TW202311956A - 記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元 - Google Patents

記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元 Download PDF

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Abstract

一種記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元。所述方法包括：偵測可複寫式非揮發性記憶體模組的第一溫度狀態；在第一溫度狀態下對第一實體單元執行第一寫入操作，以將第一資料儲存至第一實體單元中；在執行第一寫入操作之後，偵測可複寫式非揮發性記憶體模組的第二溫度狀態；以及響應於第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件，在第二溫度狀態下對第一實體單元執行資料刷新操作，以將第一資料重新儲存至第二實體單元中，其中第二實體單元不同於第一實體單元。

Description

記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元
本發明是有關於一種記憶體管理技術，且特別是有關於一種記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元。
行動電話與筆記型電腦等可攜式電子裝置在這幾年來的成長十分迅速，使得消費者對儲存媒體的需求也急速增加。由於可複寫式非揮發性記憶體模組(rewritable non-volatile memory module)(例如，快閃記憶體)具有資料非揮發性、省電、體積小，以及無機械結構等特性，所以非常適合內建於上述所舉例的各種可攜式電子裝置中。
可複寫式非揮發性記憶體模組中的記憶胞是以電壓的形式來儲存資料。例如，透過施加寫入電壓至記憶胞以儲存資料及/或透過施加讀取電壓至記憶胞以讀取資料。但是，若對某一個記憶胞進行讀取與寫入時的溫差太大，容易大幅提高後續從此記憶胞讀取的資料的錯誤發生率。
本發明提供一種記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元，可提高在溫度變化較為劇烈的環境下對可複寫式非揮發性記憶體模組進行資料存取時的可靠度。
本發明的範例實施例提供一種記憶體管理方法，其用於記憶體儲存裝置。所述記憶體儲存裝置包括可複寫式非揮發性記憶體模組。所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體管理方法包括：偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第一溫度狀態；在所述第一溫度狀態下對所述多個實體單元中的第一實體單元執行第一寫入操作，以將第一資料儲存至所述第一實體單元中；在執行所述第一寫入操作之後，偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第二溫度狀態；以及響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態符合第一條件，在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行資料刷新操作，以將所述第一資料重新儲存至所述多個實體單元中的第二實體單元中，其中所述第二實體單元不同於所述第一實體單元。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理方法更包括：獲得對應於所述第一溫度狀態的觸發門檻值；獲得所述可複寫式非揮發性記憶體模組在所述第二溫度狀態下的溫度值；比較所述觸發門檻值與所述溫度值；以及根據比較結果判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合所述第一條件。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理方法更包括：獲得對應於所述第一溫度狀態的第一溫度狀態識別資訊；獲得對應於所述第二溫度狀態的第二溫度狀態識別資訊；對所述第一溫度狀態識別資訊與所述第二溫度狀態識別資訊執行邏輯操作；以及根據所述邏輯操作的執行結果判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合所述第一條件。
在本發明的一範例實施例中，偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的所述第二溫度狀態的步驟包括：從主機系統接收寫入指令；以及響應於所述寫入指令判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合所述第一條件。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理方法更包括：響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態符合所述第一條件，在所述第二溫度狀態下對所述第二實體單元執行第二寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第二實體單元中；以及根據所述第二溫度狀態更新對應於所述第二實體單元的溫度狀態識別資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理方法更包括：在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行第二寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第一實體單元中；以及在所述資料刷新操作中，將所述第一資料連同所述第二資料從所述第一實體單元中讀取出來並一併儲存至所述第二實體單元中。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理方法更包括：根據所述第一溫度狀態記錄對應於所述第一實體單元的溫度狀態識別資訊；響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態不符合所述第一條件，在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行第三寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第一實體單元中；以及根據所述第二溫度狀態更新對應於所述第一實體單元的所述溫度狀態識別資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理方法更包括：在所述第一溫度狀態下，指示所述可複寫式非揮發性記憶體模組使用第一電性參數來程式化所述第一實體單元中的至少一記憶胞；以及在所述第二溫度狀態下，指示所述可複寫式非揮發性記憶體模組使用第二電性參數來程式化所述至少一記憶胞，其中所述第一電性參數不同於所述第二電性參數。
本發明的範例實施例另提供一種記憶體儲存裝置，其包括連接介面單元、可複寫式非揮發性記憶體模組及記憶體控制電路單元。所述連接介面單元用以連接至主機系統。所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體控制電路單元連接至所述連接介面單元與所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體控制電路單元用以偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第一溫度狀態。所述記憶體控制電路單元更用以在所述第一溫度狀態下對所述多個實體單元中的第一實體單元執行第一寫入操作，以將第一資料儲存至所述第一實體單元中。在執行所述第一寫入操作之後，所述記憶體控制電路單元更用以偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第二溫度狀態。響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態符合第一條件，所述記憶體控制電路單元更用以在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行資料刷新操作，以將所述第一資料重新儲存至所述多個實體單元中的第二實體單元中，其中所述第二實體單元不同於所述第一實體單元。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以：獲得對應於所述第一溫度狀態的觸發門檻值；獲得所述可複寫式非揮發性記憶體模組在所述第二溫度狀態下的溫度值；比較所述觸發門檻值與所述溫度值；以及根據比較結果判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合所述第一條件。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以：獲得對應於所述第一溫度狀態的第一溫度狀態識別資訊；獲得對應於所述第二溫度狀態的第二溫度狀態識別資訊；對所述第一溫度狀態識別資訊與所述第二溫度狀態識別資訊執行邏輯操作；以及根據所述邏輯操作的執行結果判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合所述第一條件。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以：響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態符合所述第一條件，在所述第二溫度狀態下對所述第二實體單元執行第二寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第二實體單元中；以及根據所述第二溫度狀態更新對應於所述第二實體單元的溫度狀態識別資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以：在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行第二寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第一實體單元中；以及在所述資料刷新操作中，指示所述可複寫式非揮發性記憶體模組將所述第一資料連同所述第二資料從所述第一實體單元中讀取出來並一併儲存至所述第二實體單元中。