KR20160085859A - 데이터 저장 시스템에서의 모듈러 소거를 동반하는 데이터 관리 - Google Patents

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Abstract

소거 블록, 및 타겟 블록 - 타겟 블록은 소거 블록과는 별개의 논리적 유닛에 있음 - 을 갖는 메모리 어레이를 갖는, 데이터 저장 시스템에서의 모듈러 소거를 동반하는 데이터 관리 방법 및 시스템은: 소거 블록 상에서 소거 작업을 수행하는 단계 - 소거 작업은 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 가짐 -; 소거 블록에 대한 명령 상태를 업데이트하는 단계; 불완전 소거 상태를 나타내는 명령 상태에 기초하여 타겟 블록 상에 개재 명령을 활성화시키는 단계 - 개재 명령은 명령 상태를 업데이트함 -; 명령 상태에 기초하여 소거 최적화를 수행하는 단계; 소거 최적화에 기초하여 추가적인 소거 작업을 수행하는 단계; 및 추가적인 소거 작업에 기초하여 명령 상태를 소거 완료 상태로 업데이트하는 단계를 포함한다.

Description

데이터 저장 시스템에서의 모듈러 소거를 동반하는 데이터 관리{DATA MANAGEMENT WITH MODULAR ERASE IN A DATA STORAGE SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 데이터 저장 시스템에 관련되고, 더 특정하게는 데이터 저장 시스템에서의 모듈러 소거(modular erase)를 동반하는 데이터 관리에 관련된다.
컴퓨터 시스템들에서의 장기 저장의 다양한 형태는 전기 기계적인 하드디스크들 외에, 반도체 또는 다른 메모리 기술에 기반을 둔 비휘발성 저장을 포함한다. NOT-AND(NAND) 플래시 메모리는 고체 상태 저장 디바이스들에서 사용되는 비휘발성 메모리의 한 형태이다. 플래시 메모리의 일반적인 구성에서, 메모리 셀들은 개별 셀들에의 접근을 위한 회로와 함께 전형적인 행렬 방식으로 배열된다. 이 셀들의 (트랜지스터들과 같은) 데이터 저장 소자들은 단일 레벨 셀(SLC, single level cell)의 경우 두 가지 논리적 상태들, 아니면 멀티 레벨 셀(MLC, multi level cell)의 경우 두 가지보다 많은 논리적 상태들을 가지도록 구성된다.
플래시 메모리는 블록 기반 저장이고, 재기입되기 전에 블록이 소거될 것을 요구할 수 있다. 소거 작업이 수행되고 있는 동안에는 다른 명령들이 수행될 수 없다. 이는 소거 작업이 완료되기를 기다리는 동안 다른 명령들에 대한 더 긴 명령 레이턴시(latency)로 이어질 수 있다. 더불어, 플래시 메모리가 오래되어 감에 따라 소거 작업의 소요 시간이 길어질 수 있기 때문에, 시간이 지남에 따라 명령 레이턴시는 증가할 수 있다.
따라서, 명령 레이턴시를 최적화할 수 있는 더 나은 데이터 저장 디바이스들에 대한 필요가 여전히 남는다. 커져가는 소비자의 기대 및 시장에서의 의미 있는 제품 차별화에 대한 축소되어가는 기회와 더불어, 날로 늘어만 가는 상업적 경쟁 압력의 측면에서, 이 문제들에 대한 답을 찾아내는 것이 중요하다. 덧붙여서, 단가를 절감하고, 효율성 및 성능을 개선하며, 경쟁 압력을 버텨낼 필요성은 이 문제들에 대한 답을 찾아내는 것의 결정적 필요성에 더 큰 긴급함을 더한다.
종래 기술들이 오랫동안 답을 모색해왔지만, 이 문제들에 대한 최적의 해결책들을 찾아내지 못했다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 기술자들이 오랫동안 이루지 못했던 필요가 여전히 남아 있다.
본 개시는 소거 작업을 하나 이상의 부분적 소거 작업들로 분할하는 단계, 부분적 소거 작업들 사이에 개재 명령들을 실행하는 단계, 부분 소거 작업들의 작업 값들(operational values)을 수정하는 단계, 및 부분 소거에 대한 체류 시간 지연(dwell time delay)을 구현하는 단계를 포함하는, 데이터 저장 시스템에서의 모듈러 소거를 동반하는 데이터 관리 시스템 및 방법을 포괄한다.
특정 실시예들은 상술한 단계들 또는 구성요소들에 더하여, 또는 이에 대신하여 다른 단계들 또는 구성요소들을 갖는다. 첨부된 도면들을 참조하여 후술할 발명의 상세한 설명을 읽는 것으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자에게 단계들 또는 구성요소들이 명확해질 것이다. 본 명세서에서 설명된 실시예들은 도해적이고, 청구항에서 언급된 바와 같은 청구된 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에서의 데이터 저장 시스템의 블록도이다.
도 2는 메모리 다이어그램의 예시이다.
도 3은 메모리 블록도의 예시를 도시한다.
도 4는 데이터 저장 시스템의 예시를 도시한다.
도 5는 소거 작업의 예시를 도시한다.
도 6은 소거 컴포넌트들을 가지고 하는 소거 작업의 예시를 도시한다.
도 7은 모듈러 소거 컴포넌트들을 이용하는 소거 작업의 예시를 도시한다.
도 8은 인터리브된(interleaved) 소거 프로세스의 예시를 도시한다.
도 9는 소거 프로세스의 예시를 도시한다.
도 10은 본 발명의 추가적인 실시예에서의, 데이터 저장 시스템에서의 모듈러 소거를 동반하는 데이터 관리 방법의 흐름도이다.
본 기술분야의 통상의 기술자들로 하여금 청구된 발명을 만들고 사용할 수 있게 하기 위하여, 다음 실시예들은 충분히 자세하게 설명되었다. 본 개시에 기초하여 다른 실시예들이 명백해지고, 그 시스템, 프로세스, 또는 기계적 변경들이 청구된 발명의 범위를 벗어나지 않고도 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
다음의 설명에서, 발명의 철저한 이해를 제공하기 위하여 다수의 구체적인 세부 사항들이 제시되었다. 그러나 본 발명은 이 구체적인 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것이 명백해질 것이다. 본 개시를 단순화하기 위하여, 몇몇 잘 알려진 회로들, 시스템 구성들, 및 프로세스 단계들은 자세하게 개시되지 않았다.
시스템의 실시예들을 도시하는 도면들은 반 개략적이며(semi-diagrammatic) 일정한 비율로 되어 있지 않고, 특히, 몇몇 차원들은 명확하게 나타내기 위한 것이며 도면에서 과장되게 표현되었다.
몇몇 특징들을 공통적으로 갖는 복수의 실시예들이 개시되고 설명되는 곳에서는, 그 도해, 설명, 및 이해의 명확성과 용이성을 위하여, 서로 유사하고 비슷한 특징들은 대개 유사한 참조 부호들을 가지고 설명될 것이다. 실시예들이 제1 실시예, 제2 실시예 등으로 번호가 매겨진 것은 설명상의 편의를 위한 것이고, 임의의 다른 중요도를 두거나 본 발명에 제한을 가하려는 의도가 아니다.
이제 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서의 데이터 저장 시스템(100)의 블록도가 도시되어 있다. 데이터 저장 시스템(100)은 메모리 버스(104)를 통하여 컨트롤러(102)에 결합되는 메모리 어레이(106)를 포함한다.
컨트롤러(102)는 메모리 어레이(106) 내 데이터의 저장 및 검색을 관리하기 위한 처리 유닛이다. 컨트롤러(102)는 내장형 프로세서, 제어 로직, 또는 그 조합일 수 있다. 컨트롤러(102)는 메모리 어레이(106)로부터 호스트 디바이스(140)에 저장된 데이터를 전송할 수 있다.
메모리 어레이(106)는 데이터 저장을 위한 비휘발성 메모리 유닛이다. 메모리 어레이(106)는 NAND 플래시 메모리 어레이들, NOR 플래시 메모리 어레이들, 다른 비휘발성 메모리 어레이들, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
메모리 어레이(106)는 메모리 다이(memory dice)(132)로 형성될 수 있다. 메모리 다이(132)는 정보를 저장하기 위한 반도체 디바이스들이다. 메모리 다이는 독립적으로 명령들을 실행하고 상태를 보고할 수 있는 최소 유닛이다. 예를 들어, 메모리 다이(132)는 플래시 메모리 디바이스들, NAND 플래시 메모리 칩들, NOR 플래시 메모리 디바이스들, 또는 그 조합일 수 있다.
메모리 버스(104)는 통신 채널이다. 메모리 버스(104)는 컨트롤러(102)와 메모리 어레이(106) 사이에서 데이터 및 제어 정보를 전달한다.
메모리 다이(132)는 셀 어레이(134)를 포함할 수 있다. 셀 어레이(134)는 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 플래시 메모리 셀들의 세트이다. 예를 들어, 셀 어레이(134)는 단일 레벨 셀 플래시 메모리, 다중 레벨 셀 플래시 메모리, 혼합된 기능성 셀, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
셀 어레이(134)는 메모리 셀들(136)을 포함할 수 있다. 메모리 셀들(136)은 정보를 저장하기 위한 전자 구조들이다. 예를 들어, 메모리 셀들(136)은 부유 게이트 플래시 메모리 디바이스들일 수 있다.
메모리 어레이(106)는 셀 어레이(134)에 결합되는 어레이 로직 유닛(130)을 포함할 수 있다. 어레이 로직 유닛(130)은 셀 어레이(134)에 정보를 저장하고 셀 어레이로부터의 정보를 검색하기 위해 메모리 어레이(106)를 제어하도록 어드레싱, 데이터 전송 및 감지, 및 다른 지원을 제공하기 위한 회로이다.
컨트롤러(102)는 메모리 어레이(106)에 결합되는 메모리 인터페이스(116)를 포함할 수 있다. 메모리 인터페이스(116)는 메모리 버스(104)를 통하여 메모리 어레이(106)와 통신하기 위한 회로를 포함할 수 있다.
컨트롤러(102)는 메모리 인터페이스(116) 및 호스트 인터페이스(114)에 결합되는 제어 유닛(110)을 포함할 수 있다. 판독 전용 메모리(read only memory)(118)는 제어 유닛(110)에 결합될 수 있다. 랜덤 액세스 메모리(random access memory)(120)는 제어 유닛(110) 및 판독 전용 메모리(118)에 결합될 수 있다. 랜덤 액세스 메모리(120)는 메모리 어레이(106)에 기입되거나 그로부터 판독되는 데이터의 임시 저장을 위한 버퍼 메모리로서 활용될 수 있다.
랜덤 액세스 메모리(120)는 컨트롤러 데이터베이스(124)를 포함할 수 있다. 컨트롤러 데이터베이스(124)는 데이터 저장 및 검색 시스템이다. 컨트롤러 데이터베이스(124)는 판독 임계치 정보(read threshold information)를 저장하는 데 사용될 수 있다.
