JP2009110548A - 不揮発性メモリおよびマルチストリーム更新追跡を伴う方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不揮発性メモリへの更新データは、所定の条件によって更新ブロックまたはスクラッチパッドブロックのいずれかといった、少なくとも2つのインターリーブするストリームに記録されてもよい。スクラッチパッドブロックを使用して、最終的には更新ブロック宛ての更新データをバッファリングする。ストリーム間の更新の記録順序についての同期情報は、ストリームのうちの少なくとも1つとともに保存される。これにより、複数のメモリブロック上に存在するであろうデータの最新書き込みバージョンを識別することができる。一実施形態において、同期情報は、第1のブロックに保存され、第2のブロック内の次の記録位置をポイントする書き込みポインタである。他の実施形態において、同期情報は、タイムスタンプである。
【選択図】図32A
Description
本発明の他の態様によれば、更新ブロックに加えてスクラッチパッドブロックを使用する場合に、関連するスクラッチパッドブロックインデックス(「SPBI」)を使用して、スクラッチパッドブロックに記録された更新セクタを追跡する。これは、更新ブロックに記録された論理セクタを追跡するために使用されるインデックス(例えば、「CBI」)に対する追加である。ユーザデータがスクラッチパッドブロックの部分ページに記憶される場合はいつでも、ページの少なくとも最終スロットが一杯ではないということになる。一実施形態において、スクラッチパッドブロック内の部分ページの最終スロットにSPBIを記憶することができる。好ましい一実施形態において、SPBIおよびCBIをSPBI/CBIセクタ内にパッケージ化して、いずれにしても使用されないスクラッチパッドブロック内の部分ページの最終スロットに記憶することができる。新しい部分ページが書き込まれる度に、更新されたSPBI/CBIセクタが終端スロットに書き込まれ、すべての過去のバージョンは古いものとなる。
本発明のさらに他の態様によれば、複数のメモリブロック上に存在するであろうデータの最新書き込みバージョンを識別できる同期情報と共に、更新データを不揮発性メモリに書き込むための方法を提供する。ホストからの更新データは、複数のストリームを介して複数のブロックに向けられていてもよい。同期情報の維持は、ストリームのうちの少なくとも1つの更新毎の時点でストリーム/ブロックがどのくらい一杯かについての情報を記憶することによって達成される。
本発明の他の態様によれば、不揮発性メモリを更新する方法は、更新データを記録するための第1のブロック(更新ブロック)と、更新ブロックに対する記録の前に更新ブロックのうちのいくつかを一時的に保存するための第2のブロック(スクラッチパッドブロック)とを使用することを含む。不揮発性メモリは、メモリユニットの消去可能なブロックに編成され、各メモリユニットは、データの論理ユニットを記憶するためのものであり、また、各ブロックは、1つ以上のページに編成され、各ページは、明確なページオフセットを有する複数の論理ユニットを記憶でき、消去後に共に一度プログラム可能である。この方法は、ホストから論理ユニットを受信することと、所定の条件が満たされる場合に受信された論理ユニットがページエンドオフセットを有するように、ページ毎に受信された論理ユニットを整列させることと、受信された論理ユニットと任意の先行する論理ユニットとを適切なページ整列で更新ブロック内のページに記憶することと、そうでなければ、スクラッチパッドブロック内の部分ページに残りの受信された論理ユニットを一時的に記憶することとをさらに含む。スクラッチパッドブロック内の論理ユニットは、所定の条件を満たす場合には、最終的には更新ブロックへ転送される。
まず図1Aを参照すると、フラッシュメモリは、メモリセルアレイと、コントローラとを含む。図に示されている例において、2つの集積回路装置(チップ)11および13は、メモリセルのアレイ15と、様々な論理回路17とを含む。論理回路17は、データ、コマンド、および状態回路を通じて別個のチップ上のコントローラ19のインターフェイスとなり、また、アドレス指定、データ転送、検知、および他のサポートをアレイ13に対して提供する。提供された記憶容量によっては、1から多までの数多くのメモリアレイチップを形成可能である。代わりに、コントローラと、アレイ全体の一部とを単一の集積回路チップ上に結合することができるが、これは、現在、経済的な代案であるとはいえない。
図8は、消去ブロックである、ページがデータの4つのセクタからなるメモリシステム内のメモリアレイの指定アクティブブロック800を示す。ページ0〜5が示され、それぞれは水平方向に伸びている。各ページは、セクタ0,セクタ1,セクタ2,セクタ3として指定されたデータの4つのセクタを含んでもよい。ホストは、データの単一セクタをメモリシステムに送り、これらのセクタは、アクティブブロック800に記憶される。セクタXが受信されて、ページ0のセクタ0として記憶される。これにより、ページ0のプログラミングが阻害される。よって、ページ0のセクタ1,2,3はプログラムされず、空のままである(消去される)。ページ0がプログラムされた後に、セクタX+1が受信される。セクタX+1は、ページ1のセクタ0として記憶される。ページ1のセクタ1,2,3は空のままである。セクタX+1がプログラムされた後に、セクタX+2が受信される。セクタX+2は、ページ2のセクタ0として記憶される。ページ2のセクタ1,2,3は空のままである。セクタX+2がプログラムされた後に、セクタX+3が受信される。セクタX+3は、ページ3のセクタ0として記憶される。ページ3のセクタ1,2,3は空のままである。
