KR20050084879A

KR20050084879A - 비휘발성 메모리 시스템의 최소빈도의 소거 블록 트랙킹

Info

Publication number: KR20050084879A
Application number: KR1020057007322A
Authority: KR
Inventors: 로버트 씨. 창; 바아멘 콰와미; 파쉬드 샤베트-샤기
Original assignee: 샌디스크 코포레이션
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-08-29
Also published as: US7096313B1; WO2004040459A1; TW200428213A; EP1559017A1; AU2003270529A1; JP2006504199A; TWI249100B; CN1698036A

Abstract

비휘발성 메모리 시스템에서 마모 균일화를 수행하기 위한 방법과 장치가 개시된다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 메모리 시스템의 비휘발성 메모리에 포함된 엘리먼트들을 처리하기 위한 한가지 방법은 엘리먼트들과 관련된 소거 카운트들을 얻는 단계 및 다수의 엘리먼트들을 제 1 세트로 그룹화시키는 단계를 포함한다. 각각의 엘리먼트는 엘리먼트가 소거된 다수의 횟수를 실질적으로 표시하는 관련 소거 카운트를 갖는다. 다수의 엘리먼트들을 제 1 세트로 그룹화시키는 단계는 다수의 엘리먼트들과 관련된 소거 카운트들 중 최하위 관련 소거 카운트들을 갖는 다수의 엘리먼트들에 포함된 엘리먼트들을 선택하는 단계를 포함한다. 또한 상기 방법은 표에서 실질적으로 메모리 구성소자의 제 1 세트와 관련된 소거 카운트들을 분류하는 단계를 포함한다.

Description

비휘발성 메모리 시스템의 최소빈도의 소거 블록 트랙킹{TRACKING THE LEAST FREQUENTLY ERASED BLOCKS IN NON-VOLATILE MEMORY SYSTEMS}

본 발명은 공동계류중인 "AUTOMATED WEAR LEVELING IN NON-VOLATILE STORAGE SYSTEMS"이란 제목의 미국 특허 출원 번호 제 호(Atty. Docket No. SANDP005/SDK0278.000US), 2002년 10월 28일자 출원된 공동계류중인 "WEAR LEVELING IN NON-VOLATILE STORAGE SYSTEMS"이란 제목의 미국 특허 출원 번호 제10/281,739호(Atty. Docket No. SANDP023/SDK0366.000US), 2002년 10월 28일자 출원된 공동계류중인 "TRACKING THE MOST FREQUENTLY ERASED BLOCKS IN NON-VOLATILE MEMORY SYSTEMS"란 제목의 미국 특허 출원 번호 제10/281,670호(Atty. Docket No. SANDP025/SDK0366.000US), 2002년 10월 28일자 출원된 공동계류중인 "METHOD AND APPARATUS FOR SPLITTING A LOGICAL BLOCK"이란 제목의 미국 특허 출원 번호 제10/281,631호(Atty. Docket No. SANDP028/SDK0371.000US), 2002년 10월 28일자 출원된 공동계류중인 "METHOD AND APPARATUS FOR GROUPING WITHIN A BLOCK"이란 제목의 미국 특허 출원 번호 제10/281,855호(Atty. Docket No. SANDP029/SDK0410.000US), 2002년 10월 28일자 출원된 공동계류중인 "METHOD AND APPARATUS FOR RESOLVING PHYSICAL BLOCKS ASSOCIATED WITH A COMMON LOGICAL BLOCK"이란 제목의 미국 특허 출원 번호 제10/281,762호(Atty. Docket No. SANDP030/SDK0416.000US), 미국 특허 번호 제6,081,447호, 및 미국 특허 번호 제6,230,233호와 관련이 있으며, 상기 문헌들은 모두 본 명세서에서 참조로 포함된다.

본 발명은 대용량 디지털 데이터 저장 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 더욱 상세하게는, 본 발명은 비휘발성 저장 시스템에서 저장영역과 관련된 마모(wear)가 거의 모든 저장 영역에 걸쳐 균일하게 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

메모리 시스템의 콤팩트한 치수와 비휘발성 메모리의 반복적 재프로그램 능력으로 인해 플래시 저장 시스템과 같은 비휘발성 메모리 시스템의 사용이 증대하고 있다. 플래시 메모리 저장 시스템의 물리적 콤팩트한 치수로 인해 이러한 저장 시스템의 이용이 용이해져, 이러한 저장 시스템이 점차 보편화되고 있다. 플래시 메모리 저장 시스템을 이용하는 장치로는 디지털 카메라, 디지털 캠코더, 디지털 음악 플레이어, 휴대용 컴퓨터, 위치추적장치 등을 예로 들 수 있으며, 그 밖에도 무수히 많다고 할 수 있다. 플래시 메모리 저장 시스템에서 포함된 비휘발성 메모리를 반복적으로 재프로그램할 수 있는 능력으로 인해 플래시 메모리 저장시스템을 재활용할 수 있게 된다.

일반적으로, 플래시 메모리 저장 시스템은 플래시 메모리 카드 및 플래시 메모리 칩 세트를 포함한다. 플래시 메모리 칩은 일반적으로 플래시 메모리 소자 및 제어기 소자를 포함한다. 전형적인 플래시 메모리 칩 세트는 내장형 시스템에 조립되도록 배열된다. 이러한 조립 시스템 또는 호스트 시스템 제조자는 소자 형태의 플래시 메모리와 기타 다른 소자와 함께 호스트 시스템에 플래시 메모리 및 다른 소자를 조립한다.

비휘발성 메모리, 보다 구체적으로는 플래시 메모리 시스템 내에 있는 플래시 메모리 저장 블록은 반복적으로 프로그램되고 소거될 수 있지만, 각각의 블록 또는 물리적 위치는 블록이 마모되기 이전, 즉 메모리 용량이 축소되기 이전에 특정한 횟수만큼만 소거될 수 있다. 즉, 각각의 블록의 프로그램 및 소거 사이클은 제한된다. 어떤 메모리에서는, 블록의 사용이 불가능한 것으로 간주하기 전까지 대략 만 번 정도의 소거가 가능할 수도 있다. 다른 메모리에서는, 블록이 마모되었다고 간주되기까지 십만 번 내지 심지어 백만 번까지 소거가 가능할 수 있다. 블록이 마모되어 플래시 메모리 시스템의 전체 저장 용량 일부에서 현저한 성능 저하 또는 사용 손실이 야기될 경우, 플래시 메모리 시스템의 사용자는 예를 들면 저장된 데이터의 손실이나, 데이터 저장능력의 불가능으로 인해 악영향을 받는다.

플래시 메모리 시스템 내에서 블록 또는 물리적 위치상의 마모는 각각의 블록이 얼마나 많이 프로그램이 되었는가에 따라 다양하게 나타난다. 블록, 더욱 일반적으로는 저장 소자가 일단 프로그램되고 실질적으로 재프로그램될 수 없다면, 프로그램 및 소거 사이클, 및 상기 블록과 관련된 마모 정도는 상대적으로 낮아진다. 그러나 블록이 반복적으로 기입 및 소거되면, 즉 기입/소거 사이클이 반복되면, 상기 블록과 관련된 마모 정도는 상대적으로 높아진다. 논리 블록 어드레스(LBA: Logical Block Address)는 예를 들면 플래시 메모리 시스템을 사용 또는 액세스하는 시스템과 같은 호스트에 의해 사용되어, 플래시 메모리 시스템에 저장된 데이터를 액세스함에 따라, 호스트가 반복적으로 동일한 LBA를 사용하여 데이터를 기입 또는 재기입하면, 플래시 메모리 시스템 내의 동일한 물리적 위치 또는 블록이 반복적으로 기입 및 소거되며, 이는 당업자에게 공지되어 있다.

일부 블록은 심하게 마모되고 다른 블록은 상대적으로 마모 정도가 작은 경우, 마모된 블록의 존재로 인해 플래시 메모리 시스템의 전체 성능이 저하된다. 마모된 블록 자체에 관련된 성능 저하 이외에도, 원하는 데이터를 저장할 수 있는 마모되지 않은 블록이 불충분한 경우에도 플래시 메모리 시스템의 전체 성능이 저하될 수 있다. 종종, 플래시 메모리 시스템에 임계치의 마모된 블록이 존재하는 경우, 심지어 플래시 메모리 시스템의 다른 많은 셀이 상대적으로 마모되지 않은 경우에도 플래시 메모리 시스템을 사용할 수 없는 상태가 될 수 있다. 상대적으로 마모되지 않은 블록을 상당수 가지고 있는 플래시 메모리 시스템이 사용될 수 없는 것으로 간주된 경우, 상기 플래시 메모리 시스템과 관련된 많은 자원을 폐기하여야 한다.

플래시 메모리 시스템 내에서 블록이 균등하게 마모될 가능성을 높이기 위해, 종종 마모 균일화 동작이 수행된다. 당 분야의 통상의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 마모 균일화 동작은 일반적으로 특정 LBA에 관련된 물리적 위치나 블록을 변화시켜 동일한 LBA가 동일한 물리적 위치나 블록에 항상 관련되지 않게 한다. LBA의 블록 관련성을 변경시켜, 다른 블록이 마모되기 전에 특정 블록이 마모되는 것을 감소시킬 수 있다.

종래의 마모 균일화 프로세스에는 물리적 위치를 교환하는(swapping) 단계가 포함되며, 이는 위치에 상대적으로 큰 비중을 차지하는 2개의 부분, 즉 커스토머 또는 호스트 LBA를 맵핑한다. 즉, 상대적으로 큰 저장 셀 섹션과 관련된 LBA가 교환된다. 이러한 교환은 커스토머로부터 수동 명령을 통해, 즉 호스트 사용을 통해 초기화되며, 결과적으로 커스토머에게는 이러한 교환이 투명하지 못하다. 또한, 상대적으로 큰 비중을 차지하는 2개의 저장 셀 섹션 사이에서 데이터를 이동시키는 단계를 포함하는 교환 동작은 시간 소모적이므로 효율적이지 못하다. 또한, 전체 플래시 메모리 시스템과 관련된 상당한 자원을 소모하는 비교적 오랜 기간의 동작에 의해 전체 플래시 메모리 시스템의 성능이 악화될 수 있다. 당 분야의 통상의 기술라면 알 수 있는 바와 같이, 제 1 위치로부터 데이터를 이동하는 단계는 통상적으로 데이터를 또 다른 위치로 복사하고 제 1 위치로부터 데이터를 소거하는 단계를 포함한다.

또 다른 종래의 마모 균일화 프로세스는 블록이 마모되는 것을 허용하는 단계를 포함한다. 일단 블록이 효과적으로 마모되면, 블록에 할당된 섹터는, 섹터에 관련된 어드레스를 맵핑함으로써 섹터가 저장된 블록이 일단 마모되거나 사용할 수 없게 되면 예비 영역으로 재할당된다. 예비 영역 또는 블록의 수는 한정되어 있고 값이 고가이므로, 사용 불가능한 블록이 관련된 섹터가 맵핑될 수 있는 예비 영역을 항상 가질 수는 없다. 또한, 블록이 사용불가능하게 된 이후에만 섹터를 재맵핑하는 것은 전체 플래시 메모리 시스템의 성능을 저하시킨다.

따라서, 플래시 메모리 저장 시스템 내에서 마모 균일화를 효율적으로 그리고 실질적으로 명료하게 행할 수 있는 방법 및 장치가 필요하다. 즉, 마모 균일화 프로세스를 용이하게 하고, 이를 통해 연산자원을 많이 사용하지 않고도 플래시 메모리 저장 시스템과 관련된 물리적 위치에서 마모를 더욱 균일하게 하는 시스템이 필요하다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 설명하는 다음의 상세한 설명을 통해 더욱 잘 이해할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 비휘발성 메모리장치를 포함하는 일반 호스트 시스템의 개략도.

