CN112201296A - 控制器、存储器系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种存储器系统包括：非易失性存储器装置；以及控制器，控制非易失性存储器装置。非易失性存储器装置包括存储器单元以第一模式存储一位数据的第一数据存储区域和存储器单元以第二模式存储两位或更多位数据的第二数据存储区域。控制器控制非易失性存储器装置以第二模式对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行读取操作。控制器将通过读取操作从第一数据存储区域读取的第一数据解码为第一模式的数据，并将通过读取操作从第二数据存储区域读取的第二数据解码为第二模式的数据。控制器控制非易失性存储器装置通过将读取第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为读取第一模式的数据的读取电压值来以第二模式对第一数据存储区域执行读取操作。

Description

控制器、存储器系统及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月8日提交的、申请号为10-2019-0082098的韩国申请的优先权，该韩国申请通过引用整体并入本文。
技术领域
各个实施例可总体涉及一种半导体装置，并且更特别地，涉及一种控制器、包括该控制器的存储器系统及其操作方法。
背景技术
近年来，计算机环境的范例变为几乎可以随时随地使用计算机系统的普适计算。因此，诸如移动电话、数码相机和膝上型计算机的便携式电子设备的使用已迅速增加。通常，便携式电子设备使用采用存储器装置的存储器系统。存储器系统可以用于存储在便携式电子设备中使用的数据。
使用存储器装置的存储器系统不具有机械驱动单元，展现良好的稳定性和耐用性、快的信息访问速率和低功耗。这样的存储器系统可以包括通用串行总线(USB)存储器装置、具有各种接口的存储卡、通用闪存(UFS)装置、固态驱动器(SSD)，等等。
发明内容
提供本公开的实施例，其能够改进存储器系统的交错性能。
在本公开的实施例中，一种存储器系统可以包括：非易失性存储器装置；以及控制器，被配置为控制非易失性存储器装置。非易失性存储器装置可以包括第一数据存储区域和第二数据存储区域，在第一数据存储区域中存储器单元以第一模式存储一位数据，在第二数据存储区域中存储器单元以第二模式存储两位或更多位数据。控制器可以控制非易失性存储器装置以第二模式对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行读取操作。控制器将通过读取操作从第一数据存储区域读取的第一数据解码为第一模式的数据，并且将通过读取操作从第二数据存储区域读取的第二数据解码为第二模式的数据。控制器可以控制非易失性存储器装置通过将用于读取第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为用于读取第一模式的数据的读取电压值来以第二模式对第一数据存储区域执行读取操作。
在本公开的实施例中，一种控制非易失性存储器装置的控制器可以包括：处理器，被配置为控制非易失性存储器装置以第二模式对第一数据存储区域和第二数据存储区执行读取操作，在第一数据存储区域中存储器单元以第一模式存储一位数据，在第二数据存储区域中存储器单元以第二模式存储两位或更多位数据；以及错误校正码(ECC)引擎，被配置为将通过读取操作从第一数据存储区域读取的第一数据解码为第一模式的数据，并且将通过读取操作从第二数据存储区域读取的第二数据解码为第二模式的数据。处理器可以控制非易失性存储器装置通过将用于读取第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为用于读取第一模式的数据的读取电压值来以第二模式对第一数据存储区域执行读取操作。
在本公开的实施例中，一种存储器系统的操作方法，该存储器系统包括非易失性存储器装置和被配置为控制该非易失性存储器装置的控制器，该方法可以包括：通过非易失性存储器装置以第二模式对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行读取操作，在第一数据存储区域中存储器单元以第一模式存储一位数据，在第二数据存储区域中存储器单元以第二模式存储两位或更多位数据；并且通过控制器，将通过读取操作从第一数据存储区域读取的第一数据解码为第一模式的数据，并且将通过读取操作从第二数据存储区域读取的第二数据解码为第二模式的数据。可以通过将用于读取第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为用于读取第一模式的数据的读取电压值来以第二模式对第一数据存储区域执行读取操作。
在本公开的实施例中，一种控制非易失性存储器装置的控制器的操作方法，该方法可以包括：控制非易失性存储器装置以第二模式对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行读取操作，在第一数据存储区域中存储器单元以第一模式存储一位数据，在第二数据存储区域中存储器单元以第二模式存储两位或更多位数据；将通过读取操作从第一数据存储区域读取的第一数据解码为第一模式的数据；将通过读取操作从第二数据存储区域读取的第二数据解码为第二模式的数据。控制非易失性存储器装置可以包括：控制非易失性存储器装置通过将用于读取第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为用于读取第一模式的数据的读取电压值来以第二模式对第一数据存储区域执行读取操作。
