TWI488189B - 一種具供電控制模組之快閃記憶體裝置以及其供電判定方法 - Google Patents

Description

一種具供電控制模組之快閃記憶體裝置以及其供電判定方法

本發明揭露一種具供電控制模組之快閃記憶體裝置，以及一種快閃記憶體裝置之供電判定方法；尤指一種利用供電控制模組提供一突波工作電壓值予一快閃記憶體裝置進行運作，該供電控制模組包含於該快閃記憶體裝置之中，以及一種判定用以運作該快閃記憶體裝置所需之該突波工作電壓值之方法。

隨著快閃記憶體裝置之處理速度和容量的迅速提升，其電力需求量亦隨之上升。因此若以固定供電量作為快閃記憶體裝置之供電模式，則難以涵蓋該快閃記憶體裝置於所有工作狀態之電力需求。

快閃記憶體裝置如其電力需求量上升，將伴隨幾種狀態發生，例如：第一，由於供電電源不穩定，造成該快閃記憶體裝置因電源供應量不足而產生故障；第二，由於該快閃記憶體裝置發生無預期的供電錯誤，進而造成儲存於該快閃記憶體裝置中的資料發生毀損。

為解決上述之缺陷內容，或許透過提高裝置中電容數量或電容儲電量來作為解決方案。然而提高裝置中電容數量或電容儲電量將顯著增加快閃記憶體裝置之製造成本。

本發明主要提供一種供電控制模組，適用於一快閃記憶體裝置，其中主要包括一供電策略選取器和一電壓設定模組。供電策略選取器主要用以當快閃記憶體裝置接收一指令時，依據當前快閃記憶體裝置之一快閃晶片狀態，於一供電策略查找表中決定一第一突波工作電壓值。而電壓設定模組則用以下達一電壓設定指示，使快閃記憶體裝置於執行指令期間使用供電策略選取器所決定之第一突波工作電壓值。

本發明另外提供一種快閃記憶體裝置，其中包括：一記憶單元、一供電控制模組，和一供電電路。記憶單元用以存放一供電策略查找表，其中記錄有快閃記憶體裝置之各式快閃晶片狀態即其所分別對應的經驗操作電壓值。供電控制模組包括有一供電策略選取器和一電壓設定模組，供電策略選取器用以當快閃記憶體裝置接收一指令時，依據當前快閃記憶體裝置中一快閃晶片狀態，於供電策略查找表中進行查詢以決定一第一突波工作電壓值；而電壓設定模組則用以下達一電壓設定指示，使快閃記憶體裝置於執行該指令期間使用供電策略選取器所決定之第一突波工作電壓值。供電電路用以接收電壓設定模組所下達之電壓設定指示，並執行該電壓設定指示內容。

本發明另外提供一種快閃記憶體裝置決定工作電壓的方法，包括於接收一指令後，依據當前快閃記憶體裝置之一快閃晶片狀態於一供電策略查找表中進行查詢，以從複數筆經驗操作電壓資料中選擇一經驗操作電壓值；依據所選擇之經驗操作電壓值來決定一第一突波工作電壓值，其中第一突波工作電壓值大於經驗操作電壓值；以及於指令執行期間， 採用第一突波工作電壓來運作快閃記憶體裝置。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式作詳細說明。

100‧‧‧快閃記憶體裝置

110‧‧‧控制器

120‧‧‧供電策略選取器

130‧‧‧記憶單元

140‧‧‧電壓設定模組

150‧‧‧供電電路

160‧‧‧資料輸入輸出模組

170‧‧‧供電策略查找表

180‧‧‧供電控制模組

200‧‧‧主控端

VB1‧‧‧第一突波工作電壓值

VB2‧‧‧第二突波工作電壓值

VSO‧‧‧經驗操作電壓值

VId‧‧‧待機電壓值

t11、t12、t13、t21、t22、t23、t31、t32‧‧‧時間點

300~308‧‧‧步驟

圖1係為依據本發明所繪示之快閃記憶體裝置元件功能方塊圖。

圖2-4係為圖1所繪示之快閃記憶體裝置之操作時間與工作電壓示意圖。

圖5係為依據本發明所繪示之快閃記憶體裝置工作電壓決定方法之流程示意圖。

為能滿足快閃記憶體裝置較高的電力需求內容，而不至於造成製造成本的上升，或是造成資料損毀和硬體缺陷故障，本發明揭露一種供電控制模組，具有該供電控制模組之快閃記憶體裝置，以及一種用以判定快閃記憶體裝置操作電壓之方法。本發明主要目的為提供一種突波工作電壓供快閃記憶體裝置進行運作使用，藉此確保當該快閃記憶體裝置於執行一接收指令內容時，在任何操作狀態下都能保有足夠的工作電力，因此該快閃記憶體裝置即可避免因操作電壓不足所造成的資料損毀或硬體故障。