도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 예를 들면 도 1a의 메모리장치(120)와 같은, 메모리장치를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리의 일부를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리 시스템에 대해서 초기화 요청을 처리하는 단계를 예시하는 흐름도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정적 블록을 처리하는 방법을 예시하는 흐름도.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 메모리를 나타낸 개략 블록도.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 정상 블록, 최소빈도 소거 블록, 최대빈도 소거 블록의 예를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 메모리에서의 블록 교환/갱신을 수행하여 블록의 보다 균일한 마모를 가능하게 하는 방법을 예시하는 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 구조를 나타낸 개략도.

본 발명은 비휘발성 메모리 시스템에서 마모 균일화를 수행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 메모리 시스템의 비휘발성 메모리에 포함된 엘리먼트를 처리하기 위한 한 가지 방법은 엘리먼트들과 관련된 소거 카운트를 얻는 단계와 다수의 상기 엘리먼트들을 제 1 세트로 그룹화시키는 단계를 포함한다. 각각의 엘리먼트는 엘리먼트들이 소거된 다수의 횟수를 지시하는 관련 소거 카운트를 갖는다. 소거된 엘리먼트들의 수를 제 1 세트로 그룹화시키는 단계는 다수의 엘리먼트들과 관련한 소거 카운트의 최하위 관련 소거 카운트를 갖는 다수의 엘리먼트들에 포함된 소거된 엘리먼트들을 선택하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 하나의 표 내의 메모리 구성소자의 제 1 세트와 관련한 소거 카운트를 저장하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 제 1 세트의 엘리먼트들은 각각의 엘리먼트와 관련된 소거 카운트에 따라 저장된다. 이러한 실시예에서, 상기 방법은 제 1 세트와 관련된 최하위 소거 카운트를 갖는 제 1 세트에 포함된 소거된 엘리먼트를 식별하는 단계, 제 1 세트로부터 상기 엘리먼트를 분리시키는 단계, 및 다수의 엘리먼트들 중 상이한 소거 엘리먼트를 제 1 세트와 관련시키는 단계를 포함한다.

마모된 엘리먼트들의 그룹에서 비휘발성 메모리의 마모된 엘리먼트들, 즉 연장된 블록들을 관리함으로써, 마모된 엘리먼트들의 마모는 거의 마모되지 않은 엘리먼트들이 결국에는 더 마모될 때까지 마모된 엘리먼트들이 사용을 위해 할당되는 것을 방지함으로써 관리될 수 있다. 이와 같이, 더 자주 소거되었던 엘리먼트들은 다른 엘리먼트들이 사용되어 더 소거될 때까지 다시 사용되어 소거되는 것을 유효하게 방지함으로써, 모든 엘리먼트들의 마모는 균일해질 수 있다. 예컨대, 내장된 플래시 메모리 또는 플래시 메모리 카드를 포함하는 장치는 만약 상대적으로 낮은 소거 카운트를 갖는 블록들이 예비 블록들로 사용된다면, 불필요한 데이터를 갖는 블록이 소거될 때 또는 블록이 거의 마모된 블록을 대체하기 위해 필요할 때 매체의 전체 수명은 연장될 수 있다. 시스템 메모리에 저장된 표를 사용하여 유효하게 트래킹된 최소 소거 블록들의 그룹 중에서 예비 블록들을 유지시키는 것은 더 마모된 블록들에 대해 거의 마모되진 않은 블록들을 할당하는 것을 용이하게 한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 메모리 시스템은 평균 소거 카운트보다 작은 소거 카운트들을 관련시킨 제 1 세트의 소거 저장 엘리먼트들과 관련된 엔트리들을 포함하도록 배치된 표를 저장하는 제 1 메모리를 포함한다. 제 1 세트의 저장 엘리먼트들 중 각각의 저장 엘리먼트에 대한 관련된 소거 카운터는 저장된 엘리먼트가 소거된 다수의 횟수를 지시하도록 배치된다. 또한, 메모리 시스템은 제 1 세트의 저장 엘리먼트들을 포함하는 다수의 저장 엘리먼트들을 포함하는 제 2 의 메모리를 포함한다. 평균 소거 카운트는 다수의 저장 엘리먼트와 관련된 소거 카운터들을 사용하여 결정된다. 최종적으로, 메모리 시스템은 제 1 메모리와 제 2 메모리를 액세스할 수 있는 프로세서를 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 세트의 저장 엘리먼트들은 표를 사용하여 식별될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 다수의 블록들을 포함하는 메모리를 관리하는 방법은 다수의 블록들에 포함된 일 세트의 소거된 블록들을 식별하는 단계, 및 소거된 블록들의 세트에 포함된 소거된 블록들의 제 1 그룹을 식별하는 단계를 포함한다. 제 1 그룹의 소거된 블록들은 소거된 블록들의 세트 중에서 거의 모든 다른 소거된 블록들보다 낮은 소거 카운트를 갖는 소거된 블록들을 포함한다. 엔트리를 포함하는 구조는 메모리 구성소자 내에서 생성된다. 엔트리는 제 1 그룹에 포함된 소거된 블록들의 소거 카운트를 포함한다. 엔트리는 저장되고, 제 1 블록은 저장된 엔트리를 사용하여 식별된다. 제 1 블록은 소거된 블록들의 제 1 그룹에 포함된 다른 소거된 블록들 이전에 소거된 블록들의 제 1 그룹으로부터 제거되도록 배치된다. 다시 말하면, 제 1 블록은 필요한 만큼의 베이시스에 따라 제 1 그룹 중에서 교체된 제 1 블록일 수 있다.

일 실시예에서, 엔트리를 분류하는 단계는 제 1 그룹에 포함된 소거된 블록들의 소거 카운트를 사용하여 엔트리들을 분류하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에서, 분류된 엔트리들을 사용하여 제 1 블록을 식별하는 단계는 제 1 그룹에 포함된 거의 모든 다른 소거된 블록들보다 낮은 소거 카운트를 갖도록 제 1 블록을 식별하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이러한 장점들 및 다른 장점들은 첨부 도면과 함께 설명하는 다음의 상세한 설명을 통해 더욱 명백해질 것이다.

플래시 메모리 저장 시스템 내에서 비휘발성 메모리 저장블록은 반복적으로 프로그램되거나 소거되며, 블록이 마모되기 전까지 각각의 블록은 일반적으로 무수히 많은 소거과정을 거치게 된다. 블록이 마모되면, 마모된 블록을 포함하는 플래시 메모리 저장 시스템의 전체 저장 용량 부분에는 상대적으로 큰 성능저하가 발생하며, 이 마모 블록이 관련된 부분에 저장된 데이터가 손실되거나 또는 상기 부분에서 데이터를 저장할 수 없게 될 수도 있다.

플래시 메모리 저장 시스템 내에서 보다 균일하게 블록이 마모되는 것을 확률을 높이기 위해, 블록을 골고루 사용하는 방법을 택할 수도 있다. 예를 들어 소거 카운트를 이용하여 각각의 블록의 소거 횟수를 추적 관리함으로써, 시스템 내의 메모리가 더욱 균일하게 사용되도록 할 수도 있다. 소거 카운트 관리 기술을 통해 소거 카운트를 저장하여, 특정 블록이 블록과 관련된 리던던트 영역에서 몇 번이나 소거되었는지를 추적 관리할 수 있다. 상대적으로 높은 소거 카운트를 갖는 블록과 상대적으로 낮은 소거 카운트를 갖는 블록으로부터 사용중인 블록을 효과적으로 분리할 수 있는 표를 시스템 메모리에 내장할 수도 있다. 사용중인 블록이 소거될 때, 이 블록은 상대적으로 높은 소거 카운트를 갖는 블록의 표나 상대적으로 낮은 소거 카운트를 갖는 블록의 표에 적절히 "부가"될 수 있다. 이와 같이, 상대적으로 높은 소거 카운트를 갖는 블록의 표나 상대적으로 낮은 소거 카운트를 갖는 블록의 표로부터 블록을 블록 맵핑표, 즉 사용중인 일조의 블록표로 이동시켜, 재할당된 임의의 블록을 블록 맵핑표에서 교체할 수 있다.

블록을 범주화하는(categorizing) 방법에 의해, 각각의 블록의 사용을 더욱 효과적으로 관리하고 블록과 관련된 마모를 균일하게 함으로써, 더욱 균일하게 블록을 사용할 수 있다. 또한, 표로 블록을 범주화하는 것을 통해 높은 소거 카운트를 갖는 블록과 낮은 소거 카운트를 갖는 블록을 쉽게 식별하고, 이에 따라 상당량의 연산자원을 절약할 수 있다. 따라서 효율적으로 마모 균일화를 수행할 수 있다. 결과적으로, 플래시 메모리 시스템의 성능에 크게 영향을 주지 않으면서도 플래시 메모리의 수명을 연장시킬 수 있다.

플래시 메모리 시스템, 보다 일반적인 표현으로는 비휘발성 메모리장치는 통상 플래시 메모리 카드와 칩 세트를 포함한다. 전형적으로 플래시 메모리 시스템은 호스트 시스템과 함께 사용되며, 호스트 시스템은 플래시 메모리 시스템에 데이터를 기입하거나 플래시 메모리 시스템으로부터 데이터를 독출할 수도 있다. 그러나 일부 플래시 메모리 시스템은 내장 플래시 메모리 및 실질적으로 상기 내장형 플래시 메모리에 대한 제어기로서의 역할을 하도록 호스트 상에서 실행되는 소프트웨어를 포함한다. 먼저, 도 1a를 참조하여, 비휘발성 메모리장치, 예를 들면 콤팩트플래시(CompactFlash) 메모리카드를 포함하는 일반 호스트 시스템 또는 내장형 시스템에 대해 설명한다. 일반적으로 호스트 또는 컴퓨터 시스템(100)은 마이크로 프로세서(108), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(112), 입출력 회로(116)의 통신을 허용하는 시스템 버스(104)를 포함한다. 일반적으로 호스트 시스템(100)은 예를 들면 디스플레이 장치, 네트워크 장치와 같은 다른 소자를 포함할 수 있으며, 이는 설명을 위한 것으로 도시하지는 않는다.

일반적으로, 호스트 시스템(100)은 제한되지 않고 정지화상정보, 오디오 정보, 비디오 화상정보를 포착할 수 있다(capture). 이러한 정보는 실시간으로 포착되어 무선방식으로 호스트 시스템(100)에 전송될 수 있다. 호스트 시스템(100)은 임의의 시스템일 수 있지만 통상적으로는 디지털 카메라, 비디오 카메라, 이동 무선 통신장치, 오디오 플레이어, 비디오 플레이어와 같은 시스템일 수 있다. 그러나 이러한 호스트 시스템(100)은 데이터 또는 정보를 저장하고 검색하는 것이면 어느 것이라도 가능하다.