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以：根據所述第一溫度狀態記錄對應於所述第一實體單元的溫度狀態識別資訊；響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態不符合所述第一條件，在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行第三寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第一實體單元中；以及根據所述第二溫度狀態更新對應於所述第一實體單元的所述溫度狀態識別資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以：在所述第一溫度狀態下，指示所述可複寫式非揮發性記憶體模組使用第一電性參數來程式化所述第一實體單元中的至少一記憶胞；以及在所述第二溫度狀態下，指示所述可複寫式非揮發性記憶體模組使用第二電性參數來程式化所述至少一記憶胞，其中所述第一電性參數不同於所述第二電性參數。
本發明的範例實施例另提供一種記憶體控制電路單元，其用以控制可複寫式非揮發性記憶體模組。所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體控制電路單元包括主機介面、記憶體介面及記憶體管理電路。所述主機介面用以連接至主機系統。所述記憶體介面用以連接至所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體管理電路連接至所述主機介面與所述記憶體介面。所述記憶體控制電路單元用以偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第一溫度狀態。所述記憶體管理電路更用以在所述第一溫度狀態下對所述多個實體單元中的第一實體單元執行第一寫入操作，以將第一資料儲存至所述第一實體單元中。在執行所述第一寫入操作之後，所述記憶體管理電路更用以偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第二溫度狀態。響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態符合第一條件，所述記憶體管理電路更用以在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行資料刷新操作，以將所述第一資料重新儲存至所述多個實體單元中的第二實體單元中，其中所述第二實體單元不同於所述第一實體單元。
在本發明的一範例實施例中，所述第一條件包括所述第一溫度狀態所對應的溫度值與所述第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值達到門檻值或落於特定數值範圍內。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以：獲得對應於所述第一溫度狀態的觸發門檻值；獲得所述可複寫式非揮發性記憶體模組在所述第二溫度狀態下的溫度值；比較所述觸發門檻值與所述溫度值；以及根據比較結果判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合所述第一條件。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以：獲得對應於所述第一溫度狀態的第一溫度狀態識別資訊；獲得對應於所述第二溫度狀態的第二溫度狀態識別資訊；對所述第一溫度狀態識別資訊與所述第二溫度狀態識別資訊執行邏輯操作；以及根據所述邏輯操作的執行結果判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合所述第一條件。
在本發明的一範例實施例中，偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的所述第二溫度狀態的操作包括：從主機系統接收寫入指令；以及響應於所述寫入指令判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合所述第一條件。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以：響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態符合所述第一條件，在所述第二溫度狀態下對所述第二實體單元執行第二寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第二實體單元中；以及根據所述第二溫度狀態更新對應於所述第二實體單元的溫度狀態識別資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以：在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行第二寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第一實體單元中；以及在所述資料刷新操作中，指示所述可複寫式非揮發性記憶體模組將所述第一資料連同所述第二資料從所述第一實體單元中讀取出來並一併儲存至所述第二實體單元中。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以：根據所述第一溫度狀態記錄對應於所述第一實體單元的溫度狀態識別資訊；響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態不符合所述第一條件，在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行第三寫入操作，以將所述寫入指令所指示的第二資料儲存至所述第一實體單元中；以及根據所述第二溫度狀態更新對應於所述第一實體單元的所述溫度狀態識別資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以：在所述第一溫度狀態下，指示所述可複寫式非揮發性記憶體模組使用第一電性參數來程式化所述第一實體單元中的至少一記憶胞；以及在所述第二溫度狀態下，指示所述可複寫式非揮發性記憶體模組使用第二電性參數來程式化所述至少一記憶胞，其中所述第一電性參數不同於所述第二電性參數。
基於上述，在可複寫式非揮發性記憶體模組的第一溫度狀態下對第一實體單元執行第一寫入操作以儲存第一資料後，可複寫式非揮發性記憶體模組的第二溫度狀態可被偵測。響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態符合第一條件，可在所述第二溫度狀態下對第一實體單元執行資料刷新操作，以將第一資料重新儲存至不同於第一實體單元的第二實體單元。藉此，可提高在溫度變化較為劇烈的環境下對可複寫式非揮發性記憶體模組進行資料存取時的可靠度。
一般而言，記憶體儲存裝置(亦稱，記憶體儲存系統)包括可複寫式非揮發性記憶體模組(rewritable non-volatile memory module)與控制器(亦稱，控制電路)。記憶體儲存裝置可與主機系統一起使用，以使主機系統可將資料寫入至記憶體儲存裝置或從記憶體儲存裝置中讀取資料。
圖1是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及輸入/輸出(I/O)裝置的示意圖。圖2是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及I/O裝置的示意圖。
請參照圖1與圖2，主機系統11可包括處理器111、隨機存取記憶體(random access memory, RAM)112、唯讀記憶體(read only memory, ROM)113及資料傳輸介面114。處理器111、隨機存取記憶體112、唯讀記憶體113及資料傳輸介面114可連接至系統匯流排(system bus)110。
在一範例實施例中，主機系統11可透過資料傳輸介面114與記憶體儲存裝置10連接。例如，主機系統11可經由資料傳輸介面114將資料儲存至記憶體儲存裝置10或從記憶體儲存裝置10中讀取資料。此外，主機系統11可透過系統匯流排110與I/O裝置12連接。例如，主機系統11可經由系統匯流排110將輸出訊號傳送至I/O裝置12或從I/O裝置12接收輸入訊號。
在一範例實施例中，處理器111、隨機存取記憶體112、唯讀記憶體113及資料傳輸介面114可設置在主機系統11的主機板20上。資料傳輸介面114的數目可以是一或多個。透過資料傳輸介面114，主機板20可以經由有線或無線方式連接至記憶體儲存裝置10。
在一範例實施例中，記憶體儲存裝置10可例如是隨身碟201、記憶卡202、固態硬碟(Solid State Drive, SSD)203或無線記憶體儲存裝置204。無線記憶體儲存裝置204可例如是近距離無線通訊(Near Field Communication, NFC)記憶體儲存裝置、無線傳真(WiFi)記憶體儲存裝置、藍牙(Bluetooth)記憶體儲存裝置或低功耗藍牙記憶體儲存裝置(例如，iBeacon)等以各式無線通訊技術為基礎的記憶體儲存裝置。此外，主機板20也可以透過系統匯流排110連接至全球定位系統(Global Positioning System, GPS)模組205、網路介面卡206、無線傳輸裝置207、鍵盤208、螢幕209、喇叭210等各式I/O裝置。例如，在一範例實施例中，主機板20可透過無線傳輸裝置207存取無線記憶體儲存裝置204。