在本公开的实施例中，一种用于控制存储器装置的控制器的操作方法，存储器装置包括具有单层单元的第一存储区域和具有多层单元的第二存储区域，第一存储区域和第二存储区域共享路径，该方法可以包括：通过使用用于多层单元的多个读取电压之中的一个或多个，控制存储器装置根据路径交错方案分别从第一区域和第二区域读出第一数据和第二数据；并且根据用于单层单元的错误校正方案对第一数据进行错误校正，并根据用于多层单元的错误校正方案对第二数据进行错误校正。控制可以包括控制存储器装置将多个读取电压中的所选择的读取电压改变为用于单层单元的读取电压，以在读出期间读出第一数据。多个读取电压中的所选择的读取电压可以最接近用于单层单元的读取电压。
根据本公开的实施例，可以改进存储器系统的交错性能。
在下文标题为“具体实施方式”的部分中描述了这些和其它特征、方面和实施例。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的主题的以上和其它方面、特征和优点，在附图中：
图1是示出根据本公开的实施例的存储器系统的配置的示图；
图2至图5是用于描述根据本公开的实施例的存储器系统的操作方法的示图；
图6是示出根据本公开的实施例的包括固态驱动器(SSD)的数据处理系统的示图；
图7是示出图6中的控制器的配置的示图；
图8是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统的数据处理系统的示图；
图9是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统的数据处理系统的示图；
图10是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统的网络系统的示图；以及
图11是示出根据本公开的实施例的存储器系统中包括的非易失性存储器装置的示图。
具体实施方式
将参照附图更详细地描述本发明的各个实施例。附图是各个实施例和中间结构的示意图。因此，例如由于制造技术和/或容差而导致的示图的配置和形状的变化是可被预期的。因此，所描述的实施例不应被解释为被限于本文所图示的特定配置和形状，而是可以包括配置和形状的偏差，该偏差不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的精神和范围。
本文参考本发明的理想化实施例的横截面和/或平面图示来描述本发明。然而，本发明的实施例不应被解释为限制本发明构思。尽管将示出和描述本发明的一些实施例，但是本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变。
图1是示出根据本发明的实施例的存储器系统10的配置的示图。
参照图1，根据实施例的存储器系统10可以存储待由诸如移动电话、MP3播放器、膝上型计算机、台式计算机、游戏机、电视(TV)、车载信息娱乐系统等的主机20访问的数据。
根据联接到主机20的接口协议，存储器系统10可以被制造为各种类型的存储装置中的任意一种。例如，存储器系统10可以被配置为诸如以下的各种类型的存储装置中的任意一种：固态驱动器(SSD)，以MMC、eMMC、RS-MMC和微型MMC形式的多媒体卡，以SD、迷你SD和微型SD形式的安全数字卡，通用串行总线(USB)存储装置，通用闪存(UFS)装置，个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡型存储装置，外围组件互连(PCI)卡型存储装置，高速PCI(PCI-E)卡型存储装置，紧凑型闪存(CF)卡，智能媒体卡，记忆棒等。
存储器系统10可以被制造为各种类型的封装中的任意一种。例如，存储器系统10可被制造为诸如以下的各种类型的封装中的任意一种：堆叠封装(POP)、系统级封装(SIP)、片上系统(SOC)、多芯片封装(MCP)、板上芯片(COB)、晶圆级制造封装(WFP)以及晶圆级堆叠封装(WSP)。
存储器系统10可以包括非易失性存储器装置100和控制器200。
非易失性存储器装置100可以作为存储器系统10的存储介质来操作。非易失性存储器装置100可以根据存储单元包括各种类型的非易失性存储器装置中的任意一种，诸如NAND闪速存储器装置、NOR闪速存储器装置、使用铁电电容器的铁电随机存取存储器(FRAM)、使用隧道磁阻(TMR)层的磁性随机存取存储器(MRAM)、使用硫属化物合金的相变随机存取存储器(PRAM)和使用过渡金属化合物的电阻式随机存取存储器(ReRAM)。
尽管在图1中已示出存储器系统10包括一个非易失性存储器装置100，但是存储器系统10可以包括多个非易失性存储器装置100，并且本公开可以等同地应用于包括多个非易失性存储器装置100的存储器系统10。
将在下文参照图11详细描述的非易失性存储器装置100可以包括存储器单元阵列110，该存储器单元阵列110包括布置在多个字线WL1至WLm和多个位线BL1至BLn彼此交叉的区域中的多个存储器单元MC。存储器单元阵列110可以包括多个存储块，并且每个存储块可以包括多个页面。