판독 전용 메모리(118)는 제어 유닛(110)을 작동시키기 위한 소프트웨어(122)를 포함할 수 있다. 소프트웨어(122)는 데이터 저장 시스템(100)의 지능을 구현하기 위한 실행가능 코드이다.
컨트롤러(102)는 제어 유닛(110)에 결합되는 오류 정정 코드 유닛(112)을 포함할 수 있다. 오류 정정 코드 유닛(112)은 저장되거나 메모리 어레이(106)로부터 전송되는 데이터에서 오류들을 검출하는 것, 오류들을 정정하는 것, 또는 이들의 조합에 사용될 수 있는 오류 정정 코드 값을 계산하기 위한 처리 모듈이다.
오류 정정 코드 유닛(112)은 리드-솔로몬 코드, 해밍 코드, BCH(Bose-Chauduri-Hocquenghem) 코드, 또는 그 조합과 같은 상이한 방법들을 이용하여 하나 이상의 오류 정정 코드 값들을 계산할 수 있다. 오류 정정 코드 유닛(112)이 오류 정정 코드들을 계산하기 위한 전용 요소이기는 하지만, 오류 정정 코드들을 계산하기 위하여 제어 유닛(110)을 이용하는 것과 같은 다른 방법들로도 오류 정정 코드들이 또한 계산될 수 있다는 것이 이해된다.
컨트롤러(102)는 디지털 연결(138)을 통하여 호스트 디바이스(140)에 결합되는 호스트 인터페이스(114)를 포함할 수 있다. 호스트 디바이스(140)는 데이터를 저장하기 위해 데이터 저장 시스템(100)을 이용할 수 있는 컴퓨팅 디바이스이다. 예를 들어, 호스트 디바이스(140)는 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 서버, 스마트폰, 또는 그 조합일 수 있다.
호스트 인터페이스(114)는 디지털 연결(138)로 호스트 디바이스(140)와 컨트롤러(102) 사이에서 명령들과 데이터를 전달할 수 있다. 예를 들어, 호스트 인터페이스(114)는 호스트 디바이스(140)에의 접속을 검출하고 호스트 디바이스(140)에의 접속에 기초하여 명령을 생성할 수 있다.
데이터 저장 시스템(100)은 디지털 연결(138)로 호스트 디바이스(140)에 연결될 수 있다. 디지털 연결(138)은 데이터 저장 시스템(100)과 호스트 디바이스(140) 사이에서 디지털 정보를 전송하기 위한 통신 링크이다.
디지털 연결(138)은 다양한 방법들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 디지털 연결(138)은 정보를 전송하기 위한 범용 직렬 버스(USB) 연결일 수 있다. 또 다른 예에서, 디지털 연결(138)은 Wi-Fi(wireless fidelity), 적외선 통신 메커니즘, 광통신 시스템, 근거리장 통신 시스템, 또는 그 조합과 같은 무선 통신 메커니즘일 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 메모리 다이어그램의 예시가 도시되어 있다. 메모리 다이어그램은 메모리 페이지들(202), 메모리 블록들(204), 및 데이터 레지스터(212)를 포함하는 데이터 저장 시스템(100)을 도시한다. 데이터 저장 시스템(100)은 도 1의 메모리 다이(132)를 이용하여 형성될 수 있다. 메모리 다이(132)는 데이터를 저장하기 위한 도 1의 메모리 셀들(136)을 포함한다.
데이터 저장 시스템(100)은 데이터 저장 시스템(100)을 형성하는 데 사용되는 메모리 다이(132)의 수에 의해 결정되는 다양한 저장 용량들을 가질 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장 시스템(100)은 2GB의 플래시 메모리, 8GB, 16GB, 또는 다른 메모리 사이즈들을 포함할 수 있다.
데이터 저장 시스템(100)은 다수의 메모리 블록들(204)을 포함할 수 있다. 메모리 블록들(204)은 도 1의 메모리 어레이(106)의 부분들이다. 예를 들어, 2GB의 용량을 가진 데이터 저장 시스템(100)은 4096개의 메모리 블록들(204)을 가질 수 있다.
메모리 블록들(204)은 상이한 논리적 유닛들(222) 상에 있을 수 있다. 논리적 유닛들(222)은 단일 스레드(single threaded)이며 한 번에 하나의 작업만을 허용하는 메모리 다이(132) 상의 한 그룹의 메모리 블록들이다. 논리적 유닛들(222)은 메모리 다이(132), 논리적 메모리 구획 중 완전한 하나이거나, 이들의 조합일 수 있다. 다이는 하나의 단일 CE(chip enable)를 통하여 접근되는 다수의 메모리 블록들로 구성되는 물리적 메모리 요소이다. 논리적 유닛들(222)(LUN)은 단일 스레드이며 한 번에 하나의 작업만을 허용하는 다이 상의 논리적 소거 블록들의 그룹이다.
메모리 블록들(204)은 소거 블록들(206)을 포함할 수 있다. 소거 블록들(206)은 한 번에 단일 엔티티로서 소거될 수 있는 메모리의 최소 유닛이다.
블록 기반의 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM) 또는 NAND 플래시 메모리를 사용하는 데이터 저장 시스템(100)을 위한 다수의 상이한 구성들이 있다. 메모리의 연령이 증가함에 따라 소거 명령이 야기할 수 있는 레이턴시가 증가할 것이다.
데이터 저장 시스템(100)이 정상적으로 작동하는 동안, 메모리의 블록들은 여러 가지 이유들로 인해 소거되도록 요구된다. 소거 블록들(206)과 같은 메모리 블록들(204) 중 하나는 메모리 블록들(204) 중 하나에 재기입하기 위하여 소거되어야 한다. 소거 명령이 실행되는 동안, 소거 블록들(206)이 자리하는 논리적 유닛들(222) 상에서는 상태 판독 외의 어떤 작업들도 실행될 수 없다.
소거 블록들(206)의 논리적 유닛들(222) 내의 소거되고 있는 데이터는 소거 명령이 완료되기까지 다른 명령에 의하여 사용될 수 없다. 따라서, 소거 명령의 시작 단계에서 수신되는 호스트 판독 작업은 판독 작업 더하기 소거 작업 실행의 레이턴시를 가질 수 있다. 레이턴시는 저장 디바이스가 호스트 요청에 응답하는 데 걸리는 시간의 양으로 정의될 수 있다. 판독 레이턴시는 호스트 판독 요청의 수신과 판독 데이터가 호스트로 다시 흐르기 시작하는 시간 사이에 걸리는 시간의 양이다.
각 소거 블록들(206)은 프로그램 소거 사이클 카운트(218)를 가질 수 있다. 소거 블록들(206) 중 하나가 소거될 때, 프로그램 소거 사이클 카운트(218)는 증가할 수 있다. 프로그램 소거 사이클 카운트(218)는 메모리 블록들(204) 중 하나의 낡은 정도 또는 연령을 결정하는 데 사용되는 한 인자가 될 수 있다. 프로그램 소거 사이클 카운트(218)는 소거 블록들(206) 중 하나 내의 사용 정도의 척도이다. NAND 플래시와 같은 플래시 메모리 디바이스들은 제한된 수의 유용한 프로그램 소거 사이클들을 갖는다. 프로그램 소거 사이클 카운트(218)는 소거 블록들(206) 내에서 데이터가 어떻게 대체되는지의 기층(base level) 결정이 될 수 있다. NAND 플래시 메모리 및 다른 메모리 타입들은 제한된 수의 유용한 프로그램 소거 사이클들을 갖는다.
데이터 저장 시스템(100)이 정상적으로 작동하는 동안, 소거 블록들(206) 중 하나는 다양한 이유들로 인하여 소거될 수 있다. 예를 들어, NAND 플래시 메모리에서, 소거 블록들(206)은 메모리 블록들(204)을 위한 주어진 세트의 데이터가 재기입되기 전에 소거되어야 한다.
메모리 블록들(204)은 메모리 페이지들(202)로 나누어질 수 있다. 메모리 페이지들(202)은 데이터 저장 시스템(100)에서 판독 또는 기입될 수 있는 데이터 바이트들의 최소 그룹이다. 메모리 페이지들(202)은 프로그램될 수 있는 메모리의 어드레스 가능한 최소 유닛이다. 예를 들어, 각 메모리 블록들(204)은 64개의 메모리 페이지들(202)을 가질 수 있다.
메모리 페이지들(202)은 데이터 영역(208) 및 스페어 영역(210)을 포함한다. 데이터 영역(208)은 사용자 데이터를 저장하는 데 사용되는 메모리 셀들의 그룹이다. 데이터 영역(208)은 다양한 크기일 수 있다. 예를 들어, 메모리 페이지들(202) 중 하나의 데이터 영역(208)은 2048 바이트일 수 있다.
스페어 영역(210)은 데이터 영역(208)에 관한 메타데이터를 저장하기 위한 메모리 셀들의 그룹이다. 예를 들어, 스페어 영역(210)은 오류 정정 코드 정보, 상태 정보, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 스페어 영역(210)은 다양한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 스페어 영역(210)은 128 바이트일 수 있다. 메모리 페이지들(202)은 데이터 영역(208) 및 스페어 영역(210)에 대해 4224 바이트의 크기를 가질 수 있다.
도 1의 메모리 어레이(106)는 메모리 블록들(204)을 소거하고 소거된 메모리 블록들(204)에 새로운 데이터를 프로그래밍함으로써 업데이트될 수 있다. 메모리 블록들(204)을 프로그래밍하는 것은 메모리 블록들(204)에 데이터를 기입한다.
메모리 페이지들(202) 중 하나를 판독하는 것은 메모리 페이지들(202) 내의 하나 이상의 비트들이 틀리는 오류를 판독하는 결과가 될 수 있다. 한 스트림의 데이터 내에서 개별 비트 오류들의 개수는 비트 오류 레이트(216)로 기술된다. 비트 오류 레이트(216)(BER)는 데이터 저장 시스템(100)에 저장된 데이터 스트림 내의 틀린 비트들의 개수로 정의된다. 틀린 비트들은 오류 정정 코드(ECC, error-correcting code)에 의하여 보호되는 코드워드 내에서 검출될 수 있다.
코드워드는 다중의 ECC 패리티 워드들의 단일 인스턴스(single instance)에 의하여 커버되는 데이터 바이트들의 그룹을 지칭한다. 오류 정정 코드는 코드워드로 그룹지어진 호스트 또는 사용자 데이터의 세트에 대하여 생성되는 패리티 또는 여분 데이터를 지칭한다. 비트 오류 레이트(216)는 플래시 메모리 내에 저장된 데이터 스트림 내 틀린 비트들의 개수이다.