호스트 시스템(100)은 또한 데이터 포착용 또는 검색용의 시스템이 될 수도 있다. 즉, 호스트 시스템(100)은 데이터 저장 전용 시스템이거나, 또는 데이터 독출 전용 시스템일 수도 있다. 예를 들면, 호스트 시스템(100)은 데이터를 저장 또는 기입하기만 하는 메모리 라이터(writer)일 수 있다. 선택적으로 호스트 시스템(100)은 데이터를 포착하지 않는 데이터 독출 또는 검색 전용인 MP3 플레이어와 같은 장치일 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제거가능한 비휘발성 메모리장치일 수 있는 비휘발성 메모리장치(120)는 정보를 저장하기 위해 버스(104)와 인터페이스되도록 배열된다. 입/출력 회로 블록(116)은 비휘발성 메모리장치(120)가 버스(104)에 직접 인터페이스되는 것을 가능하게 한다. 여기서, 입출력 회로 블록(116)은 버스(104)에서의 부하를 줄이는 역할을 하며, 이는 당업자에게 공지된 것이다. 비휘발성 메모리장치(120)는 비휘발성 메모리(124) 및 선택적 메모리 제어 시스템(128)을 포함한다. 일 실시예에서, 비휘발성 메모리장치(120)는 단일 칩 또는 다이(die)상에서 구현된다. 선택적으로, 비휘발성 메모리장치(120)를 멀티 칩 모듈 또는 칩 세트를 구성하면서 휘발성 메모리장치(120)와 함께 사용되는 다수의 개별 소자 상에서 구현할 수도 있다. 도 1b를 참조하여 비휘발성 메모리장치(120)의 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

예를 들면 NAND 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리장치(124)는 필요에 따라 액세스 및 독출이 가능하도록 데이터를 저장한다. 또한, 비휘발성 메모리(124)에 저장된 데이터는 적절히 소거될 수 있으며, 물론 일부 데이터는 소거될 수 없을 수도 있다. 데이터의 저장, 독출, 소거 프로세스는 일반적으로 메모리 제어 시스템(128)에 의해 제어되거나 또는 메모리 제어 시스템(128)이 없을 경우에는 마이크로 프로세서(108)에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 제어된다. 비휘발성 메모리장치(124)의 동작은 그의 수명이 최대가 되도록 관리되며, 이를 위해 비휘발성 메모리장치(124)의 섹션이 균일하게 마모되도록 하는 것이 필수적이다.

일반적으로 비휘발성 메모리장치(120)는 선택형 메모리 제어 시스템(128), 즉 제어기를 포함하는 것으로 되어 있다. 때로 비휘발성 메모리장치(120)는 비휘발성 메모리(124), 메모리 제어 시스템(128), 즉 제어기, 펑크션을 위한 개별 칩을 포함할 수도 있다. 예를 들면, PC 카드, 콤팩트플래시 카드, 멀티미디어 카드, 시큐어 디지털 카드(이것에만 제한되는 것은 아니지만)와 같은 비휘발성 메모리장치는 별도의 칩 상에서 구현되는 제어기를 포함하며, 다른 비휘발성 메모리장치는 개별 칩 상에서 구현되는 제어기를 포함하지 않는다. 비휘발성 메모리장치(120)가 개별 메모리 및 제어기 칩을 포함하지 않는 실시예에서, 메모리 및 제어기 펑크션은 단일 칩에 통합될 수 있으며, 이는 당업자에게 공지되어 있다. 선택적으로, 메모리 제어 시스템(128)의 기능은 마이크로프로세서(108)에 의해 제공되며, 예를 들면, 비휘발성 메모리장치(120)가 상기한 바와 같이 메모리 제어기(128)를 포함하지 않는다.

도 1b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리장치(120)에 대해 보다 상세히 설명한다. 전술한 바와 같이, 비휘발성 메모리장치(120)는 비휘발성 메모리(124)를 포함하며, 메모리 제어 시스템(128)을 포함할 수도 있다. 메모리(124)가 내장형 NAND장치일 경우, 예컨대 비휘발성 메모리장치(120)가 제어 시스템(128)을 포함하지 않을 수도 있지만, 메모리(124) 및 제어 시스템(128) 또는 제어기는 비휘발성 메모리장치(120)의 주요 구성소자가 될 수 있다. 메모리(124)는 반도체 기판에 형성된 메모리 셀 어레이일 수도 있으며, 이 경우 메모리 셀의 개별 저장 소자에 2가지 이상의 충전 레벨 중 하나를 저장함으로써, 하나 이상의 데이터 비트가 각각의 개별 메모리 셀에 저장된다. 비휘발성 플래시 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)은 이러한 시스템용 메모리의 일반적 타입의 일례가 된다.

제어 시스템(128)이 제공되는 경우, 제어 시스템(128)은 데이터 저장용 메모리 시스템을 이용하는 호스트 컴퓨터 또는 기타 다른 시스템과 버스(15)를 통해 통신을 한다. 일반적으로 버스(15)는 도 1a의 버스(104)의 일부분이 된다. 또한, 제어 시스템(128)은 메모리 셀 어레이(11)를 포함할 수 있는 메모리(124)의 동작을 제어하여, 호스트에 의해 제공되는 데이터를 기입하고, 호스트에 의해 요청된 데이터를 독출하며, 동작중인 메모리(124)에서 다양한 정리작업(housekeeping) 기능을 행한다. 일반적으로 제어 시스템(128)은 관련된 비휘발성 소프트웨어 메모리, 여러 가지 논리회로 등을 갖는 범용성 마이크로프로세서를 포함한다. 특정 루틴의 성능을 제어하기 위해 하나 이상의 상태기계(state machine)도 포함한다.

통상적으로 메모리 셀 어레이(11)는 어드레스 디코더(17)를 통해 제어 시스템(128) 또는 마이크로프로세서(108)에 의해 어드레스된다. 디코더(17)는 교정 전압을 어레이(11)의 게이트 및 비트 라인에 인가하여, 제어시스템에 의해 어드레스되는 데이터를 프로그램하고, 데이터를 독출하거나, 메모리 셀 그룹을 소거할 수 있다. 부가 회로(19)로는 어드레스된 셀 그룹으로 프로그램된 데이터에 따라서 어레이의 소자에 인가되는 전압을 제어하는 프로그래밍 드라이버를 포함한다. 또한, 회로(19)는 센스 증폭기 및 어드레스된 메모리 셀 그룹으로부터 데이터를 독출하는데 필요한 다른 회로들을 포함한다. 어레이(11)에 프로그램된 데이터, 또는 어레이(11)로부터 최근 독출된 데이터는 통상적으로 제어 시스템(128) 내의 버퍼 메모리(21)에 저장된다. 제어 시스템(128)은 통상 명령 및 상태 데이터 등을 임시적으로 저장하기 위한 여러 가지 레지스터를 포함한다.

어레이(11)는 다수의 블록 BLOCKS 0-N의 메모리 셀로 분할된다. 일반적으로 플래시 EEPROM의 경우, 블록은 통상적으로 소거의 최소단위가 된다. 즉, 각각의 블록은 함께 소거되는 단위로서의 최소 개수의 메모리 셀을 포함한다. 각각의 블록은 도 2에 도시된 것처럼 다수의 페이지로 분할된다. 페이지는 프로그래밍의 최소 단위이다. 즉, 기본 프로그래밍 동작은 메모리 셀 중에서 최소 한 페이지에 대해 데이터를 기입하거나 독출한다. 통상적으로 하나 이상의 데이터 섹터가 각각의 페이지에 저장된다. 도 1b에 도시한 바와 같이, 하나의 섹터는 사용자 데이터와 오버헤드 데이터를 포함한다. 통상적으로 오버헤드 데이터는 사용자 데이터 및 페이지의 오버헤드 데이터로부터 계산된 에러 정정 코드(ECC : Error Correction Code)를 포함한다. 제어 시스템(128)의 부분(23)은 데이터가 어레이(11)로 프로그램되는 경우 EEC를 계산하고, 또한, 데이터가 어레이(11)로부터 독출되는 경우 EEC를 점검한다. 이와는 달리, EEC는 이들이 포함되어 있는 사용자 데이터 이외에 다른 페이지 또는 다른 블록에 저장될 수 있다.

통상적으로 사용자 데이터의 섹터는 512 바이트로 이는 자기 디스크 드라이브 섹터의 크기에 해당한다. 통상적으로 오버헤드 데이터는 추가의 16바이트이다. 대부분 각 페이지는 한 섹터의 데이터를 포함하지만 2개 이상의 섹터가 한 페이지를 형성할 수도 있다. 일반적으로 임의의 수의 페이지가 블록을 형성할 수 있다. 예를 들면, 블록은 8페이지부터 512, 1024, 또는 그 이상의 페이지로 형성될 수 있다. 블록의 개수는 메모리 시스템에 대해 원하는 데이터 저장 용량을 제공하도록 선택된다. 어레이(11)는 몇 개의 서브어레이(미도시)로 분할될 수 있으며, 각각의 서브어레이는 일정 비율의 블록을 포함하면서 어느 정도 상호 독립적으로 동작하여 여러 가지 메모리 동작의 실행에 있어서 병렬화의 수준을 향상시키게 된다. 다수의 서브어레이의 사용예는 본 명세서의 참조 문헌인 미국특허 제5,890,192에 기재되어 있다.

비휘발성 메모리(124)의, 예를 들어 저장 소자와 같은 특정 섹션이 예를 들어, 반복적으로 기입 및 소거되어 연속으로 프로그램되며, 일반적으로 상기 특정 영역은 연속적으로 프로그램되지 않는 영역보다 빨리 마모된다. 비휘발성 메모리(124) 내에서 여러 영역의 마모를 효과적으로 "균일성 있게" 하기 위해, 마모 균일화를 실질적으로 자동으로 실행하여 연속적으로 프로그램된 영역의 프로그램을 보다 줄이고, 연속으로 프로그램되지 않는 영역을 보다 늘리게 된다.

일반적으로, 마모 균일화를 수행하기 위해, 예를 들어 반복적으로 프로그램되는 물리적 위치와 관련된 섹터 세트인 블록은 반복적으로 프로그램되지 않은 물리적 위치와 관련된 블록과 교환될 수 있다. 즉, 프로그램되고 반복적으로 소거된 물리적 블록은 프로그램 및 소거가 덜 이루어진 블록과 교환될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 특정 물리적 블록이 반복적으로 프로그램되고 소거되었는지 여부의 결정이 용이하도록, 소거 카운트를 블록에 저장할 수 있다. 즉, 블록의 소거 횟수를 추적 관리할 수 있는 카운터는 블록이 소거될 때마다 유지 및 증가될 수 있다. 이러한 소거 카운트는 특정 블록이 소거가 덜 이루어진 다른 블록으로 교환되어야 하는지 결정 여부를 용이하게 하는데 사용된다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리의 일부를 나타낸 개략도이다. 플래시 메모리(200)는 페이지들(204)로 분리될 수 있다. 일반적으로 대략 512 바이트의 사용자 데이터가 있는 각각의 페이지(204)는 리던던트(redundant) 영역(206)을 포함하며, 예를 들면 페이지(204a)는 리던던트 영역(206a)을 포함한다. 각각의 리던던트 영역(206) 또는 오버헤드 영역은 약 16 바이트로 이루어진 정보를 포함하며, 상기 정보는 제한되지 않지만 통상적으로 그룹 식별자(216), 갱신 인덱스(212), 소거 카운트(214)를 포함한다.

통상적으로, 블록(210)에는 임의의 개수의 페이지(204)가 포함된다. 설명을 용이하게 하기 위해, 페이지(204a, 204b)가 블록(210)에 포함되는 것으로 도시되었지만 블록(210)에 포함되는 페이지의 개수는 광범위하게 다양하다. 개시되는 실시예에서 블록(210)은 대략 64페이지를 포함하도록 배열된다. 예를 들면, 플래시 메모리(200)가 대략 512 메가바이트(Mb)를 포함하는 경우, 플래시 메모리(200)는 각각 64페이지를 갖는 약 2048 블록으로 분할될 수 있다.

