分布不应当限于这里所讨论的。擦除状态E0到E3的每个的电压宽度可以被改变为具有各种宽度。例如，对应于擦除状态E3阈值电压分布的宽度可以比对应于擦除状态E2的更宽。

此外，增量ΔV可以根据擦除模式EM0到EM3而变化。例如，在默认擦除模式EM0期间应用的增量ΔV可以相对于其他擦除模式EM1到EM3更大。

图8是示意性地示出图4中所示的每块模式表344的示例实施例的图。

参照图8，每块模式表344包括：平均擦除计数344a；平均累积实际磨损344b；以及每块状态表344c。

平均擦除计数344a提供用于磨损均衡操作的参考值。磨损均衡器320可以根据平均擦除计数344a减少具有相对较大的擦除计数的存储器块的使用频率。磨损均衡器320也可以根据平均擦除计数344a增加具有相对较小的擦除计数的存储器块的使用频率。

平均累积实际磨损344b是根据本发明概念的示例实施例的提供用于磨损均衡的参考。平均累积实际磨损344b对应于各个存储器块的累积实际磨损CEW的平均值。磨损均衡器320可以根据平均累积实际磨损344b来执行磨损均衡操作。在一个示例中，磨损均衡器320可以基于累积实际磨损来设置存储器块的优先级。例如，磨损均衡器320可以将具有比平均累积实际磨损344b更大的累积实际磨损CEW的存储器块设置为低优先级。在另一个示例中，磨损均衡器320可以将具有比平均累积实际磨损344b更小的累积实际磨损CEW的存储器块设置为高优先级。通过磨损均衡器320的上述操作可以减少各个存储器块的累积实际磨损344b的偏差。

每块状态表344c存储非易失性存储器的存储器块的擦除状态。图8所示的示例实施例中，每块状态表344c存储用于每个存储器块的擦除计数EC；实际磨损EW；和累积实际磨损CEW。每块状态表344c还存储写模式WM和/或读增强写模式REWM。存储控制器210可以根据实际磨损EW来确定写模式WM。另外，可以不管实际磨损EW而强制设置写模式WM。

每块状态表344c可以存储和更新上述信息。每块状态表344c可以响应于来自动态存取管理器330的请求而提供所选择的存储器块的状态信息。

图9是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的写模式的图。

图9示出根据四个写模式WM0到WM3而形成的存储单元的示例阈值电压分布。然而，写模式的数量不限于4个，而是可以改变为小于或大于4。该示例中，写模式WM基于擦除状态E0至E3。然而，写模式WM可以不管或独立于存储器块的擦除状态由主机100来选择(例如，在紧急情况下)。

参照图9，可以将默认写模式WM0应用于其中通过擦除操作擦除的存储单元的阈值电压对应于擦除状态E0的存储器块。例如，可以将默认写模式WM0应用于由默认写模式WM0准备的空闲块。可以将验证电压集合Vvf0_1、Vvf0_2、和Vvf0_3提供到所选存储单元，以用于对应于默认写模式WM0的编程操作。此外，增量步进脉冲编程(ISPP)的编程电压Vpgm的电平可以根据写模式而变化。例如，在默认写模式WM0期间施加的编程电压Vpgm的增量可以比其他写模式WM1到WM3相对较大。在应用默认写模式WM0时的写速度可以比在应用其他写模式WM1到WM3时的更快。

当应用第一写模式WM1时，存储单元的阈值电压形成擦除状态E1和编程状态P1至P3。可以将编程电压Vpgm以及验证电压集合Vvf1_1、Vvf1_2、和Vvf1_3施加到所选的存储单元的字线，以用于对应于第一写模式WM1的编程操作。对应于第一写模式WM1的编程速度可以比对应于默认写模式WM0的写速度更慢。可能期望选择根据第一擦除模式EM1来擦除的存储器块，以执行第一写模式WM1。

当应用第二写模式WM2时，存储单元的阈值电压形成擦除状态E2和编程状态P1至P3。可以将编程电压Vpgm以及验证电压集合Vvf2_1、Vvf2_2、和Vvf2_3施加到所选存储单元的字线，以用于对应于第二写模式WM2的编程操作。对应于第二写模式WM2的编程速度可以比对应于第一写模式WM1的写速度更慢。可能期望选择根据第二擦除模式EM2来擦除的存储器块，以执行第二写模式WM2，因为当将存储单元从擦除状态E2编程到编程状态P1至P3时可以提高速度。

当应用第三写模式WM3时，存储单元的阈值电压形成擦除状态E3和编程状态P1到P3。可以将编程电压Vpgm以及验证电压集合Vvf3_1、Vvf3_2、和Vvf3_3施加到所选的存储单元的字线，以用于对应于第三写模式WM3的编程操作。对应于第三写模式WM3的编程速度可以比对应于第二写模式WM2的编程速度更慢。可能期望选择根据第三擦除模式EM3来擦除的存储器块，以执行第三写模式WM3。

参考图9描述了示例性写模式WM0到WM3。并且，可以根据擦除模式EM0到EM3来确定写模式WM0到WM3。然而，可以使用不管或独立于擦除模式EM0至EM3来确定的写模式来执行编程操作。此外，对应于写模式WM0到WM3的验证电压集合的电平仅仅是示例，并且可以相应改变。

图10是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的读增强写模式的图。

图10示出根据默认写模式WM0和读增强写模式REWM1到REWM3而形成的所选择的存储单元的阈值电压分布。然而，写模式的数量可以不同地改变。

参照图10，默认写模式WM0与图9中所示的默认写模式WM0相同。因此，可以将默认通过读电压Vread0施加到在默认写模式WM0下编程的存储单元。通过读电压Vread0可以具有通过读电压Vread0到Vread3的电平当中最高的电平。

当应用第一读增强写模式REWM1时，存储单元的阈值电压形成擦除状态E0和编程状态P1至P3。可以将编程电压Vpgm和验证电压集合Vvf1_1'、Vvf1_2'、和Vvf1_3'应用于所选的存储单元的字线，以用于对应于第一读增强写模式REWM1的编程操作。相比于默认写模式WM0中的编程状态P1至P3，编程状态P1到P3的位置朝向擦除状态E0移动。当应用第一读增强写模式REWM1时，在随后的读操作期间可以将低于默认通过读电压Vread0的第一通过读电压Vread1施加到存储单元上。该情况下，可以减少读干扰。

可以将编程电压Vpgm以及验证电压集合Vvf2_1'、Vvf2_2'、和Vvf2_3'施加到所选择的存储单元的字线上，以用于对应于第二读增强写模式REWM2的编程操作。该情况下，与第一读增强写模式REWM1中的相比，编程状态P1到P3的位置朝向擦除状态E0移动。随着应用第二读增强写模式REWM2，在随后的读操作期间，可以将低于第一通过读电压Vread1的第二通过读电压Vread2施加到存储单元。

可以将编程电压Vpgm以及验证电压集合Vvf3_1'、Vvf3_2'、和Vvf3_3'施加到所选的存储单元的字线，以用于对应于第三读增强写模式REWM3的编程操作。该情况下，与第二读增强写模式REWM2中的相比，编程状态P1到P3的位置朝向擦除状态E0移动。随着应用第三读增强写模式REWM3，在随后的读操作期间，可以将低于第二通过读电压Vread2的第三通过读电压Vread3施加到存储单元。

这里，对应于图10中所示的写模式WM0和REWM1到REWM3的验证电压集合的电平仅为示例。可以作出对应于写模式WM0和REWM1到REWM3验证电压集合的电平的各种变化或修改。

图11是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的磨损均衡方法的流程图。将参照图11说明响应于写请求执行的耗损均衡操作。而且，出于示例的目的，将相对于图2中所示的用户设备以及图4中所示的存储控制器来说明图11中所示的示例实施例。

参照图11，在步骤S110中，存储器系统200接收来自主机100的写请求。存储器系统200的闪存转换层FTL处理写请求，并且动态存取管理器330向磨损均衡器320通知写请求状态。

在步骤S120中，磨损均衡器320检查其中将要写入数据的空闲块的状态。更详细地，例如，磨损均衡器320搜索并检测存储在每块模式表344中的空闲块的累积实际磨损CEW。

在步骤S130中，磨损均衡器320从空闲块当中选择具有最低累积实际磨损CEW的空闲块作为用于写入写请求数据的空闲块。在地址映射表342中更新所选的日志(log)块的地址。之后，在通过磨损均衡器320选择的日志块中编程数据。

关于图11，出于示例的目的来描述根据本发明概念的示例实施例的磨损均衡方法。然而，在操作的多种模式中可以跳过磨损均衡操作。然而，可以以相同或基本相同的方式，基于用于各种磨损均衡操作的累积实际磨损CEW来决定用于存储数据的存储器块的优先级。例如，可以首先选择具有相对较小的累积实际磨损CEW的数据块，以写入有效数据用于合并操作。

根据至少一个示例实施例，动态存取管理器可以控制对非易失性存储器的存取。在一个示例中，动态存取管理器基于每块模式表的参数或者基于存取请求(例如，读请求、写请求、或擦除请求)来确定存取模式AMi。如上所述，可以在每块模式表中存储用于每个存储器块的擦除模式EM、实际磨损EW、和累积实际磨损CEW的至少一个。如果产生存取请求，则动态存取管理器可以发起根据至少一个本发明概念的示例实施例的存取控制操作。

图12是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的动态存取管理器的存取控制方法的流程图。出于示例的目的，将参考图4中所示的存储控制器来描述图12。

参照图12，在步骤S210中，存储控制器210b接收由主机100或内部产生的存取请求。

在步骤S220中，动态存取管理器330确定输入存取请求的类型。如果存取请求是对应于擦除操作的擦除请求，则方法前进到步骤S230。

在步骤S230中，动态存取管理器330基于用于所选择的存储器块的累积实际磨损CEW的等级来决定所选的存储器块的擦除模式EMi。如果累积实际磨损CEW的等级相对较小，则氧化物膜的恶化可以被认为是轻微的。该情况下，动态存取管理器330可以选择默认擦除模式EM0，其中使用相对较高电平的擦除电压来执行擦除操作。另一方面，如果累积实际磨损CEW的等级大于参考值，则氧化物膜的恶化可以被认为是相对较高的或严重的。如果累积实际磨损CEW大于参考值，则动态存取管理器330可以选择擦除模式EM3，其中使用相对较低电平的擦除电压来执行擦除操作。以下将参照图13来更详细地描述决定擦除模式EMi的方法。

在步骤S236中，动态存取管理器330确定与用于选定的存储器块的擦除模式EMi相对应的擦除偏置(例如，擦除电压Vers_i和擦除验证电压Vevf_i)。在一个示例中，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230发出用于调节擦除偏置的设置命令。在另一示例中，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230发出用于调节擦除偏置的设置控制信号。在设置用于所选择的存储器块的擦除偏置(Vers_i、Vevf_i)之后，动态存取管理器330发出用于所选择的存储器块的擦除命令。这里，擦除命令的发出和擦除偏置的调整可以在相同或基本相同的时间(例如，同时和/或并发)执行。