데이터 저장 시스템(100)은 상이한 메모리 요소들에 연관되는 메모리 연령(220)을 포함할 수 있다. 메모리 연령(220)은 메모리 요소의 사용 정도를 나타내는 값이다. 메모리 연령(220)은 저장 시스템 또는 메모리 요소가 얼마나 오래 존재해왔는가, 또는 작동 상태에 있었는가를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 메모리 연령(220)은 소거 사이클들의 개수, 마지막으로 소거 블록이 기입된 이래 얼마나 오래되었는지, 소거 블록이 내놓는 평균 BER, 디바이스가 작동되어온 온도, 또는 그 조합에 기초한 것일 수 있다.
메모리 연령(220)은 연령 측정 기준(age metrics)(221)에 기초하여 계산될 수 있다. 연령 측정 기준(221)은 소거 블록들(206)의 낡은 정도를 나타내는 값들이다. 연령 측정 기준(221)은 또한 비트 오류 레이트(216), 온도, 달력 나이, 사용 사이클들, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 연령 측정 기준(221)은 프로그램 소거 사이클 카운트(218)의 영향을 받을 수 있다.
메모리 연령(220)을 측정하기 위한 다수의 방법이 있다. 예를 들어, 메모리 연령(220)은 비트 오류 레이트(216), 온도, 프로그램 시간, 최적 판독 임계치, 소거 시간, 또는 그 조합과 같은 연령 측정 기준(221) 중 하나의 값 상에 있을 수 있다. 메모리 연령(220)은 플래시 메모리 요소의 낡음의 양의 추정치이다.
메모리 연령(220)은 다양한 메모리 요소들을 표현할 수 있다. 예를 들어, 메모리 연령(220)은 메모리 다이(132) 중 하나, 메모리 블록들(204) 중 하나, 메모리 페이지들(202) 중 하나, 소거 블록들(206) 중 하나, 메모리 셀들 중 하나, 또는 그 조합의 연령을 포함할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 메모리 블록도의 예시가 도시되어 있다. 메모리 블록도는 도 1의 데이터 저장 시스템(100)의 메모리 구성을 설명할 수 있다. 데이터 저장 시스템(100)은 메모리 블록들(204), 소거 블록들(206), 결함 블록들(306), 타겟 블록(302), 소거 블록 풀(pool)(304), 및 결함 풀(308)을 포함할 수 있다.
메모리 블록들(204)은 메모리의 유닛들이다. 더이상 필요하지 않은 콘텐츠를 갖는 메모리 블록들(204)은 소거 블록들(206)로 지정되고, 소거 블록 풀(304)에 할당될 수 있다. 소거 블록 풀(304)은 재기입되기 전에 재활용되고 소거될 수 있는 소거 블록들(206)의 세트이다. 타겟 블록(302)은 메모리 블록들(204) 중 판독 또는 기입 작업이 실행될 수 있는 것이다.
결함 풀(308)은 결함이 있는 것으로 지정되고 재사용되지 않는 결함 블록들(306)의 리스트이다. 소거 블록들(206) 중 하나는 소거 작업이 실패하고 소거 블록들(206) 중 하나가 소거될 수 없는 경우 결함 풀(308)에 배정되고 결함 블록들(306) 중 하나로 지정될 수 있다. 결함 블록(306)은 소거 작업이 실패하였다는 것을 나타내는 소거 실패 상태(310)를 가질 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 데이터 저장 시스템(100)의 예시가 도시되어 있다. 도 1의 데이터 저장 시스템(100)은 메모리 어레이(106)에 결합되는 컨트롤러(102)를 포함할 수 있다.
데이터 저장 시스템(100)은 디지털 연결(138)로 호스트 디바이스(140)에 결합될 수 있다. 호스트 디바이스(140)는 데이터 저장 시스템(100)을 위하여 데이터 작업 명령들(424)을 수용하기 위한 호스트 명령 큐(402)를 포함할 수 있다. 데이터 작업 명령들(424)은 데이터를 조작하기 위한 명령어들이다. 데이터 작업 명령들(424)은 판독, 기입, 소거, 상태, 파라미터 설정, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
호스트 명령 큐(402)는 판독, 기입, 소거, 상태, 또는 그 조합과 같이 데이터 저장 시스템(100) 내 데이터를 조작하기 위한 명령들의 순서화된 집합(ordered set)을 포함할 수 있다. 호스트 명령 큐(402) 내의 데이터 작업 명령들(424)은 실행을 위하여 컨트롤러(102)에 전송될 수 있다.
데이터 저장 시스템(100)은 메모리 버스(104)로 메모리 어레이(10)에 결합되는 컨트롤러(102)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(102)는 컨트롤러 명령 큐(404)를 포함할 수 있다.
컨트롤러 명령 큐(404)는 데이터 작업 명령들(424)을 수용하기 위한 구조이다. 컨트롤러 명령 큐(404)는 호스트 명령 큐(402)로부터의 데이터 작업 명령들(424) 및 컨트롤러(102) 내에서 생성되는 로컬 명령들을 포함할 수 있다. 컨트롤러 명령 큐(404)는 메모리 어레이(106) 내 데이터를 조작하기 위한 명령들의 순서화된 집합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 명령 큐(404)는 판독, 기입, 소거, 상태, 또는 그 조합과 같은 명령들을 포함할 수 있다.
컨트롤러 명령 큐(404)는 다양한 데이터 작업 명령들(424)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 명령 큐(404)는 데이터 작업 명령들(424) 중에서, 소거 블록들(206) 중 하나를 소거하도록 하는 것을 포함할 수 있다. 컨트롤러 명령 큐(404)는 데이터 작업 명령들(424) 중에서, 타겟 블록(302)을 판독하도록 하는 것을 포함할 수 있다.
실례에서, 컨트롤러(102)는 컨트롤러 명령 큐(404)로부터 소거 명령(406)과 같은 명령을 선택하고, 실행을 위하여 메모리 어레이(106)에 소거 명령(406)을 전송할 수 있다. 소거 명령(406)은 소거 블록들(206) 중 하나 이상을 소거하는 작업이다. 소거 명령(406)은 구성 정보를 갖는 작업 행렬(408)을 포함할 수 있다.
소거 명령(406)은 명령 상태(430)를 포함할 수 있다. 명령 상태(430)는 작업의 결과를 나타내는 값이다. 예를 들어, 명령 상태(430)는 소거 명령(406)의 성공 또는 실패를 나타낼 수 있다.
작업 행렬(408)은 소거 명령(406)이 어떻게 수행되는지를 제어하기 위한 값들의 집합이다. 작업 행렬(408)은 소거 명령(406)의 전기적 특성들을 제어하기 위한 소거 작업 값들(426)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 작업 행렬(408)은 소거 모드(410), 소거 펄스 카운트(412), 소거 전압(414), 소거 펄스 폭(416), 최대 실행 시간(418), 임계치 전압(420), 및 체류 시간(422)과 같은 값들을 포함할 수 있다. 작업 행렬(408)은 완전한 소거 작업을 위한 값들, 하나 이상의 부분 소거 작업들을 위한 개별적 값들, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
소거 모드(410)는 수행할 소거 작업의 유형을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 소거 모드(410)는 단일 단계에서 완전한 소거 작업이 수행되는 것으로 명시할 수 있다. 다른 예시에서, 소거 모드(410)는 완전한 소거 작업이 하나 이상의 부분 소거 작업들로 수행되는 것으로 명시할 수 있다. 부분 소거는 완전히 메모리를 소거하지 않는(즉, 부분적으로 메모리를 소거하는) 소거 컴포넌트일 수 있다. 최후 소거는 완전히 메모리를 소거하는 소거 컴포넌트일 수 있다. 최후 소거는 다중 소거 컴포넌트 작업에서 마지막의 소거 컴포넌트이다. 소거 펄스 카운트(412)는 소거 명령(406)을 수행하는 데 사용되는 소거 펄스들의 수를 나타낼 수 있다. 낮은 값의 소거 펄스 카운트(412)를 사용하는 것은 소거 블록들(206) 중 하나의 부분적 소거를 야기할 수 있다.
소거 전압(414)은 소거 명령(406)을 수행하는 데 사용될 전압의 값을 나타낼 수 있다. 낮은 값의 소거 전압(414)을 사용하는 것은 소거 블록들(206) 중 하나의 부분적인 소거를 야기할 수 있다.
소거 펄스 폭(416)은 부분 소거 작업을 포함하는 소거 작업 동안 소거 블록들(206) 중 하나에 소거 전압(414)이 가해지는 시간의 길이이다. 소거 펄스는 소거 펄스 폭(416)에 의하여 정의되는 기간 동안 가해지는 소거 전압(414)이다. 주어진 소거 전압(414)의 값에 대하여, 짧은 값의 소거 펄스 폭(416)을 사용하는 것은 소거 블록들(206)의 부분적 소거를 야기할 수 있다.
최대 실행 시간(418)은 완전한 소거 작업을 수행하는 데 걸리는 시간의 최대 양이다. 최대 실행 시간(418)은 소거 펄스 폭(416)의 하나 이상의 사이클들을 포함할 수 있다.
임계치 전압(420)은 소거 블록들(206) 중 하나가 소거되었다는 것을 나타내는 전압 레벨이다. 임계치 전압(420)은 NAND 셀들에 저장되는 디지털 값들을 결정하는 내부 NAND 비교기들에 가해지는 전압 설정을 나타낼 수 있다. 소거 작업 후, 소거 블록들(206)의 전압 레벨은 임계치 전압(420)에 비교될 수 있고, 소거 블록들(206)의 전압 레벨이 임계치 전압(420)과 같거나 임계치 전압을 초과하는 경우, 소거 블록들(206)은 완전히 소거된 것이다.
체류 시간(422)은 연속적인 소거 또는 부분 소거 작업들 사이의 시간의 양이다. 소거 작업들 사이의 체류 시간(422)을 증가시키는 것은 소거 블록들(206)의 내구성 또는 유효 수명을 증가시킬 수 있다. 내구성이라는 용어는 NAND 플래시 디바이스를 포함하는 메모리 디바이스가 고체 상태 디스크 드라이브(SSD)를 포함하는 데이터 저장 시스템의 주어진 작업 생애 기간에 걸쳐 감내할 수 있는 작업들의 수일 수 있다.
소거 작업이 수행될 때마다, 소거 행위는 도 1의 메모리 셀들(136)의 물질 내 전하 결함들을 일시적으로 변화시킬 수 있다. 전하 결함들은 시간이 지나면서 자동적으로 소멸할 수 있으므로, 체류 시간(422)이 길수록 더 많은 결함들이 자기 회복(self-repair)된다. 결함들은 시간이 지나면서 축적되지만, 체류 시간(422)이 지나치게 짧을 경우, 결함들은 더 빠르게 축적될 수 있다.
다른 실례에서, 소거 명령(406)은 소거 블록들(206) 중 하나를 위한 네 부분 소거 작업들 중 각각에 대하여 개별적인 값들을 갖는 작업 행렬(408)을 포함할 수 있다. 작업 행렬(408)은 소거 전압(414)이 초기에는 높은 값으로 설정되었다가 각 부분 소거 작업에 대하여 감소한다고 명시할 수 있다. 작업 행렬(408)은 부분 소거 작업 각각에 대하여 소거 펄스 폭(416)은 일정하게 유지될 수 있다고 명시할 수 있다.