전술한 바와 같이, 소거 카운트(214)는 사용자 데이터가 관련 블록으로부터 소거될 때마다 증가될 수 있다. 예를 들면, 블록(210)과 관련된 소거 카운트(214)는 블록(210)으로부터 데이터가 소거될 때마다 증가할 수 있다. 일반적으로 블록(210)에 포함된 각각의 페이지(204a, 204b)는 소거 카운트(214)를 포함하기 때문에, 각각의 페이지(204a, 204b)에 관련된 상기 소거 카운트(214)는 블록(210)이 소거될 때 증가된다.

데이터를 포함한 블록이 소거될 때, 블록의 데이터 영역 및 리던던트 영역은 통상적으로 소거되거나 비워진다. 소거 블록은 예비(spare) 블록 풀에 부가되며, 이 풀은 다른 표의 소거 블록에 비해 작은 소거 카운트를 갖는 소거 블록을 포함한다. 예비 블록표는 필수적으로 최소빈도 소거 블록표이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상대적으로 큰 소거 카운트를 갖는 소거 블록은 다른 소거 블록표에 포함된 소거 블록들보다 큰 소거 카운트를 갖는 소거 블록들을 포함하는 풀에 추가된다. 이러한 풀, 즉 큰 소거 카운트를 갖는 소거 블록을 포함한 풀은 최대빈도 소거 블록표이다. 바로 소거된 블록의 소거 카운트는 1 만큼 증가하고 소거 카운트의 값에 따라서 최소빈도 소거 블록표 또는 최대빈도 소거 블록표에 저장된다.

소거 카운트(214)와 같은 소거 카운트는 초기화 요청 동안에 액세스된다. 초기화를 요청하는 경우로는, 예를 들면 내장형 플래시 메모리를 포함하는 시스템에 전원이 공급될 때, 시스템 내에서 예비 블록의 동작성능이 저하될 때, 사용자가 블록 할당의 균형을 요청할 때, 사용자가 블록 사용을 더욱 균일하게 할 것을 요청할 때 등을 들 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예 따른 것으로서, 플래시 메모리 시스템에 대하여 초기화 요청을 처리하기 위한 단계를 예시하는 흐름도이다. 일반적으로 초기화 요청은 사용자에 의해서 초기화되거나 또는 플래시 메모리 시스템과 관련된 제어기에 의해 자동으로 초기화되며, 이는 주기적이거나 또는 트리거 조건이 충족될 때 발생한다. 초기화 요청에 대해 응답하는 프로세스(300)는 초기화 요청을 효과적으로 수신하는 단계(304)에서 시작된다. 초기화 요청은 제어기 또는 초기화되는 플래시 메모리와 통신하는 프로세서에 의해 수신된다. 이러한 요청은 예를 들면 전원 공급시 또는 블록 할당에 대해 균형을 잡을 때 호스트를 통해 사용자에 의해 이루어질 수 있다.

초기화 요청이 수신되면, 단계(306)에서 평균 소거 카운트가 얻어진다. 일 실시예에서, 평균 소거 카운트는 시스템과 관련된 NAND 메모리에 기입된 소거 카운트 블록에 저장된다. 각각의 블록의 소거 카운트와 평균 소거 카운트를 포함하는 소거 카운트 블록이 플래시 메모리 블록에 저장된다. 소거 카운트 블록이 생성될 때, 예를 들면 시스템이 초기에 포맷될 때, 표에서 평균 소거 카운트와 각각의 블록의 소거 카운트는 통상 제로값으로 초기화된다. 평균 소거 카운트가 얻어진 이후, 시스템 내의 거의 모든 블록에 대한 소거 카운트가 얻어진다. 도 2를 참조로 상기 설명된 바와 같이, 데이터를 포함하는 특정 블록에 대한 소거 카운트가 상기 블록과 관련된 리던던트 영역에 저장된다. 따라서, 데이터를 포함하는 모든 블록에 대한 소거 카운트를 얻는 단계는 각각의 블록과 관련된 리던던트 영역을 액세스하고, 초기화 요청시 소거 카운트 블록에 각각의 소거 카운트를 저장하는 단계를 포함한다.

초기화 요청이 완료된 후에, 소거 블록의 소거 카운트는 소거 카운트 블록에 반드시 갱신될 필요는 없다. 일반적으로 소거 카운트 블록은 그 값을 유지하는데 이는 상기 소거 블록의 리던던트 영역이 소거되기 때문이다. 전체 시스템이 셧다운될 때, 종료 요청이 이루어져 소거 카운트 표가 갱신되어 실질적으로 모든 블록의 최신 소거 카운트를 포함하게 된다. 최소빈도 소거 블록에 속하는 소거 블록의 소거 카운트는 최소빈도 소거 블록표로부터 검색된다. 최대빈도 소거 블록에 속하는 소거 블록의 소거 카운트는 최대빈도 소거 블록표로부터 검색된다. 실질적으로 나머지소거 블록의 소거 카운트는 소거 카운트 블록으로부터 검색될 수 있다.

단계(320)에서, 블록 맵핑표는 NAND 메모리에 할당된다. 이미 공지된 바와 같이, 블록 맵핑표는 논리 블록 어드레스(LBA : Logic Block Address)와 물리적 블록 어드레스(PBA:Physical Block Address) 사이에 맵핑을 제공한다. 또한, 최대빈도 소거 블록표 및 최소빈도 소거 블록표는 단계(320)에서 할당된다.

최대빈도 소거 블록표는 통상적으로 최대빈도로 소거된 소거 블록과 관련된 정보를 효과적으로 유지할 수 있는 크기로 구성된다. 즉, 최대빈도 소거 블록은 시스템에서 최대 소거 카운트와 함께 이 블록에 속하는 예를 들면 소거 카운트, 맵핑 정보 등을 유지하도록 구성된다. 유사하게, 최소빈도 소거 블록표는 일반적으로 일정 크기를 가지거나 최소 소거 카운트와 함께 이 소거 블록에 포함된 정보를 수용하도록 구성된다. 최대빈도 소거 블록표의 크기와 최소빈도 소거 블록표의 크기는 매우 다양하지만, 이들 크기는 최대빈도 소거로서 지정된 블록의 개수와 최소빈도 소거로서 지정된 블록의 개수에 의존한다. 통상 최대빈도 소거 블록표는 최소빈도 소거 블록표 보다 적은 수의 소거 블록에 대한 정보를 수용하는 크기를 갖는다. 예를 들면, 최대빈도 소거 블록표는 약 18개의 소거 블록에 대한 정보를 수용하는 크기인 반면, 최소빈도 소거 블록표는 약 17개의 소거 블록에 대한 정보를 수용하는 크기이다. 선택적으로 최대빈도 소거 블록표가 약 10개의 소거 블록에 대한 정보를 수용하는 크기인 반면, 최소빈도 소거 블록표가 약 15개의 소거 블록에 대한 정보를 수용하는 크기가 될 수도 있다.

단계(320)에서 표가 할당된 후, 단계(324)에서 소거 블록이 식별된다. 이후, 단계(328)에서 "N" 개의 소거 블록은 최대빈도 소거 블록에 할당되고, 필수적으로 최대빈도 소거 블록표에 할당된다. 일 실시예에서, "N" 소거 블록은 모든 소거 카운트와 비교하여 결정되는 최대 소거 카운트를 갖는 "N"소거 블록이다. 이와는 달리 최대빈도 소거 블록표에 저장되는 "N"소거 블록을 단계(306)에서 얻어진 평균 소거 블록과 비교하여 결정할 수도 있다. 예를 들면, "N"소거 블록은 최소한 소정의 백분율, 예를 들면 평균 소거 카운트 보다 높은 약 25%의 소거 카운트를 갖는 "N" 소거 블록이 될 수도 있다.

일단 최대빈도 소거 블록표가 유효하게 많아지면, "M" 소거 블록이 식별되어, 유효하게 단계(332)에서 최소빈도 소거 블록표에 할당된다. "M"소거 블록은 일반적으로 시스템과 관련된 모든 소거 블록 중에서 최소 소거 카운트를 갖는 "M"소거 블록이거나, 평균 소거 카운트 보다 낮은 최소한의 백분율의 소거 카운트를 갖는 "M"소거 블록일 수도 있다. "M" 소거 블록은 적절히 블록 맵핑표에 할당된 유효 예비 블록이다.

나머지 소거 블록, 즉, 최소빈도 소거 블록표 또는 최대빈소 소거 블록표에 할당되지 않은 소거 블록은 단계(336)에서 "비소거" 블록과 함께 블록 맵핑표에 할당된다. 즉, 나머지 소거 블록과 관련된 리던던트 영역 이외의 데이터를 포함하는 블록은 블록 맵핑표와 관련된 것이다.

블록 맵핑표, 최소빈도 소거 블록표, 최대빈도 소거 블록표에서 예를 들면 대응 블록에 속하는 소거 카운트와 맵핑 정보가 효과적으로 많아지면, 평균 소거 카운트를 단계(338)에서 결정한다. 평균 소거 카운트를 결정하는 것은 통상 단계 (308)에서 얻어지는 개별 블록의 소거 카운트를 합산하고 블록의 전체 수로 그 합을 나누는 과정을 포함한다.

단계(338)에서 계산되는 평균 소거 카운트는 시스템과 관련된 소거 카운트 블록에 저장된다. 전술한 바와 같이, 평균 소거 카운트는 시스템에 관련된 NAND 메모리로 기입된 소거 카운트 블록에 저장된다. 평균 소거 카운트를 소거 카운트 블록에 저장하면, 정적(static) 블록, 즉 데이터를 포함하고 상대적은 낮은 관련관계의 소거 카운트를 갖는 블록이 단계(342)에서 처리된다. 정적 블록을 처리하는 방법에 관한 단계를 도 4와 함께 이하에서 설명한다. 일단 정적 블록이 처리되면, 초기화 요청을 처리하는 공정이 완료된다.

플래시 메모리와 관련된 블록 그룹 내에는, 임의의 주어진 시간에서, 사용자 데이터와 같은 데이터를 포함하는 블록 및 소거된 블록이 있다. 데이터를 포함하는 블록의 일부는 "정상" 블록으로 간주될 수 있고, 그 밖의 블록은 정적 블록으로 간주될 수 있다. 정적 블록은 거의 변화가 없는 데이터를 저장하는 블록이다. 즉, 정적 블록은 거의 소거되지 않는다. 통상적으로 정적 블록은 플래시 메모리에 저장된 상대적으로 오래된 서류, 실행가능 프로그램 또는 운영체계 등과 관련이 있다. 정적 블록은 일반적으로 플래시 메모리 내에서 블록의 대부분에 대한 소거 카운트 보다 낮은 소거 카운트를 갖는다. 일 실시예에서, 블록의 소거 카운트가 특정 백분율, 예를 들면 플래시 메모리 시스템에 관련된 평균 소거 카운트의 약 20% 이하이면, 데이터를 포함하는 블록을 정적 블록으로 간주할 수 있다.

