DE102014114038A1 - Storage device, electronic device and method for programming a memory - Google Patents
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Abstract
Es werden eine Speicherungsvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Programmieren eines Speichers bereitgestellt. Der Speicher umfasst eine Vielzahl von Zellen. Jede der Zellen speichert eine Vielzahl von Bits. Die Bits des Speichers sind zu einer Vielzahl von Speicherseiten des Speichers angeordnet. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Empfangen eines Host-Befehls zum Programmieren von Daten in eine erste Speicherseite des Speichers; und Durchführen einer 2-Ebenen-Programmierung, um die Daten in die erste Speicherseite zu programmieren, und Sichern der Daten in einer zweiten Speicherseite des Speichers, wenn die erste Speicherseite nicht aus den höchstwertigen Bits (MSB) der Zellen besteht. Die erste Speicherseite und die zweite Speicherseite befinden sich in unterschiedlichen Ebenen des Speichers.A storage device, an electronic device and a corresponding method for programming a memory are provided. The memory includes a plurality of cells. Each of the cells stores a plurality of bits. The bits of the memory are arranged to a plurality of memory pages of the memory. The method includes the steps of: receiving a host command to program data into a first memory page of the memory; and performing a 2-level programming to program the data into the first memory page and saving the data in a second memory page of the memory if the first memory page is not the most significant bits (MSB) of the cells. The first memory page and the second memory page are in different levels of the memory.
Description
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
Diese Anmeldung beansprucht die Prioritätsrechte der vorläufigen US-Anmeldung mit der Eingangsnr. 61/929,986, eingereicht am 22. Januar 2014. Die Gesamtheit der oben erwähnten Patentanmeldungen ist hiermit unter Bezugnahme hierin eingeschlossen und stellt einen Teil dieser Beschreibung dar.This application claims priority to US provisional application Ser. No. 61 / 929,986, filed January 22, 2014. The entirety of the above-mentioned patent applications are hereby incorporated by reference herein and constitute a part of this specification.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speicher. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Speicherungsvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und ein Verfahren zum Programmieren eines Speichers.The present invention relates to a memory. More particularly, the present invention relates to a storage device, an electronic device, and a method of programming a memory.
Beschreibung des Stands der TechnikDescription of the Related Art
Moderne mobile elektronische Vorrichtungen, wie etwa Smartphones, verwenden eingebettete Multimedia-Cards (eMMCs) als Speicherungsvorrichtungen zur Massendatenspeicherung. Die eMMC basiert auf NAND(negiertes AND)-Flash-Technologie. Benutzer schalten Smartphones während ihrer Bedienung oft an oder aus. Dieses Verhalten verursacht mitunter ein plötzliches Abschalten für die eMMC-Speicherung eines Smartphones. Aufgrund der Eigenschaften von NAND-Flash-Speichern können einige Daten in der eMMC-Speicherung in dieser Situation beschädigt werden.Modern mobile electronic devices, such as smart phones, use embedded multimedia cards (eMMCs) as storage devices for mass data storage. The eMMC is based on NAND (negated AND) flash technology. Users often turn on or off smartphones during their operation. This behavior sometimes causes a sudden shutdown for the eMMC storage of a smartphone. Due to the nature of NAND flash memories, some data in eMMC storage may be corrupted in this situation.
Es gibt drei Arten von NAND-Flash-Speichern, nämlich Single-Level Cell (SLC, Einzelzustands-Zelle), Multi-Level Cell (MLC, Mehrzustands-Zelle) und Triple-Level Cell (TLC, Dreizustands-Zelle). Ein SLC-Flash-Speicher speichert 1 Bit pro Zelle. Ein MLC-Flash-Speicher speichert 2 Bit pro Zelle. Ein TLC-Flash-Speicher speichert 3 Bit pro Zelle. Aufgrund dieses Architekturunterschieds weisen MLC und TLC eine größere Datenkapazität und einen günstigeren Preis, aber eine kürzere Lebensdauer im Vergleich zu SLC auf.There are three types of NAND flash memories, namely single-level cell (SLC, single-state cell), multi-level cell (MLC, multi-state cell), and triple-level cell (TLC, three-state cell). An SLC flash memory stores 1 bit per cell. An MLC flash memory stores 2 bits per cell. A TLC flash memory stores 3 bits per cell. Because of this architectural difference, MLC and TLC have greater data capacity and price, but a shorter life compared to SLC.