ある種のメモリは、フローティングゲートメモリセルのしきい値電圧範囲を2つのレベルより多くに分割することによって、メモリアレイの各セル内に1ビットより多くのデータを記憶してもよい。図13は、そのようなマルチレベルセル(MLC)メモリを、互いに異なる論理状態を示す複数のしきい値電圧を提供するようにプログラムするやり方の例を示す。4つの互いに異なるしきい値電圧が、A,B,C,Dで示されている。複数のセルは、各電圧へプログラムされる。図13は、縦軸上に表されたセル数と共に、セル状態の分布を表している。各しきい値電圧A,B,C,Dは、異なる論理状態を表す。4つの状態は、2ビットのデータを表し、図に示されているように、1ビットは下位ページのデータを、1ビットは上位ページのデータを表す。ある例においては、下位ページが最初にプログラムされてもよい。下位ページのプログラミングの後で、セルは状態AまたはBとなる。その後、セルが状態AまたはB(上位ビット=1なので)のいずれかのままであるように、または状態CまたはD(上位ビット=0なので)に修正されるように、上位ページがプログラムされてもよい。これらの4つの状態は、それぞれ比較的狭い電圧ウィンドウを有するので、MLCメモリは、しきい値電圧の比較的小さな変化によるデータの破損を特に受けやすい。ある例では、下位および上位ページの両方を同時にプログラムするのが有利なこともある。これにより、上位ページデータのプログラミング中に生じるであろう破損といった、隣接するセルのプログラミングによって生じたセル内のデータの破損を減少させる助けとなりうる。
1つ以上のホストデータファイルからのデータが、単一ブロックに記憶されてもよい。ページの一部があるファイルからのデータを含み、ページの一部が他のファイルからのデータを含むように、ページ内でファイル間の区切りが生じる場合がある。図15は、元ブロック1570のページ0からページi−1が第1のファイル(ファイル1)からのデータを含み、ページi+1からページn−1が第2のファイル(ファイル2)からのデータを含む例を示す。ページiは、ファイル1からのセクタ(i*4)および(i*4)+1と、ファイル2からのセクタ(i*4)+2および(i*4)+3とを含む。2つのファイルからのセクタがあることを示すために、ファイル2のセクタは、網掛け表示されている。
以前の例の中には、完全ページを書き込むよりも低い並列度でデータのセクタをスクラッチパッドブロックへ書き込むものがあった。そのような例において、書き込み中のスクラッチパッドブロックのページ内の残りのスペースは、空のままである場合がある。なぜならば、既に記憶されたデータを妨害せずに後にプログラムすることができないからである。ある場合には、このようなともすれば空のスペースと、ともすれば未使用のプログラミング帯域幅を使用して、同一のページ内に関連性のないデータを記憶することができる。例えば、メモリシステムが単一セクタまたはページより小さいセクタ群内のホストデータを受信する場合、ホストデータのこれらのセクタを、関連性のないホストデータなどの関連性のないデータまたは制御データのセクタも保持するページ内のスクラッチパッドブロック内に記憶してもよい。同様に、完全ページの一部として後に記憶されるスクラッチパッドブロック内に記憶中のファイルの最初からのセクタが、論理的に関連性のない、同一のスクラッチパッドブロックのページに記憶された追加のセクタを有していてもよい。
スクラッチパッドブロックは、メモリアレイ内の指定されたブロックであってもよい。固定物理位置が、スクラッチパッドブロックとして選ばれてもよい。しかし、これは、メモリアレイを不均一に消耗させる結果となる場合がある。代わりに、スクラッチパッドブロックが古いデータで一杯になると他の消去ブロックがスクラッチパッドブロックとして選ばれるように、指定されたブロックは時々変更されてもよい。この場合において、メモリコントローラによって使用されるデータ構造により、スクラッチパッドブロックの位置が識別されてもよく、または、コントローラがメモリアレイの消去ブロックを走査した場合にどの消去ブロックがスクラッチパッドブロックであるかを判断するように、指定されたスクラッチパッドブロックがマーク付けされてもよい。スクラッチパッドブロックは、セクタを使用してマーク付けされて、それがスクラッチパッドブロックであると識別されるようにしてもよい。例えば、図19は、スクラッチパッドブロック2100の第1のセクタとしてのマーク付けセクタ2110を示す。カードに電源が投入されると、メモリアレイの消去ブロック(またはメモリアレイの一部分)が走査されて、1つのスクラッチパッドブロックまたは複数のスクラッチパッドブロックの位置を判断してもよい。図19の例において、各消去ブロックの第1のセクタが読み出されて、スクラッチパッドブロックを示すマーク付けセクタかどうかが判断される。