返回步骤S220，如果存取请求是对应于读出操作的读请求，则方法前进到步骤S240。

在步骤S240中，动态存取管理器330检测与利用读请求提供的逻辑地址对应的存储器块的写模式WMi。在一个示例中，动态存取管理器330通过访问扩展映射表340的每块模式表344来检测所选择的存储器块的写模式WMi。所检测的写模式可以是写模式WMi或读增强写模式REWM。

在步骤S250中，动态存取管理器330确定与逻辑地址对应的存储器块的写模式是否是读增强写模式REWM。如果存储器块的写模式是读增强写模式REWM，则方法前进到步骤S260。

在步骤S260中，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230提供用于所选的存储器块的已调整的读偏置和读命令。由于根据读增强写模式REWMi来编程存储器块，所以可以根据读增强的写模式REWMi设置读偏置。因此，该示例中，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230发出用于设置通过读电压Vreadi和读电压集合Vrd_i的命令和/或控制信号。非易失性存储器设备230可以设置用于图10中所示的通过读电压Vreadi和读电压集合Vrd_i的DC电平。以下将参考参照图14A更加详细地描述步骤S260。

返回步骤S250，如果存储器块的写操作模式对应于正常写模式WMi而不是读增强写模式REWM，则该方法前进到步骤S270。

在步骤S270中，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230发出用于调节所选择的存储器块的读偏置的命令和/或控制信号。因为根据写模式WMi来编程所选择的存储器块，所以将读偏置设置为对应于写模式WMi。因此，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230发出用于设置与写模式WMi对应的读电压集合Vrd_i的命令和/或控制信号。非易失性存储器设备230可以将DC电平设置为如图9中所示的读电压集合Vrd_i。然后，动态存取管理器330发出用于存储器块的读命令。以下将参考图14B更加详细地描述步骤S270。

再回到图12的步骤S220，如果存取请求是对应于写操作的写请求，则方法前进到步骤S280。

在步骤S280中，动态存取管理器330基于擦除模式EM、擦除计数EC、实际磨损EW、写请求之间的间隔、超时、空闲块的数量、来自主机或上层的指令等中的至少一个，来决定用于所选择的存储器块的写模式WM。在一个示例中，可以根据实际磨损EW来决定用于所选的存储器块的写模式。然而，动态存取管理器330可以根据独立于和/或不管实际磨损EW的各种操作条件来决定写模式。以下将参照图15至19更详细地描述步骤S280。

在步骤S290中，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230提供用于将非易失性存储器设备230的DC电平调节到与所确定的写模式WMi对应的编程偏置的设置命令和/或控制信号。在一个示例中，动态存取管理器330可以向非易失性存储器设备230提供用于调节与所决定的写模式WMi对应的编程电压Vpgm和验证电压集合Vvf_i的命令集和/或的控制信号集合。然后，非易失性存储器设备230可以产生与图9中所示的写模式WMi中的一个对应的编程电压和验证电压集合。动态存取管理器330可以然后发出用于选择的存储器区域的编程命令。

结合图12，已经描述了根据写、读和擦除请求的用于动态存取管理器330的示例操作方法。然而，发明性概念不限于此。动态存取管理器330可以基于根据本发明性概念的示例实施例的实际磨损EW来执行用于主机100的各种请求的存储器管理操作。

图13是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的擦除模式决定方法的流程图。更具体地，图13更详细地示出图12的步骤S230的示例实施例。该示例中，根据累积实际磨损CEW来选择擦除模式。

参照图13，在步骤S231中，动态存取管理器330检查所选择的存储器块的累积实际磨损CEW。动态存取管理器330可以从每块模式表344中获取将要擦除的存储器块的累积实际磨损CEW。

在步骤S232a中，动态存取管理器330将累积实际磨损CEW与阈值TH0进行比较。如果累积实际磨损CEW小于或等于阈值TH0，则方法进行到步骤S232b。在步骤S232b中，动态存取管理器330选择默认擦除模式EM0作为用于选择的存储器块的擦除模式。

返回步骤S232a，如果累积实际磨损CEW大于阈值TH0，则方法进行到步骤S233a。

在步骤S233a中，动态存取管理器330确定累积实际磨损CEW是否大于阈值TH0但是小于或等于阈值TH1。如果累积实际磨损CEW大于阈值TH0但是小于或等于阈值TH1，则该方法进行到步骤S233b。在步骤S233b中，动态存取管理器330选择第一擦除模式EM1作为用于选择的存储器块的擦除模式。

返回步骤S233a，如果累积实际磨损CEW大于阈值TH1，则方法进行到步骤S234a。

在步骤S234a中，动态存取管理器330确定累积实际磨损CEW是否大于阈值TH1但是小于或等于阈值TH2。如果累积实际磨损CEW大于阈值TH1但是小于或等于该阈值TH2，则方法进行到步骤S234b。

在步骤S234b中，动态存取管理器330选择第二擦除模式EM2作为所选择的存储器块的擦除模式。

返回步骤S234a，如果累积实际磨损CEW大于阈值TH2，则方法前进到步骤S235。

在步骤S235中，动态存取管理器330选择第三擦除模式EM3作为所选择的存储器块的擦除模式。

图13示出根据累积实际磨损CEW来决定擦除模式的方法的示例实施例。根据至少该示例实施例，可以根据实际施加到选择用于擦除的存储器块的压力来决定擦除模式EMi。其中，可以使用相对低的擦除电压来擦除累积擦除压力相对较大的存储器块。

图14A是示出图12中所示的步骤S260的示例实施例的流程图。更具体地，图14A示出用于其中根据读增强写模式REWM来写入数据的存储器块的读操作。

参照图14A，在步骤S261中，动态存取管理器330检测读增强写模式REWM的电平。在一个示例中，动态存取管理器330可以通过访问每块模式表344来检查所选择的存储器块的读增强写模式REWM的电平。

如果存储在读请求存储器块中的数据是使用读增强写模式REWM1来编程的，则方法前进到步骤S262。

在步骤S262中，动态存取管理器330确定用于根据读增强写模式REWM1来编程的存储器块的读偏置。动态存取管理器330可以选择与读增强写模式REWM1对应的通过读过电压Vread1和读电压集合(Vrd1'_1、Vrd1'_2、Vrd1'_3)作为读偏置。图10中示出通过读电压Vread1和读电压集合(Vrd1'_1、Vrd1'_2、Vrd1'_3)的示例。然后，方法前进到步骤S265。

在步骤S265中，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的读偏置的命令和/或控制信号。然后，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230发出用于读取存储在所选择的存储器块中的数据的读命令和/或控制信号。

返回步骤S261，如果读请求存储器块的数据是使用读增强写模式REWM2编程的，则方法前进到步骤S263。

在步骤S263中，动态存取管理器330决定根据读增强写模式REWM2编程的存储器块的读偏置。动态存取管理器330可以选择与读增强写模式REWM2对应的通过读电压Vread2和读电压集合(Vrd2'_1、Vrd2'_2、Vrd2'_3)作为读偏置。图10中示出通过读电压Vread2和读电压集合(Vrd2'_1、Vrd2'_2、Vrd2'_3)的示例。在决定读偏置之后，方法前进到步骤S265，并如上所述地继续。

再次返回步骤S261，如果读请求存储器块的数据是使用读增强写模式REWM3编程的，则方法前进到步骤S264。

在步骤S264中，动态存取管理器330决定根据读增强写模式REWM3编程的存储器块的读偏置。动态存取管理器330可以选择与读增强写模式REWM3对应的通过读电压Vread3和读电压集合(Vrd3'_1、Vrd3'_2、Vrd3'_3)作为读偏压。图10中示出通过读电压Vread3和读电压集合(Vrd3'_1、Vrd3'_2、Vrd3'_3)的示例。在决定读偏置之后，方法前进到步骤S265，并如上所述地继续。

结合图14A，相对于在响应于读请求而选择的存储器块是其中根据读增强写模式REWM写数据的存储器块时的读控制操作来描述示例实施例。该读模式可以应用于作为迭代读操作的目标的存储器块。

图14B是示出图12的步骤S270的示例实施例的详细流程图。更具体地，图14B示出用于其中根据写模式WMi写入数据的存储器块的读操作。即，例如，图14B示出在响应于读请求而选择的存储器块是其中根据写模式WM0到WM3写数据的存储器块时的读控制操作的示例实施例。

参照图14B，在步骤S271中，动态存取管理器330检测写模式WMi的等级或类型。在一个示例中，动态存取管理器330可以通过访问每块模式表344来检查所选择的存储器块的写模式WMi的类型。如果动态存取管理器330仅基于实际磨损EW来确定写模式，则可以检测实际磨损EW代替写模式WMi。如果读请求存储器块的数据对应于默认写模式WM0，则方法前进到步骤S272。

在步骤S272中，动态存取管理器330确定用于根据默认写模式WM0编程的存储器块的读偏置。动态存取管理器330可以选择与默认写模式WM0对应的通过读电压Vread0和读电压集合(Vrd0_1、Vrd0_2、Vrd0_3)作为读偏置。图9中示出通过读电压Vread0和读电压集合(Vrd0_1、Vrd0_2、Vrd0_3)的示例。在决定读偏置之后，方法前进到步骤S276。

在步骤S276中，动态存取管理器330产生设置命令和/或控制信号，用于将非易失性存储器设备230设置为所选择的读偏置。然后，动态存取管理器330向具有设置读偏置的非易失性存储器设备230发出读命令。

返回步骤S271中，如果读请求存储器块的数据是使用第一写模式WM1写入的，则方法前进到步骤S273。

在步骤S273中，动态存取管理器330决定根据第一写模式WM1编程的存储器块的读偏置。动态存取管理器330可以选择与第一写模式WM1对应的通过读电压Vread0和读电压集合(Vrd1_1、Vrd1_2、Vrd1_3)作为读偏压。图9中示出通过读电压Vread0和读电压集合(Vrd1_1、Vrd1_2、Vrd1_3)的示例。在决定读偏置之后，方法前进到步骤S276，并如上所述地继续。

再次返回步骤S271，如果读请求存储器块的数据是使用第二写模式WM2编程的，则方法前进到步骤S274。

在步骤S274中，动态存取管理器330决定根据第二写模式WM2编程的存储器块的读偏置。动态存取管理器330可以选择与第二写模式WM2对应的通过读电压Vread0和读电压集合(Vrd2_1、Vrd2_2、Vrd2_3)作为读偏压。图9中示出通过读电压Vread0和读电压集合(Vrd2_1、Vrd2_2、Vrd2_3)的示例。在决定读偏置之后，方法前进到步骤S276，并如上所述地继续。

返回步骤S271，如果读请求存储器块的数据是使用第三写模式WM3编程的，则方法前进到步骤S275。

在步骤S275中，动态存取管理器330决定根据第三写模式WM3编程的存储器块的读偏置。动态存取管理器330可以选择与第三写模式WM3对应的通过读电压Vread0和读电压集合(Vrd3_1、Vrd3_2、Vrd3_3)作为读偏置。图9中示出通过读电压Vread0和读电压集合(Vrd3_1、Vrd3_2、Vrd3_3)的示例。在决定读偏置之后，方法前进到步骤S276，并如上所述地继续。