작업 행렬(408)은 소거 작업이 언제 완료되어야 할지 결정하기 위하여 최대 소거 작업 레이턴시를 나타내는 최대 실행 시간(418)을 명시할 수 있다. 작업 행렬(408)은 소거 작업이 성공적이었는지를 결정하는 데 사용되는 임계치 전압(420)을 명시할 수 있다. 작업 행렬(408)은 개별 부분 소거 작업들을 스케줄링하기 위한 체류 시간(422)을 명시할 수 있다.
작업 행렬(408)은 소거 최적화(428)를 수행하는 데 사용될 수 있다. 소거 최적화(428)는 소거 명령(406)의 거동을 수정하기 위한 작업이다. 소거 최적화(428)는 소거 명령(406)의 소거 작업 값들(426)을 수정함으로써 소거 명령(406)의 성능을 개선할 수 있다. 예를 들어, 소거 최적화(428)는 소거 명령(406)의 전반적 성능을 개선하기 위하여 소거 전압(414), 소거 펄스 폭(416), 및 체류 시간(422)을 변경할 수 있다.
작업 행렬(408)을 가지고 소거 명령(406)을 수행하는 것은 유연성과 성능을 증가시킨다는 것이 밝혀졌다. 각각의 소거 명령들에 가변 작업 파라미터들을 포함시킴으로써, 도 1의 데이터 저장 시스템(100)은 더 미세한 입도(granularity)로 소거 작업을 제어할 수 있어, 유연성이 향상되고 성능이 향상된다.
체류 시간(422)을 명시하는 작업 행렬(408)을 가지고 소거 명령(406)을 수행하는 것은 데이터 저장 시스템(100)의 내구성을 증가시킨다는 것이 밝혀졌다. 체류 시간(422)을 최적화하는 것은 소거 블록들(206)에 대한 소거 작업의 물리적 충격을 감소시키고, 소거 블록들(206)의 내구성 또는 유효 수명을 증가시킬 수 있다.
체류 시간(422)을 가지고 소거 명령(406)을 수행하는 것은 전반적인 소거 작업의 더 긴 지속 시간을 제공하고, 이는 내구성을 개선시킨다는 것이 밝혀졌다. 더 긴 소거 시간을 허용하도록 모듈러 소거 작업을 구성하는 것은 레이턴시를 희생시키지 않으면서 높은 내구성을 야기한다.
이제 도 5를 참조하면, 소거 작업(502)의 예시가 도시되어 있다. 소거 작업(502)은 완전한 소거 작업에서 도 2의 소거 블록들(206) 중 하나를 소거할 수 있다.
소거 작업(502)은 소거 명령(406)을 수신하는 단계, 소거 기간(504) 동안 소거 명령(406)을 수행하는 단계, 및 완료된 때 명령 상태(430)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 소거 기간(504)은 소거 명령(406)의 수신과 완료 사이의 시간이다. 완전 소거 시간(508)은 소거 명령(406)의 수신, 소거 기간(504), 및 명령 상태(430)의 제공을 포함할 수 있다. 예를 들어, 종래의 플래시 메모리 시스템은 3 내지 30 밀리초(ms)의 범위 내에서 완전한 소거 작업을 수행할 수 있다. 다른 예시에서, 최대 내구성을 위하여 구성되는 플래시 메모리 시스템은 10 내지 30ms의 범위 내에서 완전한 소거 작업을 수행할 수 있다. 완전한 소거 작업에 걸리는 시간은 바람직하게는 10ms 미만일 것이다.
소거 블록들(206) 중 하나를 소거하는 데 요구되는 시간은 소거 블록들(206)의 도 2의 메모리 연령(220) 및 사용에 따라 연장될 수 있다. 다른 예시에서, 소거 블록들(206) 중 하나에 대한 소거 시간은 2ms에서 시작하여 도 1의 데이터 저장 시스템(100)의 수명의 끝에 도달해서는 25ms까지 점진적으로 연장될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 소거 컴포넌트들(604)을 갖는 소거 작업(602)의 예시가 도해되어 있다. 소거 작업(602)은 순차적으로 수행될 수 있는 소거 컴포넌트들(604)로 분할될 수 있다. 소거 컴포넌트들(604)은 초기화 또는 부트 시간(boot time)에 한 번 구성될 수 있고, 도 1의 데이터 저장 시스템(100)이 작동하는 동안 변경되지 않을 수 있다.
NAND 플래시 메모리에서의 소거 명령(406)은 주어진 소거 작업 내의 소거 펄스들의 수를 제한함으로써 부분들로 나누어질 수 있다. 소거 펄스들의 수를 제한함으로써, 소거 작업은 단일 소거 명령으로는 완료되지 않을 수 있지만, 명령 처리 시간의 주어진 양을 초과하지 않을 것이다. 소거 작업(602)은 그러고 나면 복수의 소거 컴포넌트들(604)로 구성된다.
소거 컴포넌트들의 사용은 제어 펌웨어로 하여금 소거되고 있는 다이/LUN에의 다른 작업들을 컴포넌트 소거 명령과 인터레이스하는(interlace) 것을 허용한다. 소프트웨어는 또한 소거되고 있는 디바이스를 타겟으로 하는 다른 호스트 작업들이 없는 경우 복수의 소거 컴포넌트들을 적층시키는 "룩 어헤드(look ahead)" 작업들을 수행할 수 있다.
소거 컴포넌트들(604)은 소거 작업(602)의 부분이다. 소거 컴포넌트들(604) 각각은 도 4의 작업 행렬(408)로 구성되는 소거 작업(602)을 사용하여 도 2의 소거 블록들(206)을 부분적으로 소거하는 것을 나타낼 수 있다. 소거 컴포넌트들(604)은 다중 컴포넌트 플래시 소거 작업의 컴포넌트인, 플래시에 보내진 소거 명령일 수 있다. 펄스 카운트 제한 때문에, 하나 이상의 소거 컴포넌트들은 메모리가 완전히 소거되기 이전에 완료될 수 있다.
소거 작업(602)은 소거 작업(602)이 완료될 때까지 소거 컴포넌트들(604) 중 하나 이상을 실행할 수 있다. 도 4의 명령 상태(430)가 성공적인 소거를 나타낼 때 소거 작업(602)은 완료된다. 명령 상태(430)는 소거 컴포넌트(604)의 끝에서 상태를 나타낸다.
소거 작업(602)은 소거 컴포넌트들(604)에 작업 행렬(408)을 적용하기 위한 소거 재구성 기능(608)을 포함할 수 있다. 소거 재구성 기능(608)은 상이한 시간들에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 소거 재구성 기능(608)은 제조 과정에서 드라이브 초기화 때 한 번 수행될 수 있다. 다른 예시에서, 소거 재구성 기능(608)은 데이터 저장 시스템(100)을 위한 드라이브 부트 시간에 수행될 수 있고, 데이터 저장 시스템(100)이 작동하는 동안 변경되지 않을 수 있다.
소거 작업(602)은 작업 행렬(408)을 갖는 부분 소거 명령(610)을 수신하고, 소거 블록들(206) 중 하나를 소거할 수 있다. 부분 소거 명령(610)은 작업 행렬(408)에서의 설정에 따라 수행될 수 있다.
소거 작업(602)은 소거 기간(612)을 포함할 수 있다. 소거 기간(612) 동안, 부분 소거 명령(610)은 도 1의 메모리 어레이(106) 상에서 작업하여 소거 블록들(206) 중 하나를 부분 소거할 수 있고, 다른 작업들은 수행될 수 없다.
소거 작업(602)은 소거 컴포넌트들(604)이 완료된 때 명령 상태(430)를 제공할 수 있다. 명령 상태(430)는 부분 소거 명령(610)과 같은 작업의 상태를 나타낸다. 예를 들어, 명령 상태(430)는 부분 소거 명령(610)이 불완전 소거 또는 완전 소거 조건을 야기하였음을 나타낼 수 있다.
도 1은 데이터 저장 시스템(100)은 블록 기반 메모리를 포함하고, 접근되고 있는 메모리 디바이스가 소거 작업을 실행 중일 때 높은 레이턴시 시간들을 경험할 수 있다. 블록 소거 시간이 메모리 디바이스들의 많은 사용 때문에 길어지기 시작하는 때인 수명의 끝으로 갈수록 악화된다.
여러 차례 소거 컴포넌트(604)를 실행시키는 것이 명령 레이턴시를 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 최대 레이턴시 시간으로 환산되는 도 4의 최대 실행 시간(418)에 대한 보장된 값을 제공할 수 있는 하나 이상의 소거 컴포넌트들(604)을 실행함으로써, 소거 블록들(206)은 일반 소거 작업이 실행되는 것처럼 소거될 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 모듈러 소거 컴포넌트들(704)을 사용하는 소거 작업(702)의 예시가 도시되어 있다. 소거 작업(702)은 순차적으로 수행될 수 있는 소거 컴포넌트들(704)로 분할될 수 있다.
소거 컴포넌트들(704)은 소거 작업(702)의 부분이다. 각각의 소거 컴포넌트들(704)은 도 4의 작업 행렬(408)로 구성되는 소거 작업(702)을 사용하여 도 2의 소거 블록들(206) 중 하나를 부분 소거하는 것을 나타낼 수 있다. 소거 컴포넌트들(704)은 소거 재구성 기능(708), 부분 소거 명령(710), 소거 기간(712), 및 도 4의 명령 상태(430)를 포함할 수 있다.
소거 작업(702)은 소거 작업(702)이 완료될 때까지 소거 컴포넌트들(704) 중 하나 이상을 실행할 수 있다. 명령 상태(430)가 성공적인 소거를 나타낼 때 소거 작업(702)은 완료된다. 명령 상태(430)는 소거 컴포넌트들(704)의 끝에서 상태를 나타낸다.
소거 작업(702)은 부분 소거를 수행하기 위한 소거 컴포넌트들(704)을 포함할 수 있다. 각각의 소거 컴포넌트들(704)은 소거 컴포넌트들(704) 중 하나에 작업 행렬(408)을 적용하기 위한 소거 재구성 기능(708)을 포함할 수 있다.
소거 재구성 기능(708)은 소거 작업(702)에 걸쳐 미세한 입도의 제어를 제공하기 위하여 각각의 소거 컴포넌트들(704)에 대하여 수행될 수 있다. 작업 행렬(408)은 각각의 소거 컴포넌트들(704)에 대한 파라미터들의 집합을 포함할 수 있다.
소거 작업(702)은 작업 행렬(408)을 갖는 부분 소거 명령(702)을 수신하고, 소거 블록들(206) 중 하나를 소거할 수 있다. 부분 소거 명령(710)은 작업 행렬(408)에서의 설정에 따라 수행될 수 있다.