図24は、従来の方法によって単一セクタのページを有する更新ブロック内に更新が記憶されることによって更新される、論理群内のセクタの例を示す。データは論理セクタにパッケージ化されて、メタブロック(「ブロック」とも略称される)に記憶され、ここでは、メタブロックのすべての論理セクタは共に消去可能である。データはブロックにページ毎に記録され、各ページ内のすべての論理セクタは共にプログラム可能である。この例は、各セクタは典型的には約512バイトのサイズである、単一セクタのページを示す。ある場合には、「元」ブロック10が、昇順論理セクタ番号の順序などの所定の順序に従ってそこに記憶されたセクタの全論理群と共に形成される。例えば、ブロックは、好ましくは連続順で論理群のすべてのセクタをそのまま有するそのままの (intact) ブロックとみなされる。
ブロック管理を伴うメモリシステムが、2004年8月13日出願の米国特許出願第10/917,725号(特許文献22)に開示されている。この特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。ブロック管理は、更新中のデータの各論理群と関連付けられる更新ブロックを提供する。開示されているのは、元ブロックまたは更新ブロック上のいずれかに存在するような有効データを捜し当てるための様々なインデックス付け手法例である。特に、更新ブロックが非連続順序の論理セクタを含む場合には、「カオス的更新ブロック」とみなされる。カオス的更新ブロックインデックス(「CBI」)を使用して、カオス的更新ブロックに記録された論理セクタを追跡する。
本発明の他の態様によれば、更新ブロックに加えてスクラッチパッドブロックを使用する場合に、関連するスクラッチパッドブロックインデックス(SPBI)を使用して、スクラッチパッドブロックに記録された更新セクタを追跡する。これは、更新ブロックに記録された論理セクタを追跡するために使用されるインデックス(例えば、「CBI」)に対する追加である。ユーザデータがスクラッチパッドブロックの部分ページに記憶される場合はいつでも、ページの少なくとも最終スロットが一杯ではないということになる。一実施形態において、スクラッチパッドブロック内の部分ページの最終スロットにSPBIを記憶することができる。好ましい一実施形態において、SPBIおよびCBIをSPBI/CBIセクタ内にパッケージ化して、いずれにしても使用されないスクラッチパッドブロック内の部分ページの最終スロットに記憶することができる。新しい部分ページが書き込まれる度に、更新されたSPBI/CBIセクタが終端スロットに書き込まれ、すべての過去のバージョンは古いものとなる。
本発明のさらに他の態様によれば、メモリブロックに記憶されたデータは、データによって占有されていない部分ページの部分にインデックスを記憶する。よって、メモリユニットのページが共にプログラム可能であり、かつメモリページのブロックが共に消去可能であるようなメモリユニットに編成されたメモリにおいて、メモリユニットに記憶されたデータユニットが所定の順序に従ってページ内に配列される場合であって、特にページが各消去後に一度プログラム可能である場合に、部分的に一杯のページが存在することになる。そして、ブロックのインデックスは、更新データで埋められていない部分ページに記憶される。部分ページは、現在のブロックまたは他のブロック内にあってもよい。
図29は、いくつかの論理群が現在更新を受けている、マルチストリーム更新において使用されるスクラッチパッドブロックを概略的に示す。例えば、更新中のk個の論理群がある場合には、k個の更新ブロック20−1,…,20−kを使用してk個の更新ストリームがあることになる。更新ブロック内の部分ページを回避するために、スクラッチパッドブロック30を他のストリーム(ストリーム0)において使用して、k個の更新ブロックに対するk個の対応する部分ページにおけるデータをバッファリングする。よって、オープンなk+1個のブロックがあることとなり、k個の部分ページは、k個の更新ブロック内の論理ユニットのk個の論理群の現在の更新を扱っている。図に示されている例は、スクラッチパッドブロック内の更新ブロック毎に1つの有効ページがあるという好ましい実施形態に関する。
好ましい一実施形態によれば、書き込みポインタという形態の同期情報は、スクラッチパッドブロックにバッファリングされている度に、ホストデータと共に保存される。書き込みポインタは、書き込みポインタがスクラッチパッドブロックに保存されているときに、更新ブロック内の次の書き込みのための位置のアドレスを与える、更新ブロック書き込みポインタである。特に、これは、ホストデータを記憶するためにいずれにしても使用されないスクラッチパッドブロックの部分に保存される。好ましくは、更新ブロック書き込みポインタは、スクラッチパッドブロックの部分ページに記憶されたインデックスSPBI/CBIに含まれる。更新ブロック書き込みポインタにより、スクラッチパッドブロックにバッファリングされた所定の論理セクタが更新ブロックに対する後続の書き込みによって古いものとなってしまったかどうかを判断することができる。