图15是示出图12的步骤S280的示例实施例的详细流程图。更具体地，图12示出用于根据从主机100或上部软件层提供的关于写速度的指令来选择写模式WMi的方法S280a。

参照图15，描述了当由主机100指导写速度时的写模式设置方法的示例实施例。由于通过第三擦除模式EM3擦除的存储器块需要更严厉的控制以将存储单元从擦除状态E3编程到编程状态，编程速度可能降低。另一方面，通过擦除模式EM0擦除的存储单元的编程速度可能相对较高。

参照图15，在步骤S281中，动态存取管理器330接收从主机100或上部软件层提供的关于写速度的指令。在一个示例中，存储控制器210可从主机100的设备驱动器或应用接收写速度。动态存取管理器330可以识别写速度的值。在一个示例中，可以使用“快”、“中等”、“慢”的写速度。然而，本发明的概念不限于这些示例。

在步骤S282中，动态存取管理器330确定写速度。

如果写请求数据的写速度对应于“快”，则该方法进行到步骤S283a。

在步骤S283a中，动态存取管理器330从存储器块当中选择具有小于最小或参考值的累积实际磨损CEW的存储器块。可以在每块模式表344中存储用于存储器块的累积实际磨损CEW。这样的选择可以与磨损均衡器320一起执行。

在步骤S283b中，动态存取管理器330从基于累积实际磨损CEW选择的存储器块当中选择根据擦除模式EM0擦除的存储器块。在示例实施例中，步骤S283a和S283b的顺序可以改变。

在步骤S283c中，动态存取管理器330将默认写模式WM0选择为用于的存储器块的写模式。动态存取管理器330然后向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。

返回步骤S282，如果写请求数据的写速度对应于“中等”，则方法进行到步骤S284a。

在步骤S284a中，动态存取管理器330根据存储在每块模式表344中的累积实际磨损CEW来从存储器块当中选择具有比最小或参考值更小的累积实际磨损CEW的存储器块。这样的选择可以与磨损均衡器320一起执行。

在步骤S284b中，动态存取管理器330从基于累积实际磨损CEW选择的存储器块当中选择根据擦除模式EM1或者EM2擦除的存储器块。在示例实施例中，步骤S284a和S284b的顺序可以改变。

在步骤S284c中，动态存取管理器330选择写模式WM1或WM2作为所选择的存储器块的写模式。动态存取管理器330然后向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。

再次返回步骤S282，如果写请求数据的写速度对应于“慢”，则方法进行到步骤S285a。

在步骤S285a中，动态存取管理器330根据存储在每块模式表344中的累积实际磨损CEW来从存储器块当中选择具有比最小或参考值更小的累积实际磨损CEW的存储器块。这样的选择可以与磨损均衡器320一起执行。

在步骤S285b中，动态存取管理器330从基于累积实际磨损CEW选择的存储器块当中选择根据擦除模式EM3擦除的存储器块。在示例实施例中，步骤S285a和S285b的顺序可以改变。

在步骤S285c中，动态存取管理器330选择写模式WM3作为所选择的存储器块的写模式。动态存取管理器330然后向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。

图16是示意性地示出写模式决定方法S280b的示例实施例的流程图。图16所示的方法中，动态存取管理器330根据主机100的写请求之间的间隔来决定写模式WMi。

参照图16，描述了根据从主机100提供的写请求之间的时间间隔来选择写模式的示例实施例。可以基于当前的写请求与前一写请求之间的间隔、或当前的写请求与下一写请求之间的间隔来决定写请求之间的间隔。

参照图16，在步骤S281中，动态存取管理器330确定从主机100提供的写请求之间的时间间隔。例如，动态存取管理器330可以比较前一写请求与当前写请求之间的时间间隔和参考间隔。替换地，动态存取管理器330可以基于从主机100提供的写请求的输入历史来预测下一写请求的输入时间点。动态存取管理器330基于预测的写请求与当前写请求之间的时间间隔来决定用于当前的写请求的写模式。这里，使用“短”、“中等”、和“长”的时间间隔。然而，本发明的概念不限于这些示例。

在步骤S282中，动态存取管理器330确定时间间隔。如果时间间隔对应于“短”，则方法进行到步骤S283a。

在步骤S283a中，动态存取管理器330从存储器块当中选择具有小于最小或参考值的累积实际磨损CEW的存储器块。可以在每块模式表344中存储存储器块的累积实际磨损。这样的选择可以与磨损均衡器320一起执行。

在步骤S283c中，动态存取管理器330将默认写模式WM0选择为用于所选择的存储器块的写模式。动态存取管理器330然后向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。根据至少该示例实施例，如果预测的或检测到的写请求之间的时间间隔较短，则可以选择默认写模式WM0从而以高速写数据。

返回步骤S282，如果时间间隔对应于“中等”，则方法进行到步骤S284a。

在步骤S284a中，动态存取管理器330根据存储在每块模式表344中的累积实际磨损CEW从存储器块当中选择具有小于最小或参考值的累积实际磨损CEW的存储器块。这样的选择可以与磨损均衡器320一起来执行。

再次返回步骤S282，如果时间间隔对应于“长”，则方法进行到步骤S285a。

根据至少该示例实施例，如果在预测的或检测到的写请求之间的时间间隔较长，则动态存取管理器330可以选择写模式WM3，其提供相对较慢的速度但是具有相对较高的可靠性。

图17是示意性地示出写模式决定方法S280c的另一示例实施例的流程图。图17中，动态存取管理器330基于由主机100请求的写入数据的尺寸来决定写模式WMi。

参照图17，描述根据主机100请求的数据写入的尺寸来决定写模式的方法的示例实施例。在至少一些示例实施例中，可以利用数量为两个或四个或更多的数据的尺寸来决定写模式，并且写模式的数量可以进行各种改变。

在步骤S281中，动态存取管理器330检测在主机100的请求下要写入的数据的尺寸。例如，动态存取管理器330可以基于写请求数据的逻辑地址来确定数据的尺寸。即，例如，动态存取管理器330可以基于数据的起始地址的扇区数来确定数据的尺寸。这里，使用“大”、“中等”、和“小”的数据尺寸。然而，本发明的概念不限于这些示例。

在步骤S282中，动态存取管理器确定数据的尺寸是否为“大、“中等”、或“小”。

如果数据的尺寸对应于“大”，则方法进行到步骤S283a。

在步骤S283a中，动态存取管理器330从存储器块当中选择具有小于最小或参考值的累积实际磨损CEW的存储器块。可以在每块模式表344中存储存储器块的累积实际磨损。这样的选择可以与磨损均衡器320一起来执行。

在步骤S283c中，动态存取管理器330选择默认写模式WM0作为所选择的存储器块的写模式。动态存取管理器330然后向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。

根据至少该示例实施例，如果数据的尺寸大于参考值，则动态存取管理器330可以选择其中以高速写数据的默认写模式WM0以在超时间隔内结束写操作。

返回步骤S282，如果数据的尺寸对应于“中等”，则方法进行到步骤S284a。

返回步骤S282，如果数据的尺寸对应于“小”，则方法进行到步骤S285a。

根据至少该示例实施例，如果数据的尺寸比参考值小，则动态存取管理器330可以选择写模式WM3，其提供相对较慢的速度，但是具有相对较高的可靠性。

图18是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法S280d的流程图。图18所示的示例实施例中，动态存取管理器330基于在写请求中提供的逻辑地址(LBA、nSC)来决定写请求数据的写模式。

参照图18，描述了其中根据由主机100请求的数据写入的样式来选择写模式的示例实施例。这里，可以将其中以相对较高的速度写数据的默认写模式WM0分配给具有依次写样式的数据，并且可以将其中以相对较慢的速度写数据的写模式WM3分配给具有随机写样式的数据。然而，不难理解，可以将写模式WM3分配给具有连续写样式的数据，并且可以将默认写模式WM0分配给具有随机写样式的数据。描述了其中基于逻辑地址(LBA、nSC)来确定写样式的示例实施例。然而，不难理解，可以通过各种算法来确定写模式。

参照图18，在步骤S281中，动态存取管理器330从主机100接收对应于写请求的逻辑地址(LBA、nSC)。

在步骤S282中，动态存取管理器330检测用于基于逻辑地址(LBA、nSC)的写请求数据的写模式。

在步骤S283中，动态存取管理器330基于写请求数据的地址来确定写请求数据的所检测的写样式是对应于依次写样式还是随机写样式。

如果写请求数据的所检测的写模式对应于依次写样式，则方法进行到步骤S284a。

在步骤S284a中，动态存取管理器330从存储器块当中选择具有小于最小或参考值的累积实际磨损CEW的存储器块。可以在每块模式表344中存储存储器块的累积实际磨损CEW。这样的选择可以与磨损均衡器320一起执行。

在步骤S284b中，动态存取管理器330从基于累积实际磨损CEW选择的存储器块当中选择根据擦除模式EM0擦除的存储器块。在示例实施例中，步骤S283a和S283b的顺序可以改变。

在步骤S284c中，动态存取管理器330选择写模式WM0作为所选择的存储器块的写模式。动态存取管理器330然后向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。

根据至少该示例实施例，如果写请求数据的所检测的写样式对应于依次写样式，则可以选择默认写模式WM0，其中以相对较高的速度写数据，以在超时间隔内结束写操作。

返回步骤S283，如果写请求数据的所检测的写样式对应于随机写样式，则方法进行到步骤S285a。

根据至少该示例实施例，如果写请求数据的所检测的写样式对应于随机写样式，则动态存取管理器330可以选择写模式WM3，其提供相对较慢的速度但具有相对较高的可靠性。

图19是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法S280e的流程图。图19所示的示例实施例中，动态存取管理器330基于空闲块的数量来决定写请求数据的写样式。

参照图19，描述基于空闲块的数量FBN来决定写模式的方法。根据至少该示例实施例，当空闲块的数量FBN不足时，选择相对较快的写模式以引致相对快速的合并操作。在另一个示例中，当空闲块的数量FBN不足时，可以以后台方式执行合并操作，并且可以选择相对缓慢的写模式。

参照图19，在步骤S281中，动态存取管理器330检查其中将要写入与来自主机100的写请求对应的数据的空闲块的数量FBN。写请求数据可以被存储在从空闲块当中选择的日志块中。如果空闲块的数量FBN足够，则产生的空闲块的操作可能是不必要的。另一方面，如果空闲块的数量FBN不足，则可以执行产生空闲块的操作。当空闲块的数量FBN不足时，根据至少一些示例实施例的动态存取管理器330可以支持高速写模式，以使得稍后将要执行的合并操作被向前移动。动态存取管理器330可以通过搜索地址映射表342来检查空闲块的数量FBN。

在步骤S282a中，动态存取管理器330确定空闲块的数量FBN是否小于或等于第一阈值TH1。如果空闲块的数量FBN小于或等于第一阈值TH1，则方法进行到步骤S282b。

在步骤S282b中，动态存取管理器330选择默认写模式WM0作为用于所选择的存储器块的写模式。

在步骤S286中，动态存取管理器330向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。

返回步骤S282a，如果空闲块的数量FBN大于第一阈值TH1，则方法进行到步骤S283a。

在步骤S283a中，动态存取管理器330确定空闲块的数量FBN是否大于第一阈值TH1但是小于或等于第二阈值TH2。如果空闲块的数量FBN大于第一阈值TH1但是小于或等于第二阈值TH2，则方法进行到步骤S283b。