Die Speicherseiten (Pages) eines MLC-Flash-Speichers können in zwei Gruppen klassifiziert werden, nämlich Gruppe A und Gruppe B. Die Speicherseiten in Gruppe A bestehen aus den niedrigstwertigen Bits (LSB) der Zellen, während die Speicherseiten in Gruppe B aus den höchstwertigen Bits (MSB) der Zellen bestehen. Die Speicherseiten in Gruppen A und B sind in Paaren assoziiert. Mit anderen Worten, jedes Paar besteht aus einer Speicherseite in Gruppe A und einer Speicherseite in Gruppe B. Die folgende Tabelle 1 ist ein Beispiel von Seitenpaaren eines MLC-Flash-Speichers. Jede Zeile in Tabelle 1 ist ein Seitenpaar. Zum Beispiel sind Speicherseite 9 in Gruppe A und Speicherseite 12 in Gruppe B als ein Paar assoziiert. Speicherseite 9 besteht aus den LSB einiger Zellen des MLC-Flash-Speichers, während Speicherseite 12 aus den MSB derselben Zellen des MLC-Flash-Speichers besteht.
Die Speicherseiten in einem Paar teilen sich gemeinsame Wortleitungen. Aufgrund der Eigenschaften von NAND-Flash-Speichern muss für jedes Paar die Speicherseite in Gruppe A vor der Speicherseite in Gruppe B programmiert werden. Wenn während des Programmierens der Speicherseite in Gruppe B eine plötzliche Stromunterbrechung auftritt, erscheint eine Seitenbeschädigung nur in der Speicherseite in Gruppe A. Wenn jedoch während des Programmierens der Speicherseite in Gruppe B eine plötzliche Stromunterbrechung auftritt, kann eine Seitenbeschädigung nicht nur in der Speicherseite in Gruppe B auftreten, sondern auch in der assoziierten Speicherseite in Gruppe A, die bereits programmiert worden war. Manchmal ist die Beschädigung der Speicherseite in Gruppe A für das Betriebssystem (OS) des Smartphones unerwartet, was zu einer Blockierung des Boot-Vorgangs aufgrund der Seitenbeschädigung führen kann. Der Zuverlässigkeit halber sollte die Speicherseite in Gruppe A vor dem Programmieren der Speicherseite in Gruppe B gesichert werden.The memory pages in a pair share common word lines. Due to the characteristics of NAND flash memories, the memory page in group A must be programmed in front of the memory page in group B for each pair. If a sudden power interruption occurs during programming of the memory page in group B, page corruption appears only in the memory page in group A. However, if a sudden power interruption occurs during programming of the memory page in group B, page corruption may not only occur in the memory page in group B, but also in the associated memory page in group A, which had already been programmed. Sometimes the damage to the memory page in group A is unexpected to the smartphone's operating system (OS), which can cause the boot process to stall due to page corruption. For the sake of reliability, the memory page in group A should be saved before programming the memory page in group B.
Diese Sicherungsoperation kann eine zusätzliche Belegungszeit des Flash-Speichers bewirken; daher kann sie die Leistung des Flash-Speichers beeinträchtigen. Es ist sehr schwierig, auf herkömmliche Weise sowohl Datenzuverlässigkeit zu bewahren als auch eine bessere Leistung der eMMC-Speicherung aufrechtzuerhalten.This backup operation may cause an additional occupancy time of the flash memory; therefore, it may affect the performance of the flash memory. It is very difficult to maintain both data reliability and maintain better eMMC storage performance in a conventional manner.