在一範例實施例中，主機系統11為電腦系統。在一範例實施例中，主機系統11可為可實質地與記憶體儲存裝置配合以儲存資料的任意系統。在一範例實施例中，記憶體儲存裝置10與主機系統11可分別包括圖3的記憶體儲存裝置30與主機系統31。
圖3是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統與記憶體儲存裝置的示意圖。請參照圖3，記憶體儲存裝置30可與主機系統31搭配使用以儲存資料。例如，主機系統31可以是數位相機、攝影機、通訊裝置、音訊播放器、視訊播放器或平板電腦等系統。例如，記憶體儲存裝置30可為主機系統31所使用的安全數位(Secure Digital, SD)卡32、小型快閃(Compact Flash, CF)卡33或嵌入式儲存裝置34等各式非揮發性記憶體儲存裝置。嵌入式儲存裝置34包括嵌入式多媒體卡(embedded Multi Media Card, eMMC)341及/或嵌入式多晶片封裝(embedded Multi Chip Package, eMCP)儲存裝置342等各類型將記憶體模組直接連接於主機系統的基板上的嵌入式儲存裝置。
圖4是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體儲存裝置的概要方塊圖。請參照圖4，記憶體儲存裝置10包括連接介面單元41、記憶體控制電路單元42與可複寫式非揮發性記憶體模組43。
連接介面單元41用以將記憶體儲存裝置10連接主機系統11。記憶體儲存裝置10可經由連接介面單元41與主機系統11通訊。在一範例實施例中，連接介面單元41是相容於高速周邊零件連接介面(Peripheral Component Interconnect Express, PCI Express)標準。在一範例實施例中，連接介面單元41亦可以是符合序列先進附件(Serial Advanced Technology Attachment, SATA)標準、並列先進附件(Parallel Advanced Technology Attachment, PATA)標準、電氣和電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE)1394標準、通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)標準、SD介面標準、超高速一代(Ultra High Speed-I, UHS-I)介面標準、超高速二代(Ultra High Speed-II, UHS-II)介面標準、記憶棒(Memory Stick, MS)介面標準、MCP介面標準、MMC介面標準、eMMC介面標準、通用快閃記憶體(Universal Flash Storage, UFS)介面標準、eMCP介面標準、CF介面標準、整合式驅動電子介面(Integrated Device Electronics, IDE)標準或其他適合的標準。連接介面單元41可與記憶體控制電路單元42封裝在一個晶片中，或者連接介面單元41是佈設於一包含記憶體控制電路單元42之晶片外。
記憶體控制電路單元42連接至連接介面單元41與可複寫式非揮發性記憶體模組43。記憶體控制電路單元42用以執行以硬體型式或韌體型式實作的多個邏輯閘或控制指令並且根據主機系統11的指令在可複寫式非揮發性記憶體模組43中進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
可複寫式非揮發性記憶體模組43用以儲存主機系統11所寫入之資料。可複寫式非揮發性記憶體模組43可包括單階記憶胞(Single Level Cell, SLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存1個位元的快閃記憶體模組)、二階記憶胞(Multi Level Cell, MLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存2個位元的快閃記憶體模組)、三階記憶胞(Triple Level Cell, TLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存3個位元的快閃記憶體模組)、四階記憶胞(Quad Level Cell, QLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存4個位元的快閃記憶體模組)、其他快閃記憶體模組或其他具有相同特性的記憶體模組。
可複寫式非揮發性記憶體模組43中的每一個記憶胞是以電壓(以下亦稱為臨界電壓)的改變來儲存一或多個位元。具體來說，每一個記憶胞的控制閘極(control gate)與通道之間有一個電荷捕捉層。透過施予一寫入電壓至控制閘極，可以改變電荷補捉層的電子量，進而改變記憶胞的臨界電壓。此改變記憶胞之臨界電壓的操作亦稱為“把資料寫入至記憶胞”或“程式化(programming)記憶胞”。隨著臨界電壓的改變，可複寫式非揮發性記憶體模組43中的每一個記憶胞具有多個儲存狀態。透過施予讀取電壓可以判斷一個記憶胞是屬於哪一個儲存狀態，藉此取得此記憶胞所儲存的一或多個位元。
在一範例實施例中，可複寫式非揮發性記憶體模組43的記憶胞可構成多個實體程式化單元，並且此些實體程式化單元可構成多個實體抹除單元。具體來說，同一條字元線上的記憶胞可組成一或多個實體程式化單元。若每一個記憶胞可儲存2個以上的位元，則同一條字元線上的實體程式化單元可至少可被分類為下實體程式化單元與上實體程式化單元。例如，一記憶胞的最低有效位元(Least Significant Bit，LSB)是屬於下實體程式化單元，並且一記憶胞的最高有效位元(Most Significant Bit，MSB)是屬於上實體程式化單元。一般來說，在MLC NAND型快閃記憶體中，下實體程式化單元的寫入速度會大於上實體程式化單元的寫入速度，及/或下實體程式化單元的可靠度是高於上實體程式化單元的可靠度。
在一範例實施例中，實體程式化單元為程式化的最小單元。即，實體程式化單元為寫入資料的最小單元。例如，實體程式化單元可為實體頁(page)或是實體扇(sector)。若實體程式化單元為實體頁，則此些實體程式化單元可包括資料位元區與冗餘(redundancy)位元區。資料位元區包含多個實體扇，用以儲存使用者資料，而冗餘位元區用以儲存系統資料(例如，錯誤更正碼等管理資料)。在一範例實施例中，資料位元區包含32個實體扇，且一個實體扇的大小為512位元組(byte, B)。然而，在其他範例實施例中，資料位元區中也可包含8個、16個或數目更多或更少的實體扇，並且每一個實體扇的大小也可以是更大或更小。另一方面，實體抹除單元為抹除之最小單位。亦即，每一實體抹除單元含有最小數目之一併被抹除之記憶胞。例如，實體抹除單元為實體區塊(block)。
圖5是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體控制電路單元的概要方塊圖。請參照圖5，記憶體控制電路單元42包括記憶體管理電路51、主機介面52、記憶體介面53。
記憶體管理電路51用以控制記憶體控制電路單元42的整體運作。具體來說，記憶體管理電路51具有多個控制指令，並且在記憶體儲存裝置10運作時，此些控制指令會被執行以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。以下說明記憶體管理電路51的操作時，等同於說明記憶體控制電路單元42的操作。
在一範例實施例中，記憶體管理電路51的控制指令是以韌體型式來實作。例如，記憶體管理電路51具有微處理器單元(未繪示)與唯讀記憶體(未繪示)，並且此些控制指令是被燒錄至此唯讀記憶體中。當記憶體儲存裝置10運作時，此些控制指令會由微處理器單元來執行以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
在一範例實施例中，記憶體管理電路51的控制指令亦可以程式碼型式儲存於可複寫式非揮發性記憶體模組43的特定區域(例如，記憶體模組中專用於存放系統資料的系統區)中。此外，記憶體管理電路51具有微處理器單元(未繪示)、唯讀記憶體(未繪示)及隨機存取記憶體(未繪示)。特別是，此唯讀記憶體具有開機碼(boot code)，並且當記憶體控制電路單元42被致能時，微處理器單元會先執行此開機碼來將儲存於可複寫式非揮發性記憶體模組43中之控制指令載入至記憶體管理電路51的隨機存取記憶體中。之後，微處理器單元會運轉此些控制指令以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
在一範例實施例中，記憶體管理電路51的控制指令亦可以一硬體型式來實作。例如，記憶體管理電路51包括微控制器、記憶胞管理電路、記憶體寫入電路、記憶體讀取電路、記憶體抹除電路與資料處理電路。記憶胞管理電路、記憶體寫入電路、記憶體讀取電路、記憶體抹除電路與資料處理電路是連接至微控制器。記憶胞管理電路用以管理可複寫式非揮發性記憶體模組43的記憶胞或記憶胞群組。記憶體寫入電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組43下達寫入指令序列以將資料寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組43中。記憶體讀取電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組43下達讀取指令序列以從可複寫式非揮發性記憶體模組43中讀取資料。記憶體抹除電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組43下達抹除指令序列以將資料從可複寫式非揮發性記憶體模組43中抹除。資料處理電路用以處理欲寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組43的資料以及從可複寫式非揮發性記憶體模組43中讀取的資料。寫入指令序列、讀取指令序列及抹除指令序列可各別包括一或多個程式碼或指令碼並且用以指示可複寫式非揮發性記憶體模組43執行相對應的寫入、讀取及抹除等操作。在一範例實施例中，記憶體管理電路51還可以下達其他類型的指令序列給可複寫式非揮發性記憶體模組43以指示執行相對應的操作。