本発明の他の実施形態によれば、同期情報は、スクラッチパッドブロックにバッファリングされた所定の論理セクタが更新ブロックに対する後続の書き込みによって古いものとなってしまったかどうかを判断することができるように維持される。これは、同期情報が更新ブロックのページに記憶されるときに、スクラッチパッドブロック内の次の書き込みについての位置のアドレスを与えるスクラッチパッド書き込みポインタを含むことによって達成される。
さらに他の実施形態において、同期情報は、最新バージョンを正確に見つけることができるように、複数のストリームに対して書き込まれたデータセクタのタイムスタンプとして符号化することができる。
本発明の他の態様によれば、不揮発性メモリを更新する方法は、更新データを記録するための第1のブロック(更新ブロック)と、更新ブロックに対する記録の前に更新データのうちのいくつかを一時的に保存するための第2のブロック(スクラッチパッドブロック)とを使用することを含む。不揮発性メモリは、メモリユニットの消去可能なブロックに編成され、各メモリユニットは、データの論理ユニットを記憶するためのものであり、また、各ブロックは、1つ以上のページに編成され、各ページは、明確なページオフセットを有する複数の論理ユニットを記憶でき、消去後に共に一度プログラム可能である。この方法は、ホストから論理ユニットを受信することと、所定の条件が満たされる場合に受信された論理ユニットがページエンドオフセットを有するように、ページ毎に受信された論理ユニットを整列させることと、受信された論理ユニットと任意の先行する論理ユニットとを適切なページ整列で更新ブロック内のページに記憶することと、そうでなければ、スクラッチパッドブロック内の部分ページに残りの受信された論理ユニットを一時的に記憶することとをさらに含む。スクラッチパッドブロック内の論理ユニットは、所定の条件を満たす場合には、最終的には更新ブロックへ転送される。
前述したマルチストリーム更新手法において、ホスト書き込みがある度に、受信されたホストデータを更新ブロックまたはスクラッチパッドブロックのいずれかに記録するかに関する決断を行わなければならなかった。ホストからのデータユニットは、受信されながら、エンドページオフセットを有するものが受信されるまで1つずつ監視される。この点で、完全ページを書き込むための所定の条件が確認されるが、前パディングを伴ってもよい。
Claims (23)
- ホストからのデータを記録する方法において、
(a)それぞれがデータユニットを連続的に記録するための第1および第2の不揮発性記憶装置を提供するステップと、
(b)ホストからデータを受信するステップと、
(d)所定の条件が満たされるかどうかにより、第1の記憶装置または第2の記憶装置のいずれかにおける次に利用可能な位置に、データと記録時間を示すタイムスタンプとを記録するステップと、
(e)記録すべき受信されたデータがなくなるまで(b)〜(d)を繰り返すステップと、
を含むホストからのデータを記録する方法。 - 請求項1記載のホストからのデータを記録する方法において、
第1および第2の記憶装置の各々は、共に消去可能なメモリユニットのブロックを記憶するためのものである方法。 - 請求項1記載のホストからのデータを記録する方法において、
第1および第2の記憶装置は、フラッシュEEPROMの一部である方法。 - 請求項1記載のホストからのデータを記録する方法において、
ホストからのデータは、データユニット群についての更新データであり、
第1の記憶装置は、更新データを記憶するためのものであり、
第2の記憶装置は、第1の記憶装置へ転送される前に更新データをバッファリングするためのものである方法。 - 請求項4記載のホストからのデータを記録する方法において、
第1の記憶装置は、更新データを記憶するための複数の記憶装置のうちの1つであり、 第2の記憶装置は、複数の第1の記憶装置のうちの1つへ転送される前に更新データをバッファリングするためのものである方法。 - 請求項1記載のホストからのデータを記録する方法において、
データを所定の順序を有するデータユニットに編成するステップと、
第1および第2の不揮発性記憶装置をページに編成するステップであって、各ページは、所定のページオフセットを有する複数のデータユニットを共にプログラムするためのものである、編成するステップと、
をさらに含む方法。 - 請求項6記載のホストからのデータを記録する方法において、
各ページは、消去後に一度プログラム可能である方法。 - 請求項6記載のホストからのデータを記録する方法において、
前記所定の条件は、受信されたデータユニットのうちの1つがページエンドオフセットを有する場合であり、
前記第1の記憶装置にデータを記録するステップは、前記ページエンドデータユニットおよび任意の先行するものを第1の記憶装置のページに記録するステップを含む方法。 - 請求項6記載のホストからのデータを記録する方法において、
