CN109522237A - 存储器的数据管理方法及存储器装置 - Google Patents

存储器的数据管理方法及存储器装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109522237A
CN109522237A CN201710854702.XA CN201710854702A CN109522237A CN 109522237 A CN109522237 A CN 109522237A CN 201710854702 A CN201710854702 A CN 201710854702A CN 109522237 A CN109522237 A CN 109522237A
Authority
CN
China
Prior art keywords
logic state
storage unit
data
page
data page
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710854702.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109522237B (zh
Inventor
李永骏
林秉贤
张育铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Macronix International Co Ltd
Original Assignee
Macronix International Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Macronix International Co Ltd filed Critical Macronix International Co Ltd
Priority to CN201710854702.XA priority Critical patent/CN109522237B/zh
Publication of CN109522237A publication Critical patent/CN109522237A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109522237B publication Critical patent/CN109522237B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/0223—User address space allocation, e.g. contiguous or non contiguous base addressing
    • G06F12/023—Free address space management
    • G06F12/0238—Memory management in non-volatile memory, e.g. resistive RAM or ferroelectric memory
    • G06F12/0246—Memory management in non-volatile memory, e.g. resistive RAM or ferroelectric memory in block erasable memory, e.g. flash memory
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2212/00—Indexing scheme relating to accessing, addressing or allocation within memory systems or architectures
    • G06F2212/72—Details relating to flash memory management
    • G06F2212/7201—Logical to physical mapping or translation of blocks or pages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

一种存储器的数据管理方法及存储器装置。存储器包括多个存储器页面，各存储器页面包括多个存储单元，各存储单元包括第一存储位及第二存储位。各存储单元具有第一逻辑状态、第二逻辑状态、第三逻辑状态及第四逻辑状态。数据管理方法包括以下步骤：接收对应于一逻辑地址的一数据更新指令，于接收数据更新指令前，该逻辑地址对应至一实体地址。施加一净化电压至位于实体地址的存储器页面中的一目标存储单元，改变存储器页面中的目标存储单元的逻辑状态。

Description

存储器的数据管理方法及存储器装置
技术领域
本发明是有关于一种存储器的数据管理方法及存储器装置。
背景技术
近年来，闪存逐渐取代传统硬盘作为消费类电子产品中的存储单元。与硬盘相比，闪存具有性能好、功耗低、抗冲击以及体积小等优点。
然而，闪存不同于传统硬盘，闪存具有异区更新(out-of-place update)的特性，在擦除操作(erase operation)前，已写入数据的数据页(page)无法重新写入。当用户要更新闪存中已写入数据的数据页上的数据时，需在闪存中找出一新的空白数据页，将更新的数据写入此新的空白数据页，并让原对应(map)已写入数据的数据页的逻辑地址重新对应至此新的空白数据页，以完成数据更新。
也就是说，在闪存中，当存储数据需要更新时，文件系统将会把新的复本写入一个新的闪存区块的数据页，将文件指针重新指向。由于闪存具有上述的特性，因此，在每次更新闪存的存储数据后，便会在闪存中留下一个或多个数据复本。
闪存的擦除指令(erase command)无法针对单一存有这些数据复本的存储器数据页进行擦除，因此，黑客可以通过留在存储器中的这些数据复本重建数据，造成数据安全风险。再者，若采用垃圾收集(garbage collection)后擦除存有这些数据复本的存储器数据页的存储器区块的方法，可能会缩短存储器的生命周期，并影响存储器的处理效能。因此，如何在数据更新后进行有效的数据清理为目前业界努力的方向之一。
发明内容
本发明有关于一种存储器的数据管理方法及存储器装置。通过施加电压改变存储区块中的存储单元的逻辑状态，改变存储单元存储的数据内容，使原被写入数据无法被正确读取，进而达到「删除」数据的目的。提高使用存储器的数据安全性，避免黑客取得原写入数据而重建数据。减少擦除存储器的存储区块的次数，提高存储器的生命周期，且增加存储器使用的效能(Performance)。更可在读取数据页时，减少施加的读取电压，提高存储器效能。