主機介面52是連接至記憶體管理電路51。記憶體管理電路51可透過主機介面52與主機系統11通訊。主機介面52可用以接收與識別主機系統11所傳送的指令與資料。例如，主機系統11所傳送的指令與資料可透過主機介面52來傳送至記憶體管理電路51。此外，記憶體管理電路51可透過主機介面52將資料傳送至主機系統11。在本範例實施例中，主機介面52是相容於PCI Express標準。然而，必須瞭解的是本發明不限於此，主機介面52亦可以是相容於SATA標準、PATA標準、IEEE 1394標準、USB標準、SD標準、UHS-I標準、UHS-II標準、MS標準、MMC標準、eMMC標準、UFS標準、CF標準、IDE標準或其他適合的資料傳輸標準。
記憶體介面53是連接至記憶體管理電路51並且用以存取可複寫式非揮發性記憶體模組43。例如，記憶體管理電路51可透過記憶體介面53存取可複寫式非揮發性記憶體模組43。也就是說，欲寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組43的資料會經由記憶體介面53轉換為可複寫式非揮發性記憶體模組43所能接受的格式。具體來說，若記憶體管理電路51要存取可複寫式非揮發性記憶體模組43，記憶體介面53會傳送對應的指令序列。例如，這些指令序列可包括指示寫入資料的寫入指令序列、指示讀取資料的讀取指令序列、指示抹除資料的抹除指令序列、以及用以指示各種記憶體操作(例如，改變讀取電壓準位或執行垃圾回收操作等等)的相對應的指令序列。這些指令序列例如是由記憶體管理電路51產生並且透過記憶體介面53傳送至可複寫式非揮發性記憶體模組43。這些指令序列可包括一或多個訊號，或是在匯流排上的資料。這些訊號或資料可包括指令碼或程式碼。例如，在讀取指令序列中，會包括讀取的辨識碼、記憶體位址等資訊。
在一範例實施例中，記憶體控制電路單元42還包括錯誤檢查與校正電路54、緩衝記憶體55及電源管理電路56。
錯誤檢查與校正電路54是連接至記憶體管理電路51並且用以執行錯誤檢查與校正操作以確保資料的正確性。具體來說，當記憶體管理電路51從主機系統11中接收到寫入指令時，錯誤檢查與校正電路54會為對應此寫入指令的資料產生對應的錯誤更正碼(error correcting code, ECC)及/或錯誤檢查碼(error detecting code，EDC)，並且記憶體管理電路51會將對應此寫入指令的資料與對應的錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組43中。之後，當記憶體管理電路51從可複寫式非揮發性記憶體模組43中讀取資料時會同時讀取此資料對應的錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼，並且錯誤檢查與校正電路54會依據此錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼對所讀取的資料執行錯誤檢查與校正操作。例如，錯誤檢查與校正電路54可支援低密度奇偶檢查碼(Low Density Parity Check code, LDPC code)或BCH等各式編/解碼演算法。
緩衝記憶體55是連接至記憶體管理電路51並且用以暫存資料。電源管理電路56是連接至記憶體管理電路51並且用以控制記憶體儲存裝置10的電源。
在一範例實施例中，記憶體控制電路單元42還包括溫度感測器57。溫度感測器57連接至記憶體管理電路51。溫度感測器57用以感測環境溫度並提供相應的溫度值。在一範例實施例中，記憶體管理電路51可根據溫度感測器57所提供的溫度值獲得當前可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態。此溫度狀態可以特定的狀態參數來表示或直接以溫度值來表示，本發明不加以限制。此外，溫度感測器57可設置於記憶體控制電路單元42內部或外部，本發明不加以限制。
在一範例實施例中，圖4的可複寫式非揮發性記憶體模組43可包括快閃記憶體模組。在一範例實施例中，圖4的記憶體控制電路單元42可包括快閃記憶體控制器。在一範例實施例中，圖5的記憶體管理電路51可包括快閃記憶體管理電路。
圖6是根據本發明的一範例實施例所繪示的管理可複寫式非揮發性記憶體模組的示意圖。請參照圖6，記憶體管理電路51可將可複寫式非揮發性記憶體模組43中的實體單元610(0)~610(B)邏輯地分組至儲存區601與閒置(spare)區602。一個實體單元是指一個虛擬區塊(VB)。一個虛擬區塊可包括多個實體程式化單元。例如，一個虛擬區塊可包含一或多個實體抹除單元。
儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)用以儲存使用者資料(例如來自圖1的主機系統11的使用者資料)。例如，儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)可儲存有效(valid)資料與無效(invalid)資料。閒置區602中的實體單元610(A+1)~610(B)未儲存資料(例如有效資料)。例如，若某一個實體單元未儲存有效資料，則此實體單元可被關聯(或加入)至閒置區602。此外，閒置區602中的實體單元(或未儲存有效資料的實體單元)可被抹除。在寫入新資料時，一或多個實體單元可被從閒置區602中提取以儲存此新資料。在一範例實施例中，閒置區602亦稱為閒置池(free pool)。
記憶體管理電路51可配置邏輯單元612(0)~612(C)以映射儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)。在一範例實施例中，每一個邏輯單元對應一個邏輯位址。例如，一個邏輯位址可包括一或多個邏輯區塊位址(Logical Block Address, LBA)或其他的邏輯管理單元。
須注意的是，一個邏輯單元可被映射至一或多個實體單元。若某一實體單元當前有被某一邏輯單元映射，則表示此實體單元當前儲存的資料包含有效資料。反之，若某一實體單元當前未被任一邏輯單元映射，則表示此實體單元當前儲存的資料未包含任何有效資料。
記憶體管理電路51可將描述邏輯單元與實體單元之間的映射關係的管理資料(亦稱為邏輯至實體映射資訊)記錄於至少一邏輯至實體映射表。當主機系統11欲從記憶體儲存裝置10讀取資料或寫入資料至記憶體儲存裝置10時，記憶體管理電路51可根據此邏輯至實體映射表中的資訊來存取可複寫式非揮發性記憶體模組43。
在一範例實施例中，記憶體管理電路51可偵測並記錄可複寫式非揮發性記憶體模組43中的某一實體單元(亦稱為第一實體單元)被程式化以儲存資料(亦稱為第一資料)時的溫度狀態(亦稱為第一溫度狀態)。爾後，響應於可複寫式非揮發性記憶體模組43當下的溫度狀態(亦稱為第二溫度狀態)與所述第一溫度狀態符合特定條件(亦稱為第一條件)，記憶體管理電路51可對所述第一實體單元執行資料刷新(data refresh)操作。爾後，在所述第二溫度狀態(或其他溫度狀態)下，當從所述第二實體單元讀取所述第一資料時，由於所述第一資料被程式化至第二實體單元時的溫度狀態與所述第一資料被從第二實體單元讀取時的溫度狀態相同或相似，所讀取的第一資料中因為讀寫溫差過大而產生的錯誤位元的總數可被減少。藉此，可提高在溫度變化較為劇烈的環境下對可複寫式非揮發性記憶體模組進行資料存取時的資料可靠度。
圖7是根據本發明的一範例實施例所繪示的第一寫入操作的示意圖。請參照圖7，記憶體管理電路51可將實體單元71(即第一實體單元)設定為開啟單元(亦稱為開啟區塊)以接收來自主機系統11的新資料。例如，實體單元71可從圖6的實體單元610(A+1)~610(B)中選擇。另一方面，記憶體管理電路51可偵測可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態(即第一溫度狀態)。例如，記憶體管理電路51可從溫度感測器57接收溫度值710。溫度值710可反映溫度感測器57在某一時間點(亦稱為第一時間點)所感測到的環境溫度。記憶體管理電路51可根據溫度值710獲得第一溫度狀態。
在第一溫度狀態下，記憶體管理電路51可從主機系統11接收寫入指令701。寫入指令701可指示儲存資料702(即第一資料)。例如，寫入指令701可指示將資料702儲存至特定的邏輯單元。在接收到寫入指令701後，在第一溫度狀態下，記憶體管理電路51可對實體單元71執行一個寫入操作(亦稱為第一寫入操作)。第一寫入操作可用以將寫入指令701所指示儲存的資料702儲存至實體單元71中。例如，記憶體管理電路51可發送至少一寫入指令序列至可複寫式非揮發性記憶體模組43，以指示可複寫式非揮發性記憶體模組43在第一溫度狀態下將資料702儲存至實體單元71中。
對應於將資料702儲存至實體單元71，記憶體管理電路51可更新表格資訊700。表格資訊700可用以記載可複寫式非揮發性記憶體模組43中的至少一實體單元最近一次被程式化時的溫度狀態。例如，所述溫度狀態可以溫度狀態識別資訊來表示並記載於表格資訊700中。在不同溫度狀態下，所述溫度狀態識別資訊可具有不同的參數值。
在圖7的一範例實施例中，記憶體管理電路51可將表格資訊700中對應於實體單元71的溫度狀態識別資訊更新為參數值“101”。參數值101可根據溫度值710而決定並反映實體單元71被程式化以儲存資料702時的溫度狀態(即第一溫度狀態)。須注意的是，在另一範例實施例中，第一溫度狀態還可以其他參數值或直接以溫度值710來表示，本發明不加以限制。
圖8是根據本發明的一範例實施例所繪示的資料刷新操作的示意圖。請參照圖8，接續於圖7的範例實施例，在執行第一寫入操作之後，記憶體管理電路51可偵測可複寫式非揮發性記憶體模組43的另一溫度狀態(即第二溫度狀態)。例如，記憶體管理電路51可從溫度感測器57接收溫度值810。溫度值810可反映溫度感測器57在某一時間點(亦稱為第二時間點)所感測到的環境溫度。第二時間點晚於第一時間點。在第一時間點與第二時間點之間，可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態可發生改變，例如從第一溫度狀態改變為第二溫度狀態。記憶體管理電路51可根據溫度值810獲得第二溫度狀態。