例如，存储器单元阵列中的每个存储器单元可以是待存储单个位数据(例如，1位数据)的单层单元(SLC)和待存储2位或更多位数据的多层单元(MLC)。MLC可存储2位数据、3位数据、4位数据等。通常，待存储2位数据的存储器单元可以被称为MLC，待存储3位数据的存储器单元可以被称为三层单元(TLC)，并且待存储4位数据的存储器单元可以被称为四层单元(QLC)。然而，待存储2位或更多位数据的存储器单元可以统称为MLC。
存储器单元阵列110可以包括至少一个或多个SLC和MLC存储器单元。存储器单元阵列110包括以二维(2D)水平结构布置的存储器单元或以3D垂直结构布置的存储器单元。
控制器200可通过驱动加载到存储器230中的固件或软件来控制存储器系统10的全部操作。控制器200可以解码和驱动代码类型指令或算法，诸如固件或软件。控制器200可以利用硬件或硬件和软件的组合来实现。
控制器200可以包括主机接口210、处理器220、存储器230、存储器接口240和错误校正码(ECC)引擎250。
主机接口210可根据主机20的协议执行主机20与存储器系统10之间的接口连接。例如，主机接口210通过USB协议、UFS协议、MMC协议、并行高级技术附件(PATA)协议、串行高级技术附件(SATA)协议、小型计算机系统接口(SCSI)协议、串列SCSI(SAS)协议、PCI协议和PCI-E协议之中的任意协议与主机20通信。
处理器220可以由微控制单元(MCU)和中央处理单元(CPU)构成。处理器220可以处理从主机20传送的请求。为了处理从主机20传送的请求，处理器220可以驱动加载到存储器230中的代码类型指令或算法(例如，固件)，并控制诸如主机接口210、存储器230和存储器接口240的内部功能块以及非易失性存储器装置100。
处理器220可以基于从主机20传送的请求生成用于控制非易失性存储器装置100的操作的控制信号，并通过存储器接口240将所生成的控制信号提供给非易失性存储器装置100。
存储器230被配置为随机存取存储器，诸如动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)。存储器230可以存储通过处理器220驱动的固件。存储器230还可以存储用于驱动固件所需的数据(例如，元数据)。例如，存储器230可以作为处理器220的工作存储器来操作。
在实施例中，存储器230可以包括用于各种目的区域，诸如待存储闪存转换层(FTL)的区域、用作对与从主机20提供的请求相对应的命令进行排队的命令队列(CMDQ)的区域、用作待临时存储写入数据的写入数据缓冲器的区域、用作待临时存储读取数据的读取数据缓冲器的区域以及用作待高速缓存映射数据的映射高速缓存缓冲器的区域。
存储器接口240可以根据处理器220的控制来控制非易失性存储器装置100。存储器接口240可以指存储器控制器。存储器接口240可以向非易失性存储器装置100提供控制信号。控制信号可以包括命令、地址、操作控制信号等，以用于控制非易失性存储器装置100。存储器接口240可以将存储在数据缓冲器中的数据提供给非易失性存储器装置100，或者将从非易失性存储器装置100传送的数据存储在数据缓冲器中。
ECC引擎250可以通过对从主机20提供的写入数据执行ECC编码来生成奇偶校验，并使用奇偶校验对从非易失性存储器装置100读出的读取数据执行ECC解码。
图2至图3是描述根据实施例的存储器系统的操作方法的示图。
在图2中，下标(a)示出在一个存储器单元存储一位数据的SLC模式中的存储器单元的阈值电压分布的示例，下标(b)示出在一个存储器单元存储两位数据的MLC模式下的存储器单元的阈值电压分布的示例，以及下标(c)示出在一个存储器单元存储三位数据的TLC模式下的存储器单元的阈值电压分布的示例。由于可以根据存储器系统10的使用目的、耐用性等在制造阶段或使用阶段中不同地设置阈值电压分布，所以图2中示出的阈值电压分布的三个示例仅仅是示例性的。
参照图2，在SLC模式中，可能需要一个读取电压S_Rv来划分两个阈值电压分布，例如，第一阈值电压分布状态0和第二阈值电压分布状态1。在MLC模式中，可能需要三个读取电压M_Rv0、M_Rv1和M_Rv2来划分四个阈值电压分布状态0、状态1、状态2和状态3。在TLC模式中，可能需要七个读取电压T_Rv0、T_Rv1、T_Rv2、T_Rv3、T_Rv4、T_Rv5和T_Rv6来划分八个阈值电压分布状态0、状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6和状态7。
通常，阈值电压分布和读取电压可以根据待存储在一个存储器单元中的数据的位数量而改变。当两个数据存储区域中包括的待存储在存储器单元中的数据的位数量彼此不同时，例如，当第一数据存储区域以SLC模式被编程且第二数据存储区域以MLC模式被编程时，可能无法以交错方式对第一数据存储区域和第二数据存储区域同时执行读取操作。这是因为存储器系统10的控制器200必须控制非易失性存储器装置100彼此独立地以SLC模式和MLC模式执行读取操作。
从图2和图3可以看出，MLC模式的读取电压或TLC模式的读取电压中的任意一个可具有接近SLC模式的读取电压的值。
在实施例中，非易失性存储器装置100包括寄存器，该寄存器被配置为基于存储器单元中存储的数据位根据模式来存储读取电压值。非易失性存储器装置100可以在控制器200的控制下，在读取操作中基于存储在寄存器中的读取电压对存储器单元执行读取操作。例如，如图3所示，非易失性存储器装置100包括被配置为存储用于MLC模式的读取电压的第一至第四寄存器。在该示例中，读取电压M_Rv0可以存储在第一寄存器中，读取电压M_Rv1可以存储在第二寄存器中，读取电压M_Rv2可以存储在第三寄存器中，并且用于SLC模式的读取电压S_Rv可以存储在第四寄存器中。当读取平面Plane_0(例如，第一数据存储区310)中包括的存储器单元中存储的数据时，非易失性存储器装置100可以基于存储在第四寄存器中的读取电压S_Rv执行读取操作。