Die vorstehenden Erörterungen lassen sich auf MLC-Flash-Speicher ausweiten. Die Speicherseiten eines TLC-Flash-Speichers können in drei Gruppen klassifiziert werden, nämlich Gruppe A, Gruppe B und Gruppe C. Die Speicherseiten in Gruppe A bestehen aus den LSB der Zellen. Die Speicherseiten in Gruppe B bestehen aus den mittleren Bits der Zellen. Die Speicherseiten in Gruppe C bestehen aus den MSB der Zellen. Die Speicherseiten in Gruppen A, B und C sind in Sätzen assoziiert. Mit anderen Worten, jeder Satz besteht aus einer Speicherseite in Gruppe A, einer Speicherseite in Gruppe B und einer Speicherseite in Gruppe C. Wenn während des Programmierens einer Speicherseite in Gruppe A eine plötzliche Stromunterbrechung auftritt, erscheint die Seitenbeschädigung nur in der Speicherseite in Gruppe A. Wenn während des Programmierens der assoziierten Speicherseite in Gruppe B eine plötzliche Stromunterbrechung auftritt, kann eine Seitenbeschädigung in der Speicherseite in Gruppe A und der Speicherseite in Gruppe B auftreten. Wenn während des Programmierens der assoziierten Speicherseite in Gruppe C eine plötzliche Stromunterbrechung auftritt, kann eine Seitenbeschädigung in der Speicherseite in Gruppe A, der Speicherseite in Gruppe B und der Speicherseite in Gruppe C auftreten. Daher ist eine Datensicherung für die Speicherseiten in Gruppe A und Gruppe B notwendig.The above discussions can be extended to MLC flash memory. The memory pages of a TLC flash memory can be classified into three groups, group A, group B and group C. The memory pages in group A consist of the LSB of the cells. The memory pages in group B consist of the middle bits of the cells. The memory pages in group C consist of the MSB of the cells. The memory pages in groups A, B and C are associated in sentences. In other words, each set consists of a memory page in group A, a memory page in group B, and a memory page in group C. If a sudden power interruption occurs while programming a memory page in group A, the page corruption appears only in the memory page in group A. If a sudden power interruption occurs during programming of the associated memory page in group B, page corruption may occur in the memory page in group A and the memory page in group B. When a sudden power interruption occurs during the programming of the associated memory page in group C, page damage may occur in the memory page in group A, the memory page in group B, and the memory page in group C. Therefore, a backup for the memory pages in group A and group B is necessary.
ÜBERSICHT DER ERFINDUNGOVERVIEW OF THE INVENTION
Demgemäß zielt die vorliegende Erfindung auf eine Speicherungsvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und ein Verfahren zum Programmieren eines Speichers ab, um eine Lösung für sowohl die Datenzuverlässigkeit als auch die Leistung eines Speicher-Speicherungssystems bereitzustellen.Accordingly, the present invention is directed to a storage device, an electronic device, and a method of programming a memory to provide a solution for both the data reliability and performance of a memory storage system.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Speicherungsvorrichtung bereitgestellt. Die Speicherungsvorrichtung umfasst einen Speicher und einen Controller. Der Speicher umfasst eine Vielzahl von Zellen. Jede der Zellen speichert eine Vielzahl von Bits. Die Bits des Speichers sind in einer Vielzahl von Speicherseiten des Speichers angeordnet. Der Controller ist an den Speicher gekoppelt. Der Controller empfängt einen Host-Befehl zum Programmieren von Daten in eine erste Speicherseite des Speichers. Wenn die erste Speicherseite nicht aus den MSB der Zellen besteht, führt der Controller eine 2-Ebenen-Programmierung durch, um die Daten in die erste Speicherseite zu programmieren, und sichert die Daten in einer zweiten Speicherseite des Speichers. Die erste Speicherseite und die zweite Speicherseite befinden sich in unterschiedlichen Ebenen (Planes) des Speichers.According to one embodiment of the present invention, a storage device is provided. The storage device comprises a memory and a controller. The memory includes a plurality of cells. Each of the cells stores a plurality of bits. The bits of the memory are arranged in a plurality of memory pages of the memory. The controller is coupled to the memory. The controller receives a host command to program data into a first memory page of the memory. If the first memory page is not the MSB of the cells, the controller performs 2-level programming to program the data into the first memory page and saves the data in a second memory page of the memory. The first memory page and the second memory page are in different levels (plans) of the memory.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt. Die elektronische Vorrichtung umfasst die vorgenannte Speicherungsvorrichtung und einen Prozessor. Der Prozessor ist an die Speicherungsvorrichtung gekoppelt. Der Prozessor stellt der Speicherungsvorrichtung den Host-Befehl bereit.According to another embodiment of the present invention, an electronic device is provided. The electronic device comprises the aforementioned storage device and a processor. The processor is coupled to the storage device. The processor provides the host device with the host device.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Programmieren des vorgenannten Speichers bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Empfangen eines Host-Befehls zum Programmieren von Daten in eine erste Speicherseite des Speichers; und Durchführen einer 2-Ebenen-Programmierung, um die Daten in die erste Speicherseite zu programmieren, und Sichern der Daten in einer zweiten Speicherseite des Speichers, wenn die erste Speicherseite nicht aus den MSB der Zellen besteht. Die erste Speicherseite und die zweite Speicherseite befinden sich in unterschiedlichen Ebenen des Speichers.According to another embodiment of the present invention, a method of programming the aforementioned memory is provided. The method includes the steps of: receiving a host command to program data into a first memory page of the memory; and performing a 2-level programming to program the data into the first memory page, and saving the data in a second memory page of the memory if the first memory page is not the MSB of the cells. The first memory page and the second memory page are in different levels of the memory.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die begleitenden Zeichnungen sind eingeschlossen, um ein besseres Verständnis der Erfindung bereitzustellen, und sind in diese Patentschrift inkorporiert und stellen einen Teil davon dar. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erläutern.The accompanying drawings are included to provide a better understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Nun wird im Detail auf die vorliegenden Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, für die Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind. Wo immer möglich, werden in den Zeichnungen und der Beschreibung die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen oder ähnlichen Teile verwendet.Reference will now be made in detail to the present embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings and the description to refer to the same or like parts.