在一範例實施例中，記憶體管理電路51可判斷第一溫度狀態與第二溫度狀態是否符合特定條件(即第一條件)。例如，第一條件可包括第一溫度狀態所對應的溫度值(例如圖7的溫度值710)與第二溫度狀態所對應的溫度值(例如圖8的溫度值810)之間的溫差值達到一個門檻值或此溫差值落於一個特定數值範圍內。
在一範例實施例中，若第一溫度狀態所對應的溫度值與第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值達到一個門檻值，記憶體管理電路51可判定第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件。例如，此門檻值可為70度。若第一溫度狀態所對應的溫度值與第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值達到70度，記憶體管理電路51可判定第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件。須注意的是，所述門檻值可根據實務需求調整，本發明不加以限制。
在一範例實施例中，若第一溫度狀態所對應的溫度值與第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值落於一個特定數值範圍內，記憶體管理電路51可判定第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件。例如，此特定數值範圍可為60度至80度之間。若第一溫度狀態所對應的溫度值與第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值落於60度至80度之間，則記憶體管理電路51可判定第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件。須注意的是，所述特定數值範圍可根據實務需求調整，本發明不加以限制。
在圖8的一範例實施例中，是假設第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件。響應於第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件，記憶體管理電路51可在第二溫度狀態下對實體單元71執行一個資料刷新操作。此資料刷新操作用以將先前在第一溫度狀態下儲存於實體單元71中的資料702重新在第二溫度狀態下儲存至實體單元81(即第二實體單元)中。例如，實體單元81也可從圖6的實體單元610(A+1)~610(B)中選擇，且實體單元81不同於實體單元71。例如，記憶體管理電路51可發送至少一讀取指令序列至可複寫式非揮發性記憶體模組43，以指示可複寫式非揮發性記憶體模組43在第二溫度狀態下將資料702從實體單元71讀取出來。然後，記憶體管理電路51可發送至少一寫入指令序列至可複寫式非揮發性記憶體模組43，以指示可複寫式非揮發性記憶體模組43在第二溫度狀態下將所讀取的資料702重新儲存至實體單元81中。
對應於所述資料刷新操作，記憶體管理電路51可更新表格資訊700。例如，根據溫度值810，記憶體管理電路51可將表格資訊700中對應於實體單元81的溫度狀態識別資訊更新為參數值“010”，以反映實體單元81被程式化以儲存資料702時的溫度狀態(即第二溫度狀態)。須注意的是，在另一範例實施例中，第二溫度狀態還可以其他參數值或直接以溫度值810來表示，本發明不加以限制。
在一範例實施例中，對應於所述資料刷新操作，記憶體管理電路51可重置(reset)實體單元71所對應的溫度狀態識別資訊。例如，記憶體管理電路51可將表格資訊700中對應於實體單元71的溫度狀態識別資訊重置為參數值“000”。爾後，記憶體管理電路51可將實體單元71重新關聯至圖6的閒置區602中並可抹除實體單元71。
在一範例實施例中，一個特定的溫度狀態可對應一個特定的溫度範圍。例如，當可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度落於某一個溫度範圍內時，記憶體管理電路51可判定可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態為此溫度範圍所對應的溫度狀態。此外，不同的溫度狀態可對應不同的溫度範圍。例如，第一溫度狀態可對應第一溫度範圍，而第二溫度狀態可對應第二溫度範圍。在一範例實施例中，所述資料刷新操作可包括將所述第一實體單元中的全部或部分的資料重新儲存至第二實體單元，且被重新儲存至第二實體單元的資料可包含先前在一或多個溫度狀態下被儲存至第一實體單元中的資料。
在圖7的範例實施例中，資料702是在第一溫度狀態下被儲存或程式化至實體單元71中。在資料702儲存於實體單元71中的期間，可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態從第一溫度狀態從改變為第二溫度狀態。也就是說，可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度可能逐漸升高或降低，而從前一個溫度範圍進入另一個溫度範圍，甚至更進一步進入其他的溫度範圍。在圖7的一範例實施例中，在可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態改變為第二溫度狀態後，若不執行所述資料刷新操作，則隨著可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度持續變化(例如持續上升或降低)，後續從實體單元71讀取的資料702可能會夾帶更多錯誤。此些錯誤可能會降低後續對資料702的解碼效率，甚至可能導致資料702解碼失敗。
在圖8的一範例實施例中，記憶體管理電路51可在可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態進入第二溫度狀態時，儘快對實體單元71執行所述資料刷新操作，以在第二溫度狀態下重新將資料702儲存至實體單元81。此時，基於第二溫度狀態下從實體單元71中讀取出來的資料702中的錯誤有很高的機率仍處於可控或可接受的狀態，故有很高的機率可成功解碼資料702(例如成功更正資料702中的所有錯誤)。在將資料702重新儲存至實體單元81後，可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度可能持續升高或降低，甚至進入另一溫度範圍(亦稱為第三溫度範圍)。在第三溫度範圍所對應的溫度狀態(亦稱為第三溫度狀態)下，相較於從實體單元71讀取的資料702，從實體單元81讀取的資料702中的錯誤可能更容易被更正，使得後續對資料702的解碼效率提高。藉此，可有效提高在溫度變化較為劇烈的環境下對可複寫式非揮發性記憶體模組43進行資料存取時的資料可靠度。
在一範例實施例中，所述資料刷新操作可由來自主機系統11的寫入指令進行觸發。例如，在一範例實施例中，記憶體管理電路51可從主機系統11接收寫入指令。記憶體管理電路51可根據此寫入指令來判斷第一溫度狀態與第二溫度狀態是否符合第一條件，進而決定是否執行所述資料刷新操作。在一範例實施例中，所述資料刷新操作可於記憶體儲存裝置10處於閒置狀態時、關機前、開機後或任意時間點執行，本發明不加以限制。
圖9是根據本發明的一範例實施例所繪示的資料刷新操作與第二寫入操作的示意圖。請參照圖9，接續於圖7的範例實施例，在執行第一寫入操作之後，記憶體管理電路51可偵測可複寫式非揮發性記憶體模組43的第二溫度狀態。例如，記憶體管理電路51可從溫度感測器57接收溫度值910。溫度值910可反映溫度感測器57在第二時間點所感測到的環境溫度。第二時間點晚於第一時間點。記憶體管理電路51可根據溫度值910獲得第二溫度狀態。
在第二時間點附近，記憶體管理電路51可從主機系統11接收寫入指令901。寫入指令901可指示儲存資料902(亦稱為第二資料)。例如，寫入指令901可指示將資料902儲存至特定的邏輯單元。響應於寫入指令901之接收，記憶體管理電路51可判斷第一溫度狀態與第二溫度狀態是否符合第一條件。
在圖9的範例實施例中，是假設第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件。響應於第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件，記憶體管理電路51可在第二溫度狀態下對實體單元71執行資料刷新操作。例如，在資料刷新操作中，記憶體管理電路51可發送至少一讀取指令序列至可複寫式非揮發性記憶體模組43，以指示可複寫式非揮發性記憶體模組43在第二溫度狀態下將資料702從實體單元71讀取出來。然後，記憶體管理電路51可發送至少一寫入指令序列至可複寫式非揮發性記憶體模組43，以指示可複寫式非揮發性記憶體模組43在第二溫度狀態下將所讀取的資料702重新儲存至實體單元91(即第二實體單元)中。例如，實體單元91也可從圖6的實體單元610(A+1)~610(B)中選擇，且實體單元91不同於實體單元71。此外，對應於所述資料刷新操作，記憶體管理電路51可更新表格資訊700。例如，記憶體管理電路51可重置實體單元71所對應的溫度狀態識別資訊。例如，記憶體管理電路51可將表格資訊700中對應於實體單元71的溫度狀態重置為參數值“000”。
另一方面，響應於第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件，在第二溫度狀態下，記憶體管理電路51可根據寫入指令901對實體單元91執行一個寫入操作(亦稱為第二寫入操作)。第二寫入操作用以將寫入指令901所指示儲存的資料902儲存至實體單元91中。例如，在第二寫入操作中，記憶體管理電路51可發送至少一寫入指令序列至可複寫式非揮發性記憶體模組43，以指示可複寫式非揮發性記憶體模組43在第二溫度狀態下將資料902儲存至實體單元91中。例如，在實體單元91中，資料902可儲存於資料702之前或之後(圖9是以資料902儲存於資料702之後為例)，本發明不加以限制。
對應於將資料902儲存至實體單元91，記憶體管理電路51可更新表格資訊700。例如，根據溫度值910，記憶體管理電路51可將表格資訊700中對應於實體單元91的溫度狀態識別資訊更新為參數值“010”，以反映實體單元91被程式化以儲存資料902時的溫度狀態(即第二溫度狀態)。須注意的是，在另一範例實施例中，第二溫度狀態還可以其他參數值或直接以溫度值910來表示，本發明不加以限制。
須注意的是，在圖7的一範例實施例中，實體單元71被設定為開啟單元。爾後，在圖8或圖9的範例實施例中，記憶體管理電路51可將實體單元81或91設定為新的開啟單元，以取代實體單元71。爾後，來自主機系統11的新資料可被儲存至實體單元81或91。
在圖9的另一範例實施例中，在接收到寫入指令901時，實體單元71仍為開啟單元。因此，記憶體管理電路51可將寫入指令901所指示儲存的資料902先儲存於實體單元71中。此時，實體單元71中同時儲存有資料702與902。爾後，響應於第一溫度狀態與第二溫度狀態符合所述第一條件，在第二溫度狀態下，記憶體管理電路51可在資料刷新操作中將資料702與902(及實體單元71中的其餘資料)重新儲存至實體單元91中。
在一範例實施例中，若第一溫度狀態與第二溫度狀態不符合所述第一條件，記憶體管理電路51可不對實體單元71執行所述資料刷新操作。在未執行所述資料刷新操作的狀況下，實體單元71可被維持為開啟單元，以持續接收來自主機系統11的新資料，直到實體單元71被寫滿為止。
圖10是根據本發明的一範例實施例所繪示的第三寫入操作的示意圖。請參照圖10，接續於圖7的範例實施例，在執行第一寫入操作之後，記憶體管理電路51可偵測可複寫式非揮發性記憶體模組43的第二溫度狀態。例如，記憶體管理電路51可從溫度感測器57接收溫度值1010。溫度值1010可反映溫度感測器57在第二時間點所感測到的環境溫度。第二時間點晚於第一時間點。記憶體管理電路51可根據溫度值1010獲得第二溫度狀態。
在第二時間點附近，記憶體管理電路51可從主機系統11接收寫入指令1001。寫入指令1001可指示儲存資料1002(即第二資料)。例如，寫入指令1001可指示將資料1002儲存至特定的邏輯單元。響應於寫入指令1001之接收，記憶體管理電路51可判斷第一溫度狀態與第二溫度狀態是否符合第一條件。
在圖10的範例實施例中，是假設第一溫度狀態與第二溫度狀態不符合第一條件。響應於第一溫度狀態與第二溫度狀態不符合第一條件，記憶體管理電路51可不對實體單元71執行所述資料刷新操作。取而代之的是，在第二溫度狀態下，記憶體管理電路51可根據寫入指令1001對實體單元71執行一個寫入操作(亦稱為第三寫入操作)。第三寫入操作用以將寫入指令1001所指示儲存的資料1002儲存至實體單元71中。例如，在第三寫入操作中，記憶體管理電路51可發送至少一寫入指令序列至可複寫式非揮發性記憶體模組43，以指示可複寫式非揮發性記憶體模組43在第二溫度狀態下將資料1002儲存至實體單元71中。例如，在實體單元71中，資料1002可儲存於資料702之後，如圖10所示。
對應於將資料1002儲存至實體單元71，記憶體管理電路51可更新表格資訊700。例如，根據溫度值1010，記憶體管理電路51可將表格資訊700中對應於實體單元71的溫度狀態識別資訊從圖7的參數值“101”更新為參數值“001”。參數值“001”可反映實體單元71被程式化以儲存資料1002時的溫度狀態(即第二溫度狀態)。須注意的是，在另一範例實施例中，第二溫度狀態還可以其他參數值或直接以溫度值1010來表示，本發明不加以限制。
須注意的是，在圖10的範例實施例中，記憶體管理電路51並未在第二溫度狀態下對實體單元71執行資料刷新操作。藉此，可在可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度變化不大(例如溫差值未達門檻值或溫差值未落於特定數值範圍內)時，減少過度對記憶胞執行資料搬移所引起的損耗。
須注意的是，記憶體管理電路51可使用一或多種邏輯判斷方式來判斷第一溫度狀態與第二溫度狀態是否符合第一條件，例如判斷第一溫度狀態所對應的溫度值與第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值是否達到一個門檻值及/或判斷此溫差值是否落於一個特定數值範圍內。然後，記憶體管理電路51可根據判斷結果決定是否執行或觸發所述資料刷新操作。
圖11是根據本發明的一範例實施例所繪示的不同的溫度變化狀態下觸發或不觸發資料刷新操作的示意圖。請參照圖11，第一實體單元(例如圖7的實體單元71)所對應的溫度狀態識別資訊可包含參數值“101”、“001”、“010”及“110”。參數值“101”可反映第一實體單元最近一次被程式化時的溫度落於溫度值T(5)至T(3)之間。參數值“001”可反映第一實體單元最近一次被程式化時的溫度落於溫度值T(3)至T(1)之間。參數值“010”可反映第一實體單元最近一次被程式化時的溫度落於溫度值T(2)至T(4)之間。參數值“110”可反映第一實體單元最近一次被程式化時的溫度落於溫度值T(4)至T(6)之間。
在發生溫度變化(例如從第一溫度狀態變化為第二溫度狀態)後，記憶體管理電路51可獲得一個觸發門檻值THR以及可複寫式非揮發性記憶體模組43在第二溫度狀態下的溫度值T。觸發門檻值THR可對應於第一實體單元的第一溫度狀態而決定。例如，假設第一實體單元的第一溫度狀態是以參數值101表示(即第一實體單元最近一次被程式化時的溫度落於溫度值T(5)至T(3)之間)，則對應於第一實體單元的觸發門檻值THR可被設定為相同或相近於溫度值T(1)，如圖11所示。換言之，觸發門檻值THR可用以判斷第一溫度狀態所對應的溫度值與第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值是否達到一個門檻值。根據第一實體單元的不同第一溫度狀態，所決定的觸發門檻值THR可能不同。
記憶體管理電路51可將溫度值T與觸發門檻值THR進行比較。然後，記憶體管理電路51可根據比較結果來判斷第一溫度狀態與第二溫度狀態是否符合第一條件。例如，在圖11的一範例實施例中，若溫度值T大於觸發門檻值THR(等同於第一溫度狀態與第二溫度狀態之間的溫差值達到門檻值)，則記憶體管理電路51可判定第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件並觸發或啟動所述資料刷新操作。或者，在圖11的另一範例實施例中，若溫度值T不大於觸發門檻值THR(等同於第一溫度狀態與第二溫度狀態之間的溫差值未達門檻值)，則記憶體管理電路51可判定第一溫度狀態與第二溫度狀態不符合第一條件且不觸發或啟動所述資料刷新操作。
圖12是根據本發明的一範例實施例所繪示的不同的溫度變化狀態下觸發或不觸發資料刷新操作的示意圖。請參照圖12，第一實體單元(例如圖7的實體單元71)所對應的溫度狀態識別資訊可包含參數值“101”、“001”、“010”及“110”。在發生溫度變化後，記憶體管理電路51可獲得對應於第一實體單元之第一溫度狀態的溫度狀態識別資訊(亦稱為第一溫度狀態識別資訊)以及對應於第二溫度狀態的溫度狀態識別資訊(亦稱為第二溫度狀態識別資訊)。記憶體管理電路51可第一溫度狀態識別資訊與第二溫度狀態識別資訊執行一個邏輯操作。例如，此邏輯操作可包括互斥或(Exclusive OR, XOR)操作。記憶體管理電路51可根據此邏輯操作的執行結果來判斷第一溫度狀態與第二溫度狀態是否符合第一條件。
例如，在圖12的一範例實施例中，假設對應於第一溫度狀態的第一溫度狀態識別資訊包括參數值“001”且對應於第二溫度狀態的第二溫度狀態識別資訊包括參數值“010”。根據此邏輯操作的執行結果(例如XOR操作的執行結果為“011”，其不等於一個預設值“111”)(等同於第一溫度狀態所對應的溫度值與第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值未落於特定數值範圍內)，記憶體管理電路51可判定第一溫度狀態與第二溫度狀態不符合第一條件且不觸發或啟動所述資料刷新操作。或者，在圖12的一範例實施例中，假設對應於第一溫度狀態的第一溫度狀態識別資訊包括參數值“101”且對應於第二溫度狀態的第二溫度狀態識別資訊包括參數值“010”。根據此邏輯操作的執行結果(例如XOR操作的執行結果為“111”，其等於預設值“111”)(等同於第一溫度狀態所對應的溫度值與第二溫度狀態所對應的溫度值之間的溫差值落於特定數值範圍內)，記憶體管理電路51可判定第一溫度狀態與第二溫度狀態符合第一條件並觸發或啟動所述資料刷新操作。須注意的是，圖11與圖12的範例實施例中所提及的邏輯判斷方式皆為範例，非用以限制本發明。
在一範例實施例中，記憶體管理電路51可在可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態改變並維持於第二溫度狀態下超過一段特定時間，才允許啟動所述資料刷新操作。藉此，可避免因可複寫式非揮發性記憶體模組43的溫度狀態頻繁改變而過於頻繁的執行所述資料刷新操作。
在一範例實施例中，在不同的溫度狀態下，記憶體管理電路51可指示可複寫式非揮發性記憶體模組43使用不同的電性參數來對實體單元執行程式化操作，以滿足可複寫式非揮發性記憶體模組43中的記憶胞在不同溫度狀態下的電子特性。例如，所述電性參數可包括程式化電壓(即脈衝電壓)及/或程式化時間等等，本發明不加以限制。例如，在第一溫度狀態下，記憶體管理電路51可指示可複寫式非揮發性記憶體模組43使用特定的電性參數(亦稱為第一電性參數)來程式化第一實體單元中的至少一記憶胞。爾後，在第二溫度狀態下，記憶體管理電路51可指示可複寫式非揮發性記憶體模組43使用不同的電性參數(亦稱為第二電性參數)來程式化第一實體單元中的所述至少一記憶胞。藉此，可透過不同的電性參述來滿足可複寫式非揮發性記憶體模組43中的記憶胞在不同溫度狀態下的電子特性，使得經程式化的記憶胞具有在當前溫度狀態下較佳的電壓狀態。
