CN104751888B - 一种非易失性存储器的掉电保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非易失性存储器的掉电保护方法和装置，以解决在执行擦除操作的过程中发生异常掉电时，重新上电后由于过擦除现象导致对存储单元读取的数据不准确的问题。其中，方法包括：在接收到擦除指令后，从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域；在第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作；在掉电后重新上电时，依据掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；若发生异常掉电，则选定第二掉电保护区域，并依据第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。本发明可以保证非易失性存储器在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，重新上电后对存储单元读取的数据的可靠性。

Description

一种非易失性存储器的掉电保护方法和装置

技术领域

本发明涉及半导体存储器技术领域，特别是涉及一种非易失性存储器的掉电保护方法和装置。

背景技术

非易失性存储器是指断电后仍能保持数据，即断电之后所存储的数据不会丢失的一种存储器。闪存（Flash Memory）和EEPROM（Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，电可擦可编程只读存储器）均属于非易失性存储器。

如图1所示，为一种非易失性存储器的结构示意图。该非易失性存储器中包括物理块（物理BLOCK），一个物理块包括多个存储单元（cell）、多条位线（bit line，BL）、以及多条字线（word line，WL），图1中MN1、MN2、MN3、MN4......即为存储单元，BL1、BL2、BL3、BL4......即为位线，WL1、WL2、WL3、WL4......即为字线。每条位线和每条字线上均可以连接多个存储单元。非易失性存储器的擦除（erase）操作按块进行，即每次对一个擦除区域内的各个存储单元进行擦除操作。

通常在执行擦除操作后，擦除区域内存储单元的阈值电压成正态分布，图2为执行擦除操作后擦除区域内存储单元的阈值电压的示意图，图2中，Vt为存储单元的阈值电压，EV为擦除目标电压。从图2可以得出，擦除后一部分存储单元的阈值电压会小于或等于0，这就是过擦除（Over erase）现象。由于在非易失性存储器中同一条位线上可以连接多个存储单元，所以这些阈值电压小于或等于0的存储单元会使得其所在的位线上有较大的漏电流，从而影响到该位线上其它存储单元的读取结果。

为了解决上述问题，目前通常在擦除操作执行完成之后，增加过擦除校验过程，通过过擦除校验将这些阈值电压小于或等于0的存储单元的阈值电压重新编程到大于0，从而避免位线上有较大的漏电流，如图3所示，为执行过擦除校验后擦除区域内存储单元的阈值电压的示意图，图3中，Vt为存储单元的阈值电压，EV为擦除目标电压，从图3可以得出执行过擦除校验后，各个存储单元的阈值电压均大于0。

但是，如果非易失性存储器在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，此时由于擦除操作还未完成，因此还没有执行过擦除校验。因此，在重新上电后，仍然会存在阈值电压小于或等于0的存储单元，当读取非擦除区域中与该阈值电压小于或等于0的存储单元处于同一条位线上的存储单元中的数据时，可能会由于该位线上的漏电流而导致读取的数据不准确。

发明内容

本发明提供一种非易失性存储器的掉电保护方法和装置，以解决在执行擦除操作的过程中发生异常掉电时，重新上电后由于过擦除现象导致对存储单元读取的数据不准确的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种非易失性存储器的掉电保护方法，其特征在于，包括：

在接收到擦除指令后，从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域；

在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作；

在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；

若发生异常掉电，则选定第二掉电保护区域，并依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。

优选地，所述预先设置的掉电保护区域包括多个，所述擦除信息包括掉电标志和擦除区域地址，所述掉电保护区域还包括占用标志。

优选地，所述从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域的步骤包括：

判断是否存在占用标志为未占用的掉电保护区域；

若存在，则选定其中一个占用标志为未占用的掉电保护区域作为第一掉电保护区域，并将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用；

若不存在，则将所述多个预先设置的掉电保护区域中记录的擦除信息清除，将所述多个预先设置的掉电保护区域的占用标志记录为未占用，并选定其中一个掉电保护区域作为第一掉电保护区域，将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用。

优选地，所述擦除指令包括擦除区域地址，

所述在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息的步骤包括：

将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为发生异常掉电，将所述第一掉电保护区域中的擦除区域地址记录为所述擦除指令中的擦除区域地址。