根据本发明的一方面，提出一种存储器的数据管理方法。该存储器包括多个存储器页面，各存储器页面包括多个存储单元，各存储单元包括一第一存储位及一第二存储位，各该存储单元具有一第一逻辑状态、一第二逻辑状态、一第三逻辑状态及一第四逻辑状态。该数据管理方法包括以下步骤。接收对应于一逻辑地址的一数据更新指令，于接收该数据更新指令前，该逻辑地址对应(map)至一实体地址。施加一净化电压至该些存储器页面中位于该实体地址的一目标存储器页面，改变该目标存储器页面中的该些存储单元的一第一目标存储单元的逻辑状态。
根据本发明的另一方面，提出一种存储器装置。存储器装置包括一存储器阵列及一净化单元(sanitizer)。存储器阵列包括多个存储器页面，各存储器页面包括多个存储单元，各存储单元包括一第一存储位及一第二存储位，各该存储单元具有一第一逻辑状态、一第二逻辑状态、一第三逻辑状态及一第四逻辑状态。净化单元由一主机(host machine)接收对应于一逻辑地址的一数据更新指令，于接收该数据更新指令前，该逻辑地址对应至一第一实体地址。以及施加一净化电压至该些存储器页面中位于该实体地址的一目标存储器页面，改变该目标存储器页面中的该些存储单元的一第一目标存储单元的逻辑状态。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图详细说明如下：
附图说明
图1绘示依据本发明的一实施例的一存储器系统的示意图。
图2绘示依据本发明的一实施例的一存储器的数据管理方法的流程图。
图3至图10绘示依据本发明的实施例的对多阶存储单元(Multi-Level-Cell,MLC)施加净化电压操作的示意图。
图 11至图 13绘示依据本发明的实施例的对三阶存储单元(Triple-Level-Cell,TLC)施加净化电压操作的示意图。
【符号说明】
10：存储器系统
102：主控制器
104：净化单元
106：控制单元
108：存储器阵列
30、30’、40、40’、50、50’、60、60’、70、70’、80、80’、90、90’、100、100’、110、110’、120、120’、130、130’：存储区块
31、31’、41、41’、51、51’、61、61’、71、71’、81、81’、91、91’、101、101’、111、111’、121、121’、131、131’：存储器电压分布
S202～S214：流程步骤
P1～P15：数据页
X：被净化的数据页
VR1、VR2、VR3、VR4、VR5、VR6、VR7：读取电压
Vt：电压
具体实施方式
以下提出各种实施例进行详细说明，然而，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略部份元件，以清楚显示本发明的技术特点。在所有附图中相同的标号将用于表示相同或相似的元件。
请同时参照图1及图2。图1绘示依据本发明的一实施例的一存储器系统10的示意图。图2绘示依据本发明的一实施例的一存储器的数据管理方法的流程图。存储器系统10包括一主控制器(host machine)102、一净化单元(sanitizer)104、一控制单元106及一存储器阵列108。主控制器102可用以传送读取、写入(编程)、擦除或数据更新指令至控制单元106。净化单元104用以负责管理本发明的数据管理方法。存储器阵列108例如是NAND闪存或任一形式的闪存或存储装置。存储器阵列108可以包括多个存储区块，各存储区块包括多个存储器页面(数据页)，各存储器页面包括多个存储单元。主控制器102、净化单元104及控制单元106可以例如是通过使用一芯片、芯片内的一电路区块、一固件电路、含有数个电子元件及导线的电路板或存储多组程序代码的一存储媒体来实现，也可通过计算机系统、嵌入式系统、手持式装置、服务器等电子装置执行对应软件、固件或程序来实现。
于步骤S202，控制单元106判断主控制器102传送的指令为读取数据、写入新数据或是更新已写入的数据。当主控制器102传送的指令为读取数据，于步骤S204，控制单元106接收数据读取指令，并于步骤S206，控制单元106读取存储于存储器阵列108中的数据。
当主控制器102传送的指令为写入新数据，于步骤S208，控制单元106接收数据写入指令，并于步骤S210，控制单元106对存储器阵列108进行编程，将欲写入的新数据写入(编程)至存储器阵列108。上述的新数据是指此数据未存储于存储器阵列108中，闪存转换层(Flash Translation Layer,FTL)无法在存储器阵列108中找到对应此数据的存储区块。即此数据没有任何的复本存于存储器阵列108中。
当主控制器102传送的指令为更新已写入的数据，于步骤S212，控制单元106接收对应于一逻辑地址的数据更新指令，净化单元104亦接收对应于此逻辑地址的数据更新指令以进行数据更新。由于闪存转换层纪录了已写入数据所在的存储器页面的一实体地址与一逻辑地址的对应关系，于接收该数据更新指令前，该逻辑地址对应(map)至一实体地址。于步骤S214，将已写入数据所在的存储器页面视为目标存储器页面，净化单元104对存储器阵列108施加一净化电压至目标存储器页面，改变目标存储器页面中的存储单元的一目标存储单元的逻辑状态。通过施加净化电压改变目标存储器页面中的存储单元的逻辑状态，再次编程存储单元，进而改变存储单元的数据，以达到相似于删除数据的效果。如此，黑客无法通过数据复本重建数据。于本发明中，「净化」一词表示通过改变目标存储器页面中的存储单元的逻辑状态，再次编程存储单元，以改变存储单元中的数据，进而达到相似于「删除」数据的效果。
请参照图3至图10。图3至图10绘示依据本发明的实施例的对多阶存储单元(Multi-Level Cell,MLC)施加净化电压操作的示意图。图3至图10进一步的说明各种施加净化电压改变一目标存储区块中的目标存储器页面中的存储单元的逻辑状态的情况。
图3至图10中的存储区块30、40、50、60、70、80、90、100具有相同的配置。上述各存储区块包括多条字线(word line)，一条字线可包括第一数据页及第二数据页。一个数据页可包括一个以上的存储单元。各存储区块中的存储单元为多阶存储单元，包括第一存储位及第二存储位，可存储两个位的数据。在一条字线中存储两数据页的数据相当于在相同的字在线的各存储单元存储2位的数据。各存储单元具有第一逻辑状态、第二逻辑状态、第三逻辑状态及第四逻辑状态，举例来说，第一逻辑状态为“11”、第二逻辑状态为“10”、第三逻辑状态为“00”及第四逻辑状态为“01”。举例来说，第一数据页为一高位数据页，第二数据页为一低位数据页。上述存储区块的第一字线包括高位数据页P1及低位数据页P3，第二字线包括高位数据页P2及低位数据页P5，第三字线包括高位数据页P4及低位数据页P7，第四字线包括高位数据页P6及低位数据页P9，第五字线包括高位数据页P8及一低位数据页(未命名)。应当理解的是，存储区块30、40、50、60、70、80、90、100仅绘示部份的数据页以简化附图。