圖13是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體管理方法的流程圖。請參照圖13，在步驟S1301中，偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第一溫度狀態。在步驟S1302中，在所述第一溫度狀態下，對所述可複寫式非揮發性記憶體模組中的第一實體單元執行第一寫入操作，以將第一資料儲存至所述第一實體單元中。在執行所述第一寫入操作之後，在步驟S1303中，偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第二溫度狀態。在步驟S1304中，判斷所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合第一條件。響應於所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態符合第一條件，在步驟S1305中，在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行資料刷新操作，以將所述第一資料重新儲存至所述可複寫式非揮發性記憶體模組中的第二實體單元中，其中所述第二實體單元不同於所述第一實體單元。此外，若所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態不符合第一條件，則步驟S1303可重複執行。
然而，圖13中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖13中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明不加以限制。此外，圖13的方法可以搭配以上範例實施例使用，也可以單獨使用，本發明不加以限制。
綜上所述，本發明所提出的範例實施例可在溫度變化較為劇烈的環境下，對特定實體單元執行資料刷新操作。藉此，可提高在溫度變化較為劇烈的環境下對可複寫式非揮發性記憶體模組進行資料存取時的可靠度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10, 30:記憶體儲存裝置 11, 31:主機系統 110:系統匯流排 111:處理器 112:隨機存取記憶體 113:唯讀記憶體 114:資料傳輸介面 12:輸入/輸出(I/O)裝置 20:主機板 201:隨身碟 202:記憶卡 203:固態硬碟 204:無線記憶體儲存裝置 205:全球定位系統模組 206:網路介面卡 207:無線傳輸裝置 208:鍵盤 209:螢幕 210:喇叭 32:SD卡 33:CF卡 34:嵌入式儲存裝置 341:嵌入式多媒體卡 342:嵌入式多晶片封裝儲存裝置 41:連接介面單元 42:記憶體控制電路單元 43:可複寫式非揮發性記憶體模組 51:記憶體管理電路 52:主機介面 53:記憶體介面 54:錯誤檢查與校正電路 55:緩衝記憶體 56:電源管理電路 57:溫度感測器 601:儲存區 602:閒置區 610(0)~610(B), 71, 81, 91:實體單元 612(0)~612(C):邏輯單元 700:表格資訊 701, 901, 1001:寫入指令 702, 902, 1002:資料 710, 810, 910, 1010:溫度值 T, T(1)~T(6):溫度值 THR:觸發門檻值 S1301:步驟(偵測可複寫式非揮發性記憶體模組的第一溫度狀態) S1302:步驟(對所述可複寫式非揮發性記憶體模組中的第一實體單元執行第一寫入操作) S1303:步驟(偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第二溫度狀態) S1304:步驟(所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合第一條件) S1305:步驟(在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行資料刷新操作)
圖1是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及輸入/輸出(I/O)裝置的示意圖。 圖2是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及I/O裝置的示意圖。 圖3是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統與記憶體儲存裝置的示意圖。 圖4是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體儲存裝置的概要方塊圖。 圖5是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體控制電路單元的概要方塊圖。 圖6是根據本發明的一範例實施例所繪示的管理可複寫式非揮發性記憶體模組的示意圖。 圖7是根據本發明的一範例實施例所繪示的第一寫入操作的示意圖。 圖8是根據本發明的一範例實施例所繪示的資料刷新操作的示意圖。 圖9是根據本發明的一範例實施例所繪示的資料刷新操作與第二寫入操作的示意圖。 圖10是根據本發明的一範例實施例所繪示的第三寫入操作的示意圖。 圖11是根據本發明的一範例實施例所繪示的不同的溫度變化狀態下觸發或不觸發資料刷新操作的示意圖。 圖12是根據本發明的一範例實施例所繪示的不同的溫度變化狀態下觸發或不觸發資料刷新操作的示意圖。 圖13是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體管理方法的流程圖。
S1301:步驟(偵測可複寫式非揮發性記憶體模組的第一溫度狀態)
S1302:步驟(對所述可複寫式非揮發性記憶體模組中的第一實體單元執行第一寫入操作)
S1303:步驟(偵測所述可複寫式非揮發性記憶體模組的第二溫度狀態)
S1304:步驟(所述第一溫度狀態與所述第二溫度狀態是否符合第一條件)
S1305:步驟(在所述第二溫度狀態下對所述第一實體單元執行資料刷新操作)

Claims (27)

  1. 一種記憶體管理方法，用於一記憶體儲存裝置，其中該記憶體儲存裝置包括一可複寫式非揮發性記憶體模組，該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元，且該記憶體管理方法包括： 偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的一第一溫度狀態； 在該第一溫度狀態下對該多個實體單元中的一第一實體單元執行一第一寫入操作，以將一第一資料儲存至該第一實體單元中； 在執行該第一寫入操作之後，偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的一第二溫度狀態；以及 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態符合一第一條件，在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一資料刷新操作，以將該第一資料重新儲存至該多個實體單元中的一第二實體單元中，其中該第二實體單元不同於該第一實體單元。
  2. 如請求項1所述記憶體管理方法，其中該第一條件包括該第一溫度狀態所對應的溫度值與該第二溫度狀態所對應的溫度值之間的一溫差值達到一門檻值或落於一特定數值範圍內。
  3. 如請求項1所述記憶體管理方法，更包括： 獲得對應於該第一溫度狀態的一觸發門檻值； 獲得該可複寫式非揮發性記憶體模組在該第二溫度狀態下的一溫度值； 比較該觸發門檻值與該溫度值；以及 根據一比較結果判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  4. 如請求項1所述記憶體管理方法，更包括： 獲得對應於該第一溫度狀態的一第一溫度狀態識別資訊； 獲得對應於該第二溫度狀態的一第二溫度狀態識別資訊； 對該第一溫度狀態識別資訊與該第二溫度狀態識別資訊執行一邏輯操作；以及 根據該邏輯操作的一執行結果判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  5. 如請求項1所述記憶體管理方法，其中偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的該第二溫度狀態的步驟包括： 從一主機系統接收一寫入指令；以及 響應於該寫入指令判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  6. 如請求項5所述記憶體管理方法，更包括： 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態符合該第一條件，在該第二溫度狀態下對該第二實體單元執行一第二寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第二實體單元中；以及 根據該第二溫度狀態更新對應於該第二實體單元的一溫度狀態識別資訊。
  7. 如請求項5所述記憶體管理方法，更包括： 在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一第二寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第一實體單元中；以及 在該資料刷新操作中，將該第一資料連同該第二資料從該第一實體單元中讀取出來並一併儲存至該第二實體單元中。
  8. 如請求項5所述記憶體管理方法，更包括： 根據該第一溫度狀態記錄對應於該第一實體單元的一溫度狀態識別資訊； 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態不符合該第一條件，在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一第三寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第一實體單元中；以及 根據該第二溫度狀態更新對應於該第一實體單元的該溫度狀態識別資訊。
  9. 如請求項1所述記憶體管理方法，更包括： 在該第一溫度狀態下，指示該可複寫式非揮發性記憶體模組使用一第一電性參數來程式化該第一實體單元中的至少一記憶胞；以及 在該第二溫度狀態下，指示該可複寫式非揮發性記憶體模組使用一第二電性參數來程式化該至少一記憶胞，其中該第一電性參數不同於該第二電性參數。
  10. 一種記憶體儲存裝置，包括： 一連接介面單元，用以連接至一主機系統； 一可複寫式非揮發性記憶體模組，其包括多個實體單元；以及 一記憶體控制電路單元，連接至該連接介面單元與該可複寫式非揮發性記憶體模組， 其中該記憶體控制電路單元用以偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的一第一溫度狀態， 該記憶體控制電路單元更用以在該第一溫度狀態下對該多個實體單元中的一第一實體單元執行一第一寫入操作，以將一第一資料儲存至該第一實體單元中， 在執行該第一寫入操作之後，該記憶體控制電路單元更用以偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的一第二溫度狀態，並且 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態符合一第一條件，該記憶體控制電路單元更用以在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一資料刷新操作，以將該第一資料重新儲存至該多個實體單元中的一第二實體單元中，其中該第二實體單元不同於該第一實體單元。
  11. 如請求項10所述記憶體儲存裝置，其中該第一條件包括該第一溫度狀態所對應的溫度值與該第二溫度狀態所對應的溫度值之間的一溫差值達到一門檻值或落於一特定數值範圍內。
  12. 如請求項10所述記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以： 獲得對應於該第一溫度狀態的一觸發門檻值； 獲得該可複寫式非揮發性記憶體模組在該第二溫度狀態下的一溫度值； 比較該觸發門檻值與該溫度值；以及 根據一比較結果判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  13. 如請求項10所述記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以： 獲得對應於該第一溫度狀態的一第一溫度狀態識別資訊； 獲得對應於該第二溫度狀態的一第二溫度狀態識別資訊； 對該第一溫度狀態識別資訊與該第二溫度狀態識別資訊執行一邏輯操作；以及 根據該邏輯操作的一執行結果判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  14. 如請求項10所述記憶體儲存裝置，其中偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的該第二溫度狀態的操作包括： 從一主機系統接收一寫入指令；以及 響應於該寫入指令判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  15. 如請求項14所述記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以： 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態符合該第一條件，在該第二溫度狀態下對該第二實體單元執行一第二寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第二實體單元中；以及 根據該第二溫度狀態更新對應於該第二實體單元的一溫度狀態識別資訊。
  16. 如請求項14所述記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以： 在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一第二寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第一實體單元中；以及 在該資料刷新操作中，指示該可複寫式非揮發性記憶體模組將該第一資料連同該第二資料從該第一實體單元中讀取出來並一併儲存至該第二實體單元中。
  17. 如請求項14所述記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以： 根據該第一溫度狀態記錄對應於該第一實體單元的一溫度狀態識別資訊； 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態不符合該第一條件，在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一第三寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第一實體單元中；以及 根據該第二溫度狀態更新對應於該第一實體單元的該溫度狀態識別資訊。
  18. 如請求項10所述記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以： 在該第一溫度狀態下，指示該可複寫式非揮發性記憶體模組使用一第一電性參數來程式化該第一實體單元中的至少一記憶胞；以及 在該第二溫度狀態下，指示該可複寫式非揮發性記憶體模組使用一第二電性參數來程式化該至少一記憶胞，其中該第一電性參數不同於該第二電性參數。
  19. 一種記憶體控制電路單元，用以控制一可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元，且該記憶體控制電路單元包括： 一主機介面，用以連接至一主機系統； 一記憶體介面，用以連接至該可複寫式非揮發性記憶體模組；以及 一記憶體管理電路，連接至該主機介面與該記憶體介面， 其中該記憶體控制電路單元用以偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的一第一溫度狀態， 該記憶體管理電路更用以在該第一溫度狀態下對該多個實體單元中的一第一實體單元執行一第一寫入操作，以將一第一資料儲存至該第一實體單元中， 在執行該第一寫入操作之後，該記憶體管理電路更用以偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的一第二溫度狀態，並且 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態符合一第一條件，該記憶體管理電路更用以在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一資料刷新操作，以將該第一資料重新儲存至該多個實體單元中的一第二實體單元中，其中該第二實體單元不同於該第一實體單元。
  20. 如請求項19所述記憶體控制電路單元，其中該第一條件包括該第一溫度狀態所對應的溫度值與該第二溫度狀態所對應的溫度值之間的一溫差值達到一門檻值或落於一特定數值範圍內。
  21. 如請求項19所述記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以： 獲得對應於該第一溫度狀態的一觸發門檻值； 獲得該可複寫式非揮發性記憶體模組在該第二溫度狀態下的一溫度值； 比較該觸發門檻值與該溫度值；以及 根據一比較結果判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  22. 如請求項19所述記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以： 獲得對應於該第一溫度狀態的一第一溫度狀態識別資訊； 獲得對應於該第二溫度狀態的一第二溫度狀態識別資訊； 對該第一溫度狀態識別資訊與該第二溫度狀態識別資訊執行一邏輯操作；以及 根據該邏輯操作的一執行結果判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  23. 如請求項19所述記憶體控制電路單元，其中偵測該可複寫式非揮發性記憶體模組的該第二溫度狀態的操作包括： 從一主機系統接收一寫入指令；以及 響應於該寫入指令判斷該第一溫度狀態與該第二溫度狀態是否符合該第一條件。
  24. 如請求項23所述記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以： 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態符合該第一條件，在該第二溫度狀態下對該第二實體單元執行一第二寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第二實體單元中；以及 根據該第二溫度狀態更新對應於該第二實體單元的一溫度狀態識別資訊。
  25. 如請求項23所述記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以： 在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一第二寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第一實體單元中；以及 在該資料刷新操作中，指示該可複寫式非揮發性記憶體模組將該第一資料連同該第二資料從該第一實體單元中讀取出來並一併儲存至該第二實體單元中。
  26. 如請求項23所述記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以： 根據該第一溫度狀態記錄對應於該第一實體單元的一溫度狀態識別資訊； 響應於該第一溫度狀態與該第二溫度狀態不符合該第一條件，在該第二溫度狀態下對該第一實體單元執行一第三寫入操作，以將該寫入指令所指示的一第二資料儲存至該第一實體單元中；以及 根據該第二溫度狀態更新對應於該第一實體單元的該溫度狀態識別資訊。
  27. 如請求項19所述記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以： 在該第一溫度狀態下，指示該可複寫式非揮發性記憶體模組使用一第一電性參數來程式化該第一實體單元中的至少一記憶胞；以及 在該第二溫度狀態下，指示該可複寫式非揮發性記憶體模組使用一第二電性參數來程式化該至少一記憶胞，其中該第一電性參數不同於該第二電性參數。
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