优选地，所述依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电的步骤包括：

判断占用标志为已占用的掉电保护区域中是否存在掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域；

若存在，则确定在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。

优选地，所述选定第二掉电保护区域的步骤包括：

选定所述占用标志为已占用的掉电保护区域中、掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域为第二掉电保护区域。

优选地，所述非易失性存储器包括物理块，所述物理块包括至少一个存储单元、至少一条位线、以及至少一条字线，所述位线与至少一个存储单元的漏极连接，所述字线与至少一个存储单元的栅极连接，一个擦除区域包括至少一个存储单元，

所述依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验的步骤包括：

查找所述第二掉电保护区域中记录的擦除区域地址对应的擦除区域；

在所述擦除区域所在物理块的各条字线上施加等于0的电压；

检测所述擦除区域的各条位线中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线；

若存在，则在所述位线上施加编程漏极电压，并返回所述检测所述擦除区域的各条位线中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线的步骤；

若不存在，则确定所述过擦除校验执行完成。

优选地，所述方法还包括：

在所述过擦除校验执行完成后，将所述第二掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地址记录为空。

优选地，所述方法还包括：

在所述擦除操作执行完成后，将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地记录为空。

根据本发明的另一方面，还公开了一种非易失性存储器的掉电保护装置，其特征在于，包括：

第一选定模块，用于在接收到擦除指令后，从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域；

第一记录模块，用于在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作；

判断模块，用于在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；

第二选定模块，用于在所述判断模块的判断结果为发生异常掉电时，选定第二掉电保护区域；

校验模块，用于依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。

优选地，所述预先设置的掉电保护区域包括多个，所述擦除信息包括掉电标志和擦除区域地址，所述掉电保护区域还包括占用标志。

优选地，所述第一选定模块包括：

占用判断子模块，用于判断是否存在占用标志为未占用的掉电保护区域；

第一选定子模块，用于在所述占用判断子模块的判断结果为存在时，选定其中一个占用标志为未占用的掉电保护区域作为第一掉电保护区域，并将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用；

第二选定子模块，用于在所述占用判断子模块的判断结果为不存在时，将所述多个预先设置的掉电保护区域中记录的擦除信息清除，将所述多个预先设置的掉电保护区域的占用标志记录为未占用，并选定其中一个掉电保护区域作为第一掉电保护区域，将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用。

优选地，所述擦除指令包括擦除区域地址，

所述第一记录模块包括：

掉电记录子模块，用于将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为发生异常掉电；

地址记录子模块，用于将所述第一掉电保护区域中的擦除区域地址记录为所述擦除指令中的擦除区域地址。

优选地，所述判断模块包括：

掉电判断子模块，用于判断占用标志为已占用的掉电保护区域中是否存在掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域；

掉电确定子模块，用于在所述掉电判断子模块的判断结果为存在时，确定在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。

优选地，所述第二选定模块，具体用于选定所述占用标志为已占用的掉电保护区域中、掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域为第二掉电保护区域。

优选地，所述非易失性存储器包括物理块，所述物理块包括至少一个存储单元、至少一条位线、以及至少一条字线，所述位线与至少一个存储单元的漏极连接，所述字线与至少一个存储单元的栅极连接，一个擦除区域包括至少一个存储单元，

所述校验模块包括：

地址查找子模块，用于查找所述第二掉电保护区域中记录的擦除区域地址对应的擦除区域；

第一施加子模块，用于在所述擦除区域所在物理块的各条字线上施加等于0的电压；

电流检测子模块，用于检测所述擦除区域的各条位线中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线；

第二施加子模块，用于在所述电流检测子模块的检测结果为存在时，在所述位线上施加编程漏极电压，并调用所述电流检测子模块；

校验确定子模块，用于在所述电流检测子模块的检测结果为不存在时，确定所述过擦除校验执行完成。

优选地，所述装置还包括：

第二记录模块，用于在所述过擦除校验执行完成后，将所述第二掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地址记录为空。

优选地，所述装置还包括：

第三记录模块，用于在所述擦除操作执行完成后，将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地记录为空。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明中非易失性存储器在接收到擦除指令后，首先从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域，然后在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作；在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；若发生异常掉电，则选定第二掉电保护区域，并依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。本发明在非易失性存储器掉电后重新上电的过程中可以针对在执行擦除操作的过程中发生异常掉电的现象，执行过擦除校验，从而可以保证非易失性存储器在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，重新上电后对存储单元读取的数据的可靠性。

其次，本发明实施例中设置多个掉电保护区域，每次选用不同的掉电保护区域记录擦除信息，从而避免了每次选用同一个掉电保护区域记录擦除信息时，导致该掉电保护区域先于存储单元到达使用寿命，影响非易失性存储器的可靠性的问题。

附图说明

图1是现有技术中一种非易失性存储器的结构示意图；

图2是现有技术中执行擦除操作后擦除区域内存储单元的阈值电压的示意图；

图3是现有技术中执行过擦除校验后擦除区域内存储单元的阈值电压的示意图；

图4是本发明实施例一的一种非易失性存储器的掉电保护方法的流程图；

图5是本发明实施例二的一种非易失性存储器的掉电保护方法的流程图；

图6是本发明实施例二的一种非易失性存储器的结构示意图；

图7是本发明实施例二的一种存储单元的结构示意图；

图8是本发明实施例三的一种非易失性存储器的掉电保护装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图4，示出了本发明实施例一的一种非易失性存储器的掉电保护方法的流程图，该方法具体可以包括以下步骤：

步骤401，在接收到擦除指令后，从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域。

步骤402，在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作。

本发明实施例中，所述预先设置的掉电保护区域可以为多个，非易失性存储器在正常运行过程中，如果接收到擦除指令，则首先可以从多个掉电保护区域中选定一个作为第一保护区域，并在该第一保护区域中记录擦除信息，然后开始执行擦除操作。其中，记录的擦除信息可以作为后续判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电的依据。本发明实施例中的非易失性存储器可以为闪存、EEPROM等。

步骤403，在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。

如果非易失性存储器发生掉电，则在掉电后重新上电时，即可以依据所述擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。此处的掉电可以为异常掉电（例如突然切断供电电源），也可以为正常掉电（例如用户主动关闭供电电源），所述在掉电后重新上电时，可以指在上电的同时（即上电的过程中），也可以指上电之后。

步骤404，若发生异常掉电，则选定第二掉电保护区域，并依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。

如果判断出在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，则可以依据所述擦除信息执行过擦除校验；如果在执行擦除操作的过程中未发生异常掉电，则可以不执行过擦除校验。

如果执行过擦除校验，则在过擦除校验完成之后，即可以进入等待擦除指令的过程，并返回执行步骤401；如果不执行过擦除校验，则可以直接进入等待擦除指令的过程，并返回执行步骤401。

本发明实施例在非易失性存储器掉电后重新上电的过程中可以针对在执行擦除操作的过程中发生异常掉电的现象，执行过擦除校验，从而可以保证非易失性存储器在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，重新上电后对存储单元读取的数据的可靠性。

实施例二：

参照图5，示出了本发明实施例二的一种非易失性存储器的掉电保护方法的流程图，该方法具体可以包括以下步骤：

步骤501，在接收到擦除指令后，从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域。

本发明实施例的目的主要是在非易失性存储器上电后，依据记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，如果发生异常掉电，则依据所述擦除信息执行过擦除校验。本发明实施例中，可以在非易失性存储器中单独设置掉电保护区域用于记录擦除信息。

由于非易失性存储器每次在接收到擦除指令后都要使用掉电保护区域记录擦除信息，而非易失性存储器的编程-擦除循环是有次数限制的，如果每次使用同一掉电保护区域记录擦除信息，那么掉电保护区域就会先于非易失性存储器的存储单元到达使用寿命，从而影响快闪存储器的可靠性。

为了避免这一问题，在本发明的一种优选实施例中，可以使用一组（即多个）掉电保护区域来记录擦除信息，每次在接收到擦除指令后即可以从设置的多个掉电保护区域中选定一个掉电保护区域记录擦除信息，下一次再选用剩余的掉电保护区域记录擦除信息，从而避免反复对同一个掉电保护区域进行编程-擦除操作。