请参照图3。在本实施例中，存储区块30为「净化」前的一存储区块，存储区块30’为存储区块30被「净化」后的存储区块。存储区块30的高位数据页P1、高位数据页P2、低位数据页P3及高位数据页P4已被写入数据，而低位数据页P5、高位数据页P6、低位数据页P7、高位数据页P8及低位数据页P9尚未被写入数据。
图3的存储单元电压分布31表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的低位数据页P5尚未被写入数据。此时，若欲「净化」高位数据页P2，净化单元104将施加一第一读取电压VR1，找出高位数据页P2的存储单元中位于第一逻辑状态(“1”)的目标存储单元。随后，施加一编程击发(shot)，使目标存储单元的逻辑状态由第一逻辑状态(“1”)改变为第二逻辑状态(“0”)。因为目标存储单元被施加编程击发(shot)，目标存储单元的逻辑状态被编程至较高的阈值电压(Threshold Voltage)，亦即逻辑状态向右移动，高于第一读取电压VR1。
图3的存储单元电压分布31’表示第二字线的高位数据页P2被「净化」，而相同字线的低位数据页P5尚未被写入数据，第二字线的高位数据页P2的存储单元的电压分布。原本位于第一逻辑状态的目标存储单元的逻辑状态(阈值电压分布)不再与位于第二逻辑状态的存储单元有明确区别，无法经由施加第一读取电压VR1读取出原位于第一逻辑状态的目标存储单元的数据。通过改变高位数据页P2内的存储单元的逻辑状态，以达到「删除」被写入高位数据页P2的数据的目的。存储区块30’表示高位数据页P2被「净化」后的存储区块，高位数据页P2被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2的数据已经被删除。
请参照图4。在本实施例中，存储区块40为「净化」前的一存储区块，存储区块40’为存储区块40被「净化」后的存储区块。存储区块40的高位数据页P1、高位数据页P2、低位数据页P3及高位数据页P4已被写入数据，而低位数据页P5、高位数据页P6、低位数据页P7、高位数据页P8及低位数据页P9尚未被写入数据。
图4的存储单元电压分布41表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的低位数据页P5尚未被写入数据。此时，若欲「净化」高位数据页P2，并同时对低位数据页P5写入数据，净化单元104依据要写入低位数据页P5的数据，以增量步阶脉冲编程(Incremental Step Pulse Programming,ISPP)的方式施加一编程电压于第一逻辑状态(“1”)以及第二逻辑状态(“0”)的存储单元，将第一逻辑状态(“1”)以及第二逻辑状态(“0”)的存储单元中在低位数据页应被编程为0的存储单元编程至高于第二读取电压VR2的逻辑状态(第三逻辑状态)。
由于对高位页面P2来说，原第一逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第一读取电压VR1，高位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第一读取电压VR1正确的读取出高位数据页的存储单元的数据。而在施加编程电压时，同时编程低位数据页，将对应于低位数据页中应该是0的存储单元编程至第三逻辑状态，如此，可通过施加第二读取电压VR2正确的读取出低位数据页的存储单元的数据。因此，可「删除」高位数据页P2的写入数据，同时对低位数据页P5进行写入(编程)操作。
图4的存储单元电压分布41’表示在第二字线的高位数据页P2被「净化」且对低位数据页P5进行写入操作后，第二字线的低位数据页P5的存储单元的电压分布。存储区块40’表示高位数据页P2被「净化」且低位数据页P5已被写入数据的存储区块，高位数据页P2被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2的数据已经被删除。
在本实施例中，在高位数据页P2被「净化」的同时，亦对低位数据页P5进行写入(编程)操作后，当需要读取低位数据页P5的数据时，仅须施加第二读取电压VR2，便可读取低位数据页P5的数据，与须施加第一读取电压VR1及第三读取电压VR3以读取低位数据页P5的数据的常规方法相比，本发明可提高存储器的读取效能。其中，第二读取电压VR2大于第一读取电压VR1。
请参照图5。在本实施例中，存储区块50为「净化」前的一存储区块，存储区块50’为存储区块50被「净化」后的存储区块。存储区块50的高位数据页P1、高位数据页P2、低位数据页P3、高位数据页P4及低位数据页P5已被写入数据，而高位数据页P6、低位数据页P7、高位数据页P8及低位数据页P9尚未被写入数据。
图5的存储单元电压分布51表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的低位数据页P5亦已被写入数据。此时，若欲「净化」高位数据页P2，但保留低位数据页P5的数据，净化单元104将施加一第一读取电压VR1，找出位于第一逻辑状态(“11”)的存储单元。随后，以增量步阶脉冲编程(Incremental Step Pulse Programming,ISPP)的方式，施加一编程电压使存储单元的逻辑状态由第一逻辑状态(“11”)改变为第四逻辑状态(“01”)。
对高位数据页来说，原第一逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，其逻辑状态高于第二读取电压VR2，无法再以第二读取电压VR2正确的读取出高位数据页的存储单元的数据。然而，对低位数据页来说，低位数据页的存储单元的数据仍为1，低位数据线的存储单元的数据并未被改变，仍可以第三读取电压VR3正确的读取低位数据页的存储单元的数据。如此，可「删除」高位数据页P2的写入数据，同时保留低位数据页P5的写入数据。其中，第三读取电压VR3大于第二读取电压VR2，第二读取电压VR2大于第一读取电压VR1。
图5的存储单元电压分布51’表示在第二字线的高位数据页P2被「净化」且保留低位数据页P5的写入数据后，第二字线的低位数据页P5的存储单元的电压分布。存储区块50’表示高位数据页P2被「净化」且保留低位数据页P5的写入数据的存储区块，高位数据页P2被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2的数据已经被删除。
在本实施例中，在「净化」高位数据页P2后，仅须施加第三读取电压VR3，便可读取低位数据页P5的数据，与须施加第一读取电压VR1及第三读取电压VR3以读取低位数据页P5的数据的常规方法相比，本发明可提高存储器的读取效能。