정적 블록이 변화가 거의 없는 데이터를 포함하기 때문에, 정적 블록에 포함된 데이터는 상대적으로 높은 소거 카운트를 갖는 블록으로 복사된다. 즉, 특정 물리적 블록의 콘텐츠가 상대적으로 정적(static)이고, 이에 따라 일반적으로 변화가 없으면, 콘텐츠는 상대적으로 높은 소거 카운트를 갖는 다른 물리적 블록으로 재할당되고, 상대적으로 낮은 소거 카운트를 갖는 원래의 물리적 블록은 보다 빈번히 변화하는 콘텐츠를 저장할 수 있도록 한다. 도 4를 참조하면, 정적 블록을 처리하는 것과 관련된 단계, 즉 도 3의 단계(342)를 본 발명의 실시예에 따라서 설명한다. 시스템의 정적 블록을 처리하는 프로세스(342)는 단계(404)에서 시작하며, 여기서는 블록, 예를 들면 블록 "A"의 소거 카운트가 액세스된다. 일단 블록 "A"의 소거 카운트가 액세스되면, 단계(408)에서 블록"A"의 소거 카운트가 시스템과 관련된 평균 소거 카운트에 비해 매우 낮은가의 여부를 결정한다.

비소거 블록 "A"의 소거 카운트가 평균 소거 카운트에 비해 낮은가에 대한 결정은 적절한 기준에 따라 이루어지는 것이지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이 결정을 블록" A"의 소거 카운트가 평균 소거 카운트의 일부분 값보다 낮은 값을 가지는가의 여부를 기준으로 행해질 수도 있다. 예를 들면, 소거 카운트가 평균 소거 카운트의 소정의 백분율보다 낮을 때 블록 "A"의 소거 카운트를 낮은 것으로 간주할 수도 있다.

단계(408)에서, 블록 "A"의 소거 카운트가 평균 소거 카운트에 비해 매우 낮지 않은 것으로 결정되면, 블록 "A"는 정적 블록일 가능성이 거의 없다는 것을 의미한다. 블록 "A"가 그 소거 카운트가 매우 낮은 것으로 간주되지 않아도 여전히 정적 블록이며, 이 경우 블록 "A"의 소거 카운트는 블록 "A"와 다른 블록을 교환하도록 트리거하지 않는다. 따라서, 정적 블록을 처리하는 프로세스가 된다.

이와는 달리, 단계(408)에서, 블록 "A"의 소거 카운트가 평균 소거 카운트에 비해 매우 낮은 것으로 결정되면, 블록 "A"의 콘텐츠는 상대적으로 높은 소거 카운트를 갖는 블록에 기입되어 낮은 소거 카운트를 갖는 블록 "A"는 상대적으로 빈도가 높게 변화하는 데이터를 저장하는데 자유롭다는 것을 의미한다. 즉, 블록 "A"의 소거 카운트가 평균 소거 카운트에 비해 매우 낮다는 의미는 블록 "A"가 정적 블록이라는 것을 의미한다. 이처럼, 프로세스 흐름은 단계(408) 내지 단계(412)로 이동하며 블록 "A"가 정적 블록이라는 것을 식별한다. 블록 "A"가 정적 블록으로 일단 인식되면, 단계(416)에서 최대빈도 소거 블록표에 의해 식별되는 최대빈도 소거 블록 그룹으로부터 한 블록, 예를 들면 블록 "B"가 얻어진다.

블록 "B"가 얻어지면, 단계(420)에서 블록 "A"의 콘텐츠는 블록 "B"로 복사된다. 즉, 블록 "A"에 포함된 사용자 데이터는 단계(420)에서 블록 "B"로 복사된다. 블록 "A"의 콘텐츠가 블록 "B"로 복사되면, 블록 "A"는 단계(424)에서 소거된다. 통상적으로, 블록 "A"가 소거될 때, 블록 "A"와 관련된 소거 카운터가 증가한다. 단계 (428)에서 한 블록, 예를 들면, 블록 "C"는 최소빈도 소거 블록 그룹으로부터 최대빈도 소거 블록 그룹으로 이동하여 블록 "C"의 관련성을 최소빈도 소거 블록표로부터 최대빈도 소거 블록표로 이동시킬 수도 있다. 즉, 블록 "C"는 최소빈도 소거 블록표와의 관련성을 없애고 최대빈도 소거 블록표와 관련된다. 이러한 이동을 통해 최소빈도 소거 블록표에서의 공간이 효과적으로 개방되어 낮은 소거 카운트를 갖는 블록 "A"를 수용할 수 있으며, 이에 따라서 블록 "A"는 시스템에서 최소빈도 소거 블록 중 하나가 된다. 통상 블록 "C"는 최소빈도 소거 블록표에서 최대 소거 카운트를 갖는 블록이다.

최소빈도 소거 블록 그룹으로부터 블록 "C"를 이동시키거나, 최소빈도 소거 블록표로부터 블록 "C"를 이탈시키면, 프로세스 흐름이 단계(428)로부터 단계(432)로 이동하며, 여기서 블록 "A"가 블록 맵핑표로부터 최소빈도 소거 블록표로 이동한다. 이후 단계(434)에서 블록 "A"에 앞서 포함되었던 콘텐츠를 포함하는 블록 "B"가 블록 맵핑표와 관련을 맺는다. 당 분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 블록 "B"를 블록 맵핑표로 이동시키는 것은 전형적으로 블록 "A"와 관련되었던 논리 블록 어드레스의 맵핑을 갱신하여 현재 블록 "B"와 관련된 것으로 하는 과정을 포함한다. 블록 "C"에 속하는 정보가 최대빈도 소거 블록표에 존재하고, 블록 "B"에 포함된 정보는 블록 맵핑표에 존재하고, 블록 "A"에 포함된 정보는 최소빈도 소거 블록표에 존재할 때, 정적 블록을 처리하는 프로세스가 완료된다. 프로세스(342)는 실질적으로 시스템과 관련된 모든 정적 블록이 식별되고 처리될 때까지 반복된다.

초기화 요청이 전체 플래시 메모리 시스템에 송신될 때, 일반적으로, 블록 맵핑표, 최소빈도 소거 블록표, 최대빈도 소거 블록표가 시스템 메모리, 예를 들면 도 1a의 RAM(112)에서 생성된다. 또한 표는 상기 설명한 것처럼 초기화 요청이 이루어질 때마다 구성될 수 있다. 표를 생성하기 위해서는 이 표를 수용하는 공간이 먼저 시스템 메모리에서 할당되어야 한다.

상기한 바와 같이, 블록 맵핑표, 최소빈도 소거 블록표, 최대빈도 소거 블록표가 평균 소거 카운트와 같이 시스템 메모리에서 생성된다. 일 실시예에서, 각각의 평균 소거 카운트와 각각의 블록의 소거 카운트 또한 소거 카운트 블록에 기입된다. 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 메모리의 블록도이다. 시스템 메모리(454) 및 플래시 메모리(460)는 전체 시스템에 포함되며, 예를 들면 메모리 카드의 부품이나 호스트 장치의 부품이 될 수도 있으며, 호스트 장치에 플래시 메모리(460)가 내장된다. 시스템 메모리(454)는 블록이 관련된 블록 맵핑표(462)를 저장한다. 통상적으로, 블록 맵핑표(462)는 플래시 메모리(460)와 관련된 물리적 블록와 LBA를 관련시키기 위해 사용된다.

또한, 시스템 메모리(454)는 최소빈도 소거 블록표(462)와 최대빈도 소거 블록표(470)를 유지하며, 이들 표는 블록 맵핑표(462)와 같이 일반적으로 초기화 요청에 따라서 형성된다. 플래시 메모리(460) 내에서 블록의 평균 소거 카운트를 유지하도록 작용하는 평균 소거 카운트(474)는 전체 플래시 메모리가 포맷될 때 생성된다. 일 실시예에 따르면, 소거 카운트 블록(480)은 플래시 메모리(460) 내에서 모든 블록(465)의 소거 카운트를 포함하도록 구성된다. 초기화 요청이 만들어질 때마다, 갱신된 평균 소거 카운트가 계산되어 소거 카운트 블록(480)에 저장된다.

도 5b는 본 발명의 일 실시예로서, "정상" 블록 그룹과 최소빈도 소거 블록 그룹, 최대빈도 소거 블록 그룹을 나타낸 개략도이다. 블록 그룹(502)은 일반적으로 사용자 데이터를 포함하는 정상 또는 정적 블록인 블록(514)이며, 이는 소거될 수 있지만, 하기 설명되는 것처럼 최소빈도 소거 블록 또는 최대빈도 소거 블록의 범주에 속하지 않는다. 최소빈도 소거 블록 그룹(506)은 일반적으로 전체 시스템 내에서 최소 소거 카운트를 갖는 블록(518)을 포함하며, 최대빈도 소거 블록 그룹(510)은 일반적으로 전체 시스템 내에서 최대 소거 카운트를 갖는 블록(522)을 포함한다. 일반적으로, 블록(518)은 예비 블록으로 사용된다.

블록(514)이 소거될 때, 소거 블록(514)이 상대적으로 낮은 소거 카운트를 갖는가 또는 상대적으로 높은 소거 카운트를 갖는지가 결정된다. 소거 블록(514)이 상대적으로 낮은 소거 카운트를 가지면 소거 블록(514)은 최대빈도 소거 블록그룹(506)에 부가된다. 반대로, 소거 블록(514)이 상대적으로 높은 소거 카운트를 가지면, 소거 블록(514)은 최대빈도 소거 블록 그룹(510)에 재할당된다.

임의의 크기를 갖는 최대빈도 소거 블록 그룹(506)은 소트된 그룹일 수도 있다. 즉, 블록(518)은 실질적으로 소거 카운트를 기초로 소트된다. 이 소트작업은 통상적으로 블록(518)과 관련된 엔트리를 포함하는 대응 최소빈도 소거 블록표(미도시)에 반영된다. 예를 들면, 신규 블록(518)이 최소빈도 소거 블록(506)의 그룹으로 이동 또는 부가되거나 또는 이 그룹과 관련될 때마다, 블록(518)은 필수적으로 소거 카운트를 근거로 소트되어, 최소주파수 소거 블록(506)의 그룹에서 최소빈도 소거 블록(518)은 예를 들면 그룹(502)으로 재할당되는 다음 블록(518)이 되도록 한다. 즉, 데이터를 복사할 신규 블록이 필요할 때 블록(518)의 최소 소거 블록(518)은 최소빈도 소거 블록표를 이용하여 식별하며, 최소빈도 소거 블록 그룹(506)으로부터 취한다. 통상적으로, 필요없는 데이터가 포함된 블록(514)이 소거될 때, 이 블록(514)은 최소빈도 소거 블록 그룹(506)에 저장되며, 최소빈도 소거 블록표는 이에 따라서 갱신된다, 즉 부가된 블록에 대응하는 엔트리가 최소빈도 소거 블록표에 포함된다.

최소빈도 소거 블록 그룹(506)에 저장된 블록(518)과 같이 최대빈도 소거 블록 그룹(510)에서의 블록(522)은 소거 카운트에 기초하여 소트된다. 이 소트작업은 통상 블록(522)을 식별하는데 사용되는 최대빈도 소거 블록표(미도시)에서 엔트리를 소팅하는 것에 의해 수행된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 블록(522)과 관련된 평균 소거 카운트를 산출할 수 있다, 즉, 최대빈도 소거 블록 그룹(510)을 위한 평균 소거 카운트를 결정할 수 있다. 그룹(502)으로부터 블록(514)이 소거될 때, 그리고 소거 블록(514)의 소거 카운트가 소정의 백분율만큼 예를 들면 약 20% 이상 최대빈도 소거 블록(514)의 그룹을 위한 평균 소거 카운트를 초과할 때, 소거 블록(514)은 최대소거 블록 그룹(510)에 부가된다. 신규 블록(522)이 최대빈도 소거 블록 그룹(510)에 부가될 때, 최대빈도 소거 블록 그룹(510) 내에 최소 소거 카운트를 갖는 블록(522)이 그룹(502)에 재할당된다. 이러한 재할당은 통상 관련 블록 맵핑표, 최소빈도 소거 블록표, 최대빈도 소거 블록표(미도시)를 갱신하여 반영한다.

그룹(502)에 포함된 블록(514)이 소거 또는 갱신될 때, 그룹(502)과 최소빈도 소거 블록(506) 및 최대빈도 소거 블록 그룹(510) 간의 교환 또는 갱신이 발생한다. 이와는 달리, 불록간의 교환 또는 갱신을 그룹(502)에서 예비 블록 사용을 위해 할당할 필요가 있을 때마다 수시로 행할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라서 도 6을 참조하여 더욱 균일하게 블록을 마모시킬 수 있도록 내장된 플래시 메모리를 갖는 호스트 시스템과 같은 전체 메모리 시스템에서 블록의 교환을 행하기 위한 방법을 설명한다. 블록 교환 또는 갱신을 행하기 위한 프로세스(600)를 단계(604)에서 시작하며, 여기서 블록, 예를 들면 블록 "Y"가 블록 맵핑표에서 얻어지거나 그렇지 않으면 블록 맵핑표를 이용하여 식별된다. 얻어진 블록은 콘텐츠를 복사 또는 갱신하기 위해 블록 맵핑표로부터 효과적으로 교환되는 블록이다.

블록 "Y"가 일단 얻어지면, 단계(608)에서 예를 들면 블록 "X"가 최소빈도 소거 블록표로부터 얻어진다. 즉, 예비 블록이 최소빈도 소거 블록표를 이용하여 최소빈도 소거 블록의 그룹으로부터 얻어져 적절한 예비 블록을 식별한다. 일반적으로 블록 "X"는 최소빈도 소거 블록의 그룹에서 최소 소거 카운트를 갖는 블록이지만 최소빈도 소거 블록의 그룹과 관련된, 즉 최소빈도 소거 블록표와 관련된 임의 블록일 수도 있다. 콘텐츠, 또는 특히 블록 "Y"에 저장된 데이터 콘텐츠 또는 블록 "Y"의 원본 콘텐츠를 대체할 신규 콘텐츠를 단계(612)에서 블록 "X"에 복사할 수도 있다.

블록" Y"의 콘텐츠가 블록 "X"에 복사된 후, 블록 "X"는 단계(616)에서 블록 맵핑표로 이동하거나 또는 이 블록 맵핑표와 관련된다. 즉, 블록 "Y" 및 블록 "X"와 관련된 맵핑이 효과적으로 갱신되어 블록 "Y"에 미리 맵핑된 LBA가 블록 "X"로 재맵핑된다. 블록 "X"가 블록 맵핑표로 이동할 때, 블록 "Y"는 단계(620)에서 소거 된다. 즉, 블록 "Y"에 저장된 예를 들면 사용자 콘텐츠 같은 데이터 콘텐츠는 임의의 적절한 기술을 이용하여 소거된다. 블록 "Y"와 관련된 예비 영역에 저장된 소거 카운트는 이후 단계(624)에서 증가하여 블록 "Y"가 다시 한번 소거되었음을 표시한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 소거 카운트 블록에 유효하게 저장된 "Y"를 위한 소거 카운트는 갱신될 수 있음을 알 수 있다.

단계(628)에서, 최대빈도 소거 블록표에서 최소 소거 카운트를 갖는 블록을 식별한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 최대빈도 소거 블록표에서 기준으로 참조하는 블록은 그 각각의 소거 카운트에 따라서 소트된다. 블록을 소트하는 것에는 블록의 소거 카운트에 따라서 최대빈도 소거 블록표 내에서 참조기준을 블록에 위치시키는 과정을 포함한다. 따라서, 최소 소거 카운트를 갖는 블록을 식별하는데에는 최소 소거 카운트와 함께 블록 참조기준을 수용하도록 구성된 최대빈도 소거 블록 내에서 블록 참조기준을 액세스하는 과정을 포함한다.

최대빈도 소거 블록표에서 참조 기준된 최소 소거 카운트를 갖는 블록이 일단 식별되면, 프로세스 흐름은 단계(628)에서 단계(632)로 이동하며, 단계(632)에서 최대빈도 소거 블록표에서 참조된 최소 소거 카운트를 갖는 블록의 소거 카운트보다 블록 "Y"의 소거 카운트가 큰가의 여부를 결정한다. 블록 "Y"의 소거 카운트가 최대빈도 소거 블록표에서 참조된 최소 소거 카운트를 갖는 블록의 소거 카운트 보다 크지 않다고 결정되면, 블록 "Y"가 빈번히 소거된 것이 아니라고 표시한다. 따라서, 프로세스 흐름은 단계(632)에서 단계(636)로 진행하며, 이 단계(636)에서 블록 "Y"는 최소빈도 소거 블록으로 이동하고 유효하게 최소빈도 소거 블록표로 이동하며, 다시 말하면 블록 "Y"에 대응하는 엔트리가 최소빈도 소거 블록표에 부가된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 최소빈도 소거 블록의 그룹으로 블록 "Y"를 이동시키는 과정은 각 블록의 소거 카운트를 이용하여 최소빈도 소거 블록표에서 모든 블록참조기준을 재소팅하는 과정을 포함한다. 블록 "Y"가 최소빈도 소거 블록표로 이동한 이후, 블록을 교환 또는 갱신하는 프로세스를 완료한다.

단계(632)에서 블록 "Y"의 소거 카운트가 최대빈도 소거 블록표와 관련된 최소소거 카운트를 초과하였다고 판단하면, 블록 "Y"은 최대빈도 소거 블록 그룹과 최대빈도 소거 블록표로 이동해야 한다고 표시한다. 최대빈도 소거 블록표에서 참조기준이 되는 블록 "Y"를 위한 공간을 위해, 예를 들면 최대빈도 소거 블록표에 참조기준이 되는 최소소거 카운트를 갖는 블록을 최대빈도 소거 블록표로부터 제거할 필요가 있다. 이와 같이, 단계(640)에서 최대빈도 소거 블록표에 참조기준이 되는 최소소거 카운트를 갖는 블록을 최소빈도 소거 블록 그룹으로 이동시키는 동시에 최소빈도 소거 블록표로도 이동시킨다. 최소빈도 소거 블록 그룹으로 블록을 이동시키는 단계는 각 블록의 소거 카운트에 따라서 최소빈도 소거 블록표에서 블록 참조기준을 재 소트하는 과정을 포함한다.

최대빈도 소거 블록표에서 최소 소거 카운트를 갖는 블록이 최대빈도 소거 블록표 밖으로 이동한 후, 블록 "Y"는 단계(644)에서 최대빈도 소거 블록표로 이동한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 최대빈도 소거 블록으로 또한 최대빈도 소거 블록표로도 블록 "Y"를 이동시키는 단계는 블록 "Y"를 포함하여 각 블록의 소거 카운트에 따라서 최대빈도 소거 블록을 재 소트하는 과정을 포함할 수 있다. 블록 "Y"가 최대빈도 소거 블록표로 이동할 때, 블록의 교환 또는 갱신 프로세스가 완료된다.

일반적으로, 표를 유지하고, 초기화 요청을 처리하며, 마모 균일화를 수행하는 것, 예를 들면 블록의 교환 또는 갱신에 응답하는 것과 관련된 기능은 소프트웨어, 예를 들면, 프로그램 코드 장치, 또는 호스트 시스템에 위치하는 펌웨어의 형태로 제공된다. 호스트 시스템에 제공되는 소프트 웨어 또는 펌웨어와 관련된 적절한 시스템 구조에 대한 본 발명의 일 실시예를 도 7에 도시한다. 시스템 구조체(700)는 일반적으로 여러 가지 모듈을 포함하며, 이 모듈로는 예를 들어 응용 인터페이스 모듈(704), 시스템 매니저 모듈(708), 데이터 매니저 모듈(712), 데이터 무결성 매니저모듈(716), 장치 매니저 및 인터페이스 모듈(720)을 들 수 있으나, 이것에만 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 시스템 구조체(700)는 소프트웨어 코드 장치 또는 펌웨어를 이용하여 구현될 수 있으며, 이들 소프트웨어 코드 장치 또는 펌웨어는 예를 들면 도 1a의 프로세서에 의해 액세스된다.

일반적으로, 응용 인터페이스 모듈(704)은 호스트, 운영체계, 또는 사용자와 직접 통신한다. 응용 인터페이스 모듈(704)은 또한 시스템 매니저 모듈(708) 및 데이터 매니저 모듈(712)과도 통신한다. 사용자가 플래시 메모리를 독출, 기입 또는 포맷하기 원할 때, 사용자는 운영체계에 요청을 보내며, 이 요청은 응용 인터페이스 모듈(704)을 통과한다. 응용 인터페이스 모듈(704)은 이 요청을 그 성격에 따라서 시스템 매니저 모듈(708) 또는 데이터 매니저 모듈(712)로 보낸다.

시스템 매니저 모듈(708)은 시스템 초기화 서브모듈(724), 소거 카운트 블록 관리 서브모듈(726), 파워 관리 블록 서브모듈(730)을 포함한다. 시스템 초기화 서브모듈(724)은 일반적으로 초기화 요청이 처리될 수 있도록 하고, 전형적으로 소거 카운트 블록 관리 서브모듈(726)과 통신이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 시스템 초기화 서브모듈(724)은 블록의 소거 카운트가 갱신되는 것을 가능하게 하며, 실질적으로 최소빈도 소거 블록표와 최대빈도 소거 블록표를 생성하는 역할을 한다.

소거 카운트 블록 관리서브모듈(726)은 개별 소거 카운트를 이용하여 블록의 소거 카운트가 저장되도록 하는 기능과, 평균 소거 카운트가 산출 및 갱신되도록 하는 기능이 있다. 즉, 소거 카운트 블록 관리 서브모듈(726)은 평균 소거 카운트가 유효하게 관리되게 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소거 카운트 블록 관리 서브모듈(726)은 전체 시스템의 전원 공급개시 동안 소거 카운트 블록의 거의 모든 블록의 소거 카운트를 실질적으로 동기화한다. 소거 카운트 블록 관리 서브모듈(726)이 소거 카운트 블록에 평균 소거 카운트를 저장하는 기능이 있지만, 파워 관리 블록 서브모듈(730)은 대신 평균 소거 카운트가 저장될 수 있도록 한다.

응용 인터페이스 모듈(704)과 통신하는 것 외에도, 시스템 매니저 모듈(708)은 또한 데이터 매니저 모듈(712)뿐만 아니라 장치 매니저 및 인터페이스 모듈(720)과도 통신할 수 있다. 시스템 매니저 모듈(708)과 응용 인터페이스 모듈(704) 모두와 통신하는 데이터 매니저 모듈(712)은 페이지 또는 블록 맵핑을 제공하는 기능을 포함할 수 있다. 또한, 데이터 매니저 모듈(712)은 운영체계 및 파일 시스템 인터페이스 층과 관련된 기능도 가질 수 있다.

시스템 매니저 모듈(708), 데이터 매니저(712), 및 데이터 통합 매니저(716)와 통신하는 디바이스 매니저 및 인터페이스 모듈(720)은 통상적으로 플래시 메모리 인터페이스를 제공하고, 하드웨어 추출, 즉 I/O 인터페이스 층과 관련된 기능을 포함한다. 데이터 통합 매니저 모듈(716)은 다른 기능들 중에서도 ECC 처리를 제공한다.

본 발명의 몇몇 실시예에 대해서만 설명하였지만, 본 발명의 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 여러 특정한 형태로 구현될 수 있다. 예로서, 평균 소거 카운터에 대해 각각의 블록의 비교에 기초하여 블록들을 최대빈도 소거 블록표와 최소빈도 소거 블록표에 할당하는 대신에, 블록들은 블록들이 최상위 소거 카운트를 갖고 블록들이 최하위 소거 카운터를 각각 갖는 실질적으로 절대 결정에 기초한 최대빈도 소거 블록표와 최소빈도 소거 블록표에 할당될 수 있다. 다시 말하면, 평균 소거 카운트에 대해 개별 블록 소거 카운트를 비교하기 보다는, 블록 소거 카운트가 블록을 삽입하는 적절한 표를 결정하기 위해 서로 유효하게 비교될 수 있다.

최소빈도 소거 블록표는 예비 블록들로서 상대적으로 낮은 소거 카운트를 갖는 블록을 기준으로 유지시키는 것으로 설명되었다. 예비 블록은 예비 블록이 필요한 때에 최소빈도 소거 블록표에서 참조된 최하위 소거 카운트를 갖는 블록이 사용을 위해 제공되도록 블록맵핑표의 사용을 통해 사용을 위해 유효하게 할당된다. 다시 말하면, 블록맵핑표에 식별된 블록이 교환될 때, 최소빈도 소거 블록의 그룹에서의 최하위 소거 카운트를 갖는 블록에 대한 기준이 블록맵핑표로 이동된다. 그러나, 실질적으로 임의의 블록은 일반적으로 블록 교환 또는 갱신 과정 동안 최소빈도 소거 블록의 그룹으로부터 취해질 수 있다. 최소빈도소거 블록표 내의 블록이 반드시 분류될 필요가 없을 수 있기 때문에, 블록맵핑표로 임의의 블록을 이동시키기 위해 최소빈도 소거 블록표를 사용하여 최소빈도 소거 블록으로부터 실질적으로 임의의 블록을 선택하는 것은 전체 시스템과 관련한 오버헤드를 감소시킬 수 있다.

일반적으로 정적 블록을 식별 및 처리하는 것은 전체 메모리 시스템 내의 블록이 균일하게 마모될 수 있게 하는 능력을 향상시킨다. 그러나, 일 실시예에서, 정적 블록은 반드시 식별되고 처리될 필요는 없다. 예컨대, 만약 상대적으로 낮은 수의 정적 블록이 시스템 내에서 예견된다면, 정적 블록의 식별과 처리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 실질적으로 제거될 수 있다.

비휘발성 메모리 시스템은 관련된 메모리 제어기에 의해 제어되거나 호스트 시스템에 연결된 소프트웨어나 펌웨어를 이용하여 제어될 수 있다고 설명하였지만, 소거 카운트 관리를 포함하는 마모 균일화 프로세스를 비휘발성 메모리 시스템에 적용할 수 있으며, 이 비휘발성 메모리 시스템은 그 외부에 위치하는 제어기와 통신이 가능하다. 제어기를 사용하는 적절한 메모리 시스템은 PC카드, 콤팩트플래시(CompactFlash)카드, 멀티미디어 카드, 보안 디지털 카드, 플래시 메모리와 플래시메모리 제어기를 포함하는 내장형 칩세트 등을 들 수 있으나, 이것에만 국한되는 것은 아니다. 호스트 시스템에 로드된 소프트웨어나 펌웨어를 사용하여 제어되는 메모리 시스템은 내장형 메모리장치를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 소거 관리 기술을 이용하고 메모리 시스템과 관련된 제어기를 사용하지 않는 메모리 시스템은 호스트, 예를 들면 호스트 컴퓨터 시스템과 관련된 제어기를 사용하여 마모 균일화를 수행할 수 있다. 즉, 호스트는 그 제어기의 사용을 통해 마모 균일화가 발생하는 메모리를 직접 어드레스하고 관리할 수 있다.

일반적으로, 마모 균일화의 다양한 처리와 방법과 관련한 단계들은 폭넓게 바뀔 수 있다. 단계들은 본 발명의 범위의 사상을 벗어나지 않으면서 추가되고, 제거되고, 변경되며 기록될 수 있다. 예컨대, 정적 블록을 처리하는 단계는 초기화 요청을 처리하는 단계에 반드시 포함될 필요는 없다. 또한, 일 실시예에서, 새로운 소거 블록을 최대빈도 소거 블록표에 유효하게 위치시킬지에 대한 결정은 소거 블록이 최대빈도 소거 블록표와 관련한 최하위 소거 카운트보다 큰 소거 카운트를 갖는지에 기초하는 대신에 다른 기준에 기초할 수 있다. 예컨대, 이러한 결정은 소거 블록의 소거 카운트가 소정의 퍼센티지 예컨대 대략 20 퍼센트에 대한 최대빈도 소거 블록표와 관련된 실질적으로 모든 블록의 평균 소거 카운트를 초과하는지에 기초할 수 있다. 소거 블록의 소거 카운트가 소정의 퍼센티지보다 많은만큼 평균 소거 카운트를 초과하는 경우, 최대빈도 소거 블록표에서 참조된 최하위 소거 카운트를 갖는 블록은 최소빈도 소거 블록표로 이동할 수 있으며, 소거 블록은 최대빈도 소거 블록표로 이동한다. 따라서, 본 발명의 실시예는 단지 예시를 위한 것으로서, 그 기술적 사상이나 다음의 특허청구범위를 일탈하지 않고도 여러 가지 변경 및 변경이 가능하다.

Claims

메모리 시스템의 비휘발성 메모리 내에 포함된 엘리먼트들을 처리하기 위한 방법으로서,

상기 다수의 엘리먼트들과 관련된 소거 카운트들을 얻는 단계 - 상기 다수의 엘리먼트들에 포함된 각각의 엘리먼트는 관련된 소거 카운트를 가지며, 상기 각각의 엘리먼트의 관련 소거 카운트는 상기 엘리먼트가 소거된 다수의 횟수를 표시하도록 배치됨 - ;

상기 다수의 엘리먼트들에 포함된 다수의 엘리먼트들을 제 1 세트로 그룹화시키는 단계 - 상기 다수의 소거된 엘리먼트들을 상기 제 1 세트로 그룹화시키는 단계는 상기 다수의 소거된 엘리먼트들과 관련된 상기 소거 카운트들의 최하위 관련 소거 카운트들을 갖는 상기 다수의 엘리먼트들에 포함된 엘리먼트들을 선택하는 것을 포함함 - ; 및

표 내의 실질적으로 메모리 구성소자 - 상기 메모리 구성소자는 상기 메모리 시스템과 관련됨 - 에 상기 제 1 세트와 관련된 상기 소거 카운트를 저장하는 단계

를 포함하는 엘리먼트 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 엘리먼트들을 그룹화시키는 단계는:

상기 다수의 엘리먼트들과 관련된 상기 소거 카운트들을 비교하는 단계; 및

미리 설정된 숫자의 엘리먼트들이 상기 다수의 소거 엘리먼트들과 관련된 상기 소거 카운트들의 최하위 관련 소거 카운트들을 갖는 다수의 소거 엘리먼트들로부터 선택된 상기 다수의 엘리먼트들이 되도록 식별하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 각각의 엘리먼트와 관련된 상기 소거 카운트에 따라 상기 제 1 세트에 상기 엘리먼트들을 분류하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 엘리먼트들을 상기 제 1 세트에 분류하는 단계는 상기 표 내의 소거 카운트들을 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 세트에 포함된 제 1 엘리먼트 - 상기 제 1 엘리먼트는 상기 제 1 세트와 관련된 최하위 소거 카운트를 가짐 - 를 식별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 세트로부터 상기 제 1 엘리먼트를 분리시키는 단계; 및

상기 다수의 엘리먼트들 중에서 제 2 엘리먼트를 상기 제 1 세트와 관련시키는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 2 엘리먼트를 상기 제 2 세트로부터 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 비휘발성 메모리는 플래시 메모리인 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 다수의 엘리먼트들은 블록들이고, 상기 제 1 세트는 최소빈도 소거 블록들의 세트인 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 세트의 엘리먼트들은 예비 블록들인 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 소거 카운트들을 얻는 단계는 소거 카운트 블록으로부터 상기 소거 카운트들을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 플래시 메모리는 NAND 플래시 메모리인 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
메모리 시스템으로서,

표 - 상기 표는 상기 메모리 시스템과 관련된 평균 소거 카운트보다 작은 소거 카운트들과 관련된 제 1 세트의 소거 저장 엘리먼트들과 관련된 엔트리들을 포함하도록 배치되고, 상기 제 1 세트의 저장 엘리먼트들의 각각의 저장 엘리먼트에 대한 관련 소거 카운트는 상기 저장 엘리먼트가 소거된 다수의 횟수를 실질적으로 표시하도록 배치됨 - 를 저장하도록 배치된 제 1 메모리;

다수의 소거 저장 메모리들 - 상기 다수의 저장 엘리먼트들은 제 1 세트의 저장 엘리먼트들을 포함하고, 상기 평균 소거 카운트는 상기 다수의 저장 엘리먼트들과 관련된 소거 카운트들을 사용하여 결정됨 - 을 포함하도록 배치된 제 2 메모리; 및

상기 제 1 메모리 및 상기 제 2 메모리를 액세스하도록 배치된 프로세서

를 포함하는 메모리 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제 1 세트의 저장 엘리먼트들은 상기 표를 사용하여 실질적으로 식별되는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제 2 메모리는 플래시 메모리이고, 상기 제 1 세트의 저장 엘리먼트들은 제 1 세트의 블록들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
메모리 시스템의 비휘발성 메모리에 포함된 엘리먼트들을 처리하기 위한 방법으로서,

제 1 세트의 엘리먼트들 - 상기 제 1 세트의 엘리먼트들에 포함된 상기 소거 엘리먼트들은 상기 제 1 세트의 엘리먼트들에 포함되지 않은 소거 엘리먼트들보다 덜 마모됨 - 을 식별하는 단계;

상기 제 1 세트의 엘리먼트들과 관련된 엔트리들을 데이터 구조 안으로 위치시키는 단계;

상기 데이터 구조 내의 엔트리들을 분류하는 단계; 및

상기 분류된 엔트리들을 사용하여 상기 제 1 세트의 엘리먼트들 내의 제 1 엘리먼트 - 상기 제 1 엘리먼트는 상기 제 1 세트의 엘리먼트에 포함된 다른 엘리먼트들보다 덜 마모됨 - 를 식별하는 단계

를 포함하는 엘리먼트 처리 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 각각의 엘리먼트는 관련 소거 카운트를 가지며, 상기 제 1 세트의 엘리먼트들을 식별하는 단계는:

상기 관련 소거 카운트들이 상대적으로 낮은 다수의 소거 엘리먼트들을 식별하는 단계; 및

상기 관련 소거 카운트들이 상대 낮은 상기 다수의 소거 엘리먼트들을 상기 제 1 세트로 그룹화시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 엔트리는 상기 제 1 세트의 상기 엘리먼트들의 관련 소거 카운트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 17 항에 있어서,

포함되지 않은 제 2 엘리먼트의 관련 소거 카운트를 언제 소거할지를 결정하는 단계;

상기 제 2 엘리먼트를 소거하도록 결정된 때에 상기 제 1 세트로부터 상기 제 1 엘리먼트를 제거하는 단계;

상기 제 2 엘리먼트의 콘텐츠를 상기 제 1 엘리먼트에 대체시키도록 상기 제 2 엘리먼트의 콘텐츠 중 하나와 새로운 콘텐츠를 복사하는 단계;