因此，参照图3，根据实施例的存储器系统10响应于来自主机20对以SLC模式被编程的数据存储区域310的读取请求，可以控制非易失性存储器装置100，通过将MLC模式、TLC等的读取电压中的任意一个(例如，读取电压M_Rv1)改变为SLC模式的读取电压的值(例如，S_Rv)来对以SLC模式被编程的第一数据存储区域310执行读取操作，并且将作为读取操作的结果的读取数据解码为根据SLC模式的数据(例如第一模式的数据)。因此，可以提供以交错方式对以SLC模式被编程的数据存储区域310和以MLC模式、TLC模式等被编程的数据存储区域320同时执行读取操作的技术。
图4和图5是描述根据实施例的存储器系统10的操作方法的示图。
参照图4，在操作S410中，存储器系统10可以从主机20接收读取命令。例如，参照图5，控制器200的主机接口210可以从主机20接收第一读取命令和第二读取命令。主机接口210可以通过总线BUS将接收到的读取命令传送到处理器220。
在实施例中，第一读取命令可以是针对以第一模式(例如，SLC模式)被编程的第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)的读取命令，以第一模式(例如，SLC模式)被编程的第一数据存储区域310操作以在一个存储器单元中存储一位数据。
在实施例中，第二读取命令可以是针对以第二模式(例如，MLC模式、TLC模式、QLC模式等)被编程的第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)的读取命令，以第二模式(例如，MLC模式、TLC模式、QLC模式等)被编程的第二数据存储区域320操作以在一个存储器单元中存储两位或更多位数据。
在操作S420中，存储器系统10可以对接收到的读取命令进行排队。例如，参照图5，处理器220可对从主机20接收的第一读取命令和第二读取命令进行排队，以按照交错方式对第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)和第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)同时执行读取操作。
在操作S430中，存储器系统10可以确定用于将以第二模式读取第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)的读取电压改变为用于以第一模式读取第一数据存储区域的读取电压的偏移值。例如，参照图5，处理器220可确定第二模式的读取电压中的任意一个作为待被改变为用于第一模式的读取操作的读取电压的目标，并将所确定的读取电压和用于第一模式的读取操作的读取电压之间的差作为偏移值。处理器220可以通过存储器接口240将信号传送到非易失性存储器装置100，该信号控制以第二模式对第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)和第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)执行读取操作。控制信号可以包括所确定的偏移值。
在实施例中，处理器220可以将信号传送到非易失性存储器装置100，该信号控制以路径交错方式对第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)和第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)执行读取操作。
在操作S440中，存储器系统10可以对第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)和第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)执行读取操作。例如，参照图5，非易失性存储器装置100可以响应于处理器220的控制信号，基于第二模式的读取电压来读取包括在第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)和第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)中的存储器单元的阈值电压分布。非易失性存储器装置100可以通过通道CH，将以第二模式从第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)读取的第一读取数据和从第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)读取的第二读取数据传送到存储器接口240。
在实施例中，非易失性存储器装置100可以基于控制信号中包括的偏移值，通过将第二模式的读取电压中的任意一个改变为第一模式的读取电压值，以第二模式对第一数据存储区域执行读取操作。
在实施例中，非易失性存储器装置100可以根据处理器220的控制信号对第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)和第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)同时执行读取操作，并且首先将第一读取数据和第二读取数据中的任意一个传送到存储器接口240，然后将另一读取数据传送到存储器接口240。这是因为由于第一数据存储区域310和第二数据存储区域320中共享一个路径330，所以第一读取数据和第二读取数据可能不会被同时传送到存储器接口240。
在操作S450中，存储器系统10可以对从第一数据存储区域310(例如，plane_0的SLC)和第二数据存储区域320(例如，plane_1的MLC)读取的第一和第二读取数据进行解码。例如，参照图5，存储器接口240可以从非易失性存储器装置100接收第一读取数据和第二读取数据，并通过总线BUS将所接收的第一和第二读取数据传送到ECC引擎250。ECC引擎250可以将第一读取数据解码为第一模式的数据(例如，SLC模式的数据)并且将第二读取数据解码为第二模式的数据(例如，MLC模式、TLC模式、QLC模式等的数据)。
在实施例中，存储器230可以存储经解码的数据。
在操作S460中，存储器系统10可以将与第一读取命令及第二读取命令相对应的数据传送到主机20。例如，参照图5，存储器230可以通过总线BUS从ECC引擎250接收并存储经解码的第一数据及第二数据。主机接口210可以将存储在存储器230中的数据传送到主机20。
图6是示出根据实施例的包括固态驱动器(SSD)的数据处理系统的示例的框图。参照图6，数据处理系统2000可以包括主机2100和固态驱动器(SSD)2200。
SSD 2200可以包括控制器2210、缓冲存储器装置2220、非易失性存储器装置2231至223n、电源2240、信号连接器2250和电源连接器2260。
控制器2210可以控制SSD 2200的全部操作。
缓冲存储器装置2220可以临时存储待存储在非易失性存储器装置2231至223n中的数据。此外，缓冲存储器装置2220可以临时存储从非易失性存储器装置2231至223n读出的数据。根据控制器2210的控制，可以将临时存储在缓冲存储器装置2220中的数据传送到主机2100或非易失性存储器装置2231至223n。
非易失性存储器装置2231至223n可以用作SSD 2200的存储介质。非易失性存储器装置2231至223n可以分别通过多个通道CH1至CHn与控制器2210联接。一个或多个非易失性存储器装置可以联接到一个通道。联接到一个通道的非易失性存储器装置可以联接到相同的信号总线和数据总线。
电源2240可以将通过电源连接器2260输入的电力PWR提供到SSD 2200的内部。电源2240可以包括辅助电源2241。辅助电源2241可以提供电力以允许SSD 2200在发生突然断电(SPO)时正常终止。辅助电源2241可以包括能够对电力PWR充电的大容量电容器。
控制器2210可以通过信号连接器2250与主机2100交换信号SGL。信号SGL可以包括命令、地址、数据等。信号连接器2250可以根据主机2100和SSD 2200之间的接口方案由各种类型的连接器来配置。
图7是图6所示的控制器的示例的框图。参照图7，控制器2210可以包括主机接口单元2211、控制单元2212、随机存取存储器2213、错误校正码(ECC)单元2214、以及存储器接口单元2215。
主机接口单元2211可以根据主机2100的协议提供主机2100与SSD 2200之间的接口连接。例如，主机接口单元2211可以通过SD、USB、MMC、嵌入式MMC(eMMC)、PCMCIA、PATA、SATA、SCSI、SAS、PCI-E和UFS协议中的任意一个与主机2100通信。另外，主机接口单元2211可以执行支持主机2100将SSD 2200识别为例如硬盘驱动器(HDD)的通用存储器系统的的磁盘仿真功能。
控制单元2212可以分析和处理从主机2100输入的信号SGL。控制单元2212可以根据用于驱动SSD 2200的固件或软件来控制内部功能块的操作。随机存取存储器2213可以用作用于驱动这种固件或软件的工作存储器。
ECC单元2214可以生成待被传送到非易失性存储器装置2231至223n的数据的奇偶校验数据。所生成的奇偶校验数据可以与数据一起存储在非易失性存储器装置2231至223n中。ECC单元2214可以基于奇偶校验数据来检测从非易失性存储器装置2231至223n读出的数据的错误。当所检测的错误在可校正范围内时，ECC单元2214可以校正所检测的错误。
存储器接口单元2215可以根据控制单元2212的控制向非易失性存储器装置2231至223n提供诸如命令和地址的控制信号。存储器接口单元2215可以根据控制单元2212的控制与非易失性存储器装置2231至223n交换数据。例如，存储器接口单元2215可以将存储在缓冲存储器装置2220中的数据提供给非易失性存储器装置2231至223n，或者将从非易失性存储器装置2231至223n读出的数据提供给缓冲存储器装置2220。
图8是示出根据实施例的包括存储器系统的数据处理系统的示例的示图。参照图8，数据处理系统3000可以包括主机3100和存储器系统3200。
主机3100可以以印刷电路板的板形式来配置。虽然图8中未示出，但是主机3100可以包括用于执行主机的功能的内部功能块。
主机3100可以包括连接端子3110，诸如插座、插槽或连接器。存储器系统3200可以安装在连接端子3110上。
