CN117520212A - 确定读取回收的非易失性存储器设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种操作非易失性存储器设备的方法，所述非易失性存储器设备被配置为与存储控制器通信，所述方法包括：从存储控制器接收指示读取回收确定并包括环境信息的第一请求，基于第一请求执行第一片上读取操作以用于生成第一分布信息，基于第一分布信息确定是否需要读取回收，以及响应于确定需要读取回收，向存储控制器提供具有第一位值的确定结果。

Description

确定读取回收的非易失性存储器设备及其操作方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年8月4日在韩国知识产权提交的第10-2022-0097196号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本文描述的本公开的实施例涉及一种非易失性存储器设备，并且更具体地，涉及一种被配置为确定是否需要读取回收的非易失性存储器设备、操作该非易失性存储器设备的方法以及操作包括该非易失性存储器设备的存储设备的方法。
背景技术
存储器设备响应于写入请求而存储数据，并响应于读取请求而输出存储在其中的数据。例如，存储器设备可以被分类为易失性存储器设备或非易失性存储器设备，易失性存储器设备在电源中断时丢失存储在其中的数据，诸如动态随机存取存储器(DRAM)设备、静态RAM(SRAM)设备；非易失性存储器设备即使在电源中断时也保留存储在其中的数据，诸如闪存设备、相变RAM(PRAM)、磁性RAM(MRAM)或电阻RAM(RRAM)。
非易失性存储器设备的存储器单元可以具有与数据的位值相对应的编程的阈值电压分布。阈值电压分布会由于诸如保持、读取干扰和热载流子注入(HCI)的各种因素而改变。阈值电压分布的改变会导致非易失性存储器设备的可靠性的降低。为了维持非易失性存储器设备的可靠性，当阈值电压分布的变化超过阈值时，会需要读取回收。
发明内容
本公开的实施例提供了一种被配置为确定是否需要读取回收的非易失性存储器设备、一种操作该非易失性存储器设备的方法以及一种操作包括该非易失性存储器设备的存储设备的方法。
根据实施例，一种操作与存储控制器通信的非易失性存储器设备的方法包括：从存储控制器接收指示读取回收确定并包括环境信息的第一请求，基于第一请求执行第一片上读取操作以用于生成第一分布信息，基于第一分布信息确定是否需要读取回收，以及响应于确定需要读取回收，向存储控制器提供具有第一位值的确定结果。
根据实施例，一种操作存储设备的方法，该存储设备包括非易失性存储器设备和存储控制器，所述方法包括：由存储控制器向非易失性存储器设备提供指示读取回收确定并包括环境信息的第一请求，由非易失性存储器设备基于第一请求执行片上读取操作以用于生成分布信息，由非易失性存储器设备基于分布信息确定是否需要读取回收，响应于确定需要读取回收，由非易失性存储器设备向存储控制器提供具有第一位值的确定结果，由存储控制器基于具有第一位值的确定结果向非易失性存储器设备提供指示读取回收操作的第二请求，以及由非易失性存储器设备基于第二请求执行读取回收操作。
根据实施例，非易失性存储器设备包括存储目标数据的存储器单元阵列，以及基于与存储控制器的通信来管理目标数据的控制逻辑。控制逻辑从存储控制器接收指示读取回收确定并包括环境信息的请求，基于请求执行目标数据的片上读取操作以用于生成分布信息，基于分布信息确定是否需要目标数据的读取回收，响应于确定需要读取回收，向存储控制器提供具有第一位值的确定结果，以及响应于确定不需要读取回收，向存储控制器提供具有不同于第一位值的第二位值的确定结果。
附图说明
通过参考附图详细描述本公开的实施例，本公开的上述和其他目的和特征将变得显而易见。
图1是根据本公开的一些实施例的存储系统的框图。
图2是详细图示根据本公开的一些实施例的图1的存储控制器的框图。
图3是详细图示根据本公开的一些实施例的图1的非易失性存储器设备的框图。
图4A是图示根据本公开的一些实施例的三层单元的阈值电压分布的示图。
图4B是图示根据本公开的一些实施例的四层单元的阈值电压分布的示图。
图5是图示根据本公开的一些实施例的阈值电压分布的改变的示图。
图6是图示根据本公开的一些实施例的温度信息与阈值电压分布之间的关系的示图。
图7是图示根据本公开的一些实施例的编程/擦除(P/E)周期与阈值电压分布之间的关系的示图。
图8是图示根据本公开的一些实施例的偏移信息的示图。
图9是图示根据本公开的一些实施例的分布信息的示图。
图10A是图示根据本公开的一些实施例的片上谷搜索(OVS)计数值与错误计数值之间的关系的示图。
图10B是图示根据本公开的一些实施例的OVS计数值与错误计数值之间的关系的示图。
图11是图示操作传统存储设备的方法的流程图。
图12是图示根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法的流程图。
图13是图示根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法的示图。
图14是图示根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法的流程图。
图15是图示根据本公开的一些实施例的确定读取回收的方法的流程图。
图16是图示根据本公开的一些实施例的操作非易失性存储器设备的方法的流程图。
图17是图示根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本公开的示例实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并不应被解释为限于本文阐述的实施例。贯穿本申请，相同的附图标记指相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。应注意，关于一个实施例描述的各方面尽管没有相对于其被具体描述，但也可以并入不同的实施例中。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征能够以任何方式和/或组合进行组合。
图1是根据本公开的一些实施例的存储系统的框图。参考图1，存储系统10可以包括主机11和存储设备100。在一些实施例中，存储系统10可以是被配置为处理各种信息的计算系统，诸如个人计算机(PC)、笔记本、膝上型计算机、服务器、工作站、平板PC、智能电话、数码相机和黑匣子。
主机11可以被配置为控制存储系统10的整体操作。例如，主机11可以将数据存储在存储设备100中或者可以读取存储在存储设备100中的数据。
存储设备100可以包括存储控制器110和非易失性存储器设备120。非易失性存储器设备120可以被配置为存储数据。存储控制器110可以被配置为将数据存储在非易失性存储器设备120中，或者可以被配置为读取存储在非易失性存储器设备120中的数据。非易失性存储器设备120可以在存储控制器110的控制下操作。例如，基于指示操作的命令CMD和指示数据位置的地址ADD，存储控制器110可以将数据存储在非易失性存储器设备120中或者可以读取存储在非易失性存储器设备120中的数据。
在一些实施例中，非易失性存储器设备120可以是NAND闪存存储器设备，但是本公开的实施例不限于此。例如，非易失性存储器设备120可以是即使断电也保留存储在其中的数据的各种存储设备之一，诸如相变随机存取存储器(PRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)、电阻随机存取存储器(RRAM)和铁电随机存取存储器(FRAM)。
存储控制器110可以包括命令管理器111、历史表112和温度升高表113。
命令管理器111可以被配置为管理指示要在非易失性存储器设备120中执行的操作的各种命令。例如，命令管理器111可以被配置为向非易失性存储器设备120提供各种命令，诸如读取命令、写入命令、擦除命令和读取回收命令。