参照图6，示出了发明实施例二的一种非易失性存储器的结构示意图，该非易失性存储器可以包括物理块和多个掉电保护区域，所述物理块中包括多个存储单元（MN1、MN2、MN3、MN4......）、多条位线（BL1、BL2、BL3、BL4.....）、以及多条字线（WL1、WL2、WL3、WL4......）。其中每条位线和每条字线上均可以连接多个存储单元，所述位线与存储单元的漏极连接，所述字线与存储单元的栅极连接，例如，图6所示的物理块中的存储单元按照阵列形式排布，每一行存储单元的栅极连接在同一条字线上，每一列存储单元的漏极连接在同一条位线上。非易失性存储器的擦除操作按块进行，即每次对一个擦除区域内的各个存储单元进行擦除操作。当然，图6所示的非易失性存储器只是用作举例说明，本发明实施例中，所述非易失性存储器包括物理块，所述物理块包括至少一个存储单元、至少一条位线、以及至少一条字线，所述位线与至少一个存储单元的漏极连接，所述字线与至少一个存储单元的栅极连接，一个擦除区域包括至少一个存储单元。

本发明实施例中，擦除信息可以包括掉电标志和擦除区域地址，所述掉电保护区域还可以包括占用标志。因此，一个掉电保护区域可以如下所示：

EN

ADDRESS

DIS_EN

其中，EN即为占用标志，该占用标志可以包括两个值：已占用和未占用，例如，所述EN的值可以为0或1，当EN为1时表示该掉电保护区域已被占用（即该掉电保护区域中已经记录了擦除信息），当EN为0时表示该掉电保护区域未被占用（即该掉电保护区域中没有记录擦除信息）；DIS_EN即为掉电标志，该掉电标志可以包括两个值：发生异常掉电和未发生异常掉电，例如，所述DIS_EN的值可以为0或1，当DIS_EN为1时表示发生异常掉电，当DIS_EN为0时表示未发生异常掉电。当然，所述EN和DIS_EN还可以为其他的取值或者为其他的表示形式，只要能够根据EN的值或表示形式确定出所述掉电保护区域是否被占用、根据DIS_EN的值或表示形式确定出是否发生异常掉电即可，本发明实施例对此并不加以限制。ADDRESS即为擦除区域地址，本发明实施例中在所述擦除指令中可以包括擦除区域地址，因此非易失性存储器即可以根据该擦除指令中的擦除区域地址查找对应的擦除区域，并对该区域内的存储单元执行擦除操作。

该步骤501具体可以包括以下子步骤：

子步骤a1，判断是否存在占用标志为未占用的掉电保护区域；若存在，则执行子步骤a2；若不存在，则执行子步骤a3。

子步骤a2，选定其中一个占用标志为未占用的掉电保护区域作为第一掉电保护区域，并将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用；

子步骤a3，将所述多个预先设置的掉电保护区域中记录的擦除信息清除，将所述多个预先设置的掉电保护区域的占用标志记录为未占用，并选定其中一个掉电保护区域作为第一掉电保护区域，将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用。

首先可以判断是否存在占用标志为未占用的掉电保护区域，即判断是否存在还没有记录擦除信息的掉电保护区域。如果存在，则可以从这些占用标志为未占用的掉电保护区域中选定一个。如果不存在，则说明所有掉电保护区域都已经记录了掉电保护信息，此时即可将所述多个掉电保护区域重新初始化，也即将所有掉电保护区域中记录的擦除信息清除，并将所有掉电保护区域的占用标志记录为未占用，然后选定其中一个掉电保护区域。然后在选定第一掉电保护区域之后，即将该选定的掉电保护区域的占用标志记录为已占用。

例如，本发明实施例中，可以在非易失性存储器中设置N个如上所述的掉电保护区域，如下所示：

在本发明的一种优选实施例中，可以设置所述掉电保护区域的数量与非易失性存储器中的擦除区域的数量相同，因此，每次对一个擦除区域进行擦除操作时，使用一个掉电保护区域记录擦除信息，从而可以保证擦除区域中的存储单元与掉电保护区域的编程-擦除操作次数相同。

步骤502，在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作。

本发明实施例中非易失性存储器正常运行的过程中，在接收到擦除指令并选定第一掉电保护区域之后，首先可以在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，然后开始执行擦除操作。需要说明的是，本发明实施例中，在接收到擦除指令后，还可以直接开始执行擦除操作，并在开始执行擦除操作的同时选定第一掉电保护区域，并记录擦除信息，本发明实施例对记录擦除信息的过程和开始执行擦除操作的过程的先后顺序并不加以限制。

本发明实施例中，该步骤501中在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息的过程可以为：将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为发生异常掉电，将所述第一掉电保护区域中的擦除区域地址记录为所述擦除指令中的擦除区域地址。在所述擦除操作执行之前或者开始执行的同时，即可记录上述擦除信息，因此如果在执行所述擦除操作的过程中发生异常掉电，则在掉电后重新上电时，依据上述擦除信息即可判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，并在判断出发生异常掉电时，依据所述擦除信息执行过擦除校验。

一次擦除操作的过程是对本次擦除区域内的各个存储单元分别进行擦除。参照图7，示出了本发明实施例二的一种存储单元的结构示意图，该存储单元包括控制栅71、阻挡层72、浮栅73、氧化层74以及基底75，其中基底75包括漏极和源极（基底75中两侧的两个“N+”分别表示漏极和源极，当左侧的“N+”为漏极时，右侧的“N+”为源极；当左侧的“N+”为源极时，右侧的“N+”为漏极），控制栅71、阻挡层72、浮栅73和氧化层74组合成栅极。

非易失性存储器通过改变浮栅中电子的数量来存储信息。将电子注入到存储单元的浮栅时，存储单元的阈值电压增加，这时存储单元处于已编程状态；将浮栅中俘获的电子去除后，存储单元的阈值电压降低，这时存储单元处于已擦除状态。非易失性存储器的擦除操作基于电子的隧穿效应，通过在栅极（控制栅）加负电压（VG），同时在基底上加正电压（VB），此时浮栅上的电子在电场的作用下通过隧穿效应进入基底，浮栅在失去电子后，存储单元的阈值电压降低，即为擦除过程。

步骤503，在所述擦除操作执行完成后，将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地记录为空。

如果在执行擦除操作的过程中没有发生异常掉电，则在所述擦除操作执行完成后，可以将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述第一掉电保护区域中的擦除区域地址记录为空，此时该第一掉电保护区域的占用标志为已占用。因此在掉电后重新上电时，依据已记录的擦除信息即可判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，若判断出未发生异常掉电，则不需要执行过擦除校验。

步骤504，在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。

如果判断出在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，则执行步骤505；如果判断出在执行擦除操作的过程中没有发生异常掉电，则可以不执行步骤505，并等待系统下发指令，如果接收到擦除指令后，即可返回执行上述步骤501。

本发明实施例中，所述掉电可以为异常掉电（例如突然切断供电电源），也可以为正常掉电（例如用户主动关闭供电电源），所述异常掉电可能为在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，也可能为在执行读取、写入操作的过程中发生异常掉电，等等。即本发明实施例中，在非易失性存储器上电时（上电的同时或上电之后），即要执行该步骤504。

根据上述步骤502和步骤503的描述可以得知，如果在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，则记录的掉电标志为发生异常掉电，如果在执行擦除操作的过程中没有发生异常掉电，则记录的掉电标志为未发生异常掉电，因此，本发明实施例中可以依据所述擦除信息中的掉电标志判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。

本发明实施例中包括多个掉电保护区域，每个已占用的掉电保护区域中均记录有擦除信息，也即可能有多个掉电保护区域中均记录有擦除信息。因此，该步骤504的过程可以为：判断占用标志为已占用的掉电保护区域中是否存在掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域；若存在，则确定在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；若不存在，则确定在执行擦除操作的过程中没有发生异常掉电。例如，如果按照上述步骤501中的描述EN和DIS_EN的值均用“0、1”表示，则当判断出存在EN为1、且DIS_EN为1的掉电保护区域时，即可以确定发生异常掉电。

步骤505，若发生异常掉电，则选定第二掉电保护区域，并依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。

如果在步骤504中判断出在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，则首先可以从所述多个掉电保护区域中选定第二掉电保护区域，然后依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。

由于每次在执行完擦除操作后，均会把该擦除操作对应的第一掉电保护区域（即用于记录该擦除操作对应的擦除信息的掉电保护区域）中的掉电标志记录为未发生异常掉电，并且在执行完过擦除校验后，也会把该过擦除校验对应的掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电（步骤506），因此，本发明实施例中，在步骤504中如果判断出占用标志为已占用的掉电保护区域中存在掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域，则满足该条件的掉电保护区域为一个。

因此，该步骤505中选定第二掉电保护区域的步骤可以包括：选定所述占用标志为已占用的掉电保护区域中、掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域为第二掉电保护区域（即步骤504中判断出的掉电保护区域）。

在本发明的一种优选实施例中，该步骤505中依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验的步骤包括以下子步骤：

子步骤b1，查找所述第二掉电保护区域中记录的擦除区域地址对应的擦除区域；

首先，可以依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除区域地址查找到执行的擦除操作的对应的擦除区域，即在对该擦除区域内的存储单元进行擦除操作时发生异常掉电，因此需要对该擦除区域进行过擦除校验。

子步骤b2，在所述擦除区域所在物理块的各条字线上施加等于0的电压；

子步骤b3，检测所述擦除区域的各条位线中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线；若存在，则执行子步骤b4；若不存在，则执行子步骤b5；

在该擦除区域所在物理块的各条字线上施加等于0的电压，如果某条字线上的某个存储单元的阈值电压小于或等于0，则与该存储单元的漏极连接的位线上将会产生较大的漏电流，从而使得该位线中的电流大于预设的漏电流阈值，也即如果某条位线中的电流大于预设的漏电流阈值，则可以说明与该位线连接的存储单元中存在阈值电压小于或等于0的存储单元。

子步骤b4，在所述位线上施加编程漏极电压，并返回子步骤b3；

如果检测出存在电流大于预设的漏电流阈值的位线，则可以在该电流大于预设的漏电流阈值的位线上施加编程漏极电压（例如编程漏极电压为4V），施加该编程漏极电压后，该条位线上将会产生很大的电流，使得其中阈值电压小于或等于0的存储单元处于编程状态，将电子注入到该存储单元的浮栅中，从而使得该存储单元的阈值电压增加。在所述位线上施加编程漏极电压，使得阈值电压小于或等于0的存储单元的阈值电压增加后，即可返回子步骤b3再次进行检测。

子步骤b5，确定所述过擦除校验执行完成。

如果检测出所有位线的电流均小于或等于预设的漏电流阈值时，即可确定擦除区域中的存储单元的阈值电压均已大于0，此时确定过擦除校验执行完成。

例如，查找到的擦除区域为图6中所示的擦除区域，该擦除区域中包括8个存储单元，包括的位线为BL1、BL2、BL3和BL4，该擦除区域所在物理块中包括的字线为WL1、WL2、WL3、WL4......。在该擦除区域所在物理块中的字线WL1、WL2、WL3、WL4......上施加等于0的电压，并检测擦除区域的各条位线BL1、BL2、BL3和BL4中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线，例如检测出位线BL1的电流大于预设的漏电流阈值，此时即可在该位线BL1上施加编程漏极电压，然后再次检测BL1、BL2、BL3和BL4中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线，重复执行上述过程，直至BL1、BL2、BL3和BL4的电流均小于或等于预设的漏电流阈值为止。

步骤506，在所述过擦除校验执行完成后，将所述第二掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地址记录为空。

在所述过擦除校验执行完成后，即可将所述第二掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述第二掉电保护区域中的擦除区域地址记录为空。然后即可等待系统下发指令，如果接收到擦除指令后，即可返回执行上述步骤501。

本发明实施例中，为了避免在执行擦除操作的过程中异常掉电使得过擦除现象对读取数据的可靠性产生影响，非易失性存储器将在接收到擦除指令时记录擦除信息，并在重新上电时对在执行擦除操作的过程中发生异常掉电时对应的擦除区域执行过擦除校验操作，从而保证后续数据读取的可靠性。其次，本发明实施例中设置多个掉电保护区域，每次选用不同的掉电保护区域记录擦除信息，从而避免了每次选用同一个掉电保护区域记录擦除信息时，导致该掉电保护区域先于存储单元到达使用寿命，影响非易失性存储器的可靠性的问题。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

实施例三：

参照图8，示出了本发明实施例三的一种非易失性存储器的掉电保护装置的结构框图，该装置具体可以包括以下模块：

第一选定模块801，用于在接收到擦除指令后，从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域；

第一记录模块802，用于在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作；

判断模块803，用于在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；

第二选定模块804，用于在所述判断模块的判断结果为发生异常掉电时，选定第二掉电保护区域；

校验模块805，用于依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。

在本发明的一种优选实施例中，所述擦除指令可以包括擦除区域地址，所述预先设置的掉电保护区域包括多个，所述擦除信息可以包括掉电标志和擦除区域地址，所述掉电保护区域还可以包括占用标志。所述非易失性存储器可以包括物理块，所述物理块可以包括至少一个存储单元、至少一条位线、以及至少一条字线，所述位线与至少一个存储单元的漏极连接，所述字线与至少一个存储单元的栅极连接，一个擦除区域包括至少一个存储单元。

所述第一选定模块具体可以包括以下子模块：

占用判断子模块，用于判断是否存在占用标志为未占用的掉电保护区域；

第一选定子模块，用于在所述占用判断子模块的判断结果为存在时，选定其中一个占用标志为未占用的掉电保护区域作为第一掉电保护区域，并将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用；

第二选定子模块，用于在所述占用判断子模块的判断结果为不存在时，将所述多个预先设置的掉电保护区域中记录的擦除信息清除，将所述多个预先设置的掉电保护区域的占用标志记录为未占用，并选定其中一个掉电保护区域作为第一掉电保护区域，将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用。

所述第一记录模块具体可以以下子模块：

掉电记录子模块，用于将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为发生异常掉电；

地址记录子模块，用于将所述第一掉电保护区域中的擦除区域地址记录为所述擦除指令中的擦除区域地址。

所述判断模块具体可以包括以下子模块：

掉电判断子模块，用于判断占用标志为已占用的掉电保护区域中是否存在掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域；

掉电确定子模块，用于在所述掉电判断子模块的判断结果为存在时，确定在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。

所述第二选定模块，具体可以用于选定所述占用标志为已占用的掉电保护区域中、掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域为第二掉电保护区域。

所述校验模块具体可以包括以下子模块：

地址查找子模块，用于查找所述第二掉电保护区域中记录的擦除区域地址对应的擦除区域；

第一施加子模块，用于在所述擦除区域所在物理块的各条字线上施加等于0的电压；

电流检测子模块，用于检测所述擦除区域的各条位线中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线；

第二施加子模块，用于在所述电流检测子模块的检测结果为存在时，在所述位线上施加编程漏极电压，并调用所述电流检测子模块；

校验确定子模块，用于在所述电流检测子模块的检测结果为不存在时，确定所述过擦除校验执行完成。

在本发明的一种优选实施例中，所述装置还可以包括以下模块：

第二记录模块，用于在所述过擦除校验执行完成后，将所述第二掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地址记录为空；

第三记录模块，用于在所述擦除操作执行完成后，将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地记录为空。

本发明实施例中非易失性存储器在接收到擦除指令后，首先从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域，然后在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作；在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；若发生异常掉电，则选定第二掉电保护区域，并依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验。本发明实施例在非易失性存储器掉电后重新上电的过程中可以针对在执行擦除操作的过程中发生异常掉电的现象，执行过擦除校验，从而可以保证非易失性存储器在执行擦除操作的过程中发生异常掉电，重新上电后对存储单元读取的数据的可靠性。其次，本发明实施例中设置多个掉电保护区域，每次选用不同的掉电保护区域记录擦除信息，从而避免了每次选用同一个掉电保护区域记录擦除信息时，导致该掉电保护区域先于存储单元到达使用寿命，影响非易失性存储器的可靠性的问题。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种非易失性存储器的掉电保护方法和装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1.一种非易失性存储器的掉电保护方法，其特征在于，包括：

在接收到擦除指令后，从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域；

在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作；

在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；

若发生异常掉电，则选定第二掉电保护区域，并依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验；

其中，所述预先设置的掉电保护区域包括多个，所述擦除信息包括掉电标志和擦除区域地址，所述掉电保护区域还包括占用标志。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域的步骤包括：

判断是否存在占用标志为未占用的掉电保护区域；

若存在，则选定其中一个占用标志为未占用的掉电保护区域作为第一掉电保护区域，并将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用；

若不存在，则将所述多个预先设置的掉电保护区域中记录的擦除信息清除，将所述多个预先设置的掉电保护区域的占用标志记录为未占用，并选定其中一个掉电保护区域作为第一掉电保护区域，将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述擦除指令包括擦除区域地址，

所述在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息的步骤包括：

将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为发生异常掉电，将所述第一掉电保护区域中的擦除区域地址记录为所述擦除指令中的擦除区域地址。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电的步骤包括：

判断占用标志为已占用的掉电保护区域中是否存在掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域；

若存在，则确定在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选定第二掉电保护区域的步骤包括：

选定所述占用标志为已占用的掉电保护区域中、掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域为第二掉电保护区域。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非易失性存储器包括物理块，所述物理块包括至少一个存储单元、至少一条位线、以及至少一条字线，所述位线与至少一个存储单元的漏极连接，所述字线与至少一个存储单元的栅极连接，一个擦除区域包括至少一个存储单元，

所述依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验的步骤包括：

查找所述第二掉电保护区域中记录的擦除区域地址对应的擦除区域；

在所述擦除区域所在物理块的各条字线上施加等于0的电压；

检测所述擦除区域的各条位线中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线；

若存在，则在所述位线上施加编程漏极电压，并返回所述检测所述擦除区域的各条位线中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线的步骤；

若不存在，则确定所述过擦除校验执行完成。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述过擦除校验执行完成后，将所述第二掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地址记录为空。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述擦除操作执行完成后，将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地记录为空。

9.一种非易失性存储器的掉电保护装置，其特征在于，包括：

第一选定模块，用于在接收到擦除指令后，从预先设置的掉电保护区域中选定第一掉电保护区域；

第一记录模块，用于在所述第一掉电保护区域中记录擦除信息，并开始执行擦除操作；

判断模块，用于在掉电后重新上电时，依据所述掉电保护区域中记录的擦除信息判断是否在执行擦除操作的过程中发生异常掉电；

第二选定模块，用于在所述判断模块的判断结果为发生异常掉电时，选定第二掉电保护区域；

校验模块，用于依据所述第二掉电保护区域中记录的擦除信息执行过擦除校验；

其中，所述预先设置的掉电保护区域包括多个，所述擦除信息包括掉电标志和擦除区域地址，所述掉电保护区域还包括占用标志。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一选定模块包括：

占用判断子模块，用于判断是否存在占用标志为未占用的掉电保护区域；

第一选定子模块，用于在所述占用判断子模块的判断结果为存在时，选定其中一个占用标志为未占用的掉电保护区域作为第一掉电保护区域，并将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用；

第二选定子模块，用于在所述占用判断子模块的判断结果为不存在时，将所述多个预先设置的掉电保护区域中记录的擦除信息清除，将所述多个预先设置的掉电保护区域的占用标志记录为未占用，并选定其中一个掉电保护区域作为第一掉电保护区域，将所述第一掉电保护区域的占用标志记录为已占用。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述擦除指令包括擦除区域地址，

所述第一记录模块包括：

掉电记录子模块，用于将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为发生异常掉电；

地址记录子模块，用于将所述第一掉电保护区域中的擦除区域地址记录为所述擦除指令中的擦除区域地址。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括：

掉电判断子模块，用于判断占用标志为已占用的掉电保护区域中是否存在掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域；

掉电确定子模块，用于在所述掉电判断子模块的判断结果为存在时，确定在执行擦除操作的过程中发生异常掉电。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二选定模块，具体用于选定所述占用标志为已占用的掉电保护区域中、掉电标志为发生异常掉电的掉电保护区域为第二掉电保护区域。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述非易失性存储器包括物理块，所述物理块包括至少一个存储单元、至少一条位线、以及至少一条字线，所述位线与至少一个存储单元的漏极连接，所述字线与至少一个存储单元的栅极连接，一个擦除区域包括至少一个存储单元，

所述校验模块包括：

地址查找子模块，用于查找所述第二掉电保护区域中记录的擦除区域地址对应的擦除区域；

第一施加子模块，用于在所述擦除区域所在物理块的各条字线上施加等于0的电压；

电流检测子模块，用于检测所述擦除区域的各条位线中是否存在电流大于预设的漏电流阈值的位线；

第二施加子模块，用于在所述电流检测子模块的检测结果为存在时，在所述位线上施加编程漏极电压，并调用所述电流检测子模块；

校验确定子模块，用于在所述电流检测子模块的检测结果为不存在时，确定所述过擦除校验执行完成。

15.根据权利要求9或14所述的装置，其特征在于，还包括：

第二记录模块，用于在所述过擦除校验执行完成后，将所述第二掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地址记录为空。

16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

第三记录模块，用于在所述擦除操作执行完成后，将所述第一掉电保护区域中的掉电标志记录为未发生异常掉电，将所述擦除区域地记录为空。