データユニットは、データ部分とオーバーヘッド部分とに個別に分割され、
前記タイムスタンプは、各ページのデータユニットの少なくとも1つのオーバーヘッド部分内に記録される方法。 - 請求項1〜9のいずれか記載のホストからのデータを記録する方法において、
第1および第2の不揮発性記憶装置は、1ビットのデータを個別に記憶するメモリセルから構成される方法。 - 請求項1〜9のいずれか記載のホストからのデータを記録する方法において、
前記第1および第2の不揮発性記憶装置は、1つより多くのビットのデータを個別に記憶するメモリセルから構成される方法。 - ホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
複数のブロックに編成されたメモリであって、各ブロックは、共に消去可能な複数のメモリユニットであり、各メモリユニットは、データの論理ユニットを記憶するためのものである、メモリと、
前記ブロックの動作を制御するためのコントローラと、
それぞれがホストからのデータを連続的に記録するための第1および第2のブロックと、を備え、
前記コントローラは、所定の条件が満たされるかどうかにより、前記第1のブロックまたは前記第2のブロックのいずれかに、データと記録時間を示すタイムスタンプとを記録することを制御する不揮発性メモリ。 - 請求項12記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
前記不揮発性メモリは、フラッシュEEPROMである不揮発性メモリ。 - 請求項12記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
前記不揮発性メモリは、着脱可能なメモリカードの形態を取る不揮発性メモリ。 - 請求項12記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
ホストからの前記データは、データユニット群についての更新データであり、
前記第1のブロックは、前記更新データを記憶するためのものであり、
前記第2のブロックは、第1のブロックへ転送される前に前記更新データをバッファリングするためのものである不揮発性メモリ。 - 請求項15記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
データは、所定の順序を有するデータユニットに編成され、
前記第1および第2のブロックは、ページに編成され、各ページは、所定のページオフセットを有する複数のデータユニットを共にプログラムするためのものである不揮発性メモリ。 - 請求項16記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
各ページは、消去後に一度プログラム可能である不揮発性メモリ。 - 請求項16記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
前記所定の条件は、受信されたデータユニットのうちの1つがページエンドオフセットを有する場合であり、
前記コントローラが前記第1のブロックへのデータの記録を制御することは、前記第1のブロックのページに対して、前記ページエンドデータユニットおよびページ内の任意の先行するデータユニットを記録することを含む不揮発性メモリ。 - 請求項16記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
前記タイムスタンプは、データによって占有されていないページの位置に記録される不揮発性メモリ。 - 請求項16記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
データユニットは、データ部分とオーバーヘッド部分とに個別に分割され、
前記タイムスタンプは、ページの個別のデータユニットのオーバーヘッド部分に記録される不揮発性メモリ。 - ホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
複数のブロックに編成されたメモリであって、各ブロックは、共に消去可能な複数のメモリユニットであり、各メモリユニットは、データの論理ユニットを記憶するためのものである、メモリと、
それぞれがホストからデータを連続的に記録するための第1および第2のブロックと、 所定の条件が満たされるかどうかにより、前記第1のブロックまたは前記第2のブロックのいずれかに、データと記録時間を示すタイムスタンプとを記録するための手段と、
を備える不揮発性メモリ。 - 請求項12〜21のいずれか記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
第1および第2の不揮発性記憶装置は、1ビットのデータを個別に記憶するメモリセルから構成される不揮発性メモリ。 - 請求項12〜21のいずれか記載のホストからのデータを記録する不揮発性メモリにおいて、
前記第1および第2の不揮発性記憶装置は、1つより多くのビットのデータを個別に記憶するメモリセルから構成される不揮発性メモリ。
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