소거 작업(702)은 소거 기간(712)을 포함할 수 있다. 소거 기간(712) 동안 부분 소거 명령(702)은 도 1의 메모리 어레이(106) 상에 작동하여 소거 블록들(206) 중 하나를 부분 소거할 수 있고, 다른 작업들은 수행될 수 없다.
소거 작업(702)은 소거 컴포넌트(704)가 완료된 때 명령 상태(430)를 제공할 수 있다. 명령 상태(430)는 부분 소거 명령(710)과 같은 작업의 상태를 나타낸다. 예를 들어, 명령 상태(430)는 부분 소거 명령(710)이 불완전 소거 또는 완전 소거 조건을 야기했다고 나타낼 수 있다. 다른 예시에서, 명령 상태(430)는 불완전 소거 상태(720)와 같이, 부분 소거 명령이 진행 중임을 나타낼 수 있다.
소거 컴포넌트들(704)의 완료 때 수신된 상태에 기초하여 소거 컴포넌트들(704) 각각을 동적으로 재구성하는 것은 소거 작업(702)의 유연성을 증가시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 각각의 소거 컴포넌트들(704)에 대하여 도 4의 소거 전압(414)을 증가시키는 것은 소거 작업(702)의 완료를 보장한다.
이제 도 8을 참조하면, 인터리브된 소거 프로세스(802)의 예시가 도시되어 있다. 인터리브된 소거 프로세스(802)는 부분 소거 작업들 중 몇몇 사이의 개재 명령들(806)을 포함할 수 있다.
판독 또는 기입 명령과 같은 개재 명령들(806)은 도 4의 데이터 작업 명령들(424)일 수 있다. 개재 명령들(806)은 명령 레이턴시를 감소시키기 위하여 부분 소거 작업들 사이에 수행될 수 있다.
소거 작업(804)은 완전한 소거 작업을 야기하는 부분 소거 컴포넌트들(812)의 집합을 포함할 수 있다. 부분 소거 컴포넌트들(812)은 도 2의 소거 블록들(206)을 완전히 소거하지 않는 소거 컴포넌트들이다. 소거 작업(804)을 부분 소거 작업들의 집합으로서 구현하는 것은 부분 소거 컴포넌트들(812) 사이에서 개재 명령들(806)을 실행시키는 것을 가능하게 한다.
예를 들어, 소거 작업(804)은 두 개의 부분 소거 컴포넌트들(812) 및 최후 소거 컴포넌트(810)를 포함할 수 있다. 소거 작업(804)은 최후 소거 컴포넌트(810)를 포함할 수 있다. 최후 소거 컴포넌트(810)는 다중 소거 컴포넌트 작업의 마지막 소거 컴포넌트이다. 도 4의 명령 상태(430)는 소거 완료 상태(816)와 같이, 소거 작업(804)이 성공적으로 완료되었음을 나타낼 수 있다.
도 2의 소거 블록들(206)은 최후 소거 컴포넌트(810) 후 완전히 소거된다. 소거 작업(804)이 완료된 후, 인터리브된 소거 프로세스(802)는 소거 작업(804)과 겹치지 않는 다른 데이터 작업 명령들(424)을 포함할 수 있다.
인터리브된 소거 프로세스(802)는 하나 이상의 개재 명령들(806)이 부분 소거 작업들 내에 인터리브된, 부분 소거 작업들의 집합을 갖는 인터리브된 소거 작업(808)을 포함할 수 있다. 개재 명령들(806)을 부분 소거 작업들 사이에 인터리브하는 것은 호스트 명령들에 대한 높은 레이턴시들을 회피할 수 있다. 높은 레이턴시들은 소거 작업 전체가 완료되기를 기다리는 것의 결과일 수 있다.
인터리브된 소거 작업(808)은 부분 소거 작업들 중 하나 후의 체류 지연(814)을 포함할 수 있다. 체류 지연(814)은 다른 부분 소거 작업들을 실행하기 전, 도 4의 체류 시간(422)에 의하여 나타난 만큼의 시간 동안의 일시정지(pause)이다. 체류 시간(422) 동안의 체류 지연(814)은 소거 블록들(206) 상의 낡음을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
인터리브된 소거 작업(808)을 하나 이상의 부분 소거 작업들로 나누는 것은 부분 소거 작업들 사이에 체류 시간 지연을 갖는 것을 지원할 수 있다. 체류 시간(422) 동안 부분 소거 작업들을 서로로부터 분리시키는 것은 도 1의 데이터 저장 시스템(100)이 덜 낡는 결과로 이어질 수 있고, 데이터 저장 시스템(100)의 운영 수명을 연장할 수 있다.
도 7의 소거 컴포넌트들(704) 사이에서 개재 명령들(806)을 실행하는 것이 명령 레이턴시를 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 완전한 소거 작업이 끝나기를 기다리지 않고 실행시키도록 개재 명령들(806)을 수행하는 것은 개재 명령들(806)이 보다 빠르게 실행되고 보다 낮은 명령 레이턴시를 갖도록 허용한다.
이제 도 9를 참조하면, 소거 프로세스(902)의 예시가 도해되어 있다. 소거 프로세스(902)는 부분 소거 작업들 사이에서, 도 8의 개재 명령들(806)을 갖고서 소거 작업을 수행할 수 있다.
소거 프로세스(902)는 구성 모듈(904), 부분 소거 모듈(906), 상태 체크 모듈(908), 개재 명령 모듈(912), 최적화 모듈(914), 및 업데이트 모듈(924)을 포함할 수 있다. 최적화 모듈(914)은 소거 파라미터 모듈(916), 총 시간 모듈(918), 체류 시간 모듈(920), 및 메모리 연령 모듈(922)을 포함할 수 있다.
여기서 지칭되는 '모듈'이라는 용어는 본 발명에서, 용어가 사용되는 컨텍스트에 부합하는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어는 머신 코드, 펌웨어, 임베디드 코드, 및 어플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 또한, 예를 들어, 하드웨어는 회로, 프로세서, 컴퓨터, 집적회로, 집적회로 코어, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS), 수동 디바이스들, 환경 센서, 또는 그 조합일 수 있다.
구성 모듈(904)은 도 4의 작업 행렬(408)을 수신하고 도 7의 소거 컴포넌트들(704) 각각에 대하여 도 4의 소거 작업 값들(426)을 계산함으로써 소거 프로세스(902)를 구성할 수 있다. 구성 모듈(904)은 도 4의 소거 모드(410), 도 4의 소거 펄스 카운트(412), 도 4의 소거 전압(414), 및 도 4의 소거 펄스 폭(416)에 대한 값들을 결정할 수 있다. 구성 모듈(904)은 도 4의 최대 실행 시간(418), 도 4의 임계치 전압(420), 및 도 4의 체류 시간(422)에 대한 값들을 처리할 수 있다.
예를 들어, 구성 모듈(904)은 수행될 소거의 유형을 결정하는 데 소거 모드(410)를 사용할 수 있다. 소거 모드(410)가 완전 소거 작업을 나타내는 경우, 소거 프로세스(902)는 단일 완전 소거 작업으로서 수행될 수 있다. 소거 모드(410)가 부분 소거 작업을 나타내는 경우, 소거 프로세스(902)는 개재 명령들(806)의 실행을 지원하기 위한 일련의 부분 소거 컴포넌트들로서 수행될 수 있다.
다른 예시에서, 구성 모듈(904)은 소거 펄스 카운트(412), 소거 전압(414), 및 소거 펄스 폭(416)에 대한 작업 값들을 설정할 수 있다. 작업 값들은 소거 컴포넌트들(704) 중 하나 동안 도 2의 소거 블록들(206) 중 하나의 도 1의 메모리 셀들(136) 상에서 수행되는 전하의 변화 정도를 결정할 수 있다.
다른 예시에서, 구성 모듈(904)은 현재 소거 컴포넌트(704)와 다음 소거 컴포넌트(704) 사이의 체류 시간(422)의 양을 결정할 수 있다. 체류 시간(422)의 지연은 메모리 셀들(136) 상의 낡음을 감소시키고, 도 1의 데이터 저장 시스템(100)의 기능적 수명을 증가시킬 수 있다.
추가적인 예시에서, 구성 모듈(904)은 최대 실행 시간(418)에 기초하여 도 4의 소거 명령(406)의 거동을 조절할 수 있다. 구성 모듈(904)은 최대 실행 시간(418)의 값에 기초하여 소거 명령(406)에 대한 작업 값들을 계산할 수 있다. 최대 실행 시간(418)에 대한 더 작은 값은 소거 전압(414)에 대한 더 높은 값, 더 적은 수의 소거 컴포넌트들(704), 및 체류 시간(422)에 대한 더 낮은 값을 야기할 수 있고, 이는 부분 소거 작업들 및 개재 명령들(806)이 최대 실행 시간(418) 내에 완료될 수 있다는 것을 보장한다. 최대 실행 시간(418)은 데이터 저장 시스템(100)에 대한 특정 최대 명령 레이턴시를 강제하는 데 사용될 수 있다.
구성 모듈(904)은 소거 프로세스(902)에 대한 작업 값들 중 하나 이상을 설정할 수 있다. 구성 모듈(904)이 완료된 때, 제어 흐름은 부분 소거 모듈(906)로 넘어갈 수 있다.
부분 소거 모듈(906)은 작업 행렬(408)로부터의 작업 값들을 사용하여 소거 블록들(206) 중 선택된 것들에 부분 소거 작업을 수행할 수 있다. 부분 소거 모듈(906)은 소거 컴포넌트들 중 하나의 일부를 형성할 수 있다.
부분 소거 모듈(906)이 소거 블록들(206)에 소거 전압(414)을 가함으로써 부분 소거 작업을 활발히 수행하고 있을 때, 소거 블록들(206) 상의 도 2의 논리적 유닛들(222) 상에는 다른 작업들이 이뤄질 수 없다. 부분 소거 모듈(906)은 소거 블록들(206) 중 선택된 것들에 대하여 도 4의 명령 상태(430)를 설정할 수 있고, 이는 소거 명령(406)이 논리적 유닛들(222)에서 진행 중이라는 것을 나타낼 수 있다.
부분 소거 모듈(906)은 소거 명령(406)의 상태를 나타내도록 명령 상태(430)를 설정할 수 있다. 명령 상태(430)는 소거 블록들(206)이 완전히 소거되었고 사용될 준비가 되었다는 것, 또는 부분 소거가 아직 진행 중이며 소거 명령(406)을 완료하려면 다른 소거 컴포넌트(704)가 여전히 요구된다는 것을 나타낼 수 있다.
부분 소거 모듈(906)은 내구성을 증가시키기 위하여 체류 시간(422) 동안 도 8의 체류 지연(814)을 구현할 수 있다. 부분 소거 모듈(906)이 완료되었을 때, 제어 흐름은 상태 체크 모듈(908)로 넘어갈 수 있다.