请参照图6。在本实施例中，存储区块60为「净化」前的一存储区块，存储区块60’为存储区块60被「净化」后的存储区块。存储区块60的高位数据页P1、高位数据页P2、低位数据页P3、高位数据页P4及低位数据页P5已被写入数据，而高位数据页P6、低位数据页P7、高位数据页P8及低位数据页P9尚未被写入数据。
图6的存储单元电压分布61表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的低位数据页P5亦已被写入数据。本实施例说明「净化」高位数据页P2但同时保留低位数据页P5的写入数据的另一实施方式。在本实施例中，净化单元104施加一第一读取电压VR1以及一第二读取电压VR2，找出位于第二逻辑状态(“10”)的存储单元。随后，施加一编程击发，使存储单元的逻辑状态由第二逻辑状态(“10”)改变为第三逻辑状态(“00”)，使存储单元的逻辑状态高于第二读取电压VR2。其中，第二读取电压VR2大于第一读取电压VR1。
对高位数据页来说，原第二逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第二读取电压VR2，高位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第二读取电压VR2正确的读取出高位数据页的存储单元的数据。然而，对低位数据页来说，低位数据页的存储单元的数据仍为0，低位数据线的存储单元的数据并未被改变，仍可以第一读取电压VR1及第三读取电压VR3正确的读取低位数据页的存储单元的数据。如此，可「删除」高位数据页P2的写入数据，同时保留低位数据页P5的写入数据。
图6的存储单元电压分布61’表示在第二字线的高位数据页P2被「净化」且保留低位数据页P5的写入数据后，第二字线的低位数据页P5的存储单元的电压分布。存储区块60’表示高位数据页P2被「净化」且保留低位数据页P5的写入数据的存储区块，高位数据页P2被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2的数据已经被删除。
请参照图7。在本实施例中，存储区块70为「净化」前的一存储区块，存储区块70’为存储区块70被「净化」后的存储区块。存储区块70的高位数据页P1、低位数据页P3、高位数据页P2、低位数据页P5及高位数据页P4已被写入数据，而高位数据页P6、低位数据页P7、高位数据页P8及低位数据页P9尚未被写入数据。
图7的存储单元电压分布71表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的低位数据页P5亦已被写入数据。此时，若欲「净化」低位数据页P5，但保留高位数据页P2的数据，净化单元104施加一第一读取电压VR1，找出位于第一逻辑状态(“11”)的存储单元。随后，施加一编程击发，使存储单元的逻辑状态由第一逻辑状态(“11”)改变为第二逻辑状态(“10”)，使存储单元的逻辑状态高于第一读取电压VR1。
对低位数据页来说，原第一逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第一读取电压VR1，低位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第一读取电压VR1正确的读取出低位数据页的存储单元的数据。然而，对高位数据页来说，高位数据页的存储单元的数据仍为1，高位数据线的存储单元的数据并未被改变，仍可以第二读取电压VR2正确的读取高位数据页的存储单元的数据。如此，可「删除」低位数据页P5的写入数据，同时保留高位数据页P2的写入数据。其中，第二读取电压VR2大于第一读取电压VR1。
图7的存储单元电压分布71’表示在第二字线的低位数据页P5被「净化」且保留高位数据页P2的写入数据后，第二字线的高位数据页P2的存储单元的电压分布。存储区块70’表示低位数据页P5被「净化」且保留高位数据页P2的写入数据的存储区块，低位数据页P5被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在低位数据页P5的数据已经被删除。
请参照图8。在本实施例中，存储区块80为「净化」前的一存储区块，存储区块80’为存储区块80被「净化」后的存储区块。存储区块80的高位数据页P1、低位数据页P3、高位数据页P2、低位数据页P5及高位数据页P4已被写入数据，而高位数据页P6、低位数据页P7、高位数据页P8及低位数据页P9尚未被写入数据。
图8的存储单元电压分布81表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的低位数据页P5亦已被写入数据。此时，若欲「净化」低位数据页P5，但保留高位数据页P2的数据，净化单元104将施加一第二读取电压VR2以及一第三读取电压VR3，找出位于第三逻辑状态(“00”)的存储单元。随后，施加一编程击发，使存储单元的逻辑状态由第三逻辑状态(“00”)改变为第四逻辑状态(“01”)，原本为第三逻辑状态的存储单元的逻辑状态改变为高于第三读取电压VR3。其中，第三读取电压VR3大于第二读取电压VR2。
对低位数据页来说，原第三逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第三读取电压VR3，低位数据页的存储单元的数据已经由0改变为1，无法再以第三读取电压VR3正确的读取出低位数据页的存储单元的数据。然而，对高位数据页来说，高位数据页的存储单元的数据仍为0，高位数据线的存储单元的数据并未被改变，仍可以第二读取电压VR2正确的读取高位数据页的存储单元的数据。如此，可「删除」低位数据页P5的写入数据，同时保留高位数据页P2的写入数据。
图8的存储单元电压分布81’表示在第二字线的低位数据页P5被「净化」且保留高位数据页P2的写入数据后，第二字线的高位数据页P2的存储单元的电压分布。存储区块80’表示低位数据页P5被「净化」且保留高位数据页P2的写入数据的存储区块，低位数据页P5被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在低位数据页P5的数据已经被删除。
请参照图9。在本实施例中，存储区块90为「净化」前的一存储区块，存储区块90’为存储区块90被「净化」后的存储区块。存储区块90的存储区块90的高位数据页P1、高位数据页P2、低位数据页P3、高位数据页P4及低位数据页P5已被写入数据，而高位数据页P6、低位数据页P7、高位数据页P8及低位数据页P9尚未被写入数据。