在步骤S283b中，动态存取管理器330选择第一写模式WM1作为用于所选择的存储器块的写模式。方法然后前进到步骤S286，并如上所述继续。

返回步骤S283a，如果空闲块的数量FBN超过第二阈值TH2，则方法进行到步骤S284a。

在步骤S284a中，动态存取管理器330确定空闲块的数量FBN是否大于第二阈值TH2但是小于或等于第三阈值TH3。

如果空闲块的数量FBN大于第二阈值但是小于或等于第三阈值TH3，则方法进行到步骤S284b。

在步骤S284b中，动态存取管理器330选择第二写模式WM2作为用于所选择的存储器块的写模式。方法然后前进到步骤S286，并如上所述继续。

返回步骤S284a，如果空闲块的数量FBN大于第三阈值TH3，则方法前进到步骤S285。

在步骤S285中，动态存取管理器330选择第三写模式WM3作为用于所选择的存储器块的写模式。方法然后前进到步骤S286，并如上所述继续。

图20是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法S280F的流程图。根据图20所示的示例实施例，应写请求，动态存取管理器330基于来自主机100的操作模式指令来决定写请求数据的写样式。

参照图20，描述了其中根据关于由主机100请求的数据写入的操作模式是否对应于后台操作来决定写模式的示例实施例。这里，可以将后台操作中的写请求数据的写速度设置为相对较低的速度。

参照图20，在步骤S281中，在从主机100接收写请求之后，动态存取管理器330接收对应于写请求的操作模式指令。

在步骤S282中，动态存取管理器330确定操作模式是否对应于后台操作。如果操作模式不对应于后台运行，则方法进行到步骤S283a。

在步骤S283a，动态存取管理器330从存储器块当中选择具有小于最小或参考值的累积实际磨损CEW的存储器块。可以在每块模式表344中存储存储器块的累积实际磨损。这样的选择可以与磨损均衡器320一致地执行。

在步骤S283c中，动态存取管理器330将默认写模式WM0选择为所选择的存储器块的写模式。动态存取管理器330然后向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。

根据至少该示例实施例，当操作模式不对应于后台操作时，可以选择默认写模式WM0，其以相对较高的速度写数据，以在超时间隔内结束写操作。

返回步骤S282，如果操作模式对应于后台操作，则方法进行到步骤S284a。

在步骤S284b中，动态存取管理器330从基于累积实际磨损CEW选择的存储器块当中选择根据擦除模式EM3擦除的存储器块。在示例实施例中，步骤S285a和S285b的顺序可以改变。

在步骤S284c中，动态存取管理器330选择写模式WM3作为所选择的存储器块的写模式。动态存取管理器330然后向非易失性存储器设备230发出用于设置所选择的存储器块的写偏置的命令和/或控制信号。

根据至少该示例实施例，如果操作模式对应于后台操作，则动态存取管理器330可以选择写模式WM3，其提供相对较慢的速度，但是具有相对较高的可靠性。

图21是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的写模式决定方法S280g的流程图。图21所示的示例实施例中，动态存取管理器330根据在存储控制器210的内部或外部提供的写缓冲器的状态来决定写模式。

如果空比率ER相对较高，则可以选择支持相对较低速度的写模式，因为在写缓冲器中累积的数据量相对较小。如果空比率ER低，则可以选择支持相对较高速度的写模式，因为在写缓冲器中累积的数据量相对较大。

参照图21，在步骤S281中，动态存取管理器330检查在其中存储写请求数据的写缓冲区的空比率ER。

在步骤S282a中，动态存取管理器330确定空比率ER是否小于或等于第一阈值TH0。如果空比率ER小于或等于第一阈值TH0，则方法进行到步骤S282b。

返回步骤S282a，如果空比率ER大于第一阈值TH0，则方法进行到步骤S283a。

在步骤S283a中，动态存取管理器330确定空比率ER是否大于第一阈值TH0但是小于或等于第二阈值TH1。如果空比率ER大于第一阈值TH0但是小于或等于第二阈值TH1，则方法进行到步骤S283b。

返回步骤S283a，如果空比率ER大于第二阈值TH1，则方法进行到步骤S284a。

在步骤S284a中，动态存取管理器330确定空比率ER是否大于第二阈值TH1但是小于或等于第三阈值TH2。如果空比率ER小于或等于第三阈值TH2，则方法进行到步骤S284b。

在步骤S284b中，动态存取管理器330选择第二写模式WM2作为用于选择的存储器块的写模式。方法然后前进到步骤S286，并如上所述地继续。

返回步骤S284a，如果空比率ER大于第三阈值TH2，则方法前进到步骤S285。

在步骤S285中，动态存取管理器330选择第三写模式WM3作为用于选择的存储器块的写模式。方法然后前进到步骤S286，并如上所述地继续。

图22是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的存储器系统的框图。

参照图22，存储器系统400包括存储器控制器410和非易失性存储器设备420。根据至少该示例实施例，存储器系统400被配置为使得在非易失性存储器设备420的特定区域中存储包括写模式WMi的存取模式信息AMI。

在示例操作中，存储器控制器410响应于主机的请求而控制非易失性存储器设备420。存储器控制器410提供主机与非易失性存储器设备420之间的接口。响应于主机请求，存储器控制器410根据各种存取模式来存取非易失性存储器设备420的所选择的存储器块。

存储器控制器410响应于来自主机的存取请求而读取存储在所选择的存储器块BLKj的特定区域中的写模式WMi。存储器控制器410可以基于读取的写模式WMi来存取所选择的存储器块。用于基于写模式WMi来控制动态存取的诸如动态存取管理器425的软件模块可以被包括在存储器控制器410中。在一个示例中，动态存取管理器415可以基于写模式WMi以及存储器控制器410的闪存转换层FTL来控制存取操作。

根据至少图22所示的示例实施例，存储器控制器410可以基于写模式WMi来决定所选择的存储器块的存取偏置。在一个示例中，存储器控制器410可以基于写模式WMi来决定所选择的存储器块的擦除电压、擦除验证电压、编程电压、编程验证电压、通过读电压、读电压等。

存储器控制器410控制非易失性存储器设备420根据所决定的存取偏置来调整DC电平，并执行由主机请求的或在内部确定的存取操作。

非易失性存储器设备420根据存储器控制器410的控制来执行擦除操作、读操作、和写操作。

图22所示的示例实施例中，非易失性存储器设备420包括多个存储器块BLK1到BLKi，其中每个存储器块具有排列成行和列的多个存储单元。存储器块BLK1到BLKi的每一个可以形成擦除单元。写模式WMi可以被存储在存储器块BLK1到BLKi的每一个的特定区域中。在一个示例中，非易失性存储器设备420可以是NAND闪速存储器。然而，本发明的概念不限于该示例。例如，非易失性存储器设备420可以由PRAM、MRAM、ReRAM、FRAM、NOR闪速存储器等形成。

如果接收到来自主机的存取请求，则动态存取管理器415可以读取所选择的存储器块的写模式WMi。然后动态存取管理器415可以基于所读取的写模式WMi来执行所选择的存储器块的读/写/擦除操作。

图23是示意性地示出图22的非易失性存储器设备的存储器块的示例实施例的框图。图23所示的示例实施例中，存取模式信息AMI被存储在非易失性存储器设备420的存储器块BLK1的特定区域中。

如图23所示，存储器块BLK1由多个页区域形成。每个页区域可以是通过编程操作同时和/或并发地写入数据的单位。存储器块BLK1的存取模式信息AMI被存储在多个页区域中的至少一个中。存取模式信息的AMI可以包括写模式421a、擦除模式421b、和读增强写模式421c。

在示例操作中，当存取请求是在内部产生或从主机接收时，存储器控制器410从与存取请求对应的所选择的存储器块读取存取模式信息AMI。存储器控制器410基于读取的存取模式信息AMI，决定用于所选择的存储器块的写模式、读模式、和擦除模式中的至少一个。存储器控制器410随后控制非易失性存储器设备420以调节用于执行所决定的模式的DC电平。然后，存储器控制器410可以使用调节的DC电平条件来执行对于所选择的存储器块的存取操作。该情况下，可以在将数据写入所选择的存储器块中时产生存取模式信息AMI，并且与元数据一起编程。

参照图22和23，描述了其中将存取模式信息AMI嵌入每个存储器块中的示例实施例。然而，可以在特定的存储器块中编程和管理各个存储器块的存取模式信息AMI。

图24是示意性地示出基于嵌入存取模式信息来控制非易失性存储器设备的方法的示例实施例的流程图。将参考图22和23中所示的存储器系统来描述图24所示的示例实施例。

根据图24所示的示例实施例，动态存取管理器415响应于存取请求而读取非易失性存储器设备420的嵌入存取模式信息AMI。动态存取管理器415基于存取模式信息AMI来确定所选择的存储器区域的存取偏置。可以响应于由主机或在内部产生的存取请求而发起根据至少一些示例实施例的存取控制操作。

根据图24，描述了基于嵌入在非易失性存储器设备420的特定区域中的存取模式信息AMI的存取方法的示例实施例。虽然执行读操作以读取存取模式信息AMI，但是可以应用能够通过这样的设置来延长存储器寿命的各种存储器管理方法。

参照图24，在步骤S310中，存储器控制器410接收存取请求。该示例中，存取请求可以是由主机或在内部产生的存取请求。

在步骤S320中，动态存取管理器415响应于输入存取请求而从非易失性存储器设备420读取存取模式信息AMI。根据存取请求，存储器控制器410存取所选择的存储器块，以读取包括存取模式信息AMI的页区域。动态存取管理器415检测读取数据的存取模式信息AMI。

在步骤S330中，动态存取管理器415确定输入存取请求的类型。

如果输入存取请求对应于读请求，则方法进行到步骤S340。

在步骤S340中，动态存取管理器415检查所选择的存储器块的读取的存取模式信息AMI。该操作可以是用于确定用于读取存储在所选择的存储器块中的数据的读取偏置的操作。

在步骤S341中，动态存取管理器415确定读请求存储器块是否包括根据读增强写模式REWM写入的数据。

如果读请求存储器块包括根据读增强写模式REWM写入的数据，则方法前进到步骤S342。

在步骤S342中，动态存取管理器415根据读增强模式读取所选择的存储器块。该情况下，动态存取管理器415向非易失性存储器设备420发出用于设置比默认读模式更低的通过读电压Vreadi(i>0)和读电压集合Vrd_i的命令集合和/或控制信号集合。非易失性存储器设备420可以将DC电平设置为通过读电压Vreadi'和读电压集合Vrdi'_j(J＝1、2、3)，对应于从参考图10描述的多个读增强写模式中选择的一个。非易失性存储器设备420基于所确定的DC电平来感测和输出所选择的存储器区域的数据。

返回步骤S341，如果读请求存储器块不包括根据读增强写模式REWM写入的数据，则方法前进到步骤S343。

在步骤S343中，动态存取管理器415向非易失性存储器设备420发出读命令和/或控制信号。由于所选择的存储器块根据写模式WMi编程，所以非易失性存储器设备420对应于写模式WMi来设置读偏置。因此，动态存取管理器415向非易失性存储器设备420发出用于设置读电压集合Vrdi_j(j＝1、2、3)的命令集合和/或控制信号集合。非易失性存储器设备420可以将DC电平设置为如上参考图9所述的通过读电压Vread0和读电压集合Vrdi_j。非易失性存储器设备420根据所决定的DC电平来感测和输出所选择的存储器区域的数据。

再次返回步骤S330，如果输入存取请求对应于擦除请求，则方法前进到步骤S350。

在步骤S350中，动态存取管理器415决定所选择的存储器块的擦除偏置。动态存取管理器415可以基于读存取模式信息的AMI的擦除模式EM来决定擦除偏置(Vers、Vevf)。替换地，动态存取管理器415可以基于读取的存取模式信息AMI的累积实际磨损CEW来决定擦除偏置。

在步骤S351中，动态存取管理器向非易失性存储器设备420发出关于所选择的存储器块的擦除命令和/或控制。非易失性存储器设备420设置与所决定的擦除模式Emi对应的DC电平，以使得根据所决定的擦除模式EMi来擦除所选择的存储器块。因此，动态存取管理器415向非易失性存储器设备420提供用于调整与擦除模式Emi对应的DC电平的控制信号。非易失性存储器设备420可以被设置为如上参照图7所述的擦除偏置。非易失性存储器设备420基于所设置的擦除偏置来擦除所选择的存储器块。

再次返回步骤S330，如果输入存取请求对应于写请求，则方法前进到步骤S360。

在步骤S360中，动态存取管理器415决定所选择的存储器块的写模式WM。动态存取管理器415可以基于读存取模式信息AMI的写模式WM来决定编程电压Vpgm和验证电压集合Vvfi_j。

在步骤S361中，动态存取管理器向非易失性存储器设备420发出关于所选择的存储器块的写命令和/或控制信号。非易失性存储器设备420设置与所决定的写模式WMi对应的DC电平，以使得根据所决定的写模式WMi在所选择的存储器块中编程写请求数据。因此，动态存取管理器415向非易失性存储器设备420提供用于调节与写模式WMi对应的DC电平的控制信号。非易失性存储器设备420可以被设置为参考图9或10所述的写偏置。非易失性存储器设备420基于设置的写偏置来编程所选择的存储器块。

图25A和25B是示意性地示出用于应用本发明概念的示例实施例的软件层处的接口方法的图。

参照图25A，存储器控制器520提供主机510与非易失性存储器设备530之间的接口。为了提供主机510与非易失性存储器设备530之间的接口，存储器控制器520的软件层包括：主机接口层522；闪存转换层(FTL)和动态存取(DA)管理器524；以及闪存接口层526。

主机接口层522控制存储器控制器520的内部高速缓存功能。主机接口层522解码请求，诸如从主机510提供的读或写请求。主机接口层522监视和/或预测从主机510提供的请求之间的间隔。因此，主机接口层522确定来自主机510的请求的属性，并把所确定的属性传送到闪存转换层和动态存取管理器524中。

闪存转换层和动态存取管理器524基于从主机接口层522提供的请求的属性来选择非易失性存储器设备530的存取模式AM(例如，写模式、读模式、和擦除模式中的一个)。闪存转换层和动态存取管理器524向闪存接口层526提供所选择的存取模式AM。闪存转换层和动态存取管理器524可以支持磨损均衡和垃圾收集。

闪存接口层526执行存储器控制器520与非易失性存储器设备530之间的接口操作的低等级操作。例如，闪存接口层526可以包括：用于控制非易失性存储器530的硬件的低等级驱动器；用于校正从非易失性存储器设备530读取的数据的错误的纠错代码；坏块管理等。闪存接口层526根据闪存转换层和动态存取管理器524的控制来控制非易失性存储器设备530。

闪存接口层526根据闪存转换层和动态存取管理器524的指令来改变非易失性存储器设备530的存取模式AM的设置，以控制非易失性存储器设备530。例如，闪存接口层526可以控制非易失性存储器设备530，以使得根据参考图7中描述的擦除模式中的一种来执行非易失性存储器设备530的擦除操作。闪存接口层526可以根据各种偏置条件来设置非易失性存储器设备530以执行写模式和读模式。可以通过控制信号来执行偏置设置。

参照图25B，存储器控制器620提供在主机610与非易失性存储器设备630之间的接口。为了提供主机610与非易失性存储器设备630之间的接口，存储器控制器620的软件层包括：主机接口层622；闪存转换层和动态存取管理器624；以及闪存接口层626。

该示例中，主机610可以包括诸如应用的软件、文件系统、和设备驱动器。主机610决定非易失性存储器设备630的存取模式，并且提供存取模式AM到存储器控制器620。存取模式AM可以包括写速度、写样式、读模式、读增强模式等。

主机接口层622解码来自主机610的存取模式AM，并且将解码的结果传送到闪存转换层和动态存取管理器624。闪存转换层和动态存取管理器624基于从主机接口层622提供的存取模式AM来选择非易失性存储器设备630的存取模式(例如，写模式、读模式、和擦除模式中的一个)。闪存转换层和动态存取管理器624将存取模式AM传送到闪存接口层626。

闪存接口层626执行存储器控制器620与非易失性存储器设备630之间的接口操作的低等级操作。例如，闪存接口层626可以包括：用于控制非易失性存储器630的硬件的低等级驱动器；用于校正从非易失性存储器设备630读取的数据的错误的纠错代码；坏块管理等。闪存接口层626根据闪存转换层和动态存取管理器624的控制来控制非易失性存储器设备630。

例如，闪存接口层626根据闪存转换层和动态存取管理器624的指令来改变非易失性存储器设备630的存取模式AM的设置。例如，闪存接口层626可以控制非易失性存储器设备630，以使得根据参考图7中描述的擦除模式中的一种来执行非易失性存储器设备630的擦除操作。在另一示例中，闪存接口层626可以根据各种偏置条件来设置非易失性存储器设备630以执行写模式和读模式。可以通过控制信号来执行偏置设置。

图26是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的存储器系统的框图。

参照图26，存储器系统700包括存储器控制器710和非易失性存储器设备720。存储器系统700的存储器控制器710包括每块模式表717。存储器系统700可以在非易失性存储器设备720的特定区域中形成每块模式表717和包括写模式WMi的嵌入存取模式信息AMI。

存储器控制器710响应于来自主机的请求而控制非易失性存储器设备720。当从主机提供存取请求时，存储器控制器710根据写模式WMi来存取所选择的存储器块BLKj。这里，包括写模式WMi的存取模式信息AMI被存储在每块模式表717中。动态存取管理器715与存储器控制器710的闪存转换层一起来基于写模式WMi控制存取操作。在突然断电时，存储器控制器710读取存储在非易失性存储器设备720中的存取模式信息AMI，以恢复每块模式表717。该情况下，存储器控制器710可以基于存储在非易失性存储器设备720中的存取模式信息AMI来重建每块模式表717。

图27是示意性地示出当发生突然断电时图26的存储器系统的恢复方法的示例实施例的流程图。根据图27所示的示例实施例，可以基于嵌入存取模式信息AMI恢复存储单元的写模式、擦除模式、实际磨损、累积实际磨损等。

参照图27，在步骤S410中，存储器系统700从主机接收突然断电(SPO)恢复请求。

在步骤S420中，动态存取管理器715从非易失性存储器设备720读取与存取单元(例如，存储器块单元、芯片单元、超级块单元等)对应的存取模式信息AMI。

在步骤S430中，存储器控制器710使用来自非易失性存储器设备720的读取的存取模式信息AMI来重新组成每块模式表717。

图28是示意性地示出根据本发明概念的另一示例实施例的存储器系统的框图。

参照图28，存储器系统800包括存储器控制器810和非易失性存储器设备820。非易失性存储器设备820可以由包括多个芯片的多芯片封装形成。

存储器控制器810包括动态存取管理器815。动态存取管理器815不同地设置芯片的存取偏置。例如，动态存取管理器815可以将存储器芯片822设置为默认写模式WM0，动态存取管理器815可以将存储器芯片824设置为第一写模式WM1，动态存取管理器815可以将存储器芯片826设置为第二写模式WM2，并且动态存取管理器815可以将存储器芯片828设置为第三写模式WM3。

如果默认写模式WM0被分配给特定数据，则动态存取管理器815可以使用包括在存储器芯片822中的存储器块作为空闲块。如果数据是根据第二写模式WM2写入的，则动态存取管理器815可以使用包括在存储器芯片826中的存储器块作为空闲块。

图28所示的示例实施例中，动态存取管理器815可以以芯片为单位执行磨损均衡操作。如果施加到特定存储器芯片的存储器块的压力等级相对较高，则可以将存取偏置切换到第三写模式WM3，其中压力等级相对较低。

图29是示意性地示出与图28中所示的存储器系统相关联的数据写入方法的示例实施例的流程图。根据图29中所示的示例实施例，可以以存储器芯片为单位根据写请求数据的写模式WMi来执行存取操作。

参照图29，在步骤S510中，动态存取管理器815决定写请求数据的写模式。这里，写模式WMi以与参考本发明概念的其他示例实施例来描述的相同或者基本相同的方式来决定，因此，将省略其描述。

在步骤S520中，动态存取管理器815检测写模式WMi的等级或类型。

如果写请求数据对应于默认写模式WM0，则方法进行到步骤S530。

在步骤S530中，动态存取管理器815选择存储器芯片822中的存储器块作为将要在其中对写请求数据进行编程的空闲块。存储器芯片822可以以这样的状态存在，其中存储器芯片822的写偏置被事先设置为对应于默认写模式WM0的值。

在步骤S570中，存储器控制器810向所选择的存储器芯片提供写请求数据和写入命令。写请求数据然后被写入到被选择为空闲块的存储器块。

返回步骤S520，如果写请求数据对应于第一写模式WM1，则方法进行到步骤S540。

在步骤S540中，动态存取管理器815选择存储器芯片824中的存储器块作为将要在其中对写请求数据进行编程的空闲块。存储器芯片824可以以这样的状态存在，其中存储器芯片824的写偏置被事先设置为对应于第一写模式WM1的值。方法然后前进到步骤S570，并如上所述地继续。

再次返回步骤S520，如果写请求数据对应于第二写模式WM2，则方法前进到步骤S550。

在步骤S550中，动态存取管理器815选择存储器芯片826中的存储器块作为将要在其中对写请求数据进行编程的空闲块。存储器芯片826可以以这样的状态存在，其中存储器芯片826的写偏置被事先设置为对应于第二写模式WM2的值。方法然后前进到步骤S570，并如上所述地继续。

再次返回步骤S520，如果写请求数据对应于第三写模式WM3，则方法前进到步骤S560。

在步骤S560中，动态存取管理器815选择存储器芯片828中的存储器块作为将要在其中对写请求数据进行编程的空闲块。存储器芯片828可以以这样的状态存在，其中存储器芯片828的写偏置被事先设置为对应于第三写模式WM3的值。方法然后前进到步骤S570，并如上所述地继续。

图30是示意性地示出根据本发明概念的另一实施例的存储器系统的框图。参照图30，存储器系统900可以包括存储器控制器910和非易失性存储器设备920。存储器控制器910包括动态存取管理器915和用于管理擦除的存储器块的空闲块表917。存储器系统900可以基于空闲块表917向空闲块提供与写模式WMi相对应的最佳擦除状态。

存储器控制器910响应于来自主机的请求而控制非易失性存储器系统920。应主机的写入请求，存储器控制器910可以根据写模式WMi来存取所选择的存储器块BLKj。这里，可以根据各种条件来决定写模式WMi。例如，可以基于写请求之间的间隔、超时、空闲块的数量、来自主机或上层的指令中的至少一个来决定写模式WMi。或者，存储器控制器910可以根据主机的指令来决定数据的写模式WMi。可以通过动态存取管理器915进行关于写模式WMi的决定。

应主机的写请求，动态存取管理器915可以参考空闲块表917来选择用于存储写请求数据的存储器块。首先，动态存取管理器915可以决定写模式WMi。可以根据空闲块表917来选择将在其中根据写模式WMi来写入数据的最佳存储器块。然而，可能会发生根据各种擦除模式EMj擦除的存储器块不包括向其应用所决定的写模式WMi的空闲块的情况。例如，使用写模式WM0的编程操作可能仅仅应用于根据擦除模式EM0或擦除模式EM1擦除的擦除块上。可能发生根据擦除模式EM0或擦除模式EM1来擦除的空闲块在空闲块表917中不存在的情况。该情况下，动态存取管理器915可以选择根据擦除模式EM2、EM3、和EM4擦除的块中的一个，并且以高速擦除所选的空闲块。该操作可以被称为懒惰擦除操作。利用懒惰擦除操作，动态存取管理器915可以获得具有与通过擦除模式EM0或擦除模式EM1获取的擦除状态相同的状态的空闲块。

空闲块表917可以存储关于由动态存取管理器915管理的空闲块的物理地址信息。例如，可以在空闲块表917中记录和更新指定到空闲块的存储器块的块地址。用来存储因为垃圾收集或者合并操作而无效的数据的一些存储器块可以被指定为空闲块。被指定为空闲块的存储器块可以包含由擦除状态管理的存储器块、以及由未擦除状态管理的存储器块。

本发明概念的空闲块表917可以包括由擦除状态管理的空闲块和由未擦除状态管理的空闲块。另外，由擦除状态管理的空闲块可以是根据上述各种擦除模式擦除的块。即，可以根据擦除状态在空闲块表917中分类和管理空闲块。

非易失性存储器系统920可以根据存储器控制器901的控制来执行擦除操作、读操作、和写操作。非易失性存储器设备920可以包括多个存储器块BLK1到BLKi，其中每个存储器块具有排列成行和列的多个存储单元。存储器块BLK1到BLKi的每个可以对应于擦除单元。将描述使用NAND闪速存储器作为非易失性存储器设备920的存储介质的示例。然而，本发明概念不限于此。例如，可以使用PRAM、MRAM、ReRAM、FRAM、NOR闪存存储器等作为存储介质。

利用上述存储器系统900，应主机的写请求，在存储器控制器910上驱动的动态存取管理器915可以决定写模式WMi。动态存取管理器915可以根据这样决定的写模式WMi来选择将要在其中写数据的空闲块。在向其应用这样决定的写模式WMi的空闲块的擦除状态不存在的情况下，可以将懒惰擦除操作应用于具有其他擦除状态的空闲块。动态存取管理器915可以通过将所决定的写模式WMi应用于根据懒惰擦除操作高速擦除的空闲块来对写请求数据进行编程。

图31是用于描述根据本发明概念的实施例的空闲块管理方法的图。参照图31，写请求数据可以在日志块或者数据块中进行编程。在将要向其应用写请求数据的写模式WMi的空闲块不存在的情况下，可以执行根据本发明概念的懒惰擦除操作。在空闲块表917处管理的空闲块可以被分成两组：作为擦除块的组的擦除空闲块921，以及作为未擦除的组的未擦除空闲块922。另外，可以根据擦除分布E0、E1、E2、E3、和E4将擦除空闲块921划分为多个子组。

假定用于编程写请求数据的写模式WMi是写模式WM0，其中形成相对低的阈值电压分布。另外，假定要应用写模式WM0的擦除空闲块对应于擦除状态E0或E1。然而，在擦除空闲块921中可能不包括具有擦除状态E0和E1的空闲块。其原因是，所有空闲块已经被根据写模式WM0和WM1的数据写入操作使用。

该情况下，动态存取管理器915可以决定执行懒惰擦除操作。对于懒惰擦除操作，动态存取管理器915可以参考空闲块表917(参见图30)来选择包含在擦除空闲块921中的一个空闲块(例如，FB130)。动态存取管理器915将懒惰擦除操作应用于空闲块FB130。空闲块FB130的擦除状态E2可以通过懒惰擦除操作而变成擦除状态E0。在动态存取管理器915的控制下，其擦除状态通过懒惰擦除操作而变成擦除状态E0的空闲块FB130的属性可以改变为日志块LB130的属性。动态存取管理器915可以使用写模式WM0在日志块LB130处对写请求数据进行编程。

已经描述这样的方法，在不存在将要应用所决定的写模式WMi的空闲块的情况下，使用以高速执行的懒惰擦除操作来产生具有所需的擦除状态的空闲块。懒惰擦除操作可以使得可以获得需要各种编程和擦除模式的存储器系统的快速的编程速度以及高数据可靠性。

图32是示意性地示出根据本发明概念的实施例的擦除空闲块的擦除状态的图。参照图32，包括在擦除空闲块921中的每个存储器块(参见图2)可以具有对应于多个擦除状态E0至E5中的一个的阈值电压分布。即，擦除空闲块921可以包括根据多个擦除模式EM0到EM4中的一个擦除的存储器块。

具有擦除状态E0的擦除空闲块可以是根据擦除偏置来擦除的存储器块，其对应于擦除模式EM0，包括擦除验证电压Vevf_0。具有擦除状态E1的擦除空闲块可以是根据擦除偏置来擦除的存储器块，其对应于擦除模式EM1，包括擦除验证电压Vevf_1。具有擦除状态E2的擦除空闲块可以是根据擦除偏置来擦除的存储器块，其对应于擦除模式EM2，包括擦除验证电压Vevf_2。具有擦除状态E3的擦除空闲块可以是根据擦除偏置来擦除的存储器块，其对应于擦除模式EM3，包括擦除验证电压Vevf_3。具有擦除状态E4的擦除空闲块可以是根据擦除偏置来擦除的存储器块，其对应于擦除模式EM4，包括擦除验证电压Vevf_4。

动态存取管理器915将通过合并或垃圾收集操作获得的存储器块设置为空闲块。在擦除之后，被指定为空闲块的存储器快可以被管理为空闲块。或者，被指定为空闲块的存储器块可以利用不被擦除的存储器块来进行管理。在擦除之后被管理为空闲块的擦除空闲块可以是根据多个擦除模式EM0到EM4中的一个擦除的块。可以根据存储器系统的操作状态或写模式WMi的类型来进行擦除模式的选择。

图33是示意性地示出无法使用具有特定擦除状态的擦除空闲块的写模式的图。参照图33，下面，将描述为什么具有与擦除状态E2对应的阈值电压的空闲块不能用于写模式WM0和WM1。

将描述将写模式WM0应用于具有擦除状态E2的擦除空闲块的情况。如果选择的存储器块的存储单元是根据写模式WM0编程的，则阈值电压分布E00、P01、P02、和P03可以如图33形成。在全部存储单元的阈值电压处于擦除状态E2的空闲块的情况下，存储单元的阈值电压可以在编程电压被施加到存储单元的字线的编程操作期间移入到增长的方向。即，在编程操作之后，存储单元的阈值电压可以根据单向特性：增加方向来改变。因此，如果使用写模式WM0，则无法将具有与擦除状态E2对应的阈值电压的存储单元编程为具有与擦除状态E00对应的阈值电压。当将写模式WM0应用于具有擦除状态E2的存储单元时，可能出现读错误。

将考虑应用写模式WM的情况。如果所选择的存储器块的存储单元根据写模式WM1被编程，则阈值电压分布E10、P11、P12、和P13可以如图33形成。然而，无法将具有擦除状态E2的存储单元编程为具有擦除状态E10。如果写模式WM1被应用于具有擦除状态E2的存储单元，则难以确保数据的可靠性。

将考虑应用写模式WM2的情况。如果所选择的存储器块的存储单元根据写模式WM2编程，则阈值电压分布E20、P21、P22、和P23可以如图33形成。然而，可以将擦除状态E2的存储单元编程为具有擦除状态E20。因此，可以将写模式WM2应用于具有擦除状态E2的存储单元。

当将写模式WM3应用具有擦除状态E2的存储单元之后，阈值电压分布E30、P31、P32、和P33可以在所选择的存储单元被编程时形成。此外，当将写模式WM4应用于具有擦除状态E2的存储单元之后，阈值电压分布E40、P41、P42、和P43可以在所选择的存储单元被编程时形成。

从上述描述中可以理解，不可能将写模式WM0和WM1应用于具有擦除状态E2的空闲块。为了使用写模式WM0对存储器块进行编程，可能需要额外的操作，例如，懒惰擦除操作。通过懒惰擦除操作，具有擦除状态E2的存储器块可以具有较低的阈值电压。

图34A至34C是用于描述根据本发明概念的实施例的懒惰擦除方法的图。

参照图34A，示出执行懒惰擦除操作和擦除偏置的方法。可以执行懒惰擦除操作以将具有擦除状态E2的空闲块擦除为具有擦除状态E0。如果具有擦除状态E2的空闲块被选择用于懒惰擦除操作，则可以使用擦除启动电压Vers_LZ和擦除验证电压Vevf_0来对其进行擦除。在根据增量步进脉冲方式来擦除存储器块的情况下，首先，可以将擦除起始电压Vers_LZ提供给所选择的空闲块。接下来，可以将擦除验证电压Vevf_0提供给所选择的存储器块的字线。如果擦除验证结果表明存储单元的阈值电压大于擦除验证电压Vevf_0，则可以使用擦除电压(Vers_LZ+ΔV)和擦除验证电压Vevf_0来执行下一个擦除操作。如果根据擦除电压中逐渐增加，存储单元的阈值电压小于擦除验证电压Vevf_0，则可以完成擦除操作。因此，擦除空闲块可以通过上述懒惰擦除操作而具有擦除状态E0。

参照图34B，示出执行懒惰擦除操作以及擦除偏置的方法。可以执行懒惰擦除操作以将具有擦除状态E4的空闲块擦除为具有擦除状态E0。如果具有擦除状态E4的空闲块被选择用于懒惰擦除操作，则可以使用擦除起始电压Vers_LZ和擦除验证电压Vevf_0对其进行擦除。如果擦除验证结果表明存储单元的阈值电压大于擦除验证电压Vevf_0，则可以使用擦除电压(Vers_LZ+ΔV)和擦除验证电压Vevf_0来执行下一个擦除操作。如果根据擦除电压中的逐渐增加，存储单元的阈值电压小于擦除验证电压Vevf_0，则可以完成擦除操作。因此，擦除空闲块可以通过上述懒惰擦除操作而具有擦除状态E0。