상태 체크 모듈(908)은 명령 상태(430)를 체크함으로써 소거 명령(406)이 소거 블록들(206) 중 선택된 것들을 완전히 소거하였는지 여부를 결정할 수 있다. 명령 상태(430)가 소거 블록들(206)이 완전히 소거되었다고 나타내는 경우, 상태 체크 모듈(908)은 소거 블록들(206)에 대한 메모리 연령(220)을 계산 및 업데이트할 수 있고, 그러고 나면 소거 명령(406)은 종료될 수 있다.
명령 상태(430)가 도 3의 소거 실패 상태(310)에 매치되는 경우, 소거 작업은 실패한 것이고 소거 블록들(206)은 명령 상태(430)에 기초하여 처리될 수 있다. 예를 들어, 소거 실패 상태(310)를 갖는 소거 블록들(206)은 소거 재시도를 위하여 재구성되거나, 도 3의 결함 풀(308)에 배정되거나, 그 조합이 될 수 있다. 명령 상태(430)가 소거 블록들(206)이 완전히 소거되지 않았다고 나타내는 경우, 제어 흐름은 개재 명령 모듈(912)로 넘어갈 수 있다.
개재 명령 모듈(912)은 소거 컴포넌트들(704) 사이의 간격들에서의 하나 이상의 개재 명령들(806)을 식별하고 실행할 수 있다. 완전한 소거 작업을 기다리지 않고 개재 명령들(806)을 실행하는 것은 개재 명령들(806)에 대한 명령 레이턴시(930)를 감소시킬 수 있다. 명령 레이턴시(930)는 명령이 실행되는 데 요구되는 시간의 양이다.
개재 명령 모듈(912)은 소거 명령(406)이 실행되는 동안 작동하도록 스케줄링된 임의의 도 4의 데이터 작업 명령들(424)을 식별하기 위하여 명령 큐를 검색함으로써 개재 명령들(806) 중 하나를 식별할 수 있다. 명령 큐는 수행되어야 할 데이터 작업들의 리스트이다. 예를 들어, 명령 큐는 도 4의 컨트롤러 명령 큐(404), 도 4의 호스트 명령 큐(402), 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
판독 명령 또는 기입 명령과 같은, 명령 큐 내의 명령들은 도 3의 타겟 블록(302) 상에서 작동할 수 있다. 명령 큐에서 이용 가능한 명령이 식별되면, 개재 명령 모듈(912)은 식별된 명령의 타겟 블록(302)이 소거 블록들(206)과 상이한 논리적 유닛(222)에 있다는 것을 보기 위해 체크할 수 있다. 논리적 유닛들(222)은 메모리 다이 전체를 포함할 수 있다.
타겟 블록(302)의 논리적 유닛들(222)이 소거 블록들(206)의 그것과 상이한 경우, 명령은 개재 명령들(806)로 지정될 수 있고, 개재 명령 모듈(912)은 타겟 블록(302) 상에서 개재 명령들(806) 중 하나를 실행할 수 있다.
개재 명령들(806)이 완료된 때, 개재 명령 모듈(912)은 다른 부분 소거를 수행하기 전에 다른 명령이 실행될 수 있는지 여부를 평가할 수 있다. 예를 들어, 개재 명령 모듈(912)은 개재 명령들(806) 중 다른 하나가 체류 시간(422)의 시간 간격 내에 수행될 수 있는지 여부를 계산할 수 있다. 다른 예시에서, 개재 명령 모듈(912)은 개재 명령들(806) 중 다른 하나가 도 4의 최대 실행 시간(418)을 초과하지 않고 수행될 수 있는지 여부를 계산할 수 있다.
개재 명령 모듈(912)은 이용 가능한 명령들이 소진되거나 이용 가능한 시간이 끝날 때까지 개재 명령들(806)을 실행할 수 있다. 개재 명령 모듈(912)은 성능을 개선시키기 위하여, 상이한 유형들의 개재 명령들(806)을 포함하는 하나보다 많은 개재 명령들(806)을 명령 큐로부터 순차적으로 수행할 수 있다. 개재 명령 모듈(912)은 소거 작업들 중 하나와 소거 작업들 중 다른 하나 사이의 개재 명령들(806) 중 하나 이상의 상이한 것들을 수행할 수 있다. 개재 명령들(806) 중 마지막 명령이 완료된 후, 개재 명령 모듈(912)은 제어 흐름을 최적화 모듈(914)로 넘길 수 있다.
최적화 모듈(914)은 소거 컴포넌트들(704) 중 하나를 위한 작업 값들을 계산할 수 있다. 최적화 모듈(914)은 소거 파라미터 모듈(916), 총 시간 모듈(918), 체류 시간 모듈(920), 및 메모리 연령 모듈(922)을 포함할 수 있다. 최적화 모듈(914)은 소거 컴포넌트들(704) 중 하나를 위한 작업 값들을 변경함으로써 도 4의 소거 최적화(428)를 수행할 수 있다.
최적화 모듈(914)은 소거 컴포넌트들(704)에 대한 작업 값들을 수정함으로써 소거 작업에 대한 총 실행 시간(932)의 구현을 관리할 수 있다. 최적화 모듈(914)은 소거 작업에 대한 총 실행 시간(932)이 최대 실행 시간(418) 이하일 것을 확실하게 할 수 있다.
최적화 모듈(914)은 최적화 모듈(914)의 내부 구성에 의존하여 하나 이상의 모듈들에 제어를 넘겨줄 수 있다. 예를 들어, 최적화 모듈(914)은 소거 모드(410)에 기초하여 다른 모듈들을 실행할 수 있다. 다른 예시에서, 최적화 모듈(914)은 미리 정의된 구성에 기초하여, 실행을 위하여 다른 모듈들을 선택할 수 있다. 최적화 모듈(914)이 완료된 후, 제어 흐름은 업데이트 모듈(924)로 넘어갈 수 있다.
소거 파라미터 모듈(916)은 다음 부분 소거 작업을 위한 소거 작업 값들을 계산할 수 있다. 소거 작업 값들은 소거 펄스 카운트(412), 소거 전압(414), 소거 전압(414) 및 소거 펄스 폭(416)을 포함할 수 있다.
소거 작업 값들은 상이한 방식으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 소거 파라미터 모듈(916)은 소거 펄스 카운트(412), 소거 전압(414), 및 소거 펄스 폭(416)에 대한 일련의 점증하는 값들의 시퀀스를 스케줄링할 수 있다. 값들은 개별적으로 또는 다른 값들과 함께 증가할 수 있다.
다른 예시에서, 소거 파라미터 모듈(916)은 소거 펄스 카운트(412), 소거 전압(414), 및 소거 펄스 폭(416)에 대한 점강하는 값들의 시퀀스를 스케줄링할 수 있다. 값들은 개별적으로 또는 다른 값들과 함께 감소할 수 있다.
총 시간 모듈(918)은 최대 실행 시간(418) 내에 개재 명령들(806) 중 다른 명령이 수행될 수 있는지 여부를 결정할 수 있다. 총 시간 모듈(918)은 소거 프로세스(902)가 최대 실행 시간(418)에 의하여 정의된 간격 내에 완료된다는 점을 보장할 수 있다.
체류 시간 모듈(920)은 체류 시간(422)의 값을 결정할 수 있다. 체류 시간(422)은 메모리 셀들(136) 상의 낡음을 감소시키기 위하여 부분 소거 작업을 수행한 후 데이터 저장 시스템(100)이 기다릴 수 있는 시간의 양이다.
소거 작업 값들은 상이한 방식으로 변화할 수 있다. 체류 시간(422)은 고정된 값, 소거 블록들(206)의 도 2의 메모리 연령(220)에 기초하여 계산된 값, 소거 작업 값들에 기초한 값, 또는 그 조합일 수 있다. 체류 시간(422)은 각각의 소거 컴포넌트들(704) 및 각각의 소거 블록들(206)에 대하여 변화할 수 있다.
예를 들어, 체류 시간 모듈(920)은 각각의 소거 컴포넌트들(704)에 대한 체류 시간(422)을 위하여 점증하는 값들의 시퀀스를 스케줄링할 수 있다. 다른 예시에서, 체류 시간 모듈(920)은 각각의 소거 컴포넌트들(704)에 대한 체류 시간(422)을 위하여 점강하는 값들의 시퀀스를 스케줄링할 수 있다.
메모리 연령 모듈(922)은 각각의 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)에 기초하여 다음 부분 소거 작업에 대한 소거 작업 값들을 계산할 수 있다. 소거 작업 값들은 소거 펄스 카운트(412), 소거 전압(414), 소거 전압(414), 및 소거 펄스 폭(416)을 포함할 수 있다.
소거 펄스 카운트(412)는 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)에 기초하여 계산될 수 있다. 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)이 증가함에 따라, 소거 블록들(206)은 같은 수준의 소거 또는 부분 소거를 달성하기 위하여 소거 펄스 카운트(412)에 대해 더 높은 값을 요구할 수 있다.
소거 전압(414)은 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)에 기초하여 계산될 수 있다. 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)이 증가함에 따라, 소거 블록들(206)은 같은 수준의 소거 또는 부분 소거를 달성하기 위하여 소거 전압(414)에 대해 더 높은 값을 요구할 수 있다.
소거 펄스 폭(416)은 다양한 방법들로 계산될 수 있다. 예를 들어 소거 펄스 폭(416)은 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)에 기초하여 계산될 수 있다. 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)이 증가함에 따라, 소거 블록들(206)은 같은 수준의 소거 또는 부분 소거를 달성하기 위하여 소거 펄스 폭(416)에 대해 더 큰 값을 요구할 수 있다.
업데이트 모듈(924)은 최적화 모듈(914)에서 계산된 작업 값들을 수신하고 소거 작업 값들(426)에 기초하여 다음 부분 소거 작업을 구성함으로써 소거 프로세스(902)를 구성할 수 있다. 완료 후, 업데이트 모듈(924)은 제어 흐름을 다시 부분 소거 모듈(906)로 넘길 수 있다.
소거 프로세스(902)의 모듈들은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 그 조합의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소거 프로세스(902)는 도 1의 제어 유닛(110)을 가지고 도 1의 소프트웨어(122)를 실행함으로써 수행될 수 있다. 소프트웨어(122)는 데이터 저장 시스템(100) 상의 소거 설정을 조정하기 위한 구성 명령들을 보내거나, 그저 부분 소거 작업을 여러 번 수행함으로써 소거 프로세스(902)를 구현할 수 있다.
소거 프로세스(902)는 전용 하드웨어 유닛들과 같은 하드웨어 형태로 수행될 수 있고, 그러면 소거 컴포넌트들에 접근하기 위한 명령 인터페이스를 제공한다. 소거 프로세스(902)는 커스텀 명령으로서, 또는 데이터 저장 시스템(100)의 소거 명령(406)을 수정함으로써 구현될 수 있다.