图9的存储单元电压分布91表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的低位数据页P5亦已被写入数据。此时，若欲「净化」高位数据页P2及低位数据页P5，净化单元104将施加一第二读取电压VR2，找出位于第一逻辑状态(“11”)以及第二逻辑状态(“10”)的存储单元。随后，施加一编程击发，使位于第一逻辑状态(“11”)的存储单元的逻辑状态由第一逻辑状态(“11”)改变为第二逻辑状态(“10”)，亦使位于第二逻辑状态(“10”)的存储单元的逻辑状态由第二逻辑状态(“10”)改变为第三逻辑状态(“00”)。原本为第一逻辑状态的存储单元的逻辑状态改变为高于第一读取电压VR1，原本为第二逻辑状态的存储单元的逻辑状态改变为高于第二读取电压VR2。其中，第二读取电压VR2大于第一读取电压VR1。
对低位数据页来说，原第一逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第一读取电压VR1，低位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第一读取电压VR1正确的读取出低位数据页的存储单元的数据。对高位数据页来说，原第二逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第二读取电压VR2，高位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第二读取电压VR2正确的读取出高位数据页的存储单元的数据。如此，可「删除」高位数据页P2及低位数据页P5的写入数据。
图9的存储单元电压分布91’表示在第二字线的高位数据页P2以及低位数据页P5被「净化」后，第二字线的存储单元的电压分布。存储单元电压分布91’中被标示X的部份表示其电压分布对应的数据已经无法被正确读取。存储区块90’表示高位数据页P2以及低位数据页P5被「净化」的存储区块，高位数据页P2以及低位数据页P5被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2以及低位数据页P5的数据已经被删除。
请参照图10。在本实施例中，存储区块100为「净化」前的一存储区块，存储区块100’为存储区块100被「净化」后的存储区块。存储区块100的高位数据页P1、高位数据页P2、低位数据页P3、高位数据页P4及低位数据页P5已被写入数据，而高位数据页P6、低位数据页P7、高位数据页P8及低位数据页P9尚未被写入数据。
图10的存储单元电压分布101表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的低位数据页P5亦已被写入数据。本实施例说明「净化」高位数据页P2及低位数据页P5的另一实施方式。在本实施例中，净化单元104施加一第三读取电压VR3，找出位于第一逻辑状态(“11”)、第二逻辑状态(“10”)以及第三逻辑状态(“00”)的存储单元。随后，施加一编程击发，使位于第一逻辑状态(“11”)的存储单元的逻辑状态由第一逻辑状态(“11”)改变为第二逻辑状态(“10”)，使位于第二逻辑状态(“10”)的存储单元的逻辑状态由第二逻辑状态(“10”)改变为第三逻辑状态(“00”)，亦使位于第三逻辑状态(“00”)的存储单元的逻辑状态由第三逻辑状态(“00”)改变为第四逻辑状态(“01”)。
对低位数据页来说，原第一逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第一读取电压VR1，低位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第一读取电压VR1正确的读取出低位数据页的存储单元的数据。且原第三逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第三读取电压VR3，低位数据页的存储单元的数据已经由0改变为1，无法再以第三读取电压VR3正确的读取出低位数据页的存储单元的数据。对高位数据页来说，原第二逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第二读取电压VR2，高位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第二读取电压VR2正确的读取出高位数据页的存储单元的数据。如此，可「删除」高位数据页P2及低位数据页P5的写入数据。其中，第三读取电压VR3大于第二读取电压VR2，第二读取电压VR2大于第一读取电压VR1。
图10的存储单元电压分布101’表示在第二字线的高位数据页P2以及低位数据页P5被「净化」后，第二字线的存储单元的电压分布。存储单元电压分布101’中被标示X的部份表示其电压分布对应的数据已经无法被正确读取。存储区块100’表示高位数据页P2以及低位数据页P5被「净化」的存储区块，高位数据页P2以及低位数据页P5被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2以及低位数据页P5的数据已经被删除。
请参照图11至图13。图11至图13绘示依据本发明的实施例的对三阶存储单元(Triple-Level-Cell,TLC)施加净化电压操作的示意图。图11至图13进一步的说明多种施加净化电压改变目标存储区块中的存储单元的逻辑状态的情况。
图11至图13中的存储区块110、120、130具有相同的配置。上述各存储区块包括多条字线(word line)，一条字线可包括第一数据页、第二数据页以及第三数据页。一个数据页可包括一个以上的存储单元。各存储区块中的存储单元为三阶存储单元，包括第一存储位、第二存储位以及第三存储位，可存储三个位的数据。在一条字线中存储三数据页的数据相当于在相同的字在线的各存储单元存储3位的数据。各存储单元具有第一逻辑状态、第二逻辑状态、第三逻辑状态、第四逻辑状态、第五逻辑状态、第六逻辑状态、第七逻辑状态及第八逻辑状态，举例来说，第一逻辑状态为“111”、第二逻辑状态为“110”、第三逻辑状态为“100”、第四逻辑状态为“101”、第五逻辑状态为“001”、第六逻辑状态为“000”、第七逻辑状态为“010”及第八逻辑状态为“011”。举例来说，第一数据页为一高位数据页，第二数据页为一中位数据页，第三数据页为一低位数据页。上述存储区块的第一字线包括高位数据页P1、中位数据页P3及低位数据页P6，第二字线包括高位数据页P2、中位数据页P5及低位数据页P9，第三字线包括高位数据页P4、中位数据页P8及低位数据页P12，第四字线包括高位数据页P7、中位数据页P11及低位数据页P14，第五字线包括高位数据页P10、中位数据页P13及低位数据页P15。应当理解的是，为简化附图，存储区块110、120、130仅绘示部份的数据页。
请参照图11。在本实施例中，存储区块110为「净化」前的一存储区块，存储区块110’为存储区块110被「净化」后的存储区块。存储区块110的高位数据页P1、中位数据页P3、低位数据页P6及高位数据页P2已被写入数据，而中位数据页P5、低位数据页P9、高位数据页P4、中位数据页P8、低位数据页P12、高位数据页P7、中位数据页P11、低位数据页P14、高位数据页P10、中位数据页P13及低位数据页P15尚未被写入数据。