Der Speicher
Der Speicher
Der Speicher
In dieser Ausführungsform identifiziert der Speicher
Ein Controller-Befehl zur 1-Ebenen-Programmierung ist dem Controller-Unterbefehl
Wenn die von dem Host-Befehl spezifizierte Speicherseite nicht aus den MSB der Zellen des Speichers
Wenn die von dem Host-Befehl spezifizierte Speicherseite aus den MSB der Zellen des Speichers
Wenn der Speicher
Die in Tabelle 1 gezeigte Seitenassoziationsregel ist nur ein Beispiel. Es gibt andere Seitenassoziationsregeln, die bei aktuellen NAND-Flash-Speichern bestehen. Allgemein gesagt muss ein herkömmlicher Controller eines NAND-Flash-Speichers mindestens eine Speicherseite, die aus den niedrigerwertigen Bits des Speichers besteht, sichern, bevor eine Speicherseite, die aus den MSB des Speichers besteht, programmiert wird, um der Seitenassoziationsregel zu entsprechen. Da der herkömmliche Controller 1-Ebenen-Programmierung verwendet, kann die durch den herkömmlichen Controller induzierte Gesamtbelegungszeit als (T1 + T2)·N + T2 ausgedrückt werden, wobei T1 die zum Lesen einer Speicherseite erforderliche Zeit, T2 die zum Programmieren einer Speicherseite erforderliche Zeit und N die Zahl der Speicherseiten ist, die aus den niedrigerwertigen Bits bestehen, um der Seitenassoziationsregel zu entsprechen. Ein Wert von 2 bis 6 für N ist typisch.The page association rule shown in Table 1 is just one example. There are other page association rules that exist with current NAND flash memories. Generally speaking, a conventional controller of a NAND flash memory must secure at least one page of memory consisting of the lower bits of the memory before programming a page of memory consisting of the MSB of the memory to correspond to the page association rule. Since the conventional controller uses 1-level programming, the total occupancy time induced by the conventional controller can be expressed as (T 1 + T 2 ) .N + T 2 , where T 1 is the time required to read a memory page, T 2 is the time Programming time of a memory page; and N is the number of memory pages made up of the lower order bits to correspond to the page association rule. A value of 2 to 6 for N is typical.
Im Gegensatz dazu kann der Controller
Wird zum Beispiel die in
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Prozessor
Zusammengefasst stellt die vorliegende Erfindung zur selben Zeit einen Mechanismus zur besseren Verlässlichkeit und Leistung von Daten verarbeitenden elektronischen Vorrichtungen bereit.In summary, the present invention at the same time provides a mechanism for better reliability and performance of data processing electronic devices.
Dem Fachmann wird offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Abwandlungen an der Struktur der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Wesen der Erfindung abzuweichen. Angesichts des Obengenannten ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Abwandlungen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, sie fallen unter den Umfang der folgenden Patentansprüche und ihrer Äquivalente.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the structure of the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. In view of the above, it is intended that the present invention cover modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the following claims and their equivalents.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201461929986P | 2014-01-22 | 2014-01-22 | |
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US14/340,558 | 2014-07-24 | ||
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Publications (1)
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2014
- 2014-09-26 DE DE102014114038.9A patent/DE102014114038A1/en active Pending
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