소거 프로세스(902)의 결과로서 발생하는 물리적 변형은 데이터 저장 시스템(100)의 메모리 셀들(136)의 전하 레벨상의 변화를 야기한다. 부분 소거 작업들의 사이클과 함께 진행하고 개재 명령들(806)을 실행시키는 소거 프로세스(902)와 같이, 전하 레벨이 물리계에서 변화함에 따라, 메모리 셀들(136)의 전하 레벨상의 점진적 변화는 데이터 저장 시스템(100)의 계속되는 작동에 사용되는 전하 레벨에 관한, 그리고 소거 프로세스(902)를 완료하기 위한 전하 레벨의 추가적인 변화들을 결정하기 위한 추가적인 정보를 생성한다.
컨트롤러(102)는 소거 프로세스(902)를 구현하기 위하여 제어 유닛(110)상에서 실행되는 소프트웨어(122)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어(122)는 구성 모듈(904), 부분 소거 모듈(906), 상태 체크 모듈(908), 개재 명령 모듈(912), 최적화 모듈(914), 및 업데이트 모듈(924)을 포함할 수 있다. 소프트웨어(122)는 소거 파라미터 모듈(916), 총 시간 모듈(918), 체류 시간 모듈(920), 및 메모리 연령 모듈(922)을 포함할 수 있다.
컨트롤러(102)는 도 1의 오류 정정 코드 유닛(112), 도 1의 호스트 인터페이스(114), 도 1의 메모리 인터페이스(116), 도 1의 판독 전용 메모리(118), 도 1의 랜덤 액세스 메모리(120), 및 도 1의 데이터베이스(124)를 제어하기 위한 제어 유닛(110) 및 소프트웨어(122)를 사용하여 소거 프로세스(902)를 구현할 수 있다. 컨트롤러(102)는 도 1의 어레이 로직(130), 도 1의 메모리 다이(132), 도 1의 셀 어레이(134), 및 메모리 셀들(136)을 포함하는 메모리 어레이(106)를 제어하기 위한 제어 유닛(110) 및 소프트웨어(122)를 사용하여 소거 프로세스(902)를 구현할 수 있다.
제어 유닛(110)은 메모리 어레이(106)를 구성하기 위한 구성 모듈(904)을 위하여 소프트웨어(122)를 실행할 수 있다. 제어 유닛(110)은 메모리 어레이(106)를 부분적으로 소거하기 위한 부분 소거 모듈(906)을 위하여 소프트웨어(122)를 실행할 수 있다. 제어 유닛(110)은 소거 작업의 상태를 결정하기 위한 상태 체크 모듈(908)을 위하여 소프트웨어(122)를 실행할 수 있다.
제어 유닛(110)은 개재 명령(806)을 수행하기 위한 개재 명령 모듈(912)을 위하여 소프트웨어(122)를 실행할 수 있다. 제어 유닛(110)은 소거 작업 값들(426)을 계산하기 위한 최적화 모듈(914)을 위하여 소프트웨어(122)를 실행할 수 있다. 제어 유닛(110)은 작업 행렬(408)을 업데이트 하기 위한 업데이트 모듈(924)을 위하여 소프트웨어(122)를 실행할 수 있다.
데이터 저장 시스템(100)은 모듈 기능들 또는 순서를 예시로서 설명한 것이다. 모듈들은 상이하게 분할될 수 있다. 예를 들어, 부분 소거 모듈(906) 및 상태 체크 모듈(908)은 합쳐질 수 있다. 각각의 모듈들은 개별적으로, 그리고 다른 모듈들에 독립적으로 작업할 수 있다.
더욱이, 한 모듈에서 생성된 데이터는 서로 직접 결합되지 않고서도 다른 모듈에 의하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 최적화 모듈(914)은 상태 체크 모듈(9089)로부터 명령 상태(430)를 수신할 수 있다.
개재 명령들(806)을 가지고 소거 작업(804)을 수행하는 것이 블록 기반 NAND 플래시 메모리에 대한 호스트 접근 레이턴시를 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 소거 블록들(206)의 완전한 소거 전에 개재 명령들(806)이 완료될 수 있도록 함으로써, 더 짧은 시간 안에 더 많은 명령들을 실행하도록 허용할 수 있고, 이는 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)이 증가함에 따라 소거 시간이 증가함에도 개재 명령들(806)에 대한 낮은 레이턴시를 제공한다.
개재 명령들(806)을 가지고 소거 작업(804)을 수행하는 것이 메모리 작업들을 단순화하고 복잡도를 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 소거 작업들 및 개재 명령들(806)이 메모리 충돌 없이 수행될 수 있기 때문에, 소거 작업이 중단되었다가 나중에 재시작될 필요가 없다.
개재 명령들(806)을 가지고 소거 작업(804)을 수행하는 것이 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)이 증가함에 따라 시간에 따라 일관적인 성능을 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 개재 명령들(806)을 인터리브함으로써, 명령 레이턴시는 실제 소거 시간으로부터 분리되고, 더 일관적인 작업을 제공할 수 있다.
소거 컴포넌트들(704) 사이에 소거 전압(414) 및 소거 펄스 폭(416)을 변화시키는 것이 유연성을 증가시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 소거 컴포넌트들(704) 사이에 소거 전압(414) 및 소거 펄스 폭(416)을 변화시키는 것은 데이터 저장 시스템(100)으로 하여금 완전한 소거를 수행하기 위하여 메모리 셀들(132) 내의 전하의 양에 동적으로 적응하도록 허용한다.
소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)에 기초하여 소거 컴포넌트들(704) 사이에 소거 전압(414) 및 소거 펄스 폭(416)을 변화시키는 것이 유연성을 증가시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)에 기초하여 소거 전압(414) 및 소거 펄스 폭(416)을 조절하는 것은 데이터 저장 시스템(100)으로 하여금 완전한 소거를 수행하기 위하여 메모리 셀들(132) 내의 전하의 양에 동적으로 적응하도록 허용한다.
소거 컴포넌트들(704) 사이에 체류 시간(422) 동안의 지연을 제공하는 것이 내구성을 향상시키고 작동 수명을 증가시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 메모리 셀들(136)로 하여금 체류 시간(422) 동안 일시정지함으로써 소거 컴포넌트들(704) 사이에서 회복하도록 허용하는 것은 NAND 플래시 메모리의 물리적 구조상의 낡음을 감소시키고 낡음을 덜 유도한다. 보다 긴 기간에 걸쳐 보다 순한 소거 작업들을 수행함으로써 내구성은 향상된다. 최대 판독 레이턴시를 초과하는 소거 작업들에 대한 보상을 위하여, 소거 작업은 다중의 부분 소거 작업들로 나누어질 수 있고, 이로써 부분 소거 작업들 사이에서 개재 명령들(806)을 수행하는 것을 허용한다.
소거 블록들(206)의 메모리 연령(220)에 기초하여 소거 컴포넌트들(704) 사이에 체류 시간(422)을 변화시키는 것은 작업 수명을 증가시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 더 높은 메모리 연령(220) 값을 가지는 소거 블록들(206)에 대한 체류 시간(422)을 동적으로 증가시킴으로써 소거 블록들(206)로 하여금 소거 컴포넌트들(704) 사이에서 회복하도록 허용하는 것은 NAND 플래시 메모리의 물리적 구조상의 낡음을 감소시키고 낡음을 덜 유도한다.
이제 도 10을 참조하면, 본 발명의 추가적인 실시예에서의, 도 1의 데이터 저장 시스템(100)에서의 모듈러 소거를 갖는 데이터 관리 방법(1000)의 흐름도가 도시되어 있다. 소거 블록 및 타겟 블록을 가지고, 타겟 블록은 소거 블록과 별개의 논리적 유닛에 있는 메모리 어레이를 갖는 데이터 저장 시스템에서의 모듈러 소거를 갖는 데이터 관리 방법(1000)은: 블록(1002)에서, 소거 블록 상에서 소거 작업을 수행하는 단계 - 소거 작업은 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 가짐 - ; 블록(1004)에서 소거 블록에 대하여 명령 상태를 업데이트하는 단계; 블록(1006)에서 불완전 소거 상태를 나타내는 명령 상태에 기초하여 타겟 블록 상의 개재 명령을 활성화시키는 단계 - 개재 명령은 명령 상태를 업데이트함 -; 블록(1008)에서 명령 상태에 기초하여 소거 최적화를 수행하는 단계; 블록(1010)에서 소거 최적화에 기초하여 추가적인 소거 작업을 수행하는 단계; 블록(1012)에서 추가적인 소거 작업에 기초하여 명령 상태를 소거 완료 상태로 업데이트하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명의 데이터 저장 시스템이 모듈러 소거를 동반하는 데이터 저장 시스템을 위한 중요하고도 이전에는 알려지지 않았고 이용할 수 없었던 해결책들, 능력들, 및 기능적 양태들을 제공한다는 것이 밝혀졌다. 그 결과로 도출되는 방법, 프로세스, 장치, 디바이스, 제품, 및/또는 시스템은 간단하고, 비용 효율적이며, 단순하고, 고도로 다용도이며, 정확하고, 정밀하며, 효과적이고, 그리고 준비된, 효율적인, 그리고 경제적인 생산, 적용 및 활용을 위하여 알려진 컴포넌트들을 적응시킴으로써 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 중요한 일면은 본 발명이 비용을 절감하고, 시스템들을 단순화하며, 그리고 성능을 향상시키는 역사적 트렌드를 가치 있게 제공하고 지지한다는 사실이다.
본 발명의 이 양태들 및 다른 값진 양태들은 결과적으로 본 기술분야의 지위를 적어도 다음 레벨까지 확장시킨다.
본 발명이 구체적인 최적의 모드와 결합하여 설명되었지만, 많은 대안들, 수정들, 및 변형례들이 위에서 제공된 설명들에 비추어 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백해질 것이라는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 있는 그러한 모든 대안들, 수정들, 및 변형례들을 포함하도록 의도된 것이다. 본 명세서에서 제시되거나 첨부된 도면들에서 도시된 모든 실시예들은 도해적이고 비제한적인 차원에서 해석되어야 할 것이다.
청구된 발명은 데이터 저장 시스템에서의 모듈러 소거를 동반하는 데이터 관리 방법으로서, 데이터 저장 시스템은 타겟 블록 및 소거 블록을 갖는 메모리 어레이를 갖고, 타겟 블록은 소거 블록과 별개의 논리적 유닛에 있는 방법을 제공하며, 방법은 다음을 포함한다: 소거 블록 상에서 소거 작업을 수행하는 단계 - 소거 작업은 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 가짐 -; 소거 블록에 대한 명령 상태를 업데이트하는 단계; 불완전 소거 상태를 나타내는 명령 상태에 기초하여 타겟 블록 상의 개재 명령을 활성화시키는 단계 - 개재 명령은 명령 상태를 업데이트함 -; 명령 상태에 기초하여 소거 최적화를 수행하는 단계; 소거 최적화에 기초하여 추가적인 소거 작업을 수행하는 단계; 및 추가적인 소거 작업에 기초하여 명령 상태를 소거 완료 상태로 업데이트하는 단계.