图11的存储单元电压分布111表示第二字线的高位数据页P2已被写入数据，而相同字线的中位数据页P5及低位数据页P9尚未被写入数据。此时，若欲「净化」高位数据页P2，净化单元104将施加一第一读取电压VR1，找出高位数据页P2的存储单元中位于第一逻辑状态(“1”)的目标存储单元。随后，施加一编程击发，使目标存储单元的逻辑状态由第一逻辑状态(“1”)改变为第二逻辑状态(“0”)。因为目标存储单元被施加编程击发，目标存储单元的逻辑状态被编程至较高的阈值电压(逻辑状态向右移动)，高于第一读取电压VR1。
图11的存储单元电压分布111’表示第二字线的高位数据页P2被「净化」，而相同字线的中位数据页P3及低位数据页P6尚未被写入数据时，第二字线的高位数据页P2的存储单元的电压分布。存储单元电压分布111’中被标示X表示高位数据页P2的数据已无法被正确读取。原本位于第一逻辑状态的目标存储单元的逻辑状态(阈值电压分布)不再与位于第二逻辑状态的存储单元有明确区别，无法经由施加第一读取电压VR1读取出原位于第一逻辑状态的目标存储单元的数据。本发明通过改变高位数据页P2内的存储单元的逻辑状态，以达到「删除」被写入高位数据页P2的数据的目的。存储区块110’表示高位数据页P2被「净化」后的存储区块，高位数据页P2被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2的数据已经被删除。
请参照图12。在本实施例中，存储区块120为「净化」前的一存储区块，存储区块120’为存储区块120被「净化」后的存储区块。存储区块120的高位数据页P1、中位数据页P3、低位数据页P6、高位数据页P2、中位数据页P5及高位数据页P4已被写入数据，而低位数据页P9、中位数据页P8、低位数据页P12、高位数据页P7、中位数据页P11、低位数据页P14、高位数据页P10、中位数据页P13及低位数据页P15尚未被写入数据。
图12的存储单元电压分布121表示第二字线的高位数据页P2及中位数据页P5已被写入数据，而相同字线的低位数据页P9尚未被写入数据。此时，若欲「净化」高位数据页P2，但保留中位数据页P5的数据，净化单元104施加一第一读取电压VR1，找出于第一逻辑状态(“11”)的目标存储单元。随后，以增量步阶脉冲编程的方式施加一编程电压使目标存储单元的逻辑状态由第一逻辑状态(“11”)改变为高于第五读取电压的逻辑状态。
对高位数据页来说，原第一逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第一读取电压VR1，高位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第一读取电压VR1正确的读取出高位数据页的存储单元的数据。然而，对中位数据页来说，中位数据页的存储单元的数据仍为1，中位数据线的存储单元的数据并未被改变，仍可以第五读取电压VR5正确的读取中位数据页的存储单元的数据。如此，可「删除」高位数据页P2的写入数据，同时保留中位数据页P5的写入数据。此外，在读取数据页P5时，只需施加读取电压VR5即可读取数据页P5的数据，可以增加读取数据页效能。
图12的存储单元电压分布121’表示在第二字线的高位数据页P2被「净化」且保留中位数据页P5的写入数据后，第二字线的中位数据页P5的存储单元的电压分布。存储区块120’表示高位数据页P2被「净化」且保留中位数据页P5的写入数据的存储区块，高位数据页P2被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2的数据已经被删除。
在本实施例中，在「净化」高位数据页P2后，仅须施加第五读取电压VR5，便可读取中位数据页P5的数据，与须施加第一读取电压VR1及第五读取电压VR5以读取中位数据页P5的数据的常规方法相比，本发明可提高存储器的读取效能。其中，第五读取电压VR5大于第一读取电压VR1。
请参照图13。在本实施例中，存储区块130为「净化」前的一存储区块，存储区块130’为存储区块130被「净化」后的存储区块。存储区块130的高位数据页P1、中位数据页P3、低位数据页P6、高位数据页P2、中位数据页P5、高位数据页P4、中位数据页P8及高位数据页P7已被写入数据，而低位数据页P9、低位数据页P12、中位数据页P11、低位数据页P14、高位数据页P10、中位数据页P13及低位数据页P15尚未被写入数据。
图13的存储单元电压分布131表示第二字线的高位数据页P2、中位数据页P5及低位数据页P9已被写入数据。此时，若欲「净化」高位数据页P2，但保留中位数据页P5以及低数据页P9的数据，净化单元104施加一第一读取电压VR1以及一第二读取电压VR2，找出位于第一逻辑状态(“111”)的存储单元以及位于第二逻辑状态(“110”)的存储单元。随后，以全序列编程(full sequence programming)方式施加一编程电压使第一逻辑状态(“111”)的存储单元的逻辑状态由第一逻辑状态(“111”)改变为第八逻辑状态，亦使第二逻辑状态(“110”)的存储单元的逻辑状态由第二逻辑状态(“110”)改变为第七逻辑状态。其中，第二读取电压VR2大于第一读取电压VR1。
对高位数据页来说，原第一逻辑状态的存储单元被编程至较高的阈值电压，高于第四读取电压VR4，高位数据页的存储单元的数据已经由1改变为0，无法再以第四读取电压VR4正确的读取出高位数据页的存储单元的数据。然而，对中位数据页来说，中位数据页的存储单元的数据仍为1，中位数据线的存储单元的数据并未被改变，仍可以第六读取电压VR6正确的读取中位数据页的存储单元的数据。同时，对低位数据页来说，原第一逻辑状态的存储单元的低位数据页的数据仍为1，原第二逻辑状态的存储单元的低位数据页的数据仍为0，存储单元的低位数据线的数据并未被改变，仍可以第三读取电压VR3、第五读取电压VR5及第七读取电压VR7正确的读取存储单元的低位数据页的数据。如此，可「删除」高位数据页P2的写入数据，同时保留中位数据页P5及低位数据页P9的写入数据。此外，在读取数据页P5以及数据页P9时，可以增加读取数据页效能。
图13的存储单元电压分布131’表示在第二字线的高位数据页P2被「净化」且保留中位数据页P5以及低位数据页P9的写入数据后，第二字线的存储单元的中位数据页P5及低位数据页P9的电压分布。存储区块60’表示高位数据页P2被「净化」且保留低位数据页P5的写入数据的存储区块，高位数据页P2被标示X表示其数据已经无法被正确读取，相当于原写入在高位数据页P2的数据已经被删除。