상기 제 2 엘리먼트로부터 상기 콘텐츠를 소거하는 단계; 및

상기 제 2 엘리먼트를 상기 제 1 세트에 추가하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 제 1 세트로부터 상기 제 1 엘리먼트를 제거하는 단계는 상기 데이터 구조로부터 상기 제 1 엘리먼트와 관련된 엔트리를 제거하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 엘리먼트를 상기 제 1 세트에 추가하는 단계는 상기 제 1 세트의 엘리먼트들과 관련된 엔트리를 데이터 구조에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 데이터 구조 내의 엔트리들을 재분류하는 단계; 및

상기 분류된 엔트리들을 사용하여 상기 제 1 세트의 엘리먼트들 내의 제 3 엘리먼트 - 상기 제 3 엘리먼트는 상기 제 1 세트의 엘리먼트들에 포함된 다른 엘리먼트들 보다 덜 마모됨 - 를 식별하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는 소거되는 상기 제 1 세트에 포함되지 않은 제 2 엘리먼트를 대체하도록 배치된 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 각각의 엘리먼트는 데이터를 포함하도록 배치된 섹션 - 상기 제 1 세트의 엘리먼트들에 포함된 각각의 엘리먼트들에 포함된 상기 섹션은 실질적으로 비어 있음 - 을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 1 세트의 엘리먼트들에 포함된 상기 각각의 엘리먼트들은 실질적으로 소거되는 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 비휘발성 메모리는 플래시 메모리이고, 상기 엘리먼트들은 블록들인 것을 특징으로 하는 엘리먼트 처리 방법.
메모리 시스템으로서,

메모리 엘리먼트들;

시스템 메모리 구성소자;

제 1 세트의 소거된 메모리 엘리먼트들 - 상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들에 포함된 메모리 엘리먼트들은 상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들에 포함되지 않은 소거된 메모리 엘리먼트들 보다 덜 마모됨 - 을 식별하기 위한 수단;

상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들과 관련된 엔트리들을 상기 시스템 메모리 구성소자와 관련된 데이터 구조에 위치시키기 위한 수단;

상기 데이터 구조 내에 상기 엔트리들을 분류하기 위한 수단; 및

상기 분류된 엔트리들을 사용하여 상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들 내에서 제 1 메모리 엘리먼트 - 상기 제 1 메모리 엘리먼트는 상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들에 포함된 다른 소거된 메모리 엘리먼트들 보다 덜 마모됨 - 를 식별하는 수단

을 포함하는 메모리 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 각각의 메모리 엘리먼트는 관련 소거 카운트를 가지며, 상기 제 1 세트의 엘리먼트들을 식별하기 위한 수단은:

상기 관련 소거 카운트들이 상대적으로 낮은 다수의 엘리먼트들을 식별하기 위한 수단; 및

상기 관련 소거 카운트들이 상대적으로 낮은 상기 다수의 엘리먼트들을 상기 제 1 세트로 그룹화시키기 위한 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 엔트리들은 상기 제 1 세트에서 상기 메모리 엘리먼트들의 관련 소거 카운트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 각각의 메모리 엘리먼트의 관련 소거 카운트를 사용하여 결정되는 제 1 평균 소거 카운트를 결정하기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들을 식별하기 위한 수단은 상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들에 포함된 각각의 메모리 엘리먼트의 관련 소거 카운트를 상기 제 1 평균 소거 카운트와 비교하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 제 1 세트로부터 상기 제 1 메모리 엘리먼트를 제거하기 위한 수단; 및

상기 제 1 세트에 포함되지 않은 제 2 메모리 엘리먼트를 상기 제 1 세트에 추가하기 위한 수단

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제 30 항에 있어서,

상기 제 1 세트로부터 상기 제 1 메모리 엘리먼트를 제거하기 위한 수단은 상기 데이터 구조로부터 상기 제 1 메모리 엘리먼트와 관련된 엔트리를 제거하기 위한 수단을 포함하고, 상기 제 2 메모리 엘리먼트를 상기 제 1 세트에 추가하기 위한 수단은 상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들과 관련된 엔트리를 데이터 구조에 위치시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들에 포함된 메모리 엘리먼트들은 예비 메모리 엘리먼트들인 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 제 1 세트의 메모리 엘리먼트들에 포함된 각각의 메모리 엘리먼트들은 실질적으로 소거되는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 메모리 엘리먼트들은 비휘발성 메모리 블록들인 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
비휘발성 메모리 시스템과 관련한 메모리 엘리먼트들의 세트를 처리하기 위한 방법으로서:

상기 메모리 엘리먼트들의 세트 중 적어도 하나의 소거 메모리 엘리먼트들을 제 1 그룹으로 그룹화시키는 단계 - 상기 적어도 하나의 메모리 엘리먼트들은 상기 제 1 그룹으로 그룹화되지 않은 상기 메모리 엘리먼트들의 세트의 메모리 엘리먼트들보다 실질적으로 많지 않음 - ; 및

상기 제 1 그룹으로 그룹화된 상기 메모리 엘리먼트들이 사용될 수 있게 할당시키는 단계를 포함하는 단계 - 상기 제 1 그룹으로 그룹화된 상기 메모리 엘리먼트들이 사용될 수 있게 할당시키는 단계를 포함하는 단계는 상기 제 1 그룹에 포함되지 않은 제 1 메모리 엘리먼트가 상기 제 1 메모리 엘리먼트로부터 분리되는 콘텐츠를 포함할 때까지 상기 제 1 그룹으로 그룹화된 상기 메모리 엘리먼트들이 사용되기 위해 할당되는 것을 실질적으로 방지하는 단계를 포함함 -

를 포함하는 메모리 엘리먼트 세트 처리 방법.
제 35 항에 있어서,

상기 메모리 엘리먼트들의 세트 중 각각의 메모리 엘리먼트는 상기 메모리 엘리먼트들의 세트 중 메모리 엘리먼트가 소거된 다수의 횟수에 대한 관련 표시를 가지며, 상기 적어도 하나의 메모리 엘리먼트들을 상기 제 1 그룹으로 그룹화시키는 단계는 상기 적어도 하나의 메모리 엘리먼트들의 관련 표시에 기초하여 상기 적어도 하나의 메모리 엘리먼트들을 상기 제 1 그룹으로 그룹화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 엘리먼트 세트 처리 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 메모리 엘리먼트들은 상기 제 1 그룹에 포함되지 않은 상기 메모리 엘리먼트들의 관련 표시들보다 작은 관련 표시를 갖는 것을 특징으로 하는 메모리 엘리먼트 세트 처리 방법.
다수의 엘리먼트들과 관련된 소거 카운트들을 얻기 위한 코드 장치들 - 상기 다수의 엘리먼트들에 포함된 각각의 엘리먼트는 관련 소거 카운트를 가지며, 상기 각각의 엘리먼트의 관련 소거 카운트는 상기 엘리먼트가 소거된 다수의 횟수를 표시하도록 배치됨 - ;

상기 다수의 엘리먼트들에 포함된 다수의 엘리먼트들을 제 1 세트로 그룹화시키기 위한 코드 장치들 - 상기 다수의 엘리먼트들을 상기 제 1 세트로 그룹화시키기 위한 코드 장치들은 상기 다수의 소거 엘리먼트들과 관련된 소거 카운트들 중 최하위 관련 소거 카운트들을 갖는 상기 다수의 엘리먼트들에 포함된 소거 엘리먼트들을 선택하기 위한 코드 장치들을 포함함 - ; 및

상기 제 1 세트와 관련된 상기 소거 카운트들을 메모리 구성소자의 표에 실질적으로 저장하기 위한 코드 장치들

을 포함하는 메모리 관리 시스템.
제 38 항에 있어서,

상기 다수의 엘리먼트들을 그룹화시키기 위한 코드 장치들은:

상기 다수의 엘리먼트들과 관련된 소거 카운트들을 비교하기 위한 코드 장치들; 및

상기 다수의 엘리먼트들과 관련된 상기 소거 카운트들 중 최하위 관련 소거 카운트들을 갖는 다수의 소거 엘리먼트들로부터 선택된 상기 다수의 엘리먼트들이 되는 미리 설정된 수의 엘리먼트들을 식별하기 위한 코드 장치들

을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 시스템.
제 38 항에 있어서,

상기 각각의 엘리먼트와 관련된 소거 카운트에 따라 상기 제 1 세트의 엘리먼트들을 분류하기 위한 코드 장치들

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 시스템.
제 40 항에 있어서,

상기 제 1 세트의 엘리먼트들을 분류하기 위한 코드 장치들은 상기 표 내의 소거 카운트들을 분류하기 위한 코드 장치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 시스템.
제 40 항에 있어서,

상기 제 1 세트에 포함된 제 1 엘리먼트 - 상기 제 1 엘리먼트는 상기 제 1 세트와 관련된 최하위 소거 카운트를 가짐 - 를 식별하기 위한 코드 장치들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 시스템.
제 42 항에 있어서,

상기 제 1 세트로부터 상기 제 1 엘리먼트를 분리하기 위한 코드 장치들;

상기 다수의 엘리먼트들 중 제 2 엘리먼트를 상기 제 1 세트에 관련시키기 위한 코드 장치들; 및

상기 제 2 세트로부터 상기 제 2 엘리먼트를 분리시키기 위한 코드 장치들

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 시스템.
제 38 항에 있어서,

상기 비휘발성 메모리는 플래시 메모리이고 상기 다수의 엘리먼트들은 블록들이며, 상기 제 1 세트는 최소빈도 소거 블록들의 세트인 것을 특징으로 하는 메모리 관리 시스템.
제 44 항에 있어서,

상기 제 1 세트의 엘리먼트들은 예비 블록들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 시스템.
제 44 항에 있어서, 상기 소거 카운트를 얻는 것은 소거 카운트 블록으로부터 소거 카운트들을 얻는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 시스템.
다수의 블록들을 포함하는 메모리를 관리하기 위한 방법으로서,

상기 다수의 블록들에 포함된 소거 블록들의 세트를 식별하는 단계;

상기 소거 블록들의 세트에 포함된 소거 블록들의 제 1 그룹 - 상기 소거 블록들의 제 1 그룹은 상기 소거 블록들의 세트의 다른 모든 소거 블록들 보다 실질적으로 낮은 소거 카운트들을 갖는 소거 블록들을 포함함 - 을 식별하는 단계;

메모리 구성소자 내에 구조 - 상기 구조는 상기 제 1 그룹에 포함된 상기 소거 블록들의 소거 카운트들을 포함하는 엔트리들을 포함함 - 를 생성하는 단계;

상기 엔트리들을 분류하는 단계; 및

상기 분류된 엔트리들을 이용하여 제 1 블록 - 상기 제 1 블록은 상기 제 1 그룹의 소거 블록들에 포함된 다른 소거 블록들 이전에 상기 제 1 그룹의 소거 블록들로부터 제거되도록 배치됨 - 을 식별하는 단계

를 포함하는 메모리 관리 방법.
제 47 항에 있어서,

상기 엔트리들을 분류하는 단계는 상기 제 1 그룹에 포함된 상기 소거 블록들의 소거 카운트들을 이용하여 상기 엔트리들을 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 방법.
제 48 항에 있어서,

상기 분류된 엔트리들을 이용하여 상기 제 1 블록을 식별하는 단계는 상기 제 1 그룹에 포함된 실질적으로 다른 모든 소거 블록들 보다 낮은 소거 카운트를 갖는 제 1 블록을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리 방법.
제 47 항에 있어서,

상기 소거 블록들은 소거된 비휘발성 메모리 블록들이고, 상기 메모리 구성소자는 NAND 메모리인 것을 특징으로 하는 메모리 관리 방법.