청구된 발명은 다음을 포함하는 데이터 저장 시스템을 제공한다: 소거 블록 및 타겟 블록을 갖는 메모리 어레이를 구성하기 위한 구성 모듈 - 타겟 블록은 소거 블록과 별개의 논리적 유닛에 있음 -; 소거 블록 상에서 소거 작업을 수행하고 - 소거 작업은 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 가지고, 소거 작업은 소거 블록을 위한 명령 상태를 업데이트함 -, 소거 최적화에 기초하여 추가적인 소거 작업을 수행하기 위한, 구성 모듈에 결합되는 부분 소거 모듈; 불완전 소거 상태를 나타내는 명령 상태에 기초하여 타겟 블록 상에서 개재 명령을 수행하기 위한, 부분 소거 모듈에 결합되는 개재 명령 모듈 - 개재 명령은 명령 상태를 업데이트함 -; 명령 상태에 기반하여 소거 최적화를 수행하기 위한, 개재 명령 모듈에 결합되는 최적화 모듈; 추가적인 소거 작업에 기초하여 명령 상태를 소거 완료 상태로 업데이트하기 위한, 최적화 모듈에 결합되는 업데이트 모듈.
청구된 발명은 다음을 포함하는 데이터 저장 시스템을 제공한다: 소거 블록 및 타겟 블록을 갖는 메모리 어레이에 결합되는 컨트롤러 - 타겟 블록은 소거 블록과 별개의 논리적 유닛에 있음 -; 소거 블록 상에 소거 작업을 수행하고 - 소거 작업은 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 가지고, 소거 작업은 소거 블록에 대한 명령 상태를 업데이트함 -, 소거 최적화에 기초하여 추가적인 소거 작업을 수행하기 위한, 메모리 어레이에 결합되는 제어 유닛; 불완전 소거 상태를 나타내는 명령 상태에 기초하여 타겟 블록 상에 개재 명령을 수행하기 위한, 제어 유닛에 결합되는 메모리 인터페이스 - 개재 명령은 명령 상태를 업데이트함 -; 명령 상태에 기초하여 소거 최적화를 수행하기 위한, 메모리 인터페이스에 결합되는 어레이 로직; 추가적인 소거 작업에 기초하여 명령 상태를 소거 완료 상태로 업데이트하기 위한, 제어 유닛에 결합되는 데이터베이스.

Claims (20)

  1. 타겟 블록 및 소거 블록을 갖는 메모리 어레이를 갖는 데이터 저장 시스템에서의, 모듈러 소거를 동반하는 데이터 관리 방법으로서 - 상기 타겟 블록은 상기 소거 블록과 별개의 논리적 유닛에 있음 -,
    상기 소거 블록 상에서 소거 작업을 수행하는 단계 - 상기 소거 작업은 상기 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 가짐 -;
    상기 소거 블록에 대한 명령 상태를 업데이트하는 단계;
    불완전 소거 상태를 나타내는 상기 명령 상태에 기초하여 상기 타겟 블록 상의 개재 명령(intervening command)을 활성화시키는 단계;
    상기 개재 명령을 실행한 후 상기 명령 상태에 기초하여 소거 최적화를 수행하는 단계;
    상기 소거 최적화에 기초하여 추가적인 소거 작업을 수행하는 단계; 및
    상기 추가적인 소거 작업에 기초하여 상기 명령 상태를 소거 완료 상태로 업데이트하는 단계
    를 포함하는 데이터 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    연령 측정 기준(age metrics)에 기초하여 상기 소거 블록의 메모리 연령을 계산하는 단계; 및
    상기 메모리 연령에 기초하여 상기 소거 최적화를 수행하는 단계
    를 더 포함하는 데이터 관리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소거 최적화를 수행하는 단계는 상기 작업 행렬에 대한 소거 작업 값들을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 소거 작업 값들로 상기 추가적인 소거 작업을 수행하는, 데이터 관리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서:
    상기 소거 블록에 대한 체류 시간을 계산하는 단계; 및
    내구성을 증가시키기 위하여 상기 추가적인 소거 작업 전에 상기 체류 시간 동안 체류 지연(dwell delay)을 구현하는 단계
    를 더 포함하는 데이터 관리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개재 명령을 수행하는 단계는 상기 소거 작업을 위한 최대 실행 시간보다 적은, 상기 소거 작업에 대한 총 실행 시간을 구현하는 단계를 포함하는, 데이터 관리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개재 명령을 활성화하는 단계는 상기 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 갖는 상기 소거 작업과 상기 소거 최적화 사이에서 하나보다 많은 상기 개재 명령을 수행하는 단계를 포함하는, 데이터 관리 방법.
  7. 데이터 저장 시스템으로서,
    소거 블록 및 타겟 블록을 갖는 메모리 어레이를 구성하기 위한 구성 모듈 - 상기 타겟 블록은 상기 소거 블록과 별개의 논리적 유닛에 있음 -;
    상기 소거 블록 상에서 소거 작업을 수행하고 - 상기 소거 작업은 상기 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 가지고, 상기 소거 작업은 상기 소거 블록에 대한 명령 상태를 업데이트함 -, 소거 최적화에 기초하여 추가적인 소거 작업을 수행하기 위한, 상기 구성 모듈에 결합되는 부분 소거 모듈;
    불완전 소거를 나타내는 상기 명령 상태에 기초하여, 상기 타겟 블록 상에서 개재 명령을 수행하기 위한, 상기 부분 소거 모듈에 결합되는 개재 명령 모듈;
    상기 개재 명령을 실행한 후, 상기 명령 상태에 기초하여 소거 최적화를 수행하기 위한, 상기 개재 명령 모듈에 결합되는 최적화 모듈; 및
    상기 추가적인 소거 작업에 기초하여 상기 명령 상태를 소거 완료 상태로 업데이트하기 위한, 상기 최적화 모듈에 결합되는 업데이트 모듈
    을 포함하는 데이터 저장 시스템.
  8. 제7항에 있어서
    연령 측정 기준에 기초하여 상기 소거 블록의 메모리 연령을 계산하기 위한, 상기 부분 소거 모듈에 결합되는 상태 체크 모듈을 더 포함하고,
    상기 최적화 모듈은 상기 메모리 연령에 기초하여 상기 소거 최적화를 수행하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 소거 블록의 메모리 연령을 계산하기 위한, 상기 부분 소거 모듈에 결합되는 상태 체크 모듈을 더 포함하고,
    상기 최적화 모듈은 상기 작업 행렬을 위한 소거 작업 값들을 계산하고 - 상기 소거 작업 값들은 소거 전압 및 소거 펄스 폭을 가짐 -, 상기 메모리 연령에 기초하여 상기 소거 전압을 설정하기 위한 것이며 - 상기 소거 전압은 상기 메모리 연령의 더 큰 값에 대하여 더 큰 값을 가짐 -,
    상기 부분 소거 모듈은 상기 소거 블록의 부분 소거를 위해 상기 소거 전압 및 상기 소거 펄스 폭을 가지고 상기 추가적인 소거 작업을 수행하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은 상기 작업 행렬을 위한 소거 작업 값들을 계산하기 위한 것이고,
    상기 부분 소거 모듈은 상기 소거 작업 값들을 가지고 상기 추가적인 소거 작업을 수행하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은 상기 소거 블록에 대한 체류 시간을 계산하기 위한 체류 시간 모듈을 포함하고,
    상기 부분 소거 모듈은 내구성을 증가시키기 위하여 상기 추가적인 소거 작업 전에 상기 체류 시간 동안 체류 지연을 구현하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은 상기 소거 작업에 대한 최대 실행 시간보다 적은 상기 소거 작업을 위한 총 실행 시간을 구현하기 위한 총 시간 모듈을 포함하는, 데이터 저장 시스템.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개재 명령 모듈은 상기 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 갖는 상기 소거 작업과 상기 소거 최적화 사이에서, 하나보다 많은 상기 개재 명령을 수행하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  14. 데이터 저장 시스템으로서,
    소거 블록 및 타겟 블록을 갖는 메모리 어레이에 결합되는 컨트롤러 - 상기 타겟 블록은 상기 소거 블록과 별개의 논리적 유닛에 있음 -;
    상기 소거 블록 상에서 소거 작업을 수행하고 - 상기 소거 작업은 상기 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 가지고, 상기 소거 작업은 상기 소거 블록에 대한 명령 상태를 업데이트함 -, 소거 최적화에 기초하여 추가적인 소거 작업을 수행하기 위한, 상기 메모리 어레이에 결합되는 제어 유닛;
    불완전 소거 상태를 나타내는 상기 명령 상태에 기초하여 상기 타겟 블록 상에 개재 명령을 수행하기 위한, 상기 제어 유닛에 결합되는 메모리 인터페이스;
    상기 개재 명령을 실행한 후, 상기 명령 상태에 기초하여 소거 최적화를 수행하기 위한, 상기 메모리 인터페이스에 결합되는 어레이 로직; 및
    상기 추가적인 소거 작업에 기초하여 상기 명령 상태를 소거 완료 상태로 업데이트하기 위한, 상기 제어 유닛에 결합되는 데이터베이스
    를 포함하는 데이터 저장 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 연령 측정 기준에 기초하여 상기 소거 블록의 메모리 연령을 계산하기 위한 것이고,
    상기 어레이 로직은 상기 메모리 연령에 기초하여 상기 소거 최적화를 수행하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제어 유닛은
    상기 소거 블록의 메모리 연령을 계산하고,
    상기 작업 행렬을 위한 소거 작업 값들을 계산하고 - 상기 소거 작업 값들은 소거 전압 및 소거 펄스 폭을 가짐 -,
    상기 메모리 연령에 기초하여 상기 소거 전압을 설정하고 - 상기 소거 전압은 상기 메모리 연령의 더 큰 값에 대하여 더 큰 값을 가짐 -,
    상기 소거 블록을 부분 소거하기 위하여 구성되는 상기 소거 전압 및 상기 소거 펄스 폭을 가지고 상기 추가적인 소거 작업을 수행하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터베이스는 상기 작업 행렬에 대한 소거 작업 값들을 계산하기 위한 것이고,
    상기 제어 유닛은 상기 소거 작업 값들을 가지고 상기 추가적인 소거 작업을 수행하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은
    상기 소거 블록에 대한 체류 시간을 계산하고,
    내구성을 증가시키기 위하여 상기 추가적인 소거 작업 전에 상기 체류 시간 동안 체류 지연을 구현하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어레이 로직은 상기 소거 작업을 위한 최대 실행 시간보다 적은 상기 소거 작업에 대한 총 실행 시간을 구현하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메모리 인터페이스는 상기 소거 블록의 부분 소거를 위하여 구성되는 작업 행렬을 갖는 상기 소거 작업과 상기 소거 최적화 사이에서, 하나보다 많은 상기 개재 명령을 수행하기 위한 것인, 데이터 저장 시스템.
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