对三阶存储单元(Triple-Level Cell,TLC)施加净化电压操作并不限于上述实施例所示内容，本领域技术人员在参照上述实施例后，应当理解对三阶存储单元施加净化电压操作的各种情况。更可理解本发明除可应用于多阶存储单元、三阶存储单元之外，更可应用于每个存储单元存储4个位或更多位的存储器。
依据本发明所提出的利用施加编程击发、以增量步阶脉冲编程或全序列编程的方式施加编程电压改变存储区块中存储器页面的存储单元的逻辑状态，编程存储单元的逻辑状态，改变存储单元存储的数据内容，使原被写入数据无法被正确读取，进而达到「删除」数据的目的。此外，本发明可提高使用存储器的数据安全性，避免黑客取得原写入数据而重建数据。本发明更可以针对特定数据页执行「删除」数据的操作，不需对特定数据页的存储区块执行垃圾回收以及擦除操作，可减少擦除存储器的存储区块的次数，提高存储器的生命周期。此外，在读取数据页时，更可减少施加的读取电压，可提高存储器效能。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当以的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种存储器的数据管理方法，该存储器包括存储器页面，各该存储器页面包括多个存储单元，各该存储单元包括一第一存储位及一第二存储位，各该存储单元具有一第一逻辑状态、一第二逻辑状态、一第三逻辑状态及一第四逻辑状态，该数据管理方法包括：
接收对应于一逻辑地址的一数据更新指令，于接收该数据更新指令前，该逻辑地址对应至一实体地址；以及
施加一净化电压至该些存储器页面中位于该实体地址的一目标存储器页面，改变该目标存储器页面中的该些存储单元的一第一目标存储单元的逻辑状态。
2.如权利要求1所述的数据管理方法，其中施加该净化电压至该目标存储器页面的步骤包括：
施加一编程击发，使该些存储单元中该第一目标存储单元的逻辑状态由该第一逻辑状态改变为该第二逻辑状态。
3.如权利要求1所述的数据管理方法，其中施加该净化电压至该目标存储器页面的步骤包括：
施加一第一读取电压，找出该些存储单元中位于该第一逻辑状态的该第一目标存储单元；以及
以增量步阶脉冲编程的方式施加一第一编程电压使该目标存储单元的逻辑状态由该第一逻辑状态改变为该第四逻辑状态。
4.权利要求1所述的数据管理方法，施加该净化电压至该目标存储器页面的步骤包括：
依据一要被写入的数据，以增量步阶脉冲编程的方式施加一第一编程电压，改变该第一目标存储单元的逻辑状态。
5.如权利要求1所述的数据管理方法，其中各存储单元更包括一第三存储位，各该存储单元更具有一第五逻辑状态、一第六逻辑状态、一第七逻辑状态及一第八逻辑状态，施加该净化电压至该目标存储器页面的步骤包括：
施加一第一读取电压及一第二读取电压，找出该些存储单元中位于该第一逻辑状态的该第一目标存储单元及位于该第二逻辑状态的一第二目标存储单元；以及
以全序列编程方式施加一第二编程电压，使该第一目标存储单元的逻辑状态由该第一逻辑状态改变为该第八逻辑状态，以及使该第二目标存储单元的逻辑状态由该第二逻辑状态改变为该第七逻辑状态。
6.一种存储器装置，包括：
一存储器阵列，包括多个存储器页面，各该存储器页面包括多个存储单元，各该存储单元包括一第一存储位及一第二存储位，各该存储单元具有一第一逻辑状态、一第二逻辑状态、一第三逻辑状态及一第四逻辑状态；以及
一净化单元，接收对应于一逻辑地址的一数据更新指令，于接收该数据更新指令前，该逻辑地址对应至一第一实体地址，以及施加一净化电压至该些存储器页面中位于该实体地址的一目标存储器页面，改变该目标存储器页面中的该些存储单元的一第一目标存储单元的逻辑状态。
7.如权利要求6所述的存储器装置，其中该净化单元施加一编程击发，使该些存储单元中该第一目标存储单元的逻辑状态由该第一逻辑状态改变为该第二逻辑状态。
8.如权利要求6所述的存储器装置，其中该净化单元施加一第一读取电压，找出该些存储单元中位于该第一逻辑状态的该第一目标存储单元，以及以增量步阶脉冲编程的方式施加一第一编程电压使该目标存储单元的逻辑状态由该第一逻辑状态改变为该第四逻辑状态。
9.如权利要求6所述的存储器装置，其中该净化单元依据一要被写入的数据，以增量步阶脉冲编程的方式施加一第一编程电压改变该第一目标存储单元的逻辑状态。
10.如权利要求6所述的存储器装置，其中各存储单元更包括一第三存储位，各该存储单元更具有一第五逻辑状态、一第六逻辑状态、一第七逻辑状态及一第八逻辑状态，该净化单元施加一第一读取电压及一第二读取电压，找出该些存储单元中位于该第一逻辑状态的该第一目标存储单元及位于该第二逻辑状态的一第二目标存储单元，以及以全序列编程方式施加一第二编程电压，使该第一目标存储单元的逻辑状态由该第一逻辑状态改变为该第八逻辑状态，以及使该第二目标存储单元的逻辑状态由该第二逻辑状态改变为该第七逻辑状态。
CN201710854702.XA 2017-09-20 2017-09-20 存储器的数据管理方法及存储器装置 Active CN109522237B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710854702.XA CN109522237B (zh) 2017-09-20 2017-09-20 存储器的数据管理方法及存储器装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710854702.XA CN109522237B (zh) 2017-09-20 2017-09-20 存储器的数据管理方法及存储器装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109522237A true CN109522237A (zh) 2019-03-26
CN109522237B CN109522237B (zh) 2023-12-29

Family

ID=65768547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710854702.XA Active CN109522237B (zh) 2017-09-20 2017-09-20 存储器的数据管理方法及存储器装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109522237B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113741799A (zh) * 2020-05-27 2021-12-03 旺宏电子股份有限公司 存储器装置
TWI780967B (zh) * 2021-10-28 2022-10-11 旺宏電子股份有限公司 記憶體裝置及記憶體操作方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1905069A (zh) * 2005-07-29 2007-01-31 三星电子株式会社 将多级单元快闪存储设备编程的方法和装置