读取回收操作可以指用于保证或维持数据可靠性的重写入操作。例如，存储器单元可以具有与数据的位值相对应的编程阈值电压分布。阈值电压分布可以由于诸如保持、读取干扰和热载流子注入(HCI)的各种因素而改变。阈值电压分布的改变会导致非易失性存储器设备的可靠性降低。当劣化的存储器区域(例如，存储器块、子存储器块或存储器芯片)的阈值电压分布的变化超过阈值时，储存设备100可以将劣化的存储器区域的数据复制到任何其他存储器区域，然后可以擦除劣化的存储器区域的数据。
根据本公开的实施例，命令管理器111可以被配置为向非易失性存储器设备120提供指示读取回收确定的命令。指示读取回收确定的命令可以通过改变读取命令来实现，并可以是本公开中定义的命令。
通常，是否需要读取回收可以由存储控制器确定。存储控制器从非易失性存储器设备接收指示劣化水平的分布信息(例如，存储器单元的阈值电压分布的变化)会导致存储控制器与非易失性存储器设备之间的时延和输入/输出(I/O)负载的增加。
相反，根据本公开的实施例，存储控制器110的命令管理器111可以向非易失性存储器设备120提供指示读取回收确定的命令。非易失性存储器设备120可以被配置为确定是否需要读取回收。命令管理器111可以从非易失性存储器设备120接收确定结果。命令管理器111可以基于确定结果发出读取回收命令。也就是说，存储设备100可以被配置为支持读取回收确定的片上操作。这样，可以减少存储控制器110与非易失性存储器设备120之间的时延和I/O负载。
历史表112可以用于管理非易失性存储器设备120的存储器单元的偏移信息。例如，命令管理器111可以被配置为向非易失性存储器设备120提供指示片上读取操作的读取命令。片上读取操作可以指由非易失性存储器设备120生成读取数据和分布信息的操作。
例如，片上读取操作可以包括片上谷搜索操作，或者可以包括使用超高性能(SHP)-LRE方式的谷搜索操作。SHP-LRE方式可以指通过使用在片上读取操作中获得的计数值来搜索优化谷的方式。
命令管理器111可以从非易失性存储器设备120接收分布信息。命令管理器111可以基于分布信息来更新历史表112的偏移信息。
偏移信息可以指示在处理用于获得分布信息的读取命令时的优化谷的电压电平与在初始时间(即，在对位值进行编程时)的默认谷的电压电平之间的差。偏移信息可以被用于随后的读取操作，或者可以用于从非易失性存储器设备120请求读取回收确定。偏移信息可以有助于提高读取回收确定的准确性。
温度升高表113可以被配置为管理温度信息。温度信息也可以被称为“温度升高信息”。温度信息可以指示当数据被存储在非易失性存储器设备120中时的写入温度信息。例如，命令管理器111可以被配置为向非易失性存储器设备120提供指示写入操作的写入命令。非易失性存储器设备120可以被配置为通过在执行写入操作的同时感测非易失性存储器设备120的温度来生成温度信息。非易失性存储器设备120可以被配置为向存储控制器110提供与写入操作相对应的温度信息。历史表112可以被配置为在命令管理器111的控制下存储温度信息。
非易失性存储器设备120可以包括分布信息生成器121a、回收确定器121b和温度传感器121c。
分布信息生成器121a可以被配置为生成与片上读取操作相对应的读取数据的分布信息。例如，非易失性存储器设备120可以被配置为基于读取命令或指示读取回收确定的命令来执行片上读取操作。在片上读取操作中，分布信息生成器121a可以被配置为在获得读取数据的过程中生成分布信息作为读取数据的副产品。
当非易失性存储器设备120处理读取命令时，分布信息生成器121a可以被配置为向存储控制器110提供分布信息。当非易失性存储器设备120处理指示读取回收确定的命令时，分布信息生成器121a可以被配置为将分布信息提供给回收确定器121b。
回收确定器121b可以被配置为基于分布信息来确定是否需要读取回收。回收确定器121b可以被配置为向存储控制器110提供确定是否需要读取回收的结果。
例如，响应于确定需要读取回收，回收确定器121b可以被配置为向存储控制器110提供具有第一位值(例如，位“1”)的确定结果。响应于确定不需要读取回收，回收确定器121b可以被配置为向存储控制器110提供具有第二位值(例如，位“0”)的确定结果。
温度传感器121c可以被配置为感测非易失性存储器设备120的温度并可以生成温度信息。
温度传感器121c在写入命令被处理的同时感测到的温度信息可以被称为“写入温度信息”。例如，非易失性存储器设备120可以被配置为从存储控制器110接收写入命令。当非易失性存储器设备120处理写入命令的同时，温度传感器121c可以被配置为生成与写入操作相对应的写入温度信息。温度传感器121c可以被配置为向存储控制器110提供写入温度信息。写入温度信息可以被存储在温度升高表113中。
温度传感器121c在指示读取回收确定的命令被处理的同时生成的温度信息可以被称为“读取温度信息”。例如，非易失性存储器设备120可以从存储控制器110接收写入温度信息和指示读取回收确定的命令。温度传感器121c可以被配置为生成读取温度信息。温度传感器121c可以被配置为将读取温度信息提供给回收确定器121b。回收确定器121b可以被配置为基于从温度升高表113接收的写入温度信息和从温度传感器121c接收的读取温度信息来确定是否需要读取回收。写入温度信息和读取温度信息可以有助于提高读取回收确定的准确性。
图2是详细图示根据本公开的一些实施例的图1的存储控制器的框图。参考图1和图2，存储控制器110可以被配置为与主机11和非易失性存储器设备120通信。
存储控制器110可以包括命令管理器111、历史表112、温度升高表113、易失性存储器设备114、处理器115、只读存储器(ROM)116、纠错码(ECC)引擎117、主机接口电路118和非易失性存储器接口电路119。命令管理器111、历史表112和温度升高表113可以与图1的命令管理器111、历史表112和温度升高表113相对应。
命令管理器111可以被配置为生成指示要在非易失性存储器设备120中执行的各种操作的命令。
历史表112可以被配置为存储偏移信息OI。例如，命令管理器111可以被配置为向非易失性存储器设备120提供指示片上读取操作的读取命令。非易失性存储器设备120可以被配置为向存储控制器110提供读取数据和分布信息作为对读取命令的响应。命令管理器111可以被配置为基于分布信息来更新历史表112的偏移信息OI。也就是说，历史表112可以被配置为存储与基于最终处理的读取命令生成的分布信息相对应的偏移信息OI。
温度升高表113可以被配置为存储温度信息TI。例如，命令管理器111可以被配置为向非易失性存储器设备120提供写入命令或读取回收命令。在处理写入命令或基于读取回收命令对新存储器区域执行重写操作的同时，非易失性存储器设备120可以被配置为生成温度信息TI。非易失性存储器设备120可以被配置为向存储控制器110提供温度信息TI。温度升高表113可以被配置为在命令管理器111的控制下存储温度信息TI。温度信息TI也可以被称为“写入温度信息”。
在一些实施例中，命令管理器111、历史表112和温度升高表113可以用固件(或其他形式的计算机可读程序代码)模块来实现。例如，处理器115可以被配置为通过将存储在非易失性存储器设备120中的指令加载到易失性存储器设备114并执行加载的指令来实现命令管理器111、历史表112和温度升高表113。然而，本公开的实施例不限于此。例如，命令管理器111、历史表112和温度升高表113可以用单独的硬件来实现，或者可以用硬件和软件的组合来实现。
易失性存储器设备114可以用作存储控制器110的主存储器、缓冲存储器或高速缓存存储器。处理器115可以被配置为控制存储控制器110的整体操作。ROM 116可以用作存储用于存储控制器110的操作所必需的信息的只读存储器。
ECC引擎117可以被配置为检测和校正从非易失性存储器设备120获得的数据的错误。例如，ECC引擎117可以具有给定级别的纠错能力。当数据的错误级别(例如，翻转位的数量)超过纠错能力时，ECC引擎117可以被配置为确定数据具有不可校正的错误。
存储控制器110可以被配置为通过主机接口电路118与主机11通信。在一些实施例中，主机接口电路118可以基于一个或多个各种接口来实现，诸如串行ATA(SATA)接口、快速外围组件互连(PCIe)接口、串行附接SCSI(SAS)、快速非易失性存储器(NVMe)接口和通用闪存存储(UFS)接口。
存储控制器110可以通过非易失性存储器接口电路119与非易失性存储器设备120通信。在一些实施例中，非易失性存储器接口电路119可以基于NAND接口来实现。