存储器系统3200可以以诸如印刷电路板的板形式来配置。存储器系统3200可以指存储器模块或存储卡。存储器系统3200可以包括控制器3210、缓冲存储器装置3220、非易失性存储器装置3231和3232、电源管理集成电路(PMIC)3240以及连接端子3250。
控制器3210可以控制存储器系统3200的全部操作。控制器3210可以与图7所示的控制器2210相同的方式来配置。
缓冲存储器装置3220可以临时存储待存储在非易失性存储器装置3231和3232中的数据。此外，缓冲存储器装置3220可以临时存储从非易失性存储器装置3231和3232读出的数据。根据控制器3210的控制，可以将临时存储在缓冲存储器装置3220中的数据传送到主机3100或非易失性存储器装置3231和3232。
非易失性存储器装置3231和3232可以用作存储器系统3200的存储介质。
PMIC 3240可以将通过连接端子3250输入的电力提供到存储器系统3200的内部。PMIC 3240可根据控制器3210的控制来管理存储器系统3200的电力。
连接端子3250可以联接到主机3100的连接端子3110。通过连接端子3250，可以在主机3100和存储器系统3200之间传送诸如命令、地址、数据等的信号和电力。连接端子3250可以根据主机3100与存储器系统3200之间的接口方案以各种类型来配置。连接端子3250可设置于存储器系统3200的任意侧上。
图9是示出根据实施例的包括存储器系统的数据处理系统的示例的框图。参照图9，数据处理系统4000可以包括主机4100和存储器系统4200。
主机4100可以以诸如印刷电路板的板形式来配置。虽然图9中未示出，但是主机4100可以包括用于执行主机的功能的内部功能块。
存储器系统4200可以以表面安装型封装的形式来配置。存储器系统4200可以通过焊球4250安装在主机4100上。存储器系统4200可以包括控制器4210、缓冲存储器装置4220和非易失性存储器装置4230。
控制器4210可以控制存储器系统4200的全部操作。控制器4210可以与图7所示的控制器2210相同的方式来配置。
缓冲存储器装置4220可以临时存储待存储在非易失性存储器装置4230中的数据。此外，缓冲存储器装置4220可以临时存储从非易失性存储器装置4230读出的数据。根据控制器4210的控制，可以将临时存储在缓冲存储器装置4220中的数据传送到主机4100或非易失性存储器装置4230。
非易失性存储器装置4230可以用作存储器系统4200的存储介质。
图10是示出根据实施例的包括存储器系统的网络系统5000的示例的示图。参照图10，网络系统5000可以包括通过网络5500彼此联接的服务器系统5300和多个客户端系统5410至5430。
服务器系统5300可以响应于来自多个客户端系统5410至5430的请求来服务数据。例如，服务器系统5300可以存储从多个客户端系统5410至5430提供的数据。在另一示例中，服务器系统5300可以将数据提供给多个客户端系统5410至5430。
服务器系统5300可以包括主机5100和存储器系统5200。存储器系统5200可以被配置为图1中所示的存储器系统10、图6中所示的存储器系统2200、图8中所示的存储器系统3200或图9中所示的存储器系统4200。
图11是示出根据实施例的存储器系统中包括的非易失性存储器装置的示例的框图。参照图11，非易失性存储器装置100可以包括存储器单元阵列110、行解码器120、数据读取/写入块130、列解码器140、电压生成器150和控制逻辑160。
存储器单元阵列110可以包括存储器单元MC，存储器单元MC被布置在字线WL1至WLm和位线BL1至BLn彼此交叉的区域中。
行解码器120可以通过字线WL1至WLm与存储器单元阵列110联接。行解码器120可以根据控制逻辑160的控制来操作。行解码器120可以对从外部装置(未示出)提供的地址进行解码。行解码器120可以基于解码结果选择并驱动字线WL1至WLm。例如，行解码器120可以将从电压生成器150提供的字线电压提供给字线WL1至WLm。
数据读取/写入块130可以通过位线WL1至WLm与存储器单元阵列110联接。数据读取/写入块130可以包括与位线BL1至BLn对应的读取/写入电路RW1至RWn。数据读取/写入块130可以根据控制逻辑160的控制来操作。数据读取/写入块130可根据操作模式作为写入驱动器或读出放大器进行操作。例如，数据读取/写入块130可以在写入操作中作为写入驱动器来操作，该写入驱动器将从外部装置提供的数据存储在存储器单元阵列110中。在另一示例中，数据读取/写入块130可以在读取操作中作为读出放大器来操作，该读出放大器从存储器单元阵列110读出数据。
列解码器140可以根据控制逻辑160的控制来操作。列解码器140可以对从外部装置提供的地址进行解码。列解码器140可以基于解码结果，将数据输入/输出线(或数据输入/输出缓冲器)与数据读取/写入块130的分别对应于位线BL1至BLn的读取/写入电路RW1至RWn联接。
电压生成器150可以生成待在非易失性存储器装置100的内部操作中使用的电压。由电压生成器150生成的电压可以施加到存储器单元阵列110的存储器单元MC。例如，在编程操作中生成的编程电压可以被施加到待执行编程操作的存储器单元的字线。在另一示例中，在擦除操作中生成的擦除电压可以被施加到待执行擦除操作的存储器单元的阱区。在又一示例中，在读取操作中生成的读取电压可以被施加到待执行读取操作的存储器单元的字线。
控制逻辑160可以基于从外部装置提供的控制信号来控制非易失性存储器装置100的全部操作。例如，控制逻辑160可以控制非易失性存储器装置100的操作，诸如非易失性存储器装置100的读取操作、写入操作和擦除操作。
本发明的上述实施例旨在说明而非限制本发明。各种替代方案和等同方案是可能的。本发明不受本文所述实施例的限制。本发明也不限于任何特定类型的半导体装置。鉴于本公开，其它增加、删减或修改对于本领域技术人员是显而易见的，并且旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (21)

1.一种存储器系统，包括：
非易失性存储器装置；以及
控制器，控制所述非易失性存储器装置，
其中所述非易失性存储器装置包括第一数据存储区域和第二数据存储区域，在所述第一数据存储区域中存储器单元以第一模式存储一位数据，在所述第二数据存储区域中存储器单元以第二模式存储两位或更多位数据，
所述控制器控制所述非易失性存储器装置以所述第二模式对所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域执行读取操作，
所述控制器将通过所述读取操作从所述第一数据存储区域读取的第一数据解码为所述第一模式的数据，
所述控制器将通过所述读取操作从所述第二数据存储区域读取的第二数据解码为所述第二模式的数据，并且
所述控制器控制所述非易失性存储器装置通过将用于读取所述第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为用于读取所述第一模式的数据的读取电压值来以所述第二模式对所述第一数据存储区域执行所述读取操作。
2.根据权利要求1所述的存储器系统，
其中所述控制器从主机接收针对所述第一数据存储区域的第一读取命令和针对所述第二数据存储区域的第二读取命令，并对所述第一读取命令和所述第二读取命令进行排队，
其中所述控制器基于所排队的读取命令，控制所述非易失性存储器装置以路径交错方式对所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域执行所述读取操作，并且
其中所述控制器将经解码的第一数据和经解码的第二数据传送到所述主机。
3.根据权利要求2所述的存储器系统，其中所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域包括在共享路径的不同平面中。
4.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述控制器控制所述非易失性存储器装置仅根据用于读取所述第二模式的数据的所述多个读取电压之中最接近用于读取所述第一模式的数据的读取电压的读取电压来对所述第一数据存储区域执行所述读取操作。
5.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述第一模式是所述第一数据存储区域中包括的多个存储器单元作为单层单元即SLC进行操作的操作模式，并且所述第二模式是所述第二数据存储区域中包括的多个存储器单元作为多层单元即MLC、三层单元即TLC和四层单元即QLC中的至少一个进行操作的操作模式。
6.一种控制非易失性存储器装置的控制器，所述控制器包括：
处理器，控制所述非易失性存储器装置以第二模式对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行读取操作，在所述第一数据存储区域中存储器单元以第一模式存储一位数据，在所述第二数据存储区域中存储器单元以所述第二模式存储两位或更多位数据；以及
错误校正码引擎，即ECC引擎，将通过所述读取操作从所述第一数据存储区域读取的第一数据解码为所述第一模式的数据，并且将通过所述读取操作从所述第二数据存储区域读取的第二数据解码为所述第二模式的数据，
其中所述处理器控制所述非易失性存储器装置通过将用于读取所述第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为用于读取所述第一模式的数据的读取电压值来以所述第二模式对所述第一数据存储区域执行所述读取操作。
7.根据权利要求6所述的控制器，
进一步包括主机接口，所述主机接口与主机执行数据通信，
其中所述处理器从所述主机接收针对所述第一数据存储区域的第一读取命令和针对所述第二数据存储区域的第二读取命令，并对所述第一读取命令和所述第二读取命令进行排队，并且
其中所述处理器基于所排队的读取命令，控制所述非易失性存储器装置以路径交错方式对所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域执行所述读取操作。
8.根据权利要求6所述的控制器，其中所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域包括在共享路径的不同平面中。
9.根据权利要求6所述的控制器，其中所述处理器控制所述非易失性存储器装置仅根据用于读取所述第二模式的数据的所述多个读取电压之中最接近用于读取所述第一模式的数据的读取电压的读取电压来对所述第一数据存储区域执行所述读取操作。
10.根据权利要求6所述的控制器，其中所述第一模式是所述第一数据存储区域中包括的多个存储器单元作为单层单元即SLC进行操作的操作模式，并且所述第二模式是所述第二数据存储区域中包括的多个存储器单元作为多层单元即MLC、三层单元即TLC和四层单元即QLC中的至少一个进行操作的操作模式。
11.一种存储器系统的操作方法，所述存储器系统包括非易失性存储器装置和控制所述非易失性存储器装置的控制器，所述方法包括：