US20080101127A1 (en) * 2006-10-27 2008-05-01 Winbond Electronics Corp. Reading and writing method for non-volatile memory with multiple data states
CN101847443A (zh) * 2009-03-25 2010-09-29 三星电子株式会社 非易失性存储器器件和相关的编程方法
CN101859601A (zh) * 2009-04-07 2010-10-13 三星电子株式会社 对非易失性存储器器件编程的方法
US20150357035A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Integrated Silicon Solution, Inc. Resistive memory device implementing selective memory cell refresh
CN106356093A (zh) * 2015-07-17 2017-01-25 旺宏电子股份有限公司 存储器的操作方法及应用其的存储器装置
CN107068184A (zh) * 2015-11-25 2017-08-18 旺宏电子股份有限公司 存储器装置及操作存储器的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1905069A (zh) * 2005-07-29 2007-01-31 三星电子株式会社 将多级单元快闪存储设备编程的方法和装置
US20080101127A1 (en) * 2006-10-27 2008-05-01 Winbond Electronics Corp. Reading and writing method for non-volatile memory with multiple data states
CN101847443A (zh) * 2009-03-25 2010-09-29 三星电子株式会社 非易失性存储器器件和相关的编程方法
CN101859601A (zh) * 2009-04-07 2010-10-13 三星电子株式会社 对非易失性存储器器件编程的方法
US20150357035A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Integrated Silicon Solution, Inc. Resistive memory device implementing selective memory cell refresh
CN106356093A (zh) * 2015-07-17 2017-01-25 旺宏电子股份有限公司 存储器的操作方法及应用其的存储器装置
CN107068184A (zh) * 2015-11-25 2017-08-18 旺宏电子股份有限公司 存储器装置及操作存储器的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113741799A (zh) * 2020-05-27 2021-12-03 旺宏电子股份有限公司 存储器装置
TWI780967B (zh) * 2021-10-28 2022-10-11 旺宏電子股份有限公司 記憶體裝置及記憶體操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109522237B (zh) 2023-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5745418A (en) Flash memory mass storage system
US8949507B2 (en) Method for performing block management, and associated memory device and controller thereof
CN103425600B (zh) 一种固态盘闪存转换层中的地址映射方法
CN103502958B (zh) 逻辑地址转译
CN101354681B (zh) 存储器系统、非易失性存储器的磨损均衡方法及装置
CN108694128A (zh) 存储器系统中的使用单次地址更新的折叠操作
US7627712B2 (en) Method and system for managing multi-plane memory devices
CN103699344B (zh) 非易失性存储器装置及其操作方法
CN105573681B (zh) 一种ssd盘片内部raid组建方法及系统
CN106484319A (zh) 用于非易失性存储器的支持无效命令
CN102622309B (zh) 数据安全擦除方法及装置
CN105701021A (zh) 数据储存装置及其数据写入方法
CN108664418A (zh) 数据储存装置以及其操作方法
CN109947663A (zh) 分布式编程操作
WO2016053736A1 (en) Hardware automation for memory management
CN105637587A (zh) 通过选择两种写入顺序来改善差分预见读取模式的读取速度的在数据贮存装置中贮存数据的系统和方法
CN108038026A (zh) 一种基于闪存的数据快速恢复方法与系统
CN106683701B (zh) 存储器管理方法、存储器储存装置及存储器控制电路单元
CN103970669A (zh) 用于加速在固态设备中的回收操作的物理到逻辑地址映射
CN110047544A (zh) 用于包括qlc单元的存储器装置的编码方法及系统
CN103389881A (zh) 控制装置、存储装置以及数据写入方法
US20110093649A1 (en) Method for managing a plurality of blocks of a flash memory, and associated memory device and controller thereof
KR100914646B1 (ko) 멀티-플레인 구조의 플래시 메모리 관리 방법
CN109522237A (zh) 存储器的数据管理方法及存储器装置
US9026699B2 (en) Command execution using existing address information

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant