KR20210038096A - 메모리 시스템, 데이터 시스템 및 그 동작방법 - Google Patents

메모리 시스템, 데이터 시스템 및 그 동작방법 Download PDF

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KR20210038096A
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이종민
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Abstract

본 기술은 데이터를 저장하는 복수의 페이지를 구비한 복수의 메모리 블록들을 포함하는 비휘발성 메모리 장치; 및 상기 복수의 페이지 각각에 연결된 워드라인별로 에러 비트 정보를 획득하고, 획득된 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하며, 합산된 에러 비트 카운트를 바탕으로 워스트(worst) 워드라인 리스트를 생성하고, 생성된 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 메모리 블록들에 대한 테스트 리드 동작을 수행하는 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템을 제공할 수 있다.

Description

메모리 시스템, 데이터 시스템 및 그 동작방법{MEMORY SYSTEM, DATA PROCESSING SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION THE SAME}
본 발명은 메모리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비휘발성 메모리 장치에 포함된 메모리 블록들의 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트의 합산을 바탕으로 워스트 워드라인 리스트를 생성하고, 생성된 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 테스트 리드 동작을 수행하는 메모리 시스템, 데이터 처리 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 환경에 대한 패러다임(paradigm)이 언제, 어디서나 컴퓨터 시스템을 사용할 수 있도록 하는 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)으로 전환되고 있다. 이로 인해 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치의 사용이 급증하고 있다. 이와 같은 휴대용 전자 장치는 일반적으로 메모리 장치를 이용하는 메모리 시스템, 다시 말해 데이터 저장 장치를 사용한다. 데이터 저장 장치는 휴대용 전자 장치의 주 기억 장치 또는 보조 기억 장치로 사용된다.
비휘발성 메모리 장치를 이용한 데이터 저장 장치는 하드 디스크와 달리 기계적인 구동부가 없어서 안정성 및 내구성이 뛰어나며, 또한 정보의 액세스 속도가 매우 빠르고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 갖는 메모리 시스템의 일 예로 데이터 저장 장치는, USB(Universal Serial Bus) 메모리 장치, 다양한 인터페이스를 갖는 메모리 카드, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD: Solid State Drive) 등을 포함한다.
본 발명의 실시 예들은 비휘발성 메모리 장치에 포함된 메모리 블록의 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트의 합산을 바탕으로 워스트 워드라인 리스트를 생성한 후 이를 이용하여 테스트 리드 동작을 수행하는 메모리 시스템, 데이터 처리 시스템 및 동작방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 각 메모리 블록들의 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트를 합산하고 평균값을 계산하여 평균값 이상의 에러 비트 카운트를 갖는 워드라인들을 워스트 워드라인 리스트로 생성함으로써 메모리 블록들에 대해 보다 정확하고 신속하게 테스트 리드 동작을 수행하도록 하여 메모리 시스템의 신뢰도 및 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 메모리 시스템, 데이터 처리 시스템, 및 그 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 메모리 시스템은 데이터를 저장하는 복수의 페이지를 구비한 복수의 메모리 블록들을 포함하는 비휘발성 메모리 장치; 및 상기 복수의 페이지 각각에 연결된 워드라인별로 에러 비트 정보를 획득하고, 획득된 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하며, 합산된 에러 비트 카운트를 바탕으로 워스트(worst) 워드라인 리스트를 생성하고, 생성된 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 메모리 블록들에 대한 테스트 리드 동작을 수행하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템의 동작 방법은 비휘발성 메모리 장치의 복수의 메모리 블록들에 구비된 복수의 페이지 각각에 연결된 워드라인별로 에러 비트 정보를 획득하고 획득된 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하는 단계; 합산 에러 비트 카운트를 바탕으로 합산 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하는 단계; 평균값 이상의 에러 비트 값을 갖는 워드라인들을 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 상기 워스트 워드라인 리스트를 생성하는 단계; 및 상기 워스트 워드라인 리스트를 바탕으로 테스트 리드 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 처리 시스템은 리드 데이터와 리드 명령을 생성하는 호스트; 및 비휘발성 메모리 장치, 상기 비휘발성 메모리 장치에 구비된 복수의 메모리 블록들의 복수의 페이지에 연결된 워드라인별로 에러 비트 정보를 획득하고 획득된 워드라인별 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하며 합산된 에러 비트 카운트를 바탕으로 워스트 워드라인 리스트를 생성하고, 생성된 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 메모리 블록들에 대한 테스트 리드 동작을 수행하는 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들에 따른, 데이터 처리 시스템, 및 그 동작 방법은 메모리 장치에 포함된 메모리 블록의 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트의 합산을 바탕으로 워스트 워드라인 리스트를 생성하여 이를 바탕으로 테스트 리드 동작을 수행함으로써 보다 정확하고 신속한 테스트 리드 동작을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 메모리 블록들의 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트를 합산하고 평균값을 계산하여 평균값 이상의 에러 비트 카운트를 갖는 워드라인들을 워스트 워드라인 리스트로 생성함으로써 메모리 시스템의 신뢰도 및 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템 내 컨트롤러를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서 복수의 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들을 수행할 경우의 일 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
일반적으로 플래시 메모리와 같은 비휘발성 장치는 특정 블럭에 대한 리드 동작이 반복되면 해당 블럭에 포함된 메모리 셀들의 문턱전압 레벨이 천이되어 저장된 데이터가 손상될 수 있다. 이러한 현상은 리드 디스터번스(read disturbance)로 불리며, 리드 디스터번스는 리드 에러 발생률을 증가시키는 원인으로 작용한다. 본 명세서상에서는 블록에 포함된 페이지들에 연결된 워드라인들에 대응하는 메모리 셀들에 대한 디스터번스 스트레스 테스트를 리드 디스터번스 테스트로 정의한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템을 설명한다.
도시된 바와 같이, 메모리 시스템(1002)은 컨트롤러(1004) 및 비휘발성 메모리 장치(1006)를 포함할 수 있다.
비휘발성 메모리 장치(1006)는 데이터를 저장하는 복수의 페이지들(Page0, page1, Page2, Page3, Page4, …을 구비한 복수의 메모리 블록들(BLK0, BLK1, BLK2, BLK3, BLK4, …을 포함한다.
컨트롤러(1004)는 비휘발성 메모리 장치(1006)의 메모리 블록들(BLK0, BLK1, BLK2, BLK3, BLK4, …에 포함된 페이지들(Page0, page1, Page2, Page3, Page4, …의 워드라인들(WL0, WL1, WL2, WL3, WL4. …에 대응하는 에러 비트 카운트를 합산하고 합산된 에러 비트 카운트를 바탕으로 워스트 워드라인 리스트를(1040)를 생성할 수 있다. 생성된 워스트 워드라인 리스트(1040)는 컨트롤러(1004) 내에 데이터를 저장할 수 있는 공간에 저장될 수 있다.
이때, 컨트롤러(1004)는 합산된 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하여 평균값 이상의 에러 비트 값을 갖는 워드라인들이 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 할수 있다. 또한, 워스트 워드라인 리스트에 포함된 워스트 워드라인들을 우선순위에 따라 오름차순 또는 내림차순이 되도록 순차적으로 정렬할 수도 있다.
컨트롤러(1004)는 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 상기 메모리 블록들에서 가장 워스트한 워드라인을 검출할 수 있다.
컨트롤러(1004)는 워스트 워드라인 리스트(1040)의 우선순위에 상응하는 메모리 블록들에 대한 테스트 리드 동작을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 비휘발성 메모리 장치(1006)는 데이터를 저장할 수 있는 복수의 블록(BLK0, BLK1, BLK2, BLK3, BLK4, …을 포함하고, 각각의 블록에 대응하는 복수의 페이지들(Page0, Page1, Page2, Page3, Page4, …)과 이에 대응하는 워드라인들(WL0, WL1, WL2, WL3, WL4. …이 존재하며, 각 워드라인들에 대응하는 에러 비트 카운트가 존재한다. 예를 들면, 제1블록(BLK0)의 WL0, WL1, WL2, WL3, WL4의 에러 비트 카운트는 각각 1비트, 0비트, 2비트, 8비트 4비트의 에러 비트 카운트를 가질수 있다. 이때, 에러 비트 카운트는 해당 블록 내에 저장될 수도 있고 별도의 특정 블록 내에 저장될 수도 있다.
컨트롤러(1004)는 비휘발성 메모리 장치(1006)에 저장된 워드라인의 에러 비트 카운트를 액세스하여 워드라인의 에러 비트 카운트를 합산하고 합산된 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하여 그 평균값 이상의 에러 비트 값을 갖는 워드라인들(WL3, WL4)이 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 워스트 워드라인 리스트를 생성할 수 있다. 이때, 에러 비트 카운트의 합산값은 '15'이고 평균값은 '3'이다. 에러 비트 카운트 중 가장 워스트(worst)한 에러 비트 카운트를 갖는 워드라인을 WL3, WL4와 같은 내림차순에 따라 순차적으로 정렬할 수 있다. 이때, 평균값보다 적은 에리 비트 값을 갖는 워드라인들(WL2, WL0, WL1)은 배제될 수 있다.
또한, 워스트 워드라인 리스트(1040)는 컨트롤러 내 데이터를 저장할 수 있는 공간에 저장될 수 있다.
컨트롤러(1004)는 워스트 워드라인 리스트(1040)의 우선순위에 상응하는 메모리 블록들에 대한 테스트 리드 동작을 수행할 수 있다. 이때, 컨트롤러(1004)는 워스트 워드라인 리스트(1040)에 나열된 순으로 우선적으로 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 다른 실시예에서, 컨트롤러(1004)는 복수의 메모리 블록들의 워드라인들 중 특정 블록에서 임의의 N개의 워드라인에 대해 스트레스를 인가한 후 특정 블록 내의 모든 M개의 워드라인에 대해 리드하여 각 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트를 합산하는 리드 디스터번스 테스트를 K번 반복적으로 수행하여 워드라인의 에러 비트 카운트를 누적하여 누적 에러 비트 카운트를 생산하고 저장할 수 있다. 이때, 상기 M, N, K는 자연수이고 N은 M보다 같거나 적다.
이때, 컨트롤러(1004)는 누적 에러 비트 카운트를 바탕으로 누적 에러 비트 카운트값의 평균값을 계산하여 평균값 이상의 누적 에러 비트 값을 갖는 워드라인들(WL2, WL4)을 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)에 포함되도록 할 수 있다.
예를 들면, 제1블록(BLK0)의 WL0, WL1, WL2, WL3, WL4의 누적 에러 비트 카운트는 각각 4비트, 0비트, 32비트, 8비트 16비트의 누적 에러 비트 카운트를 가질수 있다. 이때, 누적 에러 비트 카운트는 해당 블록 내에 저장될 수도 있고 별도의 특정 블록 내에 저장될 수도 있다.
컨트롤러(1004)는 비휘발성 메모리 장치(1006)에 저장된 워드라인의 누적 에러 비트 카운트를 액세스하여 워드라인의 누적 에러 비트 카운트를 합산하고 그 평균값을 계산하여 그 평균값 이상의 누적 에러 비트 값을 갖는 워드라인들(WL2, WL4)이 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)에 포함되도록 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)를 생성할 수 있다. 이때, 누적 에러 비트 카운트의 합산값은 '60'이고 평균값은 '12'이다. 상기 에러 비트 카운트 중 가장 워스트(worst)한 누적 에러 비트 카운트 갖는 워드라인을 WL2, WL4와 같이 내림차순에 따라 순차적으로 정렬할 수 있다. 이때, 평균값보다 더 적은 에러 비트 카운트를 갖는 워드라인들(WL3, WL0, WL1)은 배제될 수 있다.
또한, 컨트롤러(1004)는 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)에 포함된 워스트 워드라인들을 우선순위에 따라 오름차순 또는 내림차순이 되도록 순차적으로 정렬할 수 있다. 컨트롤러(1004)는 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)의 우선순위에 상응하는 메모리 블록들에 대한 테스트 리드 동작을 수행할 수 있다.
호스트로부터 전달된 리드(read) 명령 등에 대응하여, 컨트롤러(1004)가 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)를 테스트 리드에 이용할 수 있다.
이때, 컨트롤러(1004)는 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)에 나열된 순으로 우선적으로 선택하여 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 일 예를 설명한다.
도 2를 참조하면, 데이터 처리 시스템(100)은, 호스트(Host)(102) 및 메모리 시스템(110)을 포함한다.
그리고, 호스트(102)는, 전자 장치, 예컨대 휴대폰, MP3 플레이어, 랩탑 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치들, 또는 데스크탑 컴퓨터, 게임기, TV, 프로젝터 등과 같은 전자 장치들을 포함, 즉 유무선 전자 장치들을 포함한다.
또한, 호스트(102)는, 적어도 하나의 운영 시스템(OS: operating system)를 포함하며, 운영 시스템은, 호스트(102)의 기능 및 동작을 전반적으로 관리 및 제어하고, 데이터 처리 시스템(100) 또는 메모리 시스템(110)을 사용하는 사용자와 호스트(102) 간에 상호 동작을 제공한다. 여기서, 운영 시스템은, 사용자의 사용 목적 및 용도에 상응한 기능 및 동작을 지원하며, 예컨대, 호스트(102)의 이동성(mobility)에 따라 일반 운영 시스템과 모바일 운용 시스템으로 구분할 수 있다. 또한, 운영 시스템에서의 일반 운영 시스템 시스템은, 사용자의 사용 환경에 따라 개인용 운영 시스템과 기업용 운영 시스템으로 구분할 수 있으며, 일 예로, 개인용 운영 시스템은, 일반 사용자를 위한 서비스 제공 기능을 지원하도록 특성화된 시스템으로, 윈도우(windows) 및 크롬(chrome) 등을 포함하고, 기업용 운영 시스템은, 고성능을 확보 및 지원하도록 특성화된 시스템으로, 윈도 서버(windows server), 리눅스(linux) 및 유닉스(unix) 등을 포함할 수 있다. 아울러, 운영 시스템에서의 모바일 운영 시스템은, 사용자들에게 이동성 서비스 제공 기능 및 시스템의 절전 기능을 지원하도록 특성화된 시스템으로, 안드로이드(android), iOS, 윈도 모바일(windows mobile) 등을 포함할 수 있다. 이때, 호스트(102)는, 복수의 운영 시스템들을 포함할 수 있으며, 또한 사용자 요청(user request)에 상응한 메모리 시스템(110)과의 동작 수행을 위해 운영 시스템을 실행한다, 여기서, 호스트(102)는, 사용자 요청에 해당하는 복수의 커맨드들을 메모리 시스템(110)으로 전송하며, 그에 따라 메모리 시스템(110)에서는 커맨드들에 해당하는 동작들, 즉 사용자 요청에 상응하는 동작들을 수행한다.
또한, 메모리 시스템(110)은, 호스트(102)의 요청에 응답하여 동작하며, 특히 호스트(102)에 의해서 액세스되는 데이터를 저장한다. 다시 말해, 메모리 시스템(110)은, 호스트(102)의 주 기억 장치 또는 보조 기억 장치로 사용될 수 있다. 여기서, 메모리 시스템(110)은 호스트(102)와 연결되는 호스트 인터페이스 프로토콜에 따라, 다양한 종류의 저장 장치들 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 예를 들면, 메모리 시스템(110)은, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD: Solid State Drive), MMC, eMMC(embedded MMC), RS-MMC(Reduced Size MMC), micro-MMC 형태의 멀티 미디어 카드(MMC: Multi Media Card), SD, mini-SD, micro-SD 형태의 시큐어 디지털(SD: Secure Digital) 카드, USB(Universal Storage Bus) 저장 장치, UFS(Universal Flash Storage) 장치, CF(Compact Flash) 카드, 스마트 미디어(Smart Media) 카드, 메모리 스틱(Memory Stick) 등과 같은 다양한 종류의 저장 장치들 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
아울러, 메모리 시스템(110)을 구현하는 저장 장치들은, DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static RAM) 등과 같은 휘발성 메모리 장치와, ROM(Read Only Memory), MROM(Mask ROM), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable ROM), EEPROM(Electrically Erasable ROM), FRAM(Ferromagnetic ROM), PRAM(Phase change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다.
그리고, 메모리 시스템(110)은, 호스트(102)에 의해서 액세스되는 데이터를 저장하는 메모리 장치(150), 및 메모리 장치(150)로의 데이터 저장을 제어하는 컨트롤러(130)를 포함한다.
여기서, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)는 하나의 반도체 장치로 집적될 수 있다. 일 예로, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)는 하나의 반도체 장치로 집적되어 SSD를 구성할 수 있다. 메모리 시스템(110)이 SSD로 이용되는 경우, 메모리 시스템(110)에 연결되는 호스트(102)의 동작 속도는 보다 개선될 수 있다. 아울러, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)는, 하나의 반도체 장치로 집적되어 메모리 카드를 구성할 수도 있으며, 일 예로 PC 카드(PCMCIA: Personal Computer Memory Card International Association), 컴팩트 플래시 카드(CF), 스마트 미디어 카드(SM, SMC), 메모리 스틱, 멀티미디어 카드(MMC, RS-MMC, MMCmicro), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), 유니버설 플래시 기억 장치(UFS) 등과 같은 메모리 카드를 구성할 수 있다.
또한, 다른 일 예로, 메모리 시스템(110)은, 컴퓨터, UMPC(Ultra Mobile PC), 워크스테이션, 넷북(net-book), PDA(Personal Digital Assistants), 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), e-북(e-book), PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 블랙박스(black box), 디지털 카메라(digital camera), DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 재생기, 3차원 텔레비전(3-dimensional television), 스마트 텔레비전(smart television), 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), 데이터 센터를 구성하는 스토리지, 정보를 무선 환경에서 송수신할 수 있는 장치, 홈 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 컴퓨터 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 텔레매틱스 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, RFID(radio frequency identification) 장치, 또는 컴퓨팅 시스템을 구성하는 다양한 구성 요소들 중 하나 등을 구성할 수 있다.
한편, 메모리 시스템(110)에서의 메모리 장치(150)는, 전원이 공급되지 않아도 저장된 데이터를 유지할 수 있으며, 특히 라이트(write) 동작을 통해 호스트(102)로부터 제공된 데이터를 저장하고, 리드(read) 동작을 통해 저장된 데이터를 호스트(102)로 제공한다. 여기서, 메모리 장치(150)는, 복수의 메모리 블록(memory block)들(152,154,156)을 포함하며, 각각의 메모리 블록들(152,154,156)은, 복수의 페이지들(pages)을 포함하며, 또한 각각의 페이지들은, 복수의 워드라인(WL: Word Line)들이 연결된 복수의 메모리 셀들을 포함한다. 또한, 메모리 장치(150)는, 복수의 메모리 블록들(152,154,156)이 각각 포함된 복수의 플래인들(plane)을 포함하며, 특히 복수의 플래인들이 각각 포함된 복수의 메모리 다이(memory die)들을 포함할 수 있다. 아울러, 메모리 장치(150)는, 비휘발성 메모리 장치, 일 예로 플래시 메모리가 될 수 있으며, 이때 플래시 메모리는 3차원(dimension) 입체 스택(stack) 구조가 될 수 있다.
그리고, 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터의 요청에 응답하여 메모리 장치(150)를 제어한다. 예컨대, 컨트롤러(130)는, 메모리 장치(150)로부터 리드된 데이터를 호스트(102)로 제공하고, 호스트(102)로부터 제공된 데이터를 메모리 장치(150)에 저장하며, 이를 위해 컨트롤러(130)는, 메모리 장치(150)의 리드, 라이트, 프로그램(program), 이레이즈(erase) 등의 동작을 제어한다.
보다 구체적으로 설명하면, 컨트롤러(130)는, 호스트 인터페이스(Host I/F) 유닛(132), 프로세서(Processor)(134), 에러 정정 코드(ECC: Error Correction Code) 유닛(138), 파워 관리 유닛(PMU: Power Management Unit)(140), 메모리 인터페이스(Memory I/F) 유닛(142), 및 메모리(Memory)(144)를 포함한다.
또한, 호스트 인터페이스 유닛(132)은, 호스트(102)의 커맨드(command) 및 데이터를 처리하며, USB(Universal Serial Bus), MMC(Multi-Media Card), PCI-E(Peripheral Component Interconnect-Express), SAS(Serial-attached SCSI), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), IDE(Integrated Drive Electronics), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 적어도 하나를 통해 호스트(102)와 통신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 호스트 인터페이스 유닛(132)은, 호스트(102)와 데이터를 주고받는 영역으로 호스트 인터페이스 계층(HIL: Host Interface Layer, 이하 'HIL'이라 칭하기로 함)이라 불리는 펌웨어(firmware)를 통해 구동될 수 있다.
아울러, ECC 유닛(138)은, 메모리 장치(150)에서 처리되는 데이터의 에러 비트를 정정하며, ECC 인코더와 ECC 디코더를 포함할 수 있다. 여기서, ECC 인코더(ECC encoder)는 메모리 장치(150)에 프로그램될 데이터를 에러 정정 인코딩(error correction encoding)하여, 패리티(parity) 비트가 부가된 데이터를 생성하며, 패리티 비트가 부가된 데이터는, 메모리 장치(150)에 저장될 수 있다. 그리고, ECC 디코더(ECC decoder)는, 메모리 장치(150)에 저장된 데이터를 리드할 경우, 메모리 장치(150)로부터 리드된 데이터에 포함되는 에러를 검출 및 정정한다. 다시 말해, ECC 유닛(138)은, 메모리 장치(150)로부터 리드한 데이터를 에러 정정 디코딩(error correction decoding)한 후, 에러 정정 디코딩의 성공 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 지시 신호, 예컨대 에러 정정 성공(success)/실패(fail) 신호를 출력하며, ECC 인코딩 과정에서 생성된 패리티(parity) 비트를 사용하여 리드된 데이터의 에러 비트를 정정할 수 있다. 이때, ECC 유닛(138)은, 에러 비트 개수가 정정 가능한 에러 비트 한계치 이상 발생하면, 에러 비트를 정정할 수 없으며, 에러 비트를 정정하지 못함에 상응하는 에러 정정 실패 신호를 출력할 수 있다.
여기서, ECC 유닛(138)은, LDPC(low density parity check) 코드(code), BCH(Bose, Chaudhri, Hocquenghem) 코드, 터보 코드(turbo code), 리드-솔로몬 코드(Reed-Solomon code), 컨벌루션 코드(convolution code), RSC(recursive systematic code), TCM(trellis-coded modulation), BCM(Block coded modulation) 등의 코디드 모듈레이션(coded modulation)을 사용하여 에러 정정을 수행할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, ECC 유닛(138)는 오류 정정을 위한 회로, 모듈, 시스템, 또는 장치를 모두 포함할 수 있다.
그리고, PMU(140)는, 컨트롤러(130)의 파워, 즉 컨트롤러(130)에 포함된 구성 요소들의 파워를 제공 및 관리한다.
또한, 메모리 인터페이스 유닛(142)은, 컨트롤러(130)가 호스트(102)로부터의 요청에 응답하여 메모리 장치(150)를 제어하기 위해, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간의 인터페이싱을 수행하는 메모리/스토리지(storage) 인터페이스가 된다. 여기서, 메모리 인터페이스 유닛(142)은, 메모리 장치(150)가 플래시 메모리, 특히 일 예로 메모리 장치(150)가 NAND 플래시 메모리일 경우에 NAND 플래시 컨트롤러(NFC: NAND Flash Controller)로서, 프로세서(134)의 제어에 따라, 메모리 장치(150)의 제어 신호를 생성하고 데이터를 처리한다. 그리고, 메모리 인터페이스 유닛(142)은, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간의 커맨드 및 데이터를 처리하는 인터페이스, 일 예로 NAND 플래시 인터페이스의 동작, 특히 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간 데이터 입출력을 지원하며, 메모리 장치(150)와 데이터를 주고 받는 영역으로 플래시 인터페이스 계층(FIL: Flash Interface Layer, 이하 'FIL'이라 칭하기로 함)이라 불리는 펌웨어(firmware)를 통해 구동될 수 있다.
아울러, 메모리(144)는, 메모리 시스템(110) 및 컨트롤러(130)의 동작 메모리로서, 메모리 시스템(110) 및 컨트롤러(130)의 구동을 위한 데이터를 저장한다. 보다 구체적으로 설명하면, 메모리(144)는, 컨트롤러(130)가 호스트(102)로부터의 요청에 응답하여 메모리 장치(150)를 제어, 예컨대 컨트롤러(130)가, 메모리 장치(150)로부터 리드된 데이터를 호스트(102)로 제공하고, 호스트(102)로부터 제공된 데이터를 메모리 장치(150)에 저장하며, 이를 위해 컨트롤러(130)가, 메모리 장치(150)의 리드, 라이트, 프로그램, 이레이즈(erase) 등의 동작을 제어할 경우, 이러한 동작을 메모리 시스템(110), 즉 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간이 수행하기 위해 필요한 데이터를 저장한다.
여기서, 메모리(144)는, 휘발성 메모리로 구현될 수 있으며, 예컨대 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM: Static Random Access Memory), 또는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM: Dynamic Random Access Memory) 등으로 구현될 수 있다. 아울러, 메모리(144)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 컨트롤러(130)의 내부에 존재하거나, 또는 컨트롤러(130)의 외부에 존재할 수 있으며, 이때 메모리 인터페이스를 통해 컨트롤러(130)로부터 데이터가 입출력되는 외부 휘발성 메모리로 구현될 수도 있다.
또한, 메모리(144)는, 전술한 바와 같이, 호스트(102)와 메모리 장치(150) 간 데이터 라이트 및 리드 등의 동작을 수행하기 위해 필요한 데이터, 및 데이터 라이트 및 리드 등의 동작 수행 시의 데이터를 저장하며, 이러한 데이터 저장을 위해, 프로그램 메모리, 데이터 메모리, 라이트 버퍼(buffer)/캐시(cache), 리드 버퍼/캐시, 데이터 버퍼/캐시, 맵(map) 버퍼/캐시 등을 포함한다.
그리고, 프로세서(134)는, 메모리 시스템(110)의 전체적인 동작을 제어하며, 특히 호스트(102)로부터의 라이트 요청 또는 리드 요청에 응답하여, 메모리 장치(150)에 대한 프로그램 동작 또는 리드 동작을 제어한다. 여기서, 프로세서(134)는, 메모리 시스템(110)의 제반 동작을 제어하기 위해 플래시 변환 계층(FTL: Flash Translation Layer, 이하 'FTL'이라 칭하기로 함)이라 불리는 펌웨어(firmware)를 구동한다. 또한, 프로세서(134)는, 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 장치(CPU) 등으로 구현될 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(130)는, 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 장치(CPU) 등으로 구현된 프로세서(134)를 통해, 호스트(102)로부터 요청된 동작을 메모리 장치(150)에서 수행, 다시 말해 호스트(102)로부터 수신된 커맨드에 해당하는 커맨드 동작을, 메모리 장치(150)와 수행한다. 여기서, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드에 해당하는 커맨드 동작으로 포그라운드(foreground) 동작을 수행, 예컨대 라이트 커맨드에 해당하는 프로그램 동작, 리드 커맨드에 해당하는 리드 동작, 이레이즈 커맨드(erase command)에 해당하는 이레이즈 동작, 셋 커맨드(set command)로 셋 파라미터 커맨드(set parameter command) 또는 셋 픽쳐 커맨드(set feature command)에 해당하는 파라미터 셋 동작 등을 수행할 수 있다.
그리고, 컨트롤러(130)는, 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 장치(CPU) 등으로 구현된 프로세서(134)를 통해, 메모리 장치(150)에 대한 백그라운드(background) 동작을 수행할 수도 있다. 여기서, 메모리 장치(150)에 대한 백그라운드 동작은, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(152,154,156)에서 임의의 메모리 블록에 저장된 데이터를 다른 임의의 메모리 블록으로 카피(copy)하여 처리하는 동작, 일 예로 가비지 컬렉션(GC: Garbage Collection) 동작, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(152,154,156) 간 또는 메모리 블록들(152,154,156)에 저장된 데이터 간을 스왑(swap)하여 처리하는 동작, 일 예로 웨어 레벨링(WL: Wear Leveling) 동작, 컨트롤러(130)에 저장된 맵 데이터를 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(152,154,156)로 저장하는 동작, 일 예로 맵 플러시(map flush) 동작, 또는 메모리 장치(150)에 대한 배드 관리(bad management)하는 동작, 일 예로 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들(152,154,156)에서 배드 블록을 확인하여 처리하는 배드 블록 관리(bad block management) 동작 등을 포함한다.
실시예에 따라, 도 1에서 설명한 워스트 워드라인 리스트(1040) 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)는 도 2에서 설명한 컨트롤러(130) 내 적어도 하나의 프로세서(134)를 통해 생성되어 적어도 하나의 메모리(144)에 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서는, 일 예로, 컨트롤러(130)가, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들, 예컨대 복수의 라이트 커맨드들에 해당하는 복수의 프로그램 동작들, 복수의 리드 커맨드들에 해당하는 복수의 리드 동작들, 및 복수의 이레이즈 커맨드들에 해당하는 복수의 이레이즈 동작들을 메모리 장치(150)에서 수행할 경우, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널(channel)들(또는 웨이(way)들)에서, 최상(best)의 채널들(또는 웨이들)을 결정한 후, 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들 해당하는 메모리 다이들로 전송하며, 또한 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행한 메모리 다이들로부터 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 수신한 후, 커맨드 동작들의 수행 결과들을 호스트(120)로 제공한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서는, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신할 경우, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 결정하며, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을 해당하는 메모리 다이들로 전송한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을 해당하는 커맨드 동작들을 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에서 수행한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응한 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 커맨드 동작들에 대한 수행 결과들을, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로부터 수신하며, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로부터 수신된 수행 결과들을, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 대한 응답으로, 호스트(102)로 제공한다.
여기서, 컨트롤러(130)는, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인, 예컨대 채널들(또는 웨이들)의 비지(busy) 상태, 레디(ready) 상태, 액티브(active) 상태, 아이들(idle) 상태, 정상(normal) 상태, 비정상(abnormal) 상태 등을 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 따라 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을, 해당하는 메모리 다이들로 전송, 다시 말해 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행을, 해당하는 메모리 다이들로 요청한다. 또한, 컨트롤러(130)는, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통한 커맨드 동작들의 수행 요청에 상응하여, 해당하는 메모리 다이들로부터 커맨드 동작들의 수행 결과들을 수신하며, 이때 채널들(또는 웨이들)의 상태에 따라 최상의 채널들(또는 웨이들), 다시 말해 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 커맨드 동작들의 수행 결과들을 수신한다. 그리고, 컨트롤러(130)는, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해 전송되는 커맨드들의 디스크립터(descriptor)와, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해 수신되는 수행 결과들의 디스크립터 간을, 매칭(matching)한 후, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 호스트(102)로 제공한다.
여기서, 커맨드들의 디스크립터에는, 커맨드들에 해당하는 데이터 정보 또는 위치 정보, 예컨대 라이트 커맨드들 또는 리드 커맨드들에 해당하는 데이터의 어드레스(일 예로, 데이터의 논리적 페이지 번호) 또는 데이터가 저장된 위치의 어드레스(일 예로, 메모리 장치(150)의 물리적 페이지 정보) 등, 및 커맨드들이 전송된 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 지시 정보, 예컨대 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 식별자(일 예로, 채널 번호(또는 웨이 번호)) 등이 포함될 수 있다. 또한, 수행 결과들의 디스크립터에는, 수행 결과들에 해당하는 데이터 정보 또는 위치 정보, 예컨대 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들의 데이터 또는 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들의 데이터에 대한 어드레스(일 예로, 데이터에 대한 논리적 페이지 번호) 또는 프로그램 동작들 또는 리드 동작들이 수행된 위치의 어드레스(일 예로, 메모리 장치(150)의 물리적 페이지 정보) 등, 및 커맨드 동작들이 요청된 채널들(또는 웨이들), 다시 말해 커맨드들이 전송된 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 지시 정보, 예컨대 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 식별자(일 예로, 채널 번호(또는 웨이 번호)) 등이 포함될 수 있다. 아울러, 커맨드들의 디스크립터 및 수행 결과들의 디스크립터에 포함된 정보들, 예컨대 데이터 정보, 위치 정보, 또는 채널들(또는 웨이들)의 지시 정보는, 컨텍스트(context) 형태 또는 태그(tag) 형태로, 디스크립터에 포함될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 호스트(102)로부터 수신되는 복수의 커맨드들, 및 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 송수신한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 커맨드들이 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로 전송되는 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과, 커맨드 동작들의 수행 결과들이 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로부터 수신되는 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을, 각각 독립적으로 관리한다. 예컨대, 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 제1커맨드가 전송되는 전송 채널(또는 전송 웨이)과, 제1커맨드에 해당하는 제1커맨드 동작의 수행 결과가 수신되는 수신 채널(또는 수신 웨이)을, 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)로 결정, 일 예로 전송 채널(또는 전송 웨이)을 제1최상의 채널(또는 웨이)로 결정하고, 수신 채널(또는 수신 웨이)을 제1최상의 채널(또는 웨이)로 결정하거나 제2최상의 채널(또는 웨이)로 결정한 후, 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 제1커맨드의 전송과, 제1커맨드 동작의 수행 결과의 수신을, 각각 수행한다.
그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 메모리 장치(150)의 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)을 보다 효율적으로 사용하며, 특히 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 각각 송수신함으로써, 메모리 시스템(110)의 동작 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 시스템(110)의 메모리 장치(150)에 포함된 메모리 다이들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 송수신하는 경우를 일 예로 하여 설명하지만, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)를 각각 포함한 복수의 메모리 시스템들에서, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 각각의 메모리 시스템들에서 수행한 이후의 수행 결과들을, 송수신하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신할 경우, 복수의 커맨드들의 전송, 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행, 및 커맨드 동작들에 대한 수행 결과들의 전송을, 처리함에 대해서는, 이하 도 4 내지 도 5에서 보다 구체적으로 설명할 것이므로, 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
아울러, 컨트롤러(130)의 프로세서(134)에는, 메모리 장치(150)의 배드 관리를 수행하기 위한 관리 유닛(도시하지 않음)이 포함될 수 있으며, 관리 유닛은, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들(152,154,156)에서 배드 블록을 확인한 후, 확인된 배드 블록을 배드 처리하는 배드 블록 관리를 수행한다. 여기서, 배드 관리는, 메모리 장치(150)가 플래시 메모리, 예컨대 낸드 플래시 메모리일 경우, 낸드의 특성으로 인해 데이터 라이트, 예컨대 데이터 프로그램(program) 시에 프로그램 실패(program fail)가 발생할 수 있으며, 프로그램 실패가 발생한 메모리 블록을 배드(bad) 처리한 후, 프로그램 실패된 데이터를 새로운 메모리 블록에 라이트, 즉 프로그램하는 것을 의미한다. 또한, 메모리 장치(150)가, 전술한 바와 같이, 3차원 입체 스택 구조를 가질 경우에는, 프로그램 실패에 따라 해당 블록을 배드 블록으로 처리하면, 메모리 장치(150)의 사용 효율 및 메모리 시스템(100)의 신뢰성이 급격하게 저하되므로, 보다 신뢰성 있는 배드 블록 관리 수행이 필요하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템 내 컨트롤러를 설명한다.
도 3을 참조하면, 호스트(102) 및 메모리 장치(150)와 연동하는 컨트롤러(130)는 호스트 인터페이스 유닛(132), 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40), 메모리 인터페이스 유닛(142) 및 메모리(144)를 포함할 수 있다.
도 3에서 도시되지 않았지만, 실시예에 따라, 도 2에서 설명한 ECC 유닛(138)은 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40)에 포함될 수 있다. 실시예에 따라, ECC 유닛(138)은 컨트롤러(130) 내 별도의 모듈, 회로, 또는 펌웨어 등으로 구현될 수도 있다.
호스트 인터페이스 유닛(132)은 호스트(102)로부터 전달되는 명령, 데이터 등을 주고받기 위한 것이다. 예를 들어, 호스트 인터페이스 유닛(132)은 호스트(102)로부터 전달되는 명령, 데이터 등을 순차적으로 저장한 뒤, 저장된 순서에 따라 출력할 수 있는 명령큐(56), 명령큐(56)로부터 전달되는 명령, 데이터 등을 분류하거나 처리 순서를 조정할 수 있는 버퍼관리자(52), 및 버퍼관리자(52)로부터 전달된 명령, 데이터 등의 처리를 위한 이벤트를 순차적으로 전달하기 위한 이벤트큐(54)를 포함할 수 있다.
호스트(102)로부터 명령, 데이터는 동일한 특성의 복수개가 연속적으로 전달될 수도 있고, 서로 다른 특성의 명령, 데이터가 뒤 섞여 전달될 수도 있다. 예를 들어, 데이터를 읽기 위한 명령어가 복수 개 전달되거나, 읽기 및 프로그램 명령이 교번적으로 전달될 수도 있다. 호스트 인터페이스 유닛(132)은 호스트(102)로부터 전달된 명령, 데이터 등을 명령큐(56)에 먼저 순차적으로 저장한다. 이후, 호스트(102)로부터 전달된 명령, 데이터 등의 특성에 따라 컨트롤러(130)가 어떠한 동작을 수행할 지를 예측할 수 있으며, 이를 근거로 명령, 데이터 등의 처리 순서나 우선 순위를 결정할 수도 있다. 또한, 호스트(102)로부터 전달된 명령, 데이터 등의 특성에 따라, 호스트 인터페이스 유닛(132) 내 버퍼관리자(52)는 명령, 데이터 등을 메모리(144)에 저장할 지, 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40)으로 전달할 지도 결정할 수도 있다. 이벤트큐(54)는 호스트(102)로부터 전달된 명령, 데이터 등에 따라 메모리 시스템 혹은 컨트롤러(130)가 내부적으로 수행, 처리해야 하는 이벤트를 버퍼관리자(52)로부터 수신한 후, 수신된 순서대로 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40)에 전달할 수 있다.
실시예에 따라, 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40)은 이벤트규(54)로부터 수신된 이벤트를 관리하기 위한 호스트 요구 관리자(Host Request Manager(HRM), 46), 맵 데이터를 관리하는 맵데이터 관리자(Map Manger(MM), 44), 가비지 컬렉션 또는 웨어 레벨링을 수행하기 위한 상태 관리자(42), 메모리 장치 내 블록에 명령을 수행하기 위한 블록 관리자(48)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 호스트 요구 관리자(HRM, 46)는 맵데이터 관리자(MM, 44) 및 블록 관리자(48)를 사용하여 호스트 인터페이스 유닛(132)으로부터 수신된 읽기 및 프로그램 명령, 이벤트에 따른 요청을 처리할 수 있다. 호스트 요구 관리자(HRM, 46)는 전달된 요청의 논리적 주소에 해당하는 물리적 주소를 파악하기 위해 맵데이터 관리자(MM, 44)에 조회 요청을 보내고 물리적 주소에 대해 메모리 인터페이스 유닛(142)에 플래시 읽기 요청을 전송하여 읽기 요청을 처리할 수 있다. 한편, 호스트 요구 관리자(HRM, 46)는 먼저 블록 관리자(48)에 프로그램 요청을 전송함으로써 미기록된(데이터가 없는) 메모리 장치의 특정 페이지에 데이터를 프로그램한 다음, 맵데이터 관리자(MM, 44)에 프로그램 요청에 대한 맵 갱신(update) 요청을 전송함으로써 논리적-물리적 주소의 매핑 정보에 프로그램한 데이터에 대한 내용을 업데이트할 수 있다.
여기서, 블록 관리자(48)는 호스트 요구 관리자(HRM, 46), 맵데이터 관리자(MM, 44), 및 상태 관리자(42)가 요청한 프로그램 요청을 메모리 장치(150)를 위한 프로그램 요청으로 변환하여 메모리 장치(150) 내 블록을 관리할 수 있다. 메모리 시스템(110, 도 2 참조)의 프로그램 혹은 쓰기 성능을 극대화하기 위해 블록 관리자(48)는 프로그램 요청을 수집하고 다중 평면 및 원샷 프로그램 작동에 대한 플래시 프로그램 요청을 메모리 인터페이스 유닛(142)으로 보낼 수 있다. 또한, 다중 채널 및 다중 방향 플래시 컨트롤러의 병렬 처리를 최대화하기 위해 여러 가지 뛰어난 플래시 프로그램 요청을 메모리 인터페이스 유닛(142)으로 전송할 수도 있다.
한편, 블록 관리자(48)는 유효 페이지 수에 따라 플래시 블록을 관리하고 여유 블록이 필요한 경우 유효한 페이지가 없는 블록을 선택 및 지우고, 쓰레기(garbage) 수집이 필요한 경우 가장 적게 유효한 페이지를 포함하고 있는 블록을 선택할 수 있다. 블록 관리자(48)가 충분한 빈 블록을 가질 수 있도록, 상태 관리자(42)는 가비지 수집을 수행하여 유효 데이터를 모아 빈 블록으로 이동시키고, 이동된 유효 데이터를 포함하고 있었던 블록들을 삭제할 수 있다. 블록 관리자(48)가 상태 관리자(42)에 대해 삭제될 블록에 대한 정보를 제공하면, 상태 관리자(42)는 먼저 삭제될 블록의 모든 플래시 페이지를 확인하여 각 페이지가 유효한지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 각 페이지의 유효성을 판단하기 위해, 상태 관리자(42)는 각 페이지의 스페어(Out Of Band, OOB) 영역에 기록된 논리 주소를 식별한 뒤, 페이지의 실제 주소와 맵 관리자(44)의 조회 요청에서 얻은 논리 주소에 매핑된 실제 주소를 비교할 수 있다. 상태 관리자(42)는 각 유효한 페이지에 대해 블록 관리자(48)에 프로그램 요청을 전송하고, 프로그램 작업이 완료되면 맵 관리자(44)의 갱신을 통해 매핑 테이블이 업데이트될 수 있다.
맵 관리자(44)는 논리적-물리적 매핑 테이블을 관리하고, 호스트 요구 관리자(HRM, 46) 및 상태 관리자(42)에 의해 생성된 조회, 업데이트 등의 요청을 처리할 수 있다. 맵 관리자(44)는 전체 매핑 테이블을 플래시 메모리에 저장하고, 메몰시 소자(144) 용량에 따라 매핑 항목을 캐시할 수도 있다. 조회 및 업데이트 요청을 처리하는 동안 맵 캐시 미스가 발생하면, 맵 관리자(44)는 메모리 인터페이스 유닛(142)에 읽기 요청을 전송하여 메모리 장치(150)에 저장된 매핑 테이블을 로드(load)할 수 있다. 맵 관리자(44)의 더티 캐시 블록 수가 특정 임계 값을 초과하면 블록 관리자(48)에 프로그램 요청을 보내서 깨끗한 캐시 블록을 만들고 더티 맵 테이블이 메모리 장치(150)에 저장될 수 있다.
한편, 가비지 컬렉션이 수행되는 경우, 상태 관리자(42)가 유효한 페이지를 복사하는 동안 호스트 요구 관리자(HRM, 46)는 페이지의 동일한 논리 주소에 대한 데이터의 최신 버전을 프로그래밍하고 업데이트 요청을 동시에 발행할 수 있다. 유효한 페이지의 복사가 정상적으로 완료되지 않은 상태에서 상태 관리자(42)가 맵 업데이트를 요청하면 맵 관리자(44)는 매핑 테이블 업데이트를 수행하지 않을 수도 있다. 맵 관리자(44)는 최신 맵 테이블이 여전히 이전 실제 주소를 가리키는 경우에만 맵 업데이트를 수행하여 정확성을 보장할 수 있다.
실시예에 따라, 도 1에서 설명한 워스트 워드라인 리스트(1040) 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)는 도 3에서 설명한 컨트롤러(130) 내 상태 관리자(42), 맵 관리자(44) 중 적어도 하나를 통해 생성되어 적어도 하나의 메모리(144)에 저장될 수 있다.
메모리 장치(150)는, 복수의 메모리 블록들을, 하나의 메모리 셀에 저장 또는 표현할 수 있는 비트의 수에 따라, 단일 레벨 셀(SLC: Single Level Cell) 메모리 블록 및 멀티 레벨 셀(MLC: Multi Level Cell) 메모리 블록 등으로 포함할 수 있다. 여기서, SLC 메모리 블록은, 하나의 메모리 셀에 1 비트 데이터를 저장하는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하며, 데이터 연산 성능이 빠르며 내구성이 높다. 그리고, MLC 메모리 블록은, 하나의 메모리 셀에 멀티 비트 데이터(예를 들면, 2 비트 또는 그 이상의 비트)를 저장하는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하며, SLC 메모리 블록보다 큰 데이터 저장 공간을 가짐, 다시 말해 고집적화할 수 있다. 특히, 메모리 장치(150)는, MLC 메모리 블록으로, 하나의 메모리 셀에 2 비트 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하는 MLC 메모리 블록뿐만 아니라, 하나의 메모리 셀에 3 비트 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하는 트리플 레벨 셀(TLC: Triple Level Cell) 메모리 블록, 하나의 메모리 셀에 4 비트 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하는 쿼드러플 레벨 셀(QLC: Quadruple Level Cell) 메모리 블록, 또는 하나의 메모리 셀에 5 비트 또는 그 이상의 비트 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하는 다중 레벨 셀(multiple level cell) 메모리 블록 등을 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 장치(150)가, 플래시 메모리, 예컨대 NAND 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 등으로 구현되는 것을 일 예로 설명하지만, 상변환 메모리(PCRAM: Phase Change Random Access Memory), 저항 메모리(RRAM(ReRAM): Resistive Random Access Memory), 강유전체 메모리(FRAM: Ferroelectrics Random Access Memory), 및 스핀 주입 자기 메모리(STT-RAM(STT-MRAM): Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory) 등과 같은 메모리들 중 어느 하나의 메모리로 구현될 수도 있다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서 복수의 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들을 수행할 경우의 일 예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시한 메모리 시스템(110)에서 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신하여 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드(write command)들을 수신하여 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들을 수행하거나, 호스트(102)로부터 복수의 리드 커맨드(read command)들을 수신하여 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들을 수행, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 이레이즈 커맨드(erase command)들을 수신하여 이레이즈 커맨드들에 해당하는 이레이즈 동작들을 수행, 또는 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드들 및 복수의 리드 커맨드들을 함께 수신하여 라이트 커맨드들 및 리드 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들 및 리드 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신하여, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들을 수행할 경우, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들에 대한 복수의 채널(channel)들(또는 웨이(way)들)을 통해, 메모리 장치(150), 특히 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로 전송하며, 또한 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에서 수행된 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해 수신한 후, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들의 응답으로, 수행 결과들을 호스트(102)로 제공한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 복수의 채널들(또는 웨이들)에 대한 상태를 확인한 후, 채널들 또는 웨이들의 상태에 상응하여, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 각각 독립적으로 최상(best)의 채널들(또는 웨이들)을 결정하며, 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을 송수신한다.
즉, 본 발명의 실시 예에서는, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신할 경우, 복수의 메모리 다이들이 포함된 메모리 장치(150)에서의 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여 최상의 채널들(또는 웨이들)을, 커맨드들의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)로 결정하며, 또한 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에서 수행할 경우, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여 최상의 채널들(또는 웨이들)을, 커맨드 동작들에 대한 수행 결과들의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)로 결정한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 복수의 채널들(또는 웨이들)의 비지(busy) 상태, 레디(ready) 상태, 액티브(active) 상태, 아이들(idle) 상태, 정상(normal) 상태, 비정상(abnormal) 상태 등을 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 따라, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서 최상의 채널들(또는 웨이들)을, 커맨드들의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과, 수행 결과들의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)로, 각각 독립적으로 결정한다. 예컨대, 컨트롤러(130)는, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서 제1최상의 채널들(또는 웨이들)을, 호스트(102)로부터 수신된 제1커맨드들에 대한 전송 채널들(또는 전송 웨이들)로 결정하고, 제1최상의 채널들(또는 웨이들) 또는 제2최상의 채널들(또는 웨이들)을, 제1커맨드들에 해당하는 제1커맨드 동작들의 수행 결과들에 대한 수신 채널들(또는 수신 웨이들)로 결정하며, 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 제1커맨드들의 전송과, 제1커맨드 동작들의 수행 결과들의 수신을, 각각 수행한다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 메모리 장치(150)로부터 수신되는 커맨드 동작들의 수행 결과들 간을 매칭(matching)한 후, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 호스트(102)로 제공한다. 이때, 컨트롤러(130)는, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해 전송되는 커맨드들의 디스크립터(descriptor)와, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해 수신되는 수행 결과들의 디스크립터 간을, 매칭한 후, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 커맨드들에 대한 응답으로 호스트(102)로 제공한다. 여기서, 커맨드들의 디스크립터에는, 커맨드들에 해당하는 데이터 정보 또는 위치 정보, 예컨대 라이트 커맨드들 또는 리드 커맨드들에 해당하는 데이터의 어드레스(일 예로, 데이터의 논리적 페이지 번호) 또는 데이터가 저장된 위치의 어드레스(일 예로, 메모리 장치(150)의 물리적 페이지 정보) 등, 및 커맨드들이 전송된 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 지시 정보, 예컨대 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 식별자(일 예로, 채널 번호(또는 웨이 번호)) 등이 포함될 수 있다. 또한, 수행 결과들의 디스크립터에는, 수행 결과들에 해당하는 데이터 정보 또는 위치 정보, 예컨대 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들의 데이터 또는 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들의 데이터에 대한 어드레스(일 예로, 데이터에 대한 논리적 페이지 번호) 또는 프로그램 동작들 또는 리드 동작들이 수행된 위치의 어드레스(일 예로, 메모리 장치(150)의 물리적 페이지 정보) 등, 및 커맨드 동작들이 요청된 채널들(또는 웨이들), 다시 말해 커맨드들이 전송된 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 지시 정보, 예컨대 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 식별자(일 예로, 채널 번호(또는 웨이 번호)) 등이 포함될 수 있다. 아울러, 커맨드들의 디스크립터 및 수행 결과들의 디스크립터에 포함된 정보들, 예컨대 데이터 정보, 위치 정보, 또는 채널들(또는 웨이들)의 지시 정보는, 컨텍스트(context) 형태 또는 태그(tag) 형태로, 디스크립터에 포함될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 메모리 장치(150)의 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)을 보다 효율적으로 사용하며, 특히 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 각각 송수신함으로써, 메모리 시스템(110)의 동작 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 시스템(110)의 메모리 장치(150)에 포함된 메모리 다이들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 송수신하는 경우를 일 예로 하여 설명하지만, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)를 각각 포함한 복수의 메모리 시스템들에서, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 각각의 메모리 시스템들에서 수행한 이후의 수행 결과들을, 송수신하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시 예에서는, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150)를 포함한 메모리 시스템(110)이 복수개가 존재하는 데이터 처리 시스템에서, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신할 경우, 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들이, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150)를 각각 포함한 복수의 메모리 시스템들에서 수행되도록, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해 전송하며, 또한 복수의 메모리 시스템들에서의 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해 수신한다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 메모리 시스템들에 대한 제어 및 관리 기능을 수행하는 임의의 메모리 시스템, 예컨대 마스터(master) 메모리 시스템이, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한 후, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 복수의 커맨드들과 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 각각 송수신한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 메모리 시스템들의 정보에 상응하여, 복수의 메모리 시스템들에서 제1메모리 시스템을 마스터 메모리 시스템으로 결정하거나, 또는 복수의 메모리 시스템들 간 경쟁(contention)을 통해 제1메모리 시스템을 마스터 메모리 시스템으로 결정한 후, 나머지 메모리 시스템들을 슬레이브(slave) 메모리 시스템들로 결정한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는, 마스터 메모리 시스템의 컨트롤러가, 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여 최상의 채널들(또는 웨이들)을, 각각 독립적으로 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 수신 채널들(또는 수신 웨이들)로 결정한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 마스터 메모리 시스템의 컨트롤러가, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 복수의 메모리 시스템들에서 해당하는 메모리 시스템들로 전송하고, 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 복수의 메모리 시스템들에서 해당하는 메모리 시스템들로부터 수신하며, 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 대한 응답으로 호스트(102)로 제공한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 마스터 메모리 시스템을, 메모리 시스템들의 정보에 따라 또는 메모리 시스템들 간의 경쟁을 통해, 제1메모리 시스템에서 다른 나머지 메모리 시스템들로 변경, 다시 말해 슬레이브 메모리 시스템들에서의 제2메모리 시스템으로, 동적으로 변경할 수 있으며, 제2메모리 시스템이 마스터 메모리 시스템이 될 경우, 제1메모리 시스템은 슬레이브 메모리 시스템이 된다.
즉, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 메모리 시스템(110)에 포함된 컨트롤러(130)가, 메모리 시스템(110)의 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 컨트롤러(130) 간 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인하거나, 또는 복수의 메모리 시스템들에서 임의의 메모리 시스템, 예컨대 마스터 메모리 시스템의 컨트롤러가, 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 특히 마스터 메모리 시스템과 나머지 메모리 시스템들, 예컨대 마스터 메모리 시스템과 슬레이브 메모리 시스템들 간 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에서는, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 또는 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)이, 비지 상태, 레디 상태, 액티브 상태, 아이들 상태, 정상 상태, 비정상 상태 등인 지를 확인한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 정상 상태에서 레디 상태 또는 아이들 상태의 채널들(또는 웨이들)을 최상의 채널들(또는 웨이들)로 결정할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 채널(또는 웨이)의 가용 용량이 정상 범위에 존재하거나 또는 채널(또는 웨이)의 동작 레벨이 정상 범위에 존재하는 채널들(또는 웨이들)을, 최상의 채널들로 결정한다. 여기서, 채널(또는 웨이)의 동작 레벨은, 각 채널들(또는 웨이들)에서의 동작 클럭, 파워 레벨, 전류/전압 레벨, 동작 타이밍, 온도 레벨 등에 의해 결정될 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 라이트 커맨드들에 해당하는 라이트 데이터를, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 버퍼(buffer)/캐시(cache)에 저장한 후, 버퍼/캐시에 저장된 데이터를 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들에 프로그램하여 저장, 다시 말해 프로그램 동작들을 수행하며, 또한 메모리 장치(150)로의 프로그램 동작들에 상응하여 맵 데이터를 업데이트한 후, 업데이트된 맵 데이터를 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들에 저장할 경우, 즉 호스트(102)로부터 수신된 복수의 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 메모리 장치(150)에 저장된 데이터에 대해, 호스트(102)로부터 복수의 리드 커맨드들을 수신할 경우, 리드 커맨드들에 해당하는 데이터의 맵 데이터를 확인하여, 메모리 장치(150)로부터 리드 커맨드들에 해당하는 데이터를 리드하며, 리드된 데이터를 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 버퍼/캐시에 저장한 후, 버퍼/캐시에 저장된 데이터를 호스트(102)로부터 제공할 경우, 즉 호스트(102)로부터 수신된 복수의 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는, 메모리 장치(150)에 포함된 메모리 블록들에 대해, 호스트(102)로부터 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신할 경우, 이레이즈 커맨드들에 해당하는 메모리 블록들을 확인한 후, 확인한 메모리 블록들에 저장된 데이터를 이레이즈하며, 이레이즈된 데이터에 상응하여 맵 데이터를 업데이트한 후, 업데이트된 맵 데이터를 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들에 저장할 경우, 즉 호스트(102)로부터 수신된 복수의 이레이즈 커맨드들에 해당하는 이레이즈 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다. 아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드들과 복수의 리드 커맨드들 및 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신하여, 복수의 프로그램 동작들과 리드 동작들 및 이레이즈 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 시스템(110)에서의 커맨드 동작들을, 컨트롤러(130)가 수행하는 것을 일 예로 하여 설명하지만, 전술한 바와 같이, 컨트롤러(130)에 포함된 프로세서(134)가, 예컨대 FTL을 통해, 수행할 수도 있다. 예컨대, 본 발명의 실시 예에서는, 컨트롤러(130)가, 호스트(102)로부터 수신된 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터(user data) 및 메타 데이터(meta data)를, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들의 임의의 메모리 블록들에 프로그램하여 저장하거나, 호스트(102)로부터 수신된 리드 커맨드들에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터를, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들의 임의의 메모리 블록들로부터 리드하여 호스트(102)에 제공하거나, 또는 호스트(102)로부터 수신된 이레이즈 커맨드들에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터를, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들의 임의의 메모리 블록들에서 이레이즈한다.
여기서, 메타 데이터에는, 프로그램 동작에 상응하여, 메모리 블록들에 저장된 데이터에 대한 논리적/물리적(L2P: Logical to Physical) 정보(이하, '논리적(logical) 정보'라 칭하기로 함)가 포함된 제1맵 데이터, 및 물리적/논리적(P2L: Physical to Logical) 정보(이하, '물리적(physical) 정보'라 칭하기로 함)가 포함된 제2맵 데이터가 포함되며, 또한 호스트(102)로부터 수신된 커맨드에 해당하는 커맨드 데이터에 대한 정보, 커맨드에 해당하는 커맨드 동작에 대한 정보, 커맨드 동작이 수행되는 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에 대한 정보, 및 커맨드 동작에 상응한 맵 데이터 등에 대한 정보가 포함될 수 있다. 다시 말해, 메타 데이터에는, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드에 해당하는 유저 데이터를 제외한 나머지 모든 정보들 및 데이터가 포함될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에서는, 컨트롤러(130)가 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드들을 수신할 경우, 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들을 수행하며, 이때 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터를, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들, 예컨대 메모리 블록들에서 이레이즈 동작이 수행된 빈(empty) 메모리 블록들, 오픈 메모리 블록(open memory block)들, 또는 프리 메모리 블록(free memory block)들에 라이트하여 저장하고, 또한 메모리 블록들에 저장된 유저 데이터에 대한 논리적 어드레스(logical address)와 물리적 어드레스(physical address) 간 매핑 정보, 즉 논리적 정보가 기록된 L2P 맵 테이블 또는 L2P 맵 리스트를 포함한 제1맵 데이터와, 유저 데이터가 저장된 메모리 블록들에 대한 물리적 어드레스와 논리적 어드레스 간 매핑 정보, 즉 물리적 정보가 기록된 P2L 맵 테이블 또는 P2L 맵 리스트를 포함한 제2맵 데이터를, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에서의 빈 메모리 블록들, 오픈 메모리 블록들, 또는 프리 메모리 블록들에 라이트하여 저장한다.
여기서, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 라이트 커맨드들을 수신할 경우, 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터를 메모리 블록들에 라이트하여 저장하고, 메모리 블록들에 저장된 유저 데이터에 대한 제1맵 데이터와 제2맵 데이터 등을 포함하는 메타 데이터를 메모리 블록들에 저장한다. 특히, 컨트롤러(130)는, 유저 데이터의 데이터 세그먼트(data segment)들이 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에 저장됨에 상응하여, 메타 데이터의 메타 세그먼트(meta segment)들, 다시 말해 맵 데이터의 맵 세그먼트(map segment)들로 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들을, 생성 및 업데이트한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에 저장하며, 이때 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에 저장된 맵 세그먼트들을, 컨트롤러(130)에 포함된 메모리(144)에 로딩하여, 맵 세그먼트들을 업데이트한다.
특히, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드들을 수신할 경우, 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 라이트 커맨드에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터를, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로 전송하여 저장, 즉 프로그램 동작들을 수행하며, 또한 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들에서 프로그램 동작들의 수행 결과들을, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로부터 수신하여, 호스트(102)로 제공한다.
아울러, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 복수의 리드 커맨드들을 수신할 경우, 리드 커맨드들에 해당하는 리드 데이터를, 메모리 장치(150)로부터 리드하여, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 버퍼/캐시에 저장한 후, 버퍼/캐시에 저장된 데이터를 호스트(102)로부터 제공하여, 복수의 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들을 수행한다.
특히, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 호스트(102)로부터 복수의 리드 커맨드들을 수신할 경우, 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 리드 커맨드에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터의 리드 요청을, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로 전송하여 리드 동작들을 수행하며, 또한 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들에서 리드 동작들의 수행 결과들, 다시 말해 리드 커맨드에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터를, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로부터 수신하여, 유저 데이터를 호스트(102)로 제공한다.
또한, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신할 경우, 이레이즈 커맨드들에 해당하는 메모리 장치(150)의 메모리 블록들을 확인한 후, 메모리 블록들에 대한 이레이즈 동작들을 수행한다.
특히, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 호스트(102)로부터 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신할 경우, 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 이레이즈 커맨드에 해당하는 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에서 메모리 블록들에 대한 이레이즈 요청을, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로 전송하여 이레이즈 동작들을 수행하며, 또한 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들에서 이레이즈 동작들의 수행 결과들을, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로부터 수신하여, 호스트(102)로 제공한다.
이렇게 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들, 다시 말해 복수의 라이트 커맨드들과 복수의 리드 커맨드들 및 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신할 경우, 특히 복수의 커맨드들을 순차적으로 동시에 수신할 경우, 전술한 바와 같이, 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정하며, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행을, 메모리 장치(150)로 요청, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들에서 해당하는 커맨드 동작들의 수행을 요청하며, 또한 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 커맨드 동작들에 대한 수행 결과들을, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로부터 수신한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해 전송된 커맨드들과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해 수신된 수행 결과들 간을 매칭하여, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 대한 응답을, 호스트(102)로 제공한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 메모리 시스템(110)에 포함된 컨트롤러(130)가, 메모리 시스템(110)의 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 컨트롤러(130) 간 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 메모리 장치(150)에 대한 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정할 뿐만 아니라, 복수의 메모리 시스템들에서 임의의 메모리 시스템, 예컨대 마스터 메모리 시스템의 컨트롤러가, 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 특히 마스터 메모리 시스템과 나머지 메모리 시스템들, 예컨대 마스터 메모리 시스템과 슬레이브 메모리 시스템들 간 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 메모리 시스템들에 대한 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에서는, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 또는 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)이, 비지 상태, 레디 상태, 액티브 상태, 아이들 상태, 정상 상태, 비정상 상태 등인 지를 확인하며, 예컨대 정상 상태에서 레디 상태 또는 아이들 상태의 채널들(또는 웨이들)을 최상의 채널들(또는 웨이들)로 결정한다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 채널(또는 웨이)의 가용 용량이 정상 범위에 존재하거나 또는 채널(또는 웨이)의 동작 레벨이 정상 범위에 존재하는 채널들(또는 웨이들)을, 최상의 채널들로 결정한다. 여기서, 채널(또는 웨이)의 동작 레벨은, 각 채널들(또는 웨이들)에서의 동작 클럭, 파워 레벨, 전류/전압 레벨, 동작 타이밍, 온도 레벨 등에 의해 결정될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는, 각 메모리 시스템들의 정보, 예컨대 각 메모리 시스템들 또는 각 메모리 시스템들에 포함된 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)에서의 커맨드 동작들에 대한 능력(capability), 일 예로 커맨드 동작들에 대한 수행 능력(performance capability), 처리 능력(process capability), 처리 속도(process speed), 및 처리 레이턴시(process latency) 등에 상응하여, 복수의 메모리 시스템들에서, 마스터 메모리 시스템을 결정한다. 여기서, 마스터 메모리 시스템은, 복수의 메모리 시스템들 간의 경쟁을 통해, 결정될 수도 있으며, 일 예로 호스트(102)와 각 메모리 시스템들 간의 접속 순위에 따른 경쟁을 통해 결정될 수 있다. 이하에서는, 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 메모리 시스템에서 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 4를 참조하면, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 수신된 복수의 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들을 수행하며, 이때 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터를, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 프로그램하여 저장하며, 또한 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)로의 프로그램 동작에 상응하여, 유저 데이터에 대한 메타 데이터를 생성 및 업데이트한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 저장한다.
여기서, 컨트롤러(130)는, 유저 데이터가 메모리 장치(150)의 (552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 저장됨을 지시하는 정보, 예컨대 제1맵 데이터와 제2맵 데이터를 생성 및 업데이트, 다시 말해 제1맵 데이터의 논리적 세그먼트들, 즉 L2P 세그먼트들과, 제2맵 데이터의 물리적 세그먼트들, 즉 P2L 세그먼트들을, 생성 및 업데이트한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 저장한다.
예컨대, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터를, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 제1버퍼(510)에 캐싱(caching) 및 버퍼링(buffering), 즉 유저 데이터의 데이터 세그먼트들(512)을 데이터 버퍼/캐시인 제1버퍼(510)에 저장한 후, 제1버퍼(510)에 저장된 데이터 세그먼트들(512)을, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 저장한다. 그리고, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터의 데이터 세그먼트들(512)이, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 프로그램되어 저장됨에 따라, 제1맵 데이터와 제2맵 데이터를 생성 및 업데이트하여, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 제2버퍼(520)에 저장, 즉 유저 데이터에 대한 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)을, 맵 버퍼/캐시인 제2버퍼(520)에 저장한다. 여기서, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에서 제2버퍼(520)에는, 전술한 바와 같이, 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)이 저장되거나, 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)에 대한 맵 리스트와, 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)에 대한 맵 리스트가 저장될 수 있다. 아울러, 컨트롤러(130)는, 제2버퍼(520)에 저장된 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)을, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 저장한다.
또한, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 수신된 복수의 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들을 수행하며, 이때 리드 커맨드들에 해당하는 유저 데이터의 맵 세그먼트들, 예컨대 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)을, 제2버퍼(520)에 로딩하여 확인한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에서 해당하는 메모리 블록들의 페이지에 저장된 유저 데이터를 리드하며, 리드된 유저 데이터의 데이터 세그먼트들(512)을, 제1버퍼(510)에 저장한 후, 호스트(102)로 제공한다.
아울러, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 수신된 복수의 이레이즈 커맨드들에 해당하는 이레이즈 동작들을 수행하며, 이때 이레이즈 커맨드들에 해당하는 메모리 블록들을, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에서 확인한 후, 확인된 메모리 블록들에 대해 이레이즈 동작을 수행한다.
또한, 도 5를 참조하면, 메모리 장치(150)는, 복수의 메모리 다이(memory die)들, 예컨대 메모리 다이0(610), 메모리 다이1(630), 메모리 다이2(650), 메모리 다이3(670)을 포함하며, 각각의 메모리 다이들(610,630,650,670)은, 복수의 플래인(plane)들을 포함, 예컨대 메모리 다이0(610)은, 플래인0(612), 플래인1(616), 플래인2(620), 플래인3(624)을 포함하고, 메모리 다이1(630)은, 플래인0(632), 플래인1(636), 플래인2(640), 플래인3(644)을 포함하며, 메모리 다이2(650)는, 플래인0(652), 플래인1(656), 플래인2(660), 플래인3(664)을 포함하고, 메모리 다이3(670)은, 플래인0(672), 플래인1(676), 플래인2(680), 플래인3(684)을 포함한다. 그리고, 메모리 장치(150)에 포함된 메모리 다이들(610,630,650,670)에서의 각 플래인들(612, 616, 620, 624, 632, 636, 640, 644, 652, 656, 660, 664, 672, 676, 680, 684)은, 복수의 메모리 블록들(614, 618, 622, 626, 634, 638, 642, 646, 654, 658, 662, 666, 674, 678, 682, 686)을 포함, 예컨대 앞서 도 2에서 설명한 바와 같이, 복수의 페이지들, 예컨대 2M개의 페이지들(2MPages)을 포함하는 N개의 블록들(Block0, Block1, …Block N-1)을 포함한다. 아울러, 메모리 장치(150)는, 각각의 메모리 다이들(610,630,650,670)에 대응하는 복수의 버퍼들, 예컨대 메모리 다이0(610)에 대응하는 버퍼0(628), 메모리 다이1(630)에 대응하는 버퍼1(648), 메모리 다이2(650)에 대응하는 버퍼2(668), 및 메모리 다이3(670)에 대응하는 버퍼3(688)을 포함한다.
그리고, 메모리 장치(150)에 포함된 버퍼들(628,648,668,688)에는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행할 경우, 커맨드 동작들에 상응하는 데이터가 저장된다. 예컨대, 프로그램 동작들을 수행할 경우에는, 프로그램 동작들에 상응하는 데이터가 버퍼들(628,648,668,688)에 저장된 후, 메모리 다이들(610,630,650,670)의 메모리 블록들에 포함된 페이지들에 저장되며, 리드 동작들을 수행할 경우에는, 리드 동작들에 상응하는 데이터가 메모리 다이들(610,630,650,670)의 메모리 블록들에 포함된 페이지들에서 리드되어 버퍼들(628,648,668,688)에 저장된 후, 컨트롤러(130)를 통해 호스트(102)로 제공된다.
여기서, 본 발명의 실시 예로서 메모리 장치(150)에 포함된 버퍼들(628,648,668,688)이 각각 대응하는 메모리 다이들(610,630,650,670)의 외부에 배치되어 있다. 하지만, 실시예에 따라 각각 대응하는 메모리 다이들(610,630,650,670)의 내부에 포함될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 복수의 버퍼들(628,648,668,688)은 각각의 메모리 다이(610,630,650,670) 내에 포함된 각각의 플래인(612, 616, 620, 624, 632, 636, 640, 644, 652, 656, 660, 664, 672, 676, 680, 684) 또는 각각의 메모리 블록(614, 618, 622, 626, 634, 638, 642, 646, 654, 658, 662, 666, 674, 678, 682, 686)에 대응할 수도 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 장치(150)에 포함된 버퍼들(628,648,668,688)이, 앞서 도 3에서 설명한 바와 같이, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 페이지 버퍼(322,324,326)들인 것을 일 예로 설명하지만, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 캐시들 또는 복수의 레지스터(register)들이 될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 메모리 시스템(1002)은 컨트롤러(1004) 및 비휘발성 메모리 장치(1006)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1004)는 에러 비트 카운트부(1010), 버퍼 메모리부(1012), 에러 비트 카운트 관리부(1014) 및 테스트 리드부(1016)를 포함할 수 있다.
전원이 공급되지 않아도 저장된 데이터가 유지되는 특성을 가지는 비휘발성 메모리 장치(1006)는 데이터를 저장할 수 있는 복수의 블록을 포함한다. 데이터를 저장하고 저장된 데이터를 출력하는 비휘발성 메모리 장치(1006)의 동작 안전성과 동작 속도 향상 등을 위해 컨트롤러(1004)가 필요하다. 예를 들어, 프로그램(program) 또는 라이트(write) 동작을 수행하는 동안 비휘발성 메모리 장치(1006)는 컨트롤러(1004)로부터 제공된 데이터를 저장할 수 있다. 리드(read) 동작을 통해 비휘발성 메모리 장치(1006)는 저장된 데이터를 컨트롤러(1004)에 제공할 수 있다. 컨트롤러(1004)는 이레이즈(erase) 동작 또는 소거 동작을 통해 비휘발성 메모리 장치(1006)에 저장된 데이터를 삭제할 수 있다.
비휘발성 메모리 장치(1006) 내 데이터를 저장할 수 있는 복수의 블록들 각각은 복수의 페이지들(pages)을 포함한다. 또한, 각각의 페이지는 적어도 하나의 워드라인(WL: Word Line)들로 연결된 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다.
에러 비트 카운트부(1010)는 복수의 메모리 블록들중 특정 복수의 페이지 각각에 연결된 워드라인별로 획득된 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산한다. 이때, 에러 비트 카운트부(101)는 특정 블록을 선정하여 리드(read)하면서 복수의 메모리 블록들 전체의 에러 비트 카운트를 비휘발성 메모리 장치(1006)내 별도의 블록들에 저장할 수도 있다. 또한, 다른 실시예에서는 모든 워드라인에 대하여 특정 횟수의 리드 디스터번스 테스트를 반복 수행한 후 상기 에러 비트 카운트를 메모리 장치(1006)내에 저장할 수 있다. 이때 에러 비트 카운트부(1010)는 비휘발성 메모리 장치(1006)내에 저장된 에러 비트 카운트를 억세스한 후 에러 비트 카운트를 합산할 수 있다.
버퍼 메모리부(1012)는 에러 비트 카운트부(1010)에서 합산된 에러 비트 카운트를 저장할 수 있다.
에러 비트 카운트 관리부(1014)는 버퍼 메모리부(1012)에 저장된 합산 에러 비트 카운트를 바탕으로 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040)를 생성할 수 있다. 이때, 버퍼 메모리부(1012)에 저장된 합산 에러 비트 카운트를 바탕으로 합산 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하여 평균값 이상의 에러 비트 값을 갖는 워드라인들을 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040)에 포함되도록 할 수 있다.
또한, 에러 비트 카운트 관리부(1014)는 워스트 워드라인 리스트에 포함된 워스트 워드라인들을 우선순위에 따라 오름차순 또는 내림차순이 되도록 순차적으로 정렬할 수 있다. 또한, 에러 비트 카운트 관리부(1014)는 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 메모리 블록들에서 가장 에러가 많은 워드라인을 워스트 워드라인으로 검출할 수 있다.
테스트 리드부(1016)는 상기 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040)를 바탕으로 테스트 리드 동작을 수행할 수 있다.
다른 실시예에서는, 메모리 장치(1006) 내 프리 블록을 상기 에러 비트 정보를 저장하는 별도의 블록으로 할당할 수도 있다. 이때, 프리블록은 모든 페이지가 비어 있어 데이터가 없는 블록을 나타내며, 페이지 내에 모든 셀들에 새로운 데이터를 저장할 수 있음을 나타낸다.
실시예에 따라, 도 1에서 설명한 워스트 워드라인 리스트(1040) 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(1060)는 도 6에서 설명한 컨트롤러(1004) 내 에러 비트 정보 관리부(1014)를 통해 생성되어 버퍼 메모리부(1012)에 저장될 수 있다.
즉, 호스트로부터 전달된 리드(read) 명령 등에 대응하여, 컨트롤러(1004)의 테스트 리드부(1016)는 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040) 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1060)를 테스트 리드에 이용할 수 있다.
이때 컨트롤러(1004)는 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040) 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1060)에 나열된 순으로 우선적으로 선택하여 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템의 동작 방법은 비휘발성 메모리 장치의 복수의 메모리 블록들의 워드라인의 에러 비트 카운트를 합산하는 단계(S10), 합산된 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하는 단계(S20), 평균값 이상의 에러 비트 값을 갖는 워드라인들이 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 워스트 워드라인 리스트를 생성하는 단계(S30) 및 워스트 워드라인 리스트를 바탕으로 테스트 리드 동작을 수행하는 단계(S40)를 포함한다.
S10 단계에서는, 메모리 장치(1002)내의 특정 블록내 워드라인의 에러 비트 카운트를 메모리 장치(1002)내에 저장할 수 있다. 이어서 메모리 장치(1002)내에 저장된 워드라인의 에러 비트 카운트를 컨트롤러(1004)에서 억세스하여 에러 비트 카운트를 합산한다. 이때, 합산된 에러 비트 카운트는 컨트롤러(1004)내에 저장될 수 있다.
이때, 상기 에러 비트 카운트 동작이 설정된 시간을 초과하여 진행되는 경우에는 이를 중단하고 진행된 에러 비트 카운트를 메모리 장치(1002)내에 임시로 저장한 후 아이들(idle) 시간이나 기 설정된 시간에 중단된 에러 비트 카운트 동작을 이어서 진행할 수도 있다.
또한, 복수의 메모리 블록들의 워드라인들 중 특정 블록에서 임의의 N개의 워드라인에 대해 스트레스를 인가한 후 특정 블록 내의 모든 M개의 워드라인에 대해 리드하여 각 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트를 합산할 수 있다. 이때, 상기 N과 M은 자연수이고 N은 M보다 같거나 작은 수이다.
또한, 다른 실시예에서는 특정 블록 내의 모든 M개의 워드라인에 대해 리드하여 각 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트를 합산하는 단계를 특정 횟수만큼 반복적으로 수행함으로써 워드라인의 에러 비트 카운트를 누적하여 누적 에러 비트 카운트를 생산하고 저장할 수 있다.
S20 단계에서는, 합산된 에러 비트 카운트를 바탕으로 합산 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하거나, 누적 에러 비트 카운트값을 바탕으로 누적 에러 비트 카운트의 평균값을 계산할 수 있다.
S30 단계에서는, 평균값 이상의 에러 비트 값 또는 누적 에러 비트 카운트를 갖는 워드라인이 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040) 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1060)에 포함되도록 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040) 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1060)를 생성할 수 있다.
이때, 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040) 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1060)에 포함된 워스트 워드라인들 또는 누적 워스트 워드라인들을 우선순위에 따라 오름차순 또는 내림차순이 되도록 순차적으로 정렬할 수 있다. 또한, 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040)를 또는 누적 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 메모리 블록들에서 가장 워스트한 워드라인을 검출할 수 있다.
S40 단계에서는, 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1040) 또는 또는 누적 워스트 워드라인 리스트(도 1의 1060)를 바탕으로 테스트 리드 동작을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 메모리 장치에 포함된 메모리 블록의 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트의 합산을 바탕으로 워스트 워드라인 리스트를 생성하여 이를 바탕으로 테스트 리드 동작을 수행함으로써 보다 정확하고 신속한 테스트 리드 동작을 가능하게 하여 메모리 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1002: 메모리 시스템
1004: 컨트롤러
1006: 비휘발성 메모리 장치
1040: 워드라인 리스트

Claims (20)

  1. 데이터를 저장하는 복수의 페이지를 구비한 복수의 메모리 블록들을 포함하는 비휘발성 메모리 장치; 및
    상기 복수의 페이지 각각에 연결된 워드라인별로 에러 비트 정보를 획득하고, 획득된 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하며, 합산된 에러 비트 카운트를 바탕으로 워스트(worst) 워드라인 리스트를 생성하고, 생성된 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 메모리 블록들에 대한 테스트 리드 동작을 수행하는 컨트롤러
    를 포함하는 메모리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 복수의 메모리 블록들중 특정 블럭내 복수의 페이지 각각에 연결된 워드라인별로 획득된 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하는 에러 비트 카운트부;
    상기 에러 비트 카운트부에서 합산된 합산 에러 비트 카운트를 저장하는 버퍼 메모리부;
    상기 버퍼 메모리부에 저장된 합산 에러 비트 카운트를 바탕으로 워스트 워드라인 리스트를 생성하는 에러 비트 카운트 관리부; 및
    상기 워스트 워드라인 리스트를 바탕으로 테스트 리드 동작을 수행하는 테스트 리드부를 포함하는
    메모리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에러 비트 카운트 관리부는 상기 버퍼 메모리부에 저장된 합산 에러 비트 카운트를 바탕으로 합산 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하고, 계산된 평균값 이상의 에러 비트 카운트값을 갖는 워드라인들을 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 하는
    메모리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에러 비트 카운트 관리부는 상기 워스트 워드라인 리스트에 포함된 워스트 워드라인들을 우선순위에 따라 오름차순 또는 내림차순이 되도록 순차적으로 정렬하는
    메모리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에러 비트 카운트 관리부는 상기 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 상기 메모리 블록들에서 가장 많은 에러 비트를 갖는 워스트 워드라인을 검출하는
    메모리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 복수의 메모리 블록들의 워드라인들 중 특정 블록에서 임의의 N개의 워드라인에 대해 스트레스를 인가한 후 상기 특정 블록 내의 모든 M개의 워드라인에 대해 리드하여 각 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트를 합산하는 리드 디스터번스 테스트를 수행하되, 상기 N과 M은 자연수이고 N은 M보다 같거나 작은 수인
    메모리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 복수의 메모리 블록들중 특정 블록내에서 모든 워드라인에 대하여 상기 리드 디스터번스 테스트를 특정 횟수만큼 반복적으로 수행하여 상기 워드라인별 에러 비트 카운트를 누적하여 누적 에러 비트 카운트를 생성하고 저장하는
    메모리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 누적 에러 비트 카운트를 바탕으로 누적 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하고 계산된 평균값 이상의 누적 에러 비트 값을 갖는 워드라인들을 누적 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 하는
    메모리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 누적 워스트 워드라인 리스트에 포함된 워스트 워드라인들을 우선순위에 따라 오름차순 또는 내림차순이 되도록 순차적으로 정렬하는
    메모리 시스템.
  10. 비휘발성 메모리 장치의 복수의 메모리 블록들에 구비된 복수의 페이지 각각에 연결된 워드라인별로 에러 비트 정보를 획득하고 획득된 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하는 단계;
    합산 에러 비트 카운트를 바탕으로 합산 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하는 단계;
    평균값 이상의 에러 비트 값을 갖는 워드라인들을 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 상기 워스트 워드라인 리스트를 생성하는 단계; 및
    상기 워스트 워드라인 리스트를 바탕으로 테스트 리드 동작을 수행하는 단계
    를 포함하는 메모리 시스템의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 워스트 워드라인 리스트에 포함된 워스트 워드라인들을 우선순위에 따라 오름차순 또는 내림차순이 되도록 순차적으로 정렬하는
    메모리 시스템의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 상기 메모리 블록들에서 가장 많은 에러 비트를 갖는 워스트 워드라인을 검출하는
    메모리 시스템의 동작 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 에러 비트 카운트를 합산하는 단계에서는, 복수의 메모리 블록들의 워드라인들 중 특정 블록에서 임의의 N개의 워드라인에 대해 스트레스를 인가한 후 상기 특정 블록 내의 모든 M개의 워드라인에 대해 리드하여 각 워드라인들별 에러 비트 카운트를 합산하는 단계를 포함하되, 상기 N과 M은 자연수이고 N은 M보다 같거나 작은
    메모리 시스템의 동작 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 에러 비트 카운트를 합산하는 단계에서는 상기 특정 블록 내의 모든 M개의 워드라인에 대해 리드하여 각 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하는 단계를 특정 횟수만큼 반복적으로 수행하여 상기 워드라인별 에러 비트 카운트를 누적하여 누적 에러 비트 카운트를 생성하고 저장하는
    메모리 시스템의 동작 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 누적 에러 비트 카운트를 바탕으로 누적 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하여 상기 평균값 이상의 누적 에러 비트 값을 갖는 워드라인들을 누적 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 하는
    메모리 시스템.
  16. 리드 데이터와 리드 명령을 생성하는 호스트; 및
    비휘발성 메모리 장치, 상기 비휘발성 메모리 장치에 구비된 복수의 메모리 블록들의 복수의 페이지에 연결된 워드라인별로 에러 비트 정보를 획득하고 획득된 워드라인별 에러 비트 정보를 바탕으로 워드라인별 에러 비트 카운트를 합산하며 합산된 에러 비트 카운트를 바탕으로 워스트 워드라인 리스트를 생성하고, 생성된 워스트 워드라인 리스트를 이용하여 메모리 블록들에 대한 테스트 리드 동작을 수행하는 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템
    을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 메모리 시스템은 상기 합산된 에러 비트 카운트를 바탕으로 합산 에러 비트 카운트의 평균값을 계산하고 상기 평균값 이상의 에러 비트 값을 갖는 워드라인들을 워스트 워드라인 리스트에 포함되도록 하는
    데이터 처리 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 워스트 워드라인 리스트에 포함된 워스트 워드라인들을 우선순위에 따라 오름차순 또는 내림차순이 되도록 순차적으로 정렬하는
    데이터 처리 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 메모리 시스템은 복수의 메모리 블록들의 워드라인들 중 특정 블록에서 임의의 N개의 워드라인에 대해 스트레스를 인가한 후 상기 특정 블록 내의 모든 M개의 워드라인에 대해 리드하여 각 워드라인들에 대한 에러 비트 카운트를 합산하며, 이 과정을 특정 횟수만큼 반복적으로 수행하여 상기 워드라인의 에러 비트 카운트를 누적하여 누적 에러 비트 카운트를 생산하고 저장하되, 상기 N과 M은 자연수이고 N은 M보다 같거나 작은
    데이터 처리 시스템.
  20. 상기 워스트 워드라인 리스트를 바탕으로 상기 메모리 블록들에서 가장 많은 에러 비트를 갖는 워스트 워드라인을 검출하는
    데이터 처리 시스템.
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