通过所述非易失性存储器装置，以第二模式对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行读取操作，在所述第一数据存储区域中存储器单元以第一模式存储一位数据，在所述第二数据存储区域中存储器单元以所述第二模式存储两位或更多位数据；并且
通过所述控制器，将通过所述读取操作从所述第一数据存储区域读取的第一数据解码为所述第一模式的数据；
通过所述控制器，将通过所述读取操作从所述第二数据存储区域读取的第二数据解码为所述第二模式的数据，
其中通过将用于读取所述第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为用于读取所述第一模式的数据的读取电压值来以所述第二模式对所述第一数据存储区域执行所述读取操作。
12.根据权利要求11所述的方法，
进一步包括：
通过所述控制器，从主机接收针对所述第一数据存储区域的第一读取命令和针对所述第二数据存储区域的第二读取命令，并对所述第一读取命令和所述第二读取命令进行排队；并且
通过所述控制器，将经解码的第一数据和经解码的第二数据传送到所述主机，
其中基于所排队的读取命令以路径交错方式对所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域执行所述读取操作。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域包括在共享路径的不同平面中。
14.根据权利要求11所述的方法，其中仅根据用于读取所述第二模式的数据的所述多个读取电压之中最接近用于读取所述第一模式的数据的读取电压的读取电压，对所述第一数据存储区域执行所述读取操作。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一模式是所述第一数据存储区域中包括的多个存储器单元作为单层单元即SLC进行操作的操作模式，并且所述第二模式是所述第二数据存储区域中包括的多个存储器单元作为多层单元即MLC、三层单元即TLC和四层单元即QLC中的至少一个进行操作的操作模式。
16.一种控制器的操作方法，所述控制器控制非易失性存储器装置，所述方法包括：
控制所述非易失性存储器装置以第二模式对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行读取操作，在所述第一数据存储区域中存储器单元以第一模式存储一位数据，在所述第二数据存储区域中存储器单元以所述第二模式存储两位或更多位数据；
将通过所述读取操作从所述第一数据存储区域读取的第一数据解码为所述第一模式的数据；并且
将通过所述读取操作从所述第二数据存储区域读取的第二数据解码为所述第二模式的数据，
其中控制所述非易失性存储器装置包括控制所述非易失性存储器装置通过将用于读取所述第二模式的数据的多个读取电压中的任意一个改变为用于读取所述第一模式的数据的读取电压值来以所述第二模式对所述第一数据存储区域执行所述读取操作。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
从主机接收针对所述第一数据存储区域的第一读取命令和针对所述第二数据存储区域的第二读取命令，并对所述第一读取命令和所述第二读取命令进行排队；并且
将经解码的第一数据和经解码的第二数据传送到所述主机，
其中控制所述非易失性存储器装置包括基于所排队的读取命令，控制所述非易失性存储器装置以路径交错方式对所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域执行所述读取操作。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域包括在共享路径的不同平面中。
19.根据权利要求16所述的方法，其中控制所述非易失性存储器装置包括控制所述非易失性存储器装置仅根据用于读取所述第二模式的数据的所述多个读取电压之中最接近用于读取所述第一模式的数据的读取电压的读取电压，对所述第一数据存储区域执行所述读取操作。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一模式是所述第一数据存储区域中包括的多个存储器单元作为单层单元即SLC进行操作的操作模式，且所述第二模式是所述第二数据存储区域中包括的多个存储器单元作为多层单元即MLC、三层单元即TLC和四层单元即QLC中的至少一个进行操作的操作模式。
21.一种用于控制存储器装置的控制器的操作方法，所述存储器装置包括具有单层单元的第一存储区域和具有多层单元的第二存储区域，所述第一存储区域和所述第二存储区域共享路径，所述方法包括：
通过使用用于所述多层单元的多个读取电压之中的一个或多个读取电压，控制所述存储器装置根据路径交错方案分别从所述第一区域和所述第二区域读出第一数据和第二数据；并且
根据用于所述单层单元的错误校正方案对所述第一数据进行错误校正，并且根据用于所述多层单元的错误校正方案对第二数据进行错误校正，
其中所述控制包括控制所述存储器装置将所述多个读取电压中的所选择的读取电压改变为用于所述单层单元的读取电压，以在所述读出期间读出所述第一数据，并且
其中所述多个读取电压中的所述所选择的读取电压最接近用于所述单层单元的读取电压。
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