参照图34C，示出根据本发明概念的另一实施例的用于执行懒惰擦除操作以及擦除偏置的方法。可以执行懒惰擦除操作以将具有擦除状态E4的空闲块擦除为具有擦除状态E1。如果具有擦除状态E4的空闲块被选择用于懒惰擦除操作，则可以使用擦除起始电压Vers_LZ和擦除验证电压Vevf_1对其进行擦除。如果擦除验证结果表明存储单元的阈值电压大于擦除验证电压Vevf_1，则可以使用擦除电压(Vers_LZ+ΔV)和擦除验证电压Vevf_1来执行下一个擦除操作。如果根据擦除电压中的逐渐增加，存储单元的阈值电压小于擦除验证电压Vevf_1，则可以完成擦除操作。因此，擦除空闲块可以通过上述懒惰擦除操作而具有擦除状态E1。

利用上述的懒惰擦除方法，擦除起始电压Vers_LZ可以大于在用于擦除具有编程状态的存储器块的完全擦除操作中使用的擦除起始电压Vers。图34A至34C中，示出其中将多个擦除脉冲用于懒惰擦除操作的示例。然而，本发明的概念不限于此。例如，擦除脉冲可以被用于懒惰擦除操作。在提供多个擦除脉冲的情况下，擦除脉冲的数量可以比用于完全擦除操作中的少很多。因而，用于执行懒惰擦除操作所用的时间可以比执行完全擦除操作所用的时间短得多。

已经参考图34A到34C来描述了许多懒惰擦除方法中的一些。图34A至34C中，示出其中源擦除状态是擦除状态E2和E4并且目标擦除状态是擦除状态E0和E1的示例。然而，本发明的概念不限于此。例如，可以理解，懒惰擦除方法可以被应用于擦除状态E3。

图35是示意性地示出根据本发明概念的实施例的空闲块表的表格。参照图35，空闲块表917可以被管理为使得根据擦除状态来划分擦除空闲块。空闲块表917可以由图4所示的每块模式表的一部分形成。

使用空闲块表917来管理的空闲块可以被划分为未擦除块和擦除块。未擦除块可以是通过垃圾收集或合并操作而聚集的存储器块。例如，空闲块FB112、FB113、FB115、FB116...FB919可以是未擦除空闲块。与此相反，擦除空闲块可以根据擦除状态来分类。可以通过擦除未擦除空闲块、或者通过垃圾收集或合并操作而聚集的存储器块来获取擦除空闲块。

假定具有擦除状态E0和擦除状态E1的所有空闲块被使用。该假定可能意味着具有擦除状态E0和擦除状态E1的空闲块当前并不存在。五个空闲块FB130、FB133...FB137可以具有擦除状态E2，七个空闲块FB140、FB141...FB149可以具有擦除状态E3，并且六个空闲块FB150、FB151...FB147可以具有擦除状态E4。

返回图32，对应于擦除状态E0的存储单元可以形成最低擦除阈值电压分布。对应于擦除状态E1的阈值电压分布可以高于对应于擦除状态E0的阈值电压分布，并且低于对应于擦除状态E2、E3、和E4的阈值电压分布。必须聚集具有擦除空闲块状态E0和E1的空闲块以执行写模式WM2。然而，可能需要相当长的时间来通过擦除未擦除空闲块来获得具有擦除状态E0和E1的空闲块。可以通过执行关于从属于擦除状态E2、E3、和E4的擦除空闲块中选择的一个的懒惰擦除操作来以高速获取对应于最佳擦除状态的空闲块。

图36是示意性地示出根据本发明概念的实施例的数据写方法的流程图。参照图36，将对基于动态存取管理器915的空闲块表917(参见图30)的懒惰擦除操作进行描述。

在步骤S610中，存储器控制器910可以接收或检测写请求。这里，写请求可以从主机提供，或者可以是闪存转换层产生的写请求。写请求可以根据来自主机或诸如垃圾收集操作或合并操作的后台操作的命令来发出。

在步骤S620中，在存储器控制器910上驱动的动态存取管理器915可以响应于这样检测或接收的写请求来决定最佳写模式WMi。例如，WMi可以基于写请求数据的属性、写样式、状态、超时等来决定写模式。已经参考图12描述用于决定各种写模式WMi的各种示例，因此将省略其描述。

在步骤S630中，动态存取管理器915可以选择将要应用参考空闲块表917决定的写模式WMi的空闲块。例如，如果决定了写模式WMi，则动态存取管理器915可以选择具有擦除状态E0的擦除空闲块。如果决定了写模式WM3，则动态存取管理器915可以选择具有擦除状态E3的擦除空闲块。

可能会发生将要应用所决定的写模式WMi的空闲块不存在的情况。例如，如果决定了写模式WM0，则数据可以被写入到具有擦除状态E0和E1的空闲块；在另一方面，如果决定了写模式WM4，则数据可以被写入到具有擦除状态E0至E4的空闲块。

在步骤S640中，可以基于选择空闲块的结果来确定是否需要懒惰擦除操作。在当需要根据写模式WM0的数据编程时不存在对应于擦除状态E0或E1的擦除空闲块的情况下，在步骤S650中，可以执行关于具有擦除状态E2、E3、以及E4中的一个擦除空闲块中的一个的懒惰擦除操作。如果提供了足够的将要应用所决定的写模式WMI的擦除空闲块，则方法前进到步骤S660。

在步骤S650，动态存取管理器915可以执行关于所选择的擦除空闲块的懒惰擦除操作。假定写模式WM0被应用于写请求数据并且空闲块表917包括各自具有擦除状态E2、E3、和E4中的一个的擦除空闲块。动态存取管理器915可以从空闲块池中的擦除空闲块当中选择在应用写模式WM0的情况下将最快被擦除到擦除状态E0的空闲块。例如，动态存取管理器915可以从擦除空闲块当中选择具有擦除状态E2的存储器块，并且可以执行关于所选择的存储器块的懒惰擦除操作。然而，用于执行懒惰擦除操作的选择擦除空闲块的方法不限于本公开。例如，可以从各自具有擦除状态E2、E3、和E4中的一个的空闲块当中选择具有相邻块地址的空闲块，然后执行关于所选择的块的懒惰擦除操作。如果懒惰擦除操作结束，则动态存取管理器915可以将这样获得的空闲块分配给日志块或数据块。

在步骤S660中，动态存取管理器915可以在通过根据所决定的写模式WMi执行懒惰擦除操作获得的存储器块处对写请求数据进行编程。

已经描述了在存储器系统900中伴随懒擦除操作的数据写入操作。可以通过将本发明概念的懒惰擦除方法应用于其中空闲块池由具有擦除状态的存储器块来形成的存储器系统900，来以高速形成具有特定的擦除状态的空闲块。因此，能够减少在接收到写请求之后对于写模式WMi所需的关于存储器块的完全擦除操作的负担。

图37是示意性地示出根据本发明概念的另一实施例的空闲块表的表格。参照图37，可以根据擦除状态划分和管理空闲块表917'的擦除空闲块。此外，空闲块表917'还可以包括擦除空闲块的数量和用于确保性能的最小参考值Ref_min。最小参考值Ref_min可以具有与将要保留的擦除状态对应的空闲块的数量的最小值。应该理解，空闲块表917'由图4所示的每块模式表的一部分形成。

空闲块表917'的未擦除块的结构可以与参考图35描述的基本上相同，并且省略其描述。

可以根据擦除状态来将擦除空闲块分类，其与参考图35所描述的基本上相同地执行。例如，假定具有擦除状态E0所有空闲块被使用。两个空闲块FB122和FB123可能具有擦除状态E1，五个空闲块FB130、FB133...FB137可能具有擦除状态E2，七个空闲块FB140、FB141...FB149可能具有擦除状态E3，并且六个空闲块FB150、FB151...FB147可能具有擦除状态E4。

参照图37中所示的最小参考值Ref_min，可能需要具有擦除状态E0的至少八个空闲块，并且可能需要具有擦除状态E1的至少六个空闲块。然而，目前具有擦除状态E0的空闲块的数量是0，并且具有擦除状态E1的空闲块的数量是2。相反，各自具有擦除状态E2、E3、和E4中的一个的空闲块可能是足够的。该情况下，动态存取管理器915可以根据最小参考值Ref_min，来执行关于各自具有擦除状态E2、E3、和E4中的一个的空闲块的懒惰擦除操作，以产生各自具有擦除状态E0和E1中的一个的空闲块。该操作将在发出写请求的时间点处执行，或者作为后台操作执行。

图38是示意性地示出根据本发明概念的实施例的空闲块管理方法的流程图。参照图38，将描述基于动态存取管理器915的空闲块表917'(参见图30)的懒惰擦除操作。

在步骤710中，动态存取管理器915可以监视擦除空闲块的数量。在步骤S720中，动态存取管理器915可以基于空闲块表917'来确定被包括在擦除状态E0中的空闲块的数量是否小于最小参考值Ref_min(例如，8)。该监视可以分别相对于擦除状态E0至E4而执行。

如果被包括在每个擦除状态中的空闲块的数量小于最小参考值Ref_min，则方法前进到步骤S730。相反，如果被包括在擦除状态中的空闲块的数量大于最小参考值Ref_min，则方法结束。

在步骤S730中，动态存取管理器915可以执行懒惰擦除操作，以补充其数量小于最小参考值Ref_min的擦除空闲块。即，由于关于具有相对较高擦除状态(例如，E3或E4)的空闲块执行懒惰擦除操作，可以将具有最低擦除状态E0的空闲块的数量维持在最低参考值Ref_min之上。这里，可以执行懒惰擦除操作，以使得具有擦除状态E1的空闲块的数量可以保持在最小参考值Ref_min(例如，6)之上。然而，当具有相对较高的擦除状态(例如，E4)的空闲块的数量小于最小参考值Ref_min(例如，2)时，可以不执行懒惰擦除操作。

已经描述了在存储器系统900中以高速产生具有特定擦除状态的存储器块的懒惰擦除方法。在根据最小参考值Ref_min维持与擦除状态相对应的空闲块的数量的情况下，可以减小在选择向其应用特定写模式WMi的空闲块时需要事先执行完全擦除操作的负担。

图39是示出根据本发明概念的示例实施例的包括固态驱动器的用户设备的框图。

参照图39，用户设备1000包括主机1100和固态驱动器(以下，简称为SSD)1200。SSD1200包括：SSD控制器1210；缓冲存储器1220；和非易失性存储器设备1230。

SSD控制器1210提供主机1100与SSD1200之间的物理互连。SSD控制器1210还提供对应于主机1100的总线格式的到SSD1200的接口。主机1100的总线格式可以包括USB(通用串行总线)、SCSI(小型计算机系统接口)、PCI Express、ATA、PATA(并行ATA)、SATA(串行ATA)、SAS(串行连接SCSI)等。SSD控制器1210可以基于从主机1100提供的各种存取请求来变更到非易失性存储设备1230的存取模式。例如，SSD控制器1210可以根据存取请求的属性来调整非易失性存储器设备1230的存取偏置。SSD控制器1210可以包括动态存取管理器，并且不同地设置擦除电压的电平。SSD控制器1210可以根据擦除电压的电平来执行各种存储器管理操作。