图3是详细图示根据本公开的一些实施例的图1的非易失性存储器设备的框图。参考图1和图3，非易失性存储器设备120可以被配置为与存储控制器110通信。例如，非易失性存储器设备120可以被配置为从存储控制器110接收地址ADD和命令CMD。非易失性存储器设备120可以与存储控制器110交换数据。
非易失性存储器设备120可以包括控制逻辑121、电压生成器122、行解码器123、存储器单元阵列124、页缓冲器单元125、列解码器126和输入/输出(I/O)电路127。
控制逻辑121可以被配置为从存储控制器110接收命令CMD和地址ADD。命令CMD可以指信号，该信号指示要由非易失性存储器设备120执行的操作，诸如读取操作、写入操作、擦除操作或读取回收操作。地址ADD可以包括行地址ADDR和列地址ADDC。控制逻辑121可以被配置为基于命令CMD和地址ADD来控制非易失性存储器设备120的整体操作。控制逻辑121可以被配置为基于地址ADD来生成行地址ADDR和列地址ADDC。
控制逻辑121可以包括分布信息生成器121a、回收确定器121b、温度传感器121c和电熔丝电路121d。
在非易失性存储器设备120执行片上读取操作的同时，分布信息生成器121a可以被配置为基于与I/O电路127的通信来生成分布信息DI。分布信息生成器121a可以被配置为将分布信息DI存储在电熔丝电路121d中，或者可以基于分布信息DI将偏移信息存储在电熔丝电路121d中。分布信息生成器121a可以被配置为通过I/O电路127将分布信息DI提供给存储控制器110。
在处理指示读取回收确定的命令的同时，分布信息生成器121a可以被配置为基于与I/O电路127的通信来生成分布信息DI。分布信息生成器121a可以被配置为将分布信息DI提供给回收确定器121b。回收确定器121b可以被配置为基于分布信息DI来确定是否需要读取回收。
回收确定器121b可以被配置为从分布信息生成器121a接收分布信息DI。回收确定器121b可以被配置为基于分布信息DI来确定是否需要读取回收。取决于是否需要读取回收，回收确定器121b可以被配置为生成具有第一位值或第二位值的确定结果DR。回收确定器121b可以被配置为通过I/O电路127将确定结果DR提供给存储控制器110。
在一些实施例中，回收确定器121b可以被配置为基于分布信息DI和由温度传感器121c生成的温度信息TI来确定是否需要读取回收。
在一些实施例中，回收确定器121b可以被配置为基于分布信息DI和存储在电熔丝电路121d中的参数值来确定是否需要读取回收。
温度传感器121c可以被配置为感测非易失性存储器设备120的温度，并可以被配置为生成温度信息TI。
在一些实施例中，温度传感器121c可以被配置为生成写入温度信息。例如，当从存储控制器110接收到指示写入操作或读取回收操作的命令时，温度传感器121c可以被配置为感测非易失性存储器设备120的温度，并可以被配置为向存储控制器110提供温度信息TI作为写入温度信息。
在一些实施例中，温度传感器121c可以被配置为生成读取温度信息。例如，当从存储控制器110接收到指示读取回收确定的命令时，温度传感器121c可以被配置为感测非易失性存储器设备120的温度，并可以被配置为向回收确定器121b提供温度信息TI作为读取温度信息。回收确定器121b可以被配置为考虑温度信息TI来确定是否需要读取回收。
电熔丝电路121d可以被配置为在分布信息生成器121a的控制下存储分布信息DI或偏移信息。电熔丝电路121d可以被配置为存储多个参数值。多个参数值可以用于基于温度条件或读取电压电平的条件来确定是否需要读取回收。参数值将参考图15被详细描述。
在控制逻辑121的控制下，电压生成器122可以被配置为通过行解码器123来控制要施加到存储器单元阵列124的电压。
行解码器123可以被配置为从控制逻辑121接收行地址ADDR。行解码器123可以通过串选择线SSL、字线WL和地选择线GSL与存储器单元阵列124连接。行解码器123可以被配置为对行地址ADDR进行解码，并可以被配置为基于解码结果和从电压生成器122接收的电压(或多个)来控制要施加到串选择线SSL、字线WL和地选择线GSL的电压。
存储器单元阵列124可以包括多个存储器块BLK。每个存储器块BLK可以与非易失性存储器设备120的物理擦除单位相对应，但是本公开的实施例不限于此。例如，物理擦除单位可以被改变为页单位、字线单位、子块单位等。
存储器块BLK可以包括多个存储器单元。多个存储器单元中的每一个可以存储2个或更多个位。例如，存储器块BLK的存储器单元可以用诸如存储2位的多层单元、存储3位的三层单元和/或存储4位的四层单元的存储器单元来实现。
页缓冲器单元125可以包括多个页缓冲器PB。页缓冲器单元125可以通过位线BL与存储器单元阵列124连接。页缓冲器单元125可以被配置为通过在控制逻辑121的控制下感测位线BL的电压来以页为单位从存储器单元阵列124读取数据。
列解码器126可以被配置为从控制逻辑121接收列地址ADDC。列解码器126可以被配置为解码列地址ADDC并可以被配置为基于解码结果将由页缓冲器单元125读取的数据提供给I/O电路127。
列解码器126可以被配置为通过数据线DL从I/O电路127接收数据。列解码器126可以被配置为从控制逻辑121接收列地址ADDC。列解码器126可以被配置为解码列地址ADDC并可以被配置为基于解码结果将从I/O电路127接收的数据提供给页缓冲器单元125。页缓冲器单元125可以被配置为以页为单位通过位线BL将从I/O电路127提供的数据存储在存储器单元阵列124中。
I/O电路127可以通过数据线DL与列解码器126连接。I/O电路127可以被配置为通过数据线DL将从存储控制器110接收的数据提供给列解码器126。I/O电路127可以将通过数据线DL接收的数据输出到存储控制器110。
图4A是图示根据本发明的一些实施例的三层单元的阈值电压分布的示图。图4A中图示了每个存储3个位的三层单元TLC的阈值电压分布的曲线图以及与阈值电压分布相对应的每一页的位表。
在三层单元TLC的曲线图中，横轴表示阈值电压(例如，阈值电压的电平)，并且纵轴表示单元的数量。三层单元TLC可以具有擦除状态“E”以及第一至第七编程状态P1、P2、P3、P4、P5、P6和P7中的一个，其中阈值电压分布顺序地增加。
在三层单元TLC中，第一读取电压VR1可以指示用于区分擦除状态“E”与第一编程状态P1的电压电平。同样，第二读取电压电平VR2至第七读取电压电平VR7中的每一个可以指示用于将第二编程状态P2至第七编程状态P7中的每一个与先前状态(即，具有较低阈值电压分布的紧接在前的状态)区分开的电压电平。
参考三层单元TLC的表，图示了根据单元状态的最低有效位LSB、中心有效位CSB和最高有效位MSB。与存储3个位的三层单元TLC相对应的物理页可以与第一逻辑页、第二逻辑页和第三逻辑页相对应。在三层单元TLC中，第一逻辑页可以指示最低有效位LSB，第二逻辑页可以指示中心有效位CSB，并且第三逻辑页可以指示最高有效位MSB。
在一些实施例中，三层单元TLC的第一读取电压VR1至第七读取电压VR7中的每一个可以与多个逻辑页之一相对应。例如，在三层单元TLC中，与第一逻辑页相对应的读取操作可以基于第一读取电压VR1和第五读取电压VR5来执行。与第二逻辑页相对应的读取操作可以基于第二读取电压VR2、第四读取电压VR4和第六读取电压VR6来执行。与第三逻辑页相对应的读取操作可以基于第三读取电压VR3和第七读取电压VR7来执行。
图4B是图示根据本发明的一些实施例的四层单元的阈值电压分布的示图。图4B中图示了每个存储4个位的四层单元QLC的阈值电压分布的曲线图以及与阈值电压分布相对应的每一页的位表。
在四层单元QLC的曲线图中，横轴表示阈值电压(例如，阈值电压的电平)，并且纵轴表示单元的数量。四层单元QLC可以具有擦除状态“E”以及第一至第十五编程状态P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、P13、P14和P15中的一个，其中阈值电压分布顺序地增加。
在四层单元QLC中，第一读取电压VR1可以指示用于区分擦除状态“E”与第一编程状态P1的电压电平。同样，第二读取电压电平VR2至第十五读取电压电平VR15中的每一个可以指示用于将第二编程状态P2至第十五编程状态P15中的每一个与先前状态(即，具有较低阈值电压分布的紧接在前的状态)区分开的电压电平。
参考四层单元QLC的表，图示了根据单元状态的最低有效位LSB、第一中心有效位ESB、第二中心有效位USB和最高有效位MSB。与存储4个位的四层单元QLC相对应的物理页可以与第一逻辑页、第二逻辑页、第三逻辑页和第四逻辑页相对应。在四层单元QLC中，第一逻辑页可以指示最低有效位LSB，第二逻辑页可以指示第一中心有效位ESB，第三逻辑页可以指示第二中心有效位USB，并且第四逻辑页可以指示最高有效位MSB。
在一些实施例中，四层单元QLC的第一读取电压VR1至第十五读取电压VR15中的每一个可以与多个逻辑页之一相对应。例如，在四层单元QLC中，与第一逻辑页相对应的读取操作可以基于第一读取电压VR1、第四读取电压VR4、第六读取电压VR6和第十一读取电压VR11来执行。与第二逻辑页相对应的读取操作可以基于第三读取电压VR3、第七读取电压VR7、第九读取电压VR9和第十三读取电压VR13来执行。与第三逻辑页相对应的读取操作可以基于第二读取电压VR2、第八读取电压VR8和第十四读取电压VR14来执行。与第四逻辑页相对应的读取操作可以基于第五读取电压VR5、第十读取电压VR10、第十二读取电压VR12和第十五读取电压VR15来执行。
如上文所描述，参考图4A和图4B描述了三层单元TLC和四层单元QLC的状态和读取电压电平。然而，本公开的实施例不限于此。例如，本领域技术人员可以理解，与每个逻辑页相对应的读取电压被不同地改变或修改，并且一个存储器单元用多级单元(MLC)来实现，或者可以用存储4个或更多位的存储器单元来实现。
图5是图示根据本公开的一些实施例的阈值电压分布的改变的示图。将参考图5描述初始状态的阈值电压分布和保持状态的阈值电压分布。初始状态可以指当存储器单元被编程以形成阈值电压分布时的时间(即，初始时间)处的状态。保持状态可以指当从初始状态经过给定时间时的时间处的状态或当指示读取回收确定的命令被处理时的时间处的状态。
在初始状态的曲线图中，横轴表示阈值电压(例如，阈值电压的电平)，并且纵轴表示存储器单元的数量。每个存储器单元的阈值电压电平可以与擦除状态“E”和第一编程状态P1至第七编程状态P7之一相对应。第一初始读取电压电平VR1i可以是被优化以区分擦除状态“E”的存储器单元与第一编程状态P1的存储器单元的谷的电压电平。
优化谷可以指示具有错误位的存储器单元(即，每个被确定为与编程位相反的位的存储器单元被存储)的数量最小的电压电平。例如，在初始状态下区分擦除状态“E”与第一编程状态P1的情况下，优化谷的电压电平可以指示在具有擦除状态“E”的存储器单元的数量最大化的电压电平与具有第一编程状态P1的存储器单元的数量最大化的电压电平之间的存储器单元的数量最小化的电压电平。换句话说，在初始状态下与擦除状态“E”和第一编程状态P1相关联的优化谷的电压电平可以是第一初始读取电压电平VR1i。
如在以上描述中，在初始状态下，第二初始读取电压电平VR2i至第七初始读取电压电平VR7i中的每一个可以指示被优化以将第二编程状态P2至第七编程状态P7中的每一个与先前状态(即，具有较低阈值电压分布的紧接在前的状态)区分开的谷的电压电平。
在保持状态的曲线图中，横轴表示阈值电压(例如，阈值电压的电平)，纵轴表示存储器单元的数量。每个存储器单元的阈值电压电平可以与擦除状态“E”和第一至第七编程状态P1至P7之一相对应。第一保持读取电压电平VR1r可以是被优化以区分擦除状态“E”的存储器单元与第一编程状态P1的存储器单元的谷的电压电平。如在以上描述中，在保持状态下，第二保持读取电压电平VR2r至第七保持读取电压电平VR7r中的每一个可以指示被优化以将第二编程状态P2至第七编程状态P7中的每一个与先前状态(即，具有较低阈值电压分布的紧接在前的状态)区分开的谷的电压电平。
一起参考初始状态的曲线图和保持状态的曲线图，第一初始读取电压电平VR1i至第七初始读取电压电平VR7i中的每一个可以与第一保持读取电压电平VR1r至第七保持读取电压电平VR7r中的每一个不同。
在一些实施例中，随着阈值电压电平变得更高，在保持状态下电压电平的变化会变得更大。例如，第三保持读取电压电平VR3r与第三初始读取电压电平VR3i之间的差可以小于第七保持读取电压电平VR7r与第七初始读取电压电平VR7i之间的差。
在一些实施例中，与低阈值电压状态相对应的电压电平可以随时间增加。例如，为了改善保证或维持擦除状态和多个编程状态的可靠性的时间，可以将存储器单元编程为具有高于半导体工艺级中的擦除状态的电压电平的电压电平。在实际使用电平中，被编程为擦除状态的存储器单元可以具有随时间返回到在半导体工艺级别中编程的电压电平的属性。如此，第一保持读取电压电平VR1r可以高于第一初始读取电压电平VR1i。
根据本公开的实施例，考虑到根据存储器单元的保持的劣化趋势，图1的非易失性存储器设备120可以单独获得每个读取电压电平的分布信息，并可以基于分布信息确定是否需要读取回收。
图6是图示根据本公开的一些实施例的温度信息与阈值电压分布之间的关系的示图。参考图1和图6，图示了根据各种温度条件的四层单元QLC的阈值电压分布。在图6中，横轴表示阈值电压，纵轴表示存储器单元的数量。
写入温度信息可以指示当数据被存储在非易失性存储器设备120中时由温度传感器121c感测的温度。
读取温度信息可以指示当数据被读取时由温度传感器121c感测的温度，以生成用于确定是否需要读取回收的分布信息。
在写入温度信息为75℃并且读取温度信息为75℃的实施例中，阈值电压分布由实线示出。在写入温度信息为75℃并且读取温度信息为15℃的实施例中，阈值电压分布由短划线示出。在写入温度信息为15℃并且读取温度信息为15℃的实施例中，阈值电压分布由虚线示出。在写入温度信息为15℃并且读取温度信息为75℃的实施例中，阈值电压分布由单点划线示出。
如上所述，阈值电压分布可以根据当写入操作被执行时感测到的温度和当读取操作被执行时感测到的温度而改变。写入温度信息和读取温度信息可以用于准确地确定是否需要读取回收。
图7是图示根据本公开的一些实施例的编程/擦除(P/E)周期与阈值电压分布之间的关系的示图。参考图1和图7，图示了根据各种P/E周期条件的三层单元TLC的阈值电压分布。在图7中，横轴表示阈值电压，纵轴表示存储器单元的数量。在非易失性存储器设备120中，P/E周期可以指示其中阈值电压的状态被改变为编程状态以存储数据的编程操作和其中阈值电压的状态被改变为擦除状态以擦除数据的擦除操作的周期。
在P/E周期的数量为“100”的实施例中，阈值电压分布由实线示出。在P/E周期的数量为“300”的实施例中，阈值电压分布由虚线示出。在P/E周期的数量为“1000”的实施例中，阈值电压分布由粗实线示出。
如上所述，阈值电压分布可以根据P/E周期的数量而改变。P/E周期信息可以用于准确地确定是否需要读取回收。
图8是图示根据本公开的一些实施例的偏移信息的示图。参考图1和图8，图示了初始状态的一些阈值电压分布和保持状态的一些阈值电压分布。
在初始状态的曲线图中，横轴表示阈值电压，纵轴表示存储器单元的数量。默认谷可以指被优化以区分第一编程状态P1的存储器单元与第二编程状态P2的存储器单元的电压电平。详细地，在初始状态下，默认谷可以指示在具有第一编程状态P1的存储器单元的数量最大化的电压电平与具有第二编程状态P2的存储器单元的数量最大化的电压电平之间的存储器单元的数量最小化的电压电平。
在保持状态的曲线图中，横轴表示阈值电压，纵轴表示存储器单元的数量。在保持状态下，优化谷可以指示被优化以区分第一编程状态P1的存储器单元与第二编程状态P2的存储器单元的电压电平。详细地，在保持状态下，优化谷可以指示在具有第一编程状态P1的存储器单元的数量最大化的电压电平与具有第二编程状态P2的存储器单元的数量最大化的电压电平之间的存储器单元的数量最小化的电压电平。
偏移信息可以指示优化谷与默认谷之间的差。随着时间从初始状态流逝，偏移信息的大小(例如，优化谷的电压电平与默认谷的电压电平之间的差)可以增加。
存储控制器110可以被配置为基于默认读取电压电平来执行读取操作，或者可以被配置为基于根据偏移信息优化的读取电压电平来执行读取操作。在使用优化的读取电压电平的情况下，即使非易失性存储器设备120的存储器单元劣化，读取数据的错误电平也可以被确定为低。为了准确地确定是否需要读取回收，命令管理器111可以向非易失性存储器设备120提供指示读取回收确定的命令和偏移信息。回收确定器121b可以基于分布信息和偏移信息来确定是否需要读取回收。
为了更好地理解本公开的实施例，图8示出优化谷的电压电平高于默认谷的电压电平的情况，但是本公开的实施例不限于此。例如，取决于由一个存储器单元管理的位数，半导体工艺方法可以变化，读取电压电平可以变化，优化谷的电压电平可以低于默认谷的电压电平，并且偏移信息的大小可以增加或减少。
图9是图示根据本公开内容的一些实施例的分布信息的示图。分布信息可以包括OVS计数数据。将参考图9描述在读取三层单元TLC的中心有效位CSB的情况下使用OVS计数数据作为分布信息的示例的例子。OVS计数数据可以包括分别与读取电压相对应的OVS计数值。
在阈值电压分布图中，横轴表示阈值电压，纵轴表示存储器单元的数量。第二读取电压电平VR2、第四读取电压电平VR4和第六读取电压电平VR6可以与三层单元TLC的中心有效位CSB的逻辑页相对应。
参考阈值电压分布图，“x2”可以是第二读取电压电平VR2的低区域计数LAC的值。“x2”可以是通过对存储器单元的数量进行计数而获得的值，该存储器单元每个具有在第二读取电压电平VR2与低于第二读取电压电平VR2多达参考电压区段或量RVS那么多的电压之间的阈值电压。“y2”可以是第二读取电压电平VR2的高区域计数HAC的值。“y2”可以是通过对存储器单元的数量进行计数而获得的值，该存储器单元每个具有在第二读取电压电平VR2与高于第二读取电压电平VR2多达参考电压区段或量RVS那么多的电压之间的阈值电压。“x2”与“y2”之和可以被称为“第二读取电压电平VR2的第二OVS计数值OCV2”。
如在以上描述中，“x4”可以是第四读取电压电平VR4的低区域计数LAC的值。“y4”可以是第四读取电压电平VR4的高区域计数HAC的值。“x4”与“y4”之和可以被称为“第四读取电压电平VR4的第四OVS计数值OCV4”。此外，“x6”可以是第六读取电压电平VR6的低区域计数LAC的值。“y6”可以是第六读取电压电平VR6的高区域计数HAC的值。“x6”与“y6”之和可以被称为“第六读取电压电平VR6的第六OVS计数值OCV6”。
根据本公开的一些实施例，分布信息可以包括OVS计数数据。例如，当存储器单元用三层单元TLC实现时，OVS计数数据可以包括与最低有效位LSB相对应的第一和第五OVS计数值，与中心有效位CSB相对应的第二、第四和第六OVS计数值，以及与最高有效位MSB相对应的第三和第七OVS计数值。
图10A是图示根据本公开的一些实施例的OVS计数值与错误计数值之间的关系的示图。图10B是图示根据本公开的一些实施例的OVS计数值与错误计数值之间的关系的示图。
参考图10A和图10B，将描述多对OVS计数值和错误计数值以及从其得出的对应关系的函数模型。横轴表示错误计数值ECV。纵轴表示OVS计数值OCV。
在一些实施例中，与目标读取电压电平相关联的多对OVS计数值OCV和错误计数值ECV可以具有非线性对应关系。例如，指示读取回收确定的命令可以包括目标读取电压电平。目标读取电压电平可以用于确定片上读取操作中的存储器单元的位值。OVS计数值OCV当中的低区域计数值和高区域计数值中的一个或两个可以关于与目标读取电压电平相对应的错误计数值ECV具有非线性对应关系。非线性对应关系也可以称为“第一函数模型f1”(参考图10A)。
在一些实施例中，与目标读取电压电平相关联的多对OVS计数值OCV和错误计数值ECV可以具有线性对应关系。例如，指示读取回收确定的命令可以包括目标读取电压电平。OVS计数值OCV中的低区域计数值和高区域计数值中的一个或两个可以关于与目标读取电压电平相对应的错误计数值ECV具有线性对应关系。线性对应关系可以被称为“二次函数模型f2”(参考图10B)。
图11是图示操作传统存储设备的方法的流程图。提供传统存储设备是为了更好地理解本公开，而不旨在限制本公开的范围。传统存储设备可以包括与本公开相关联的特性。
参考图11，存储设备可以包括存储控制器和非易失性存储器设备。
在操作S11中，非易失性存储器设备可以从存储控制器接收指示读取操作的请求。该请求可以包括读取命令和目标读取电压电平。在这种情况下，读取操作可以不与主机请求相关联，并可以是用于保证或维持非易失性存储器设备的可靠性的虚设读取操作。虚设读取操作可以指基于存储控制器的固件模块的健康检查算法(例如，防御代码)执行的操作，诸如巡视读取操作或读取间隔邻居检查(RINC)操作。
在操作S12中，非易失性存储器设备可以执行读取操作。在操作S13中，非易失性存储器设备可以将读取数据提供给存储控制器。读取数据可以指示非易失性存储器设备的劣化水平，或者指示劣化水平的分布信息可以与读取数据一起被提供给存储控制器。
在操作S14中，存储控制器可以确定是否需要读取回收。存储控制器可以响应于确定需要读取回收而执行操作S15。在操作S15中，非易失性存储器设备可以从存储控制器接收指示读取回收操作的请求。在操作S16中，非易失性存储器设备可以执行读取回收操作。
如上所述，每当执行用于保证或维持可靠性的虚设读取操作时，传统存储设备的非易失性存储设备可以提供读取数据或分布信息。读取数据或分布信息的传送可以导致非易失性存储器设备与存储控制器之间的I/O负载的增加。通常，在非易失性存储器设备劣化的情形中(例如，在寿命终止(EOL)情形中)，虚设读取操作可以被频繁地执行。为了在劣化情形中频繁地传送读取数据或分布信息，可以导致存储设备的性能降低或存储设备的寿命缩短。
图12是图示根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法的流程图。存储设备可以与图1的存储设备100相对应。参考图1和图12，存储设备100可以包括存储控制器110和非易失性存储器设备120。
在操作S110中，非易失性存储器设备120可以从存储控制器110接收指示读取回收确定的请求。例如，该请求可以包括指示读取回收确定的命令、目标读取电压电平和环境信息。目标读取电压电平可以在非易失性存储器设备120的片上读取操作中使用。环境信息可以包括有助于读取回收确定的各种信息。
例如，环境信息可以包括指示优化谷与默认谷之间的差的偏移信息、当与片上读取操作相对应的目标数据被存储在非易失性存储器设备120中时的写入温度信息、非易失性存储器设备120的P/E周期的数量、与片上读取操作相对应的目标数据的读取操作的计数值、与存储控制器110的ECC引擎的纠错能力相对应的最大ECC信息和/或指示耦接的字线是否存在于存储目标数据的存储器块中的字线信息。
在操作S120中，非易失性存储器设备120可以执行片上读取操作以用于生成分布信息。例如，非易失性存储器设备120可以基于包括在指示读取回收确定操作的请求S110中的目标读取电压电平来执行片上读取操作，并可以获得读取数据，在这种情况下，非易失性存储器设备120可以生成分布信息作为读取数据的副产品。
在操作S130中，非易失性存储器设备120可以基于分布信息确定是否需要读取回收。在一些实施例中，非易失性存储器设备120可以基于包括在指示读取回收确定操作的请求S110中的分布信息和环境信息来确定是否需要读取回收。
在操作S140中，非易失性存储器设备120可以向存储控制器110提供确定结果。例如，当在操作S130中确定需要读取回收时，非易失性存储器设备120可以向存储控制器110提供具有第一位值的确定结果。当在操作S130中确定不需要读取回收时，非易失性存储器设备120可以向存储控制器110提供具有第二位值的确定结果。确定结果可以用1位响应信号来实现。非易失性存储设备120将确定结果提供给存储控制器110的事件可以对存储设备100的性能降低或存储设备100的寿命缩短的具有小的影响。
在操作S150中，非易失性存储器设备120可以从存储控制器110接收指示读取回收操作的请求。例如，在操作S130中，非易失性存储器设备120可以确定需要读取回收，在操作S140中，非易失性存储器设备120可以向存储控制器110提供具有第一位值的确定结果。响应于具有第一位值的确定结果，存储控制器110可以向非易失性存储器设备120提供指示读取回收操作的请求。
在操作S160中，非易失性存储器设备120可以执行读取回收操作。
如上所述，根据本公开的实施例，非易失性存储器设备120可以确定是否需要读取回收，并且可以将确定结果提供给存储控制器110。这样，在用于保证或维持可靠性的虚设读取操作中，存储控制器110与非易失性存储器设备120之间的时延和I/O负载可以降低。
图13是图示根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法的示图。存储设备可以与图1的存储设备100相对应。参考图1和图13，存储设备100可以包括存储控制器110和非易失性存储器设备120。
存储控制器110可以包括命令管理器111。非易失性存储器设备120可以包括控制逻辑121、存储器单元阵列124和I/O电路127。控制逻辑121可以包括分布信息生成器121a和回收确定器121b。
下面，将详细描述根据本公开的一些实施例的操作存储设备100的方法。
在第一操作①中，控制逻辑121可以从命令管理器111接收指示读取回收确定的请求。该请求可以包括在用于读取存储在存储器单元阵列124中的数据DT的片上读取操作中使用的目标读取电压电平。
在第二操作②中，控制逻辑121可以执行片上读取操作以生成分布信息DI。例如，控制逻辑121可以基于包括在第一操作①的请求中的目标读取电压电平来执行片上读取操作。分布信息生成器121a可以在存储器单元阵列124的数据DT由片上读取操作读取的同时生成分布信息DI。分布信息DI可以指示存储器单元阵列124的数据DT的劣化水平。
在第三操作③中，控制逻辑121可以基于分布信息DI来确定是否需要读取回收。例如，回收确定器121b可以基于由分布信息生成器121a生成的分布信息DI来确定是否需要对存储器单元阵列124的数据DT进行读取回收。当确定需要读取回收时，回收确定器121b可以生成具有第一位值的确定结果DR。当确定不需要读取回收时，回收确定器121b可以生成具有第二位值的确定结果DR。回收确定器121b可以将确定结果DR提供给I/O电路127。
在第四操作④中，非易失性存储器设备120可以将确定结果DR提供给存储控制器110。例如，I/O电路127可以将从控制逻辑121接收的确定结果DR提供给命令管理器111。
在第五操作④中，命令管理器111可以基于确定结果DR生成指示读取回收操作的请求。例如，当确定结果DR具有第一位值时，命令管理器111可以生成指示读取回收操作的命令。作为另一示例，当确定结果DR具有第二位值时，命令管理器111可以生成指示读取操作或读取回收确定的命令。
图14是图示根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法的流程图。存储设备可以与图1的存储设备100相对应。参考图1和图14，存储设备100可以包括存储控制器110和非易失性存储器设备120。
存储控制器110可以包括命令管理器111、历史表112和温度升高表113。
非易失性存储器设备120可以包括控制逻辑121、存储器单元阵列124和I/O电路127。控制逻辑121可以包括分布信息生成器121a、回收确定器121b、温度传感器121c和电熔丝电路121d。
下面，将详细描述根据本公开的一些实施例的操作存储设备100的方法。
在第一操作①中，控制逻辑121可以从命令管理器111接收指示读取回收确定的请求。该请求可以包括在用于读取存储在存储器单元阵列124中的数据DT的片上读取操作中使用的目标读取电压电平。该请求可以包括环境信息EI。环境信息EI可以有助于准确地确定是否需要读取回收。
例如，环境信息EI可以包括指示优化谷与默认谷之间的差的偏移信息OI、当与片上读取操作相对应的目标数据被存储在非易失性存储器设备120中时的写入温度信息、非易失性存储器设备120的P/E周期的数量、与片上读取操作相对应的目标数据的读取操作的计数值、与存储控制器110的ECC引擎的纠错能力相对应的最大ECC信息和/或指示耦接的字线是否存在于存储目标数据的存储器块中的字线信息。
在一些实施例中，命令管理器111可以基于历史表112的偏移信息OI来生成环境信息EI。历史表112的偏移信息OI可以与在第一操作①的请求被生成之前执行的读取操作的分布信息相对应。
在一些实施例中，命令管理器111可以基于温度升高表113的写入温度信息来生成环境信息EI。温度升高表113的写入温度信息可以是关于在数据DT被存储在存储器单元阵列124中的同时(即，在写入操作期间)由温度传感器121c感测的温度的先前信息。
在第二操作②中，控制逻辑121可以执行片上读取操作以生成分布信息DI。例如，控制逻辑121可以基于包括在第一操作①的请求中的目标读取电压电平和环境信息EI来执行片上读取操作。分布信息生成器121a可以在存储器单元阵列124的数据DT由片上读取操作读取的同时生成分布信息DI。分布信息DI可以指示存储器单元阵列124的数据DT的劣化水平。随着第一操作①的环境信息被应用，分布信息DI可以准确地指示存储器单元阵列124的数据DT的劣化水平。
在一些实施例中，控制逻辑121可以基于偏移信息OI来确定目标读取电压电平。例如，当环境信息EI不包括偏移信息OI时，控制逻辑121可以基于作为目标读取电压电平的默认读取电压电平来执行片上读取操作。作为另一示例，当环境信息EI包括偏移信息OI时，控制逻辑121可以基于作为目标读取电压电平的基于偏移信息OI优化的读取电压电平来执行片上读取操作。
在第三操作③中，控制逻辑121可以基于分布信息DI和环境信息EI来确定是否需要读取回收。控制逻辑121可以将确定结果DR提供给I/O电路127。
在一些实施例中，回收确定器121b可以基于分布信息DI和偏移信息OI来确定是否需要读取回收。例如，当环境信息EI不包括偏移信息OI时，回收确定器121b可以基于与默认读取电压电平相对应的分布信息DI和电熔丝电路121d的参数值来确定是否需要读取回收。作为另一示例，当环境信息EI包括偏移信息OI时，回收确定器121b可以基于与优化的读取电压电平相对应的分布信息DI和电熔丝电路121d的参数值来确定是否需要读取回收。
在一些实施例中，回收确定器121b可以基于分布信息DI和温度信息TI来确定是否需要读取回收。例如，当环境信息EI不包括温度升高表113的写入温度信息时，回收确定器121b可以基于与默认温度条件相对应的分布信息DI和电熔丝电路121d的参数值来确定是否需要读取回收。作为另一示例，当环境信息EI包括温度升高表113的写入温度信息时，回收确定器121b可以基于在读取回收确定的处理期间从温度传感器121c接收的读取温度信息和温度升高表113的写入温度信息，从电熔丝电路121d取回与温度条件相对应的温度参数值。回收确定器121b可以基于参数值和分布信息DI来确定是否需要读取回收。
在第四操作④中，非易失性存储器设备120可以将确定结果DR提供给存储控制器110。例如，I/O电路127可以将从控制逻辑121接收的确定结果DR提供给命令管理器111。
在第五操作⑤中，命令管理器111可以基于确定结果DR生成指示读取回收操作的请求。例如，当确定结果DR具有第一位值时，命令管理器111可以生成指示读取回收操作的命令。作为另一示例，当确定结果DR具有第二位值时，命令管理器111可以生成指示读取操作或读取回收确定的命令。
图15是图示根据本公开的一些实施例的确定读取回收的方法的示图。将参考图14和图15描述基于偏移信息OI和温度信息确定是否需要读取回收的方法。
分布信息DI可以包括第一计数值“x”和第二计数值“y”。第一计数值“x”可以是与目标读取电压电平相对应的OVS计数值当中的低区域计数值。第二计数值“y”可以是与目标读取电压电平相对应的OVS计数值当中的高区域计数值。电熔丝电路121d可以存储参数值“A”、“B”、“C”和“D”以及温度参数值At、Bt、Ct及Dt。
控制逻辑121可以基于环境信息EI的温度信息和偏移信息OI将读取回收确定分类为第一情况、第二情况、第三情况和第四情况之一。
在第一情况下，环境信息EI可以不包括偏移信息OI，并且可以不包括写入温度信息。控制逻辑121可以基于默认读取条件的默认读取电压电平来生成分布信息DI，而不考虑写入温度信息和读取温度信息。
当第一计数值“x”与第二计数值“y”之和超过参数值“A”时，当第一计数值“x”超过参数值“B”时，或者当第二计数值“y”超过参数值“B”时，回收确定器121b可以确定需要对存储器单元阵列124的数据DT进行读取回收。在第一情况的剩余条件下，回收确定器121b可以确定不需要读取回收。
在第二情况下，环境信息EI可以包括偏移信息OI，并可以不包括写入温度信息。控制逻辑121可以基于历史读取条件的优化的读取电压电平来生成分布信息DI，而不考虑写入温度信息和读取温度信息。
当第一计数值“x”与第二计数值“y”之和超过参数值“C”时，当第一计数值“x”超过参数值“D”时，或者当第二计数值“y”超过参数值“D”时，回收确定器121b可以确定需要对存储器单元阵列124的数据DT进行读取回收。在第二情况的剩余条件下，回收确定器121b可以确定不需要读取回收。
在第三情况下，环境信息EI可以不包括偏移信息OI，并可以包括写入温度信息。控制逻辑121可以基于默认读取条件的默认读取电压电平来生成分布信息DI，并考虑写入温度信息和读取温度信息。
当第一计数值“x”与第二计数值“y”之和超过温度参数值At时，当第一计数值“x”超过温度参数值Bt时，或者当第二计数值“y”超过温度参数值Bt时，回收确定器121b可以确定需要对存储器单元阵列124的数据DT进行读取回收。在第三情况的剩余条件下，回收确定器121b可以确定不需要读取回收。在这种情况下，考虑到写入温度信息和读取温度信息两者，可以从电熔丝电路121d中选择温度参数值At和Bt。
在第四情况下，环境信息EI可以包括偏移信息OI，并可以包括写入温度信息。控制逻辑121可以基于历史读取条件的优化的读取电压电平来生成分布信息DI，并考虑写入温度信息和读取温度信息。
当第一计数值“x”与第二计数值“y”之和超过温度参数值Ct时，当第一计数值“x”超过温度参数值Dt时，或者当第二计数值“y”超过温度参数值Dt时，回收确定器121b可以确定需要对存储器单元阵列124的数据DT进行读取回收。在第四情况的剩余条件下，回收确定器121b可以确定不需要读取回收。在这种情况下，考虑到写入温度信息和读取温度信息两者，可以从电熔丝电路121d选择温度参数值Ct和Dt。
图16是图示根据本公开的一些实施例的操作非易失性存储器设备的方法的流程图。将参考图16描述根据本公开的一些实施例的操作非易失性存储器设备的方法。非易失性存储器设备可以与存储控制器通信。非易失性存储器设备可以与图1、图3、图12、图13和图14的非易失性存储器设备120相对应。
在操作S210中，非易失性存储器设备可以从存储控制器接收指示读取回收确定的请求。指示读取回收确定的请求可以包括环境信息。
在操作S220中，非易失性存储器设备可以执行片上读取操作以用于生成分布信息。
在操作S230中，非易失性存储器设备可以确定是否需要读取回收。当非易失性存储器设备在操作S230中确定需要读取回收时，非易失性存储器设备可以执行操作S240。
在操作S240中，非易失性存储器设备可以向存储控制器提供具有第一位值的确定结果。
在操作S241中，非易失性存储器设备可以从存储控制器接收指示读取回收操作的请求。非易失性存储器设备可以执行读取回收操作。
在一些实施例中，非易失性存储器设备可以支持读取回收确定的片上操作。例如，在从非易失性存储器设备提供具有第一位值的确定结果的时间到非易失性存储器设备接收到指示读取回收操作的请求的时间的时段期间，非易失性存储器设备可以不向存储控制器提供与片上读取操作相对应的目标数据或分布信息。
返回到操作S230，当非易失性存储器设备确定不需要读取回收时，非易失性存储器设备可以执行操作S250。
在操作S250中，非易失性存储器设备可以向存储控制器提供具有第二位值的确定结果。
在操作S251中，非易失性存储器设备可以从存储控制器接收指示读取操作或读取回收确定的请求。非易失性存储器设备120可以执行读取操作或者可以再次确定是否需要读取回收。
图17是图示根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法的流程图。将参考图17描述根据本公开的一些实施例的操作存储设备的方法。存储设备可以包括存储控制器110和非易失性存储器设备120。存储设备可以与图1、图12、图13和图14的存储设备100相对应。
存储设备可以执行写入操作S_WR、读取操作S_RD、回收确定操作S_RCD和读取回收操作S_RRC。写入操作S_WR可以包括操作S310和操作S311。读取操作S_RD可以包括操作S320和操作S321。回收确定操作S_RCD可以包括操作S330和操作S331。读取回收操作S_RRC可以包括操作S340和操作S341。
在操作S310中，非易失性存储器设备120可以从存储控制器110接收指示写入操作的请求。非易失性存储器设备120可以执行写入操作。例如，非易失性存储器设备120可以存储与写入操作相对应的目标数据，并可以基于在写入操作期间感测到的温度来生成温度信息。
在操作S311中，非易失性存储器设备120可以将温度信息提供给存储控制器110。存储控制器110的温度升高表可以将温度信息存储为写入温度信息。
在操作S320中，非易失性存储器设备120可以从存储控制器110接收指示读取操作的请求。非易失性存储器设备120可以执行读取操作。例如，非易失性存储器设备120可以通过执行片上读取操作来生成与目标数据相对应的读取数据和分布信息。在一些实施例中，读取操作可以是基于主机的请求的正常读取操作。例如，操作S320中的读取操作可以不是虚设读取操作。
在操作S321中，非易失性存储器设备120可以将分布信息提供给存储控制器110。存储控制器110可以基于分布信息来生成偏移信息。存储控制器110的历史表可以存储偏移信息。
在操作S330中，非易失性存储器设备120可以从存储控制器110接收指示读取回收确定的请求。指示读取回收确定的请求可以包括环境信息。环境信息可以包括写入温度信息和偏移信息。非易失性存储器设备120可以执行片上读取操作以生成分布信息。非易失性存储器设备120可以基于分布信息和环境信息来确定是否需要读取回收。
在操作S331中，非易失性存储器设备120可以向存储控制器110提供确定结果。例如，在操作S330中，非易失性存储器设备120可以确定需要读取回收，并且确定结果可以具有第一位值。
在操作S340中，非易失性存储器设备120可以从存储控制器110接收指示读取回收操作的请求。例如，响应于具有第一位值的确定结果，存储控制器110可以向非易失性存储器设备120提供指示读取回收操作的请求。非易失性存储器设备120可以执行读取回收操作。读取回收操作可以包括从劣化的存储器区域读取数据、将读取数据写入新的存储器区域以及擦除劣化的存储器区域的操作。非易失性存储器设备120可以基于当写入操作在新的存储器区域上被执行的同时感测到的温度来生成温度信息。
在操作S341中，非易失性存储器设备120可以将温度信息提供给存储控制器110。存储控制器110的温度升高表可以将温度信息存储为写入温度信息。
与图17的示例不同，当非易失性存储器设备120在操作S330中确定不需要读取回收时，在操作S331中，非易失性存储器设备120可以向存储控制器110提供具有第二位值的确定结果。在这种情况下，在操作S331之后，存储设备可以执行读取操作S_RD或回收确定操作S_RCD，而不是读取回收操作S_RRC。
根据本公开的实施例，可以提供一种用于确定读取回收的非易失性存储器设备、一种操作方法以及一种操作包括非易失性存储器设备的存储设备的方法。
此外，因为非易失性存储器设备确定读取回收，所以可以提供一种减少存储控制器与非易失性存储器设备之间的时延和I/O负载并取决于基于环境信息优化的温度条件和电压电平来准确地确定读取回收的非易失性存储器设备、一种操作方法以及一种操作包括该非易失性存储器设备的储存设备的方法。
虽然已经参考本公开的实施例描述了本公开，但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变和修改。

Claims (20)

1.一种操作非易失性存储器设备的方法，所述非易失性存储器设备与存储控制器通信，所述方法包括：
从存储控制器接收指示读取回收确定并包括环境信息的第一请求；
基于第一请求执行第一片上读取操作以用于生成第一分布信息；
基于第一分布信息确定是否需要读取回收；以及
响应于确定需要读取回收，向存储控制器提供具有第一位值的确定结果。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在提供具有第一位值的确定结果之后，从存储控制器接收指示读取回收操作的第二请求；以及
基于第二请求执行读取回收操作。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在从非易失性存储器设备提供具有第一位值的确定结果的第一时间到非易失性存储器设备接收到指示读取回收操作的第二请求的第二时间的时段期间，非易失性存储器设备不向存储控制器提供与第一片上读取操作相对应的目标数据或第一分布信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，环境信息包括：
指示优化谷与默认谷之间的差的偏移信息；
当与第一片上读取操作相对应的目标数据被存储在非易失性存储器设备中时的写入温度信息；
非易失性存储器设备的编程/擦除(P/E)周期的数量；
目标数据的读取操作的计数值；
存储控制器的最大纠错码(ECC)信息；和/或
指示是否存在耦接的字线的字线信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于第一请求执行第一片上读取操作以用于生成第一分布信息包括：
确定第一请求是否包括偏移信息；
响应于确定第一请求不包括偏移信息，基于默认读取电压电平执行第一片上读取操作；以及
响应于确定第一请求包括偏移信息，基于根据偏移信息优化的读取电压电平来执行第一片上读取操作。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，环境信息包括写入温度信息，
其中，基于第一请求执行第一片上读取操作以用于生成第一分布信息包括：
使用非易失性存储器设备的温度传感器基于第一请求来生成读取温度信息，
其中，基于第一分布信息确定是否需要读取回收包括：
基于第一分布信息、写入温度信息和读取温度信息来确定是否需要读取回收。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，第一片上读取操作包括基于目标读取电压电平的片上谷搜索(OVS)读取操作，
其中，第一分布信息包括：
第一计数值，指示其阈值电压在目标读取电压电平与第一参考电压电平之间的存储器单元的数量，第一参考电压电平比目标读取电压电平低与参考电压量一样多；以及
第二计数值，指示其阈值电压在目标读取电压电平与第二参考电压电平之间的存储器单元的数量，第二参考电压电平比目标读取电压电平高与参考电压量一样多。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，第一计数值和/或第二计数值关于与目标读取电压电平相对应的错误计数值具有非线性对应关系。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，第一计数值和/或第二计数值关于与目标读取电压电平相对应的错误计数值具有线性对应关系。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，基于第一分布信息确定是否需要读取回收包括：
当环境信息不包括偏移信息且不包括写入温度信息时，基于第一分布信息、第一参数值和第二参数值来确定是否需要读取回收；
当环境信息包括偏移信息且不包括写入温度信息时，基于第一分布信息、第三参数值和第四参数值来确定是否需要读取回收；
当环境信息不包括偏移信息且包括写入温度信息时，基于第一分布信息、第五参数值和第六参数值来确定是否需要读取回收；以及
当环境信息包括偏移信息且包括写入温度信息时，基于第一分布信息、第七参数值和第八参数值来确定是否需要读取回收。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当第一请求的环境信息不包括偏移信息且不包括写入温度信息时，基于第一分布信息、第一参数值和第二参数值来确定是否需要读取回收包括：
当第一计数值与第二计数值之和超过第一参数值时、当第一计数值超过第二参数值时，或者当第二计数值超过第二参数值时，确定需要读取回收。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，非易失性存储器设备的电熔丝电路存储第一参数值至第八参数值。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
响应于确定不需要读取回收，向存储控制器提供具有与第一位值不同的第二位值的确定结果；以及
从存储控制器接收指示读取操作或读取回收确定的第三请求。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在接收到第一请求之前，从存储控制器接收指示对与第一片上读取操作相对应的目标数据的写入操作的第四请求；
基于第四请求来执行写入操作；
在执行写入操作的同时，使用非易失性存储器设备的温度传感器生成写入温度信息；以及
向存储控制器提供写入温度信息。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在接收到第一请求之前，从存储控制器接收指示对与第一片上读取操作相对应的目标数据的读取操作的第五请求；
基于第五请求执行第二片上读取操作以用于生成第二分布信息；以及
向存储控制器提供第二分布信息。
16.一种操作存储设备的方法，所述存储设备包括非易失性存储器设备和存储控制器，所述方法包括：
由存储控制器向非易失性存储器设备提供指示读取回收确定并包括环境信息的第一请求；
由非易失性存储器设备基于第一请求来执行片上读取操作以用于生成分布信息；
由非易失性存储器设备基于分布信息来确定是否需要读取回收；
响应于确定需要读取回收，由非易失性存储器设备向存储控制器提供具有第一位值的确定结果；
由存储控制器基于具有第一位值的确定结果向非易失性存储器设备提供指示读取回收操作的第二请求；以及
由非易失性存储器设备基于第二请求执行读取回收操作。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
响应于确定不需要读取回收，由非易失性存储器设备向存储控制器提供具有第二位值的确定结果；
由存储控制器基于具有第二位值的确定结果向非易失性存储器设备提供指示读取操作或读取回收确定的第三请求；以及
由非易失性存储器设备处理第三请求。
18.一种非易失性存储器设备，包括：
存储器单元阵列，被配置为存储目标数据；以及
控制逻辑，被配置为基于与存储控制器的通信来管理目标数据，
其中，控制逻辑被配置为：
从存储控制器接收指示读取回收确定并包括环境信息的请求；
基于请求执行目标数据的片上读取操作以用于生成分布信息；
基于分布信息确定是否需要目标数据的读取回收；
响应于确定需要读取回收，向存储控制器提供具有第一位值的确定结果；和
响应于确定不需要读取回收，向存储控制器提供具有与第一位值不同的第二位值的确定结果。
19.根据权利要求18所述的非易失性存储器设备，其中，控制逻辑包括：
分布信息生成器，被配置为基于对目标数据的片上读取操作来生成分布信息；
回收确定器，被配置为基于分布信息来确定是否需要目标数据的读取回收；
温度传感器，被配置为当执行片上读取操作或写入操作时生成温度信息；以及
电熔丝电路，被配置为存储分布信息并存储用于确定是否需要对目标数据的读取回收的多个参数值。
20.根据权利要求19所述的非易失性存储器设备，其中，多个参数值包括第一参数值、第二参数值、第三参数值、第四参数值、第五参数值、第六参数值、第七参数值和第八参数值，并且
其中，回收确定器还被配置为：
当环境信息不包括偏移信息且不包括写入温度信息时，基于分布信息、第一参数值和第二参数值来确定是否需要读取回收；
当环境信息包括偏移信息且不包括写入温度信息时，基于分布信息、第三参数值和第四参数值来确定是否需要读取回收；
当环境信息不包括偏移信息且包括写入温度信息时，基于分布信息、第五参数值和第六参数值来确定是否需要读取回收；以及
当环境信息包括偏移信息且包括写入温度信息时，基于分布信息、第七参数值和第八参数值来确定是否需要读取回收。
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