缓冲存储器1220临时存储从主机1100提供的写数据、或者从非易失性存储器设备1130读出的数据。在非易失性存储器设备1230中存在的数据被高速缓存的情况下，应主机1100的读取请求，缓冲存储器1220可以支持高速缓存功能，以直接向主机1100提供高速缓存数据。典型地，主机1100的总线格式(例如，SATA或SAS)的数据传输速度可以比SSD1200的存储器信道的更高。在主机1100的接口速度比较快的情况下，可以通过提供具有相对较大的存储容量的缓冲存储器1220来降低和/或最小化由于速度差而导致的性能下降。

非易失性存储器设备1230被提供为SSD1200的存储介质。例如，非易失性存储器设备1230可以是具有大容量存储容量的垂直NAND闪速存储器设备。非易失性存储器设备1230可以由多个存储器设备形成。该情况下，存储设备通过信道与SSD控制器1210连接。

参照图39，描述了其中非易失性存储器设备1230由NAND闪速存储器形成的示例。然而，非易失性存储器设备1230不限于NAND闪速存储器。例如，在SSD1200可以由PRAM、MRAM、ReRAM、FRAM、NOR闪速存储器等形成。进一步地，本发明的概念可以应用于一起使用不同类型的存储器设备的存储器系统中。

图40是示意性地示出根据本发明概念的示例实施例的计算系统的框图。

参照图40，计算系统2000包括：网络适配器2100；中央处理单元(CPU)2200；大容量存储器设备2300；RAM2400；ROM2500；以及用户接口2600，其与系统总线2700相连接。

网络适配器2100提供计算系统2000与外部网络2800之间的接口。CPU2200控制驻留在RAM2400上的用于驱动操作系统和应用程序的整体操作。数据存储器设备2300存储计算系统2000所需的数据。例如，数据存储设备2300可以存储用于驱动计算系统2000的操作系统、应用程序、各种程序模块、程序数据、用户数据等。

RAM2400被用作计算系统2000的工作存储器。在启动时，操作系统、应用程序、各种程序模块，以及用于驱动程序或者从存储设备2300读出的各种程序模块所需的程序数据可以被加载到RAM2400中。ROM2500存储基本输入/输出系统(BIOS)，其在启动时在驱动操作系统之前被激活。可以通过用户接口2600进行计算系统3000与用户之间的信息交换。

此外，计算系统2000还可以包括电池、调制解调器等。虽然未示出，计算系统2000可以进一步包括应用芯片组、相机图像处理器(CIS)、移动DRAM等。

大容量存储设备2300可以包括使用根据这里描述的本发明概念的一个或多个示例实施例的存储器管理方法的非易失性存储设备。例如，大容量存储器设备2300可以根据实际磨损EW和/或累积实际磨损CEW来执行耗损均衡。写模式或擦除模式可以根据主机的请求或根据操作条件而改变。大容量存储器设备2300可以由固态驱动器、多媒体卡(MMC)、安全数字(SD)卡、微型SD卡、记忆棒、ID卡、PCMCIA卡、芯片卡、USB卡、智能卡、紧凑型闪存(CF)卡等来实现。

参照图41，手持终端3000包括：图像处理电路3100；无线收发器电路3200；音频处理电路3300；图像文件产生电路3400；非易失性存储器设备3500；用户接口3600；以及控制器3700。

图像处理电路3100包括：镜头3110；图像传感器3120；图像处理器3130；以及显示单元3140。无线收发器电路3200包括：天线3210；收发器3220；以及调制解调器3230。音频处理电路3300包括：音频处理器3310；麦克风3320；以及扬声器3330。

该示例实施例中，非易失性存储器设备3500可以由存储器系统、存储卡、SSD、以及根据这里描述的本发明概念的一个或者多个示例实施例来驱动的eMMC中的至少一个来实现。该情况下，非易失性存储器设备3500可以使用擦除电压的各种电平来擦除。非易失性存储器设备3500的存取模式可以根据擦除电压的电平而改变。

根据本发明概念的示例实施例的非易失性存储器设备和/或存储器控制器可通过根据不同类型的封装来封装，诸如POP(层叠封装)、球栅阵列(BGA)、芯片级封装(CSP)、塑料有引线芯片载体(PLCC)、塑料双列直插式封装(PDIP)、叠片管芯封装、晶片中管芯形式、板上芯片(COB)、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)、塑料公制四方扁平封装(MQFP)、薄型四方扁平封装(TQFP)、小外形封装(SOIC)、紧缩小型封装(SSOP)、薄小外形封装(TSOP)、系统级封装(SiP)、多芯片封装(MCP)、晶圆级制造封装(WFP)、晶圆级处理堆栈封装WSP)等。

虽然已经参照一些示例实施例描述本发明概念，但是对本领域技术人员而言显而易见的是，可以进行各种变化和修改而不脱离本发明的精神和范围。因此，应当理解，上面讨论的示例实施例并非限制性而是说明性的。

Claims

1.一种操作存储器设备的方法，该方法包括：

基于与存储器块相关联的累积实际磨损等级来从多个擦除模式当中选择擦除模式，所述累积实际磨损等级是与在存储器块上执行的擦除周期相关联的实际磨损等级的总和，所述实际磨损等级中的每一个表示用于在存储器块上执行擦除周期的擦除电压；以及

基于所选择的擦除模式来设置用于在存储器块上执行擦除操作的擦除电压电平。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用所设置的擦除电压电平来擦除存储器块。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

基于所选择的擦除模式来设置用于存储器块的编程电压电平和读电压电平中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将累积实际磨损等级与多个累积实际磨损等级阈值中的至少一个进行比较；并且其中

所述选择步骤基于所述比较来选择擦除模式。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，多个累积实际磨损等级阈值中的每一个与多个擦除模式当中的相应的擦除模式相关联，并且其中，所述比较步骤包括，

首先，将累积实际磨损等级与多个累积实际磨损等级阈值中的第一个累积实际磨损等级阈值进行比较，以及

其次，如果累积实际磨损等级大于多个累积实际磨损等级阈值中的第一个累积实际磨损等级阈值，则将累积实际磨损等级与多个累积实际磨损等级阈值中的第二个累积实际磨损等级阈值进行比较，其中

多个累积实际磨损等级阈值中的第二个累积实际磨损等级阈值大于多个累积实际磨损等级阈值中的第一个累积实际磨损等级阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，用于在存储器块上执行至少两个擦除周期的擦除电压是不同的。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

用于在存储器块上执行每个擦除周期的擦除电压与实际磨损等级相关联。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设置擦除电压电平包括：根据多个擦除模式当中所选择的擦除模式来选择擦除电压的增量。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设置擦除电压电平包括：根据多个擦除模式当中所选择的擦除模式来选择擦除验证电压。

10.一种存储器系统，包括：

非易失性存储器，其包括存储器块；以及

存储控制器，其包括动态存取管理器，该动态存取管理器被配置为：

基于与存储器块相关联的累积实际磨损等级来从多个擦除模式当中选择擦除模式，所述累积实际磨损等级是与在存储器块上执行的擦除周期相关联的实际磨损等级的总和，所述实际磨损等级中的每一个表示用于在存储器块上执行擦除周期的擦除电压，以及

11.根据权利要求10所述的存储器系统，其中，该存储控制器进一步被配置为使用所设置的擦除电压电平来擦除存储器块。

12.根据权利要求10所述的存储器系统，其中，该存储控制器进一步被配置为基于所选择的擦除模式来设置用于存储器块的编程电压电平和读电压电平中的至少一个。

13.根据权利要求10所述的存储器系统，其中，该存储控制器进一步包括：

扩展映射表，其被配置为存储累积实际磨损等级；并且其中

该动态存取管理器进一步被配置为：

从扩展映射表中获取累积实际磨损等级，

将累积实际磨损等级与多个累积实际磨损等级阈值中的至少一个进行比较，以及

基于所述比较来选择擦除模式。

14.根据权利要求10所述的存储器系统，其中，多个累积实际磨损等级阈值中的每一个与多个擦除模式中的相应的擦除模式相关联，并且该动态存取管理器进一步被配置为：

将累积实际磨损等级与多个累积实际磨损等级阈值中的第一个累积实际磨损等级阈值进行比较，以及

如果累积实际磨损等级大于多个累积实际磨损等级阈值中的第一个累积实际磨损等级阈值，则将累计实际磨损等级与多个累积实际磨损等级阈值中的第二个累积实际磨损等级阈值进行比较，其中

15.根据权利要求10所述的存储器系统，其中，用于在存储器块上执行至少两个擦除周期的擦除电压是不同的。

16.根据权利要求10所述的存储器系统，其中，用于在存储器块上执行每个擦除周期的擦除电压与实际磨损等级相关联。

17.根据权利要求10所述的存储器系统，其中，该存储控制器根据多个擦除模式当中所选择的擦除模式来选择擦除电压的增量。

18.根据权利要求10所述的存储器系统，其中，该存储控制器根据多个擦除模式当中所选择的擦除模式来选择擦除验证电压。

19.一种从存储器设备的存储器块读取数据的方法，该方法包括：

响应于从存储器块读数据的请求而检测存储器块的写模式；

基于存储器块的所检测的写模式来设置读电压；以及

使用所设置的读电压来从存储器块读取数据。

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

读电压是通过读电压；

所检测的写模式包括多个写模式等级，所述多个写模式等级中的每一个与不同的通过读电压相关联；并且

所述设置读电压包括：

从多个写模式等级当中选择写模式等级，以及

基于所选择的写模式等级来设置用于存储器块的通过读电压。

21.根据权利要求19所述的方法，其中：

所检测的写模式包括多个写模式等级，所述多个写模式等级中的每一个与至少一个不同的读电压相关联；并且

所述设置读电压包括，

从多个写模式等级当中选择写模式等级，以及

基于所选择的写模式等级来设置用于存储器块的读电压。

22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述多个写模式等级中的每一个与相同的通过电压相关联。

23.一种存储器系统，包括：

非易失性存储器，其包括存储器块；以及

存储控制器，其被配置为，

响应于从存储器块读数据的请求而检测存储器块的写模式，

基于存储器块的所检测的写模式来设置读电压，以及

使用设置的读电压来从存储器块中读取数据。

24.根据权利要求23所述的存储器系统，其中：

所述读电压是通过读电压；

所检测的写模式包括多个写模式等级，所述多个写模式等级中的每一个与不同的通过读电压相关联；以及

该存储控制器进一步被配置为，

从多个写模式等级当中选择写模式等级，以及

25.根据权利要求23所述的存储器系统，其中：

所检测的写模式包括多个写模式等级，所述多个写模式等级中的每一个与至少一个不同的读电压相关联，以及

该存储控制器进一步被配置为，

从多个写模式等级当中选择写模式等级，以及

基于所选择的写模式等级来设置用于存储器块的读电压。