請參見圖1，圖1為依據本發明所提供之一較佳實施例所繪示之快閃記憶體裝置100，其中包括供電控制模組180用以確保其運作上的穩定。如圖1中所示，快閃記憶體裝置100電性連接於主控端200，藉此快閃記 憶體裝置100可接收來自主控端200所傳送的指令，其中該指令內容可能包括資料輸入輸出指令群。快閃記憶體裝置100包括控制器110、記憶單元130、和供電電路150。控制器110中包括有供電控制模組180和資料輸入輸出模組160，而資料輸入輸出模組160主要用以執行自主控端200接收的指令內容。

記憶單元130中存放有供電策略查找表170。供電策略查找表170中記錄有快閃記憶體裝置100之各式快閃晶片狀態及其所分別對應的經驗操作電壓值(empirical operating voltage)，而當資料輸入輸出模組160接收並執行來自主控端200所傳送的指令時，則主要由資料輸入輸出模組160提供快閃記憶體裝置100之各式快閃晶片狀態內容。各式快閃晶片狀態內容可能受到許多因素所影響，包括操作頻率、晶片容量大小、晶片種類、交錯排列狀態、或是快閃記憶體裝置100中採用的資料通道數目等。依據本發明所提供之一較佳實施例，快閃晶片狀態內容是受到許多因素之合併所影響，包括操作頻率、晶片容量大小、晶片種類、交錯排列狀態、或是快閃記憶體裝置100中採用的資料通道數目等。快閃記憶體裝置100中每一種快閃晶片狀態皆可對應快閃記憶體裝置100之一經驗操作電壓值，因此快閃記憶體裝置100中的每一快閃晶片狀態與其所對應的經驗操作電壓值內容，即可經由對快閃記憶體裝置100進行實驗，並統計實驗數據的方式來建立，進而完成供電策略查找表170的內容。

供電電路150的配置，主要用以依據控制器110所提供的一供電設定指令，來對快閃記憶體裝置100進行運作。

供電控制模組180包括供電策略選取器120和電壓設定模組 140。供電策略選取器120主要用以依據由資料輸入輸出模組160所提供之快閃記憶體裝置100當前的快閃晶片狀態，以此作為查詢供電策略查找表170內容時之查詢索引，以於供電策略查找表170中選擇一對應經驗操作電壓值，其中供電策略查找表170中存有複數筆經驗操作電壓值資料和相對應的快閃記憶體裝置100中之快閃晶片狀態。

供電策略選取器120主要用以依據所選取的經驗操作電壓值，來決定快閃記憶體裝置100之一第一突波工作電壓值，其中該經驗操作電壓值小於該第一突波工作電壓值，並同時對電壓設定模組140傳送一第一指令，即指示電壓設定模組140使用該第一突波工作電壓值。當電壓設定模組140接收到該第一指令後，即對供電電路150傳送一電壓設定指令以指示供電電路150採用該第一突波工作電壓值，因而於資料輸入輸出模組160執行該電壓設定指令之過程中，該供電電路150回應該電壓設定指令而採用該第一突波工作電壓值以供快閃記憶體100運作。

以下即針對快閃記憶體裝置100之運作方式作較詳盡的說明。

於本發明所述之較佳實施例中，記憶單元130中已事先存有供電策略查找表170。當主控端200傳送一新指令時，即由快閃記憶體裝置100之控制器110接收，並由資料輸入輸出模組160執行該新指令內容。同時供電策略選取器120於記憶單元130中的供電策略查找表170中進行查詢，以對接受到的新指令作回應。於供電策略查找表170中進行查詢時，首先由資料輸入輸出模組160提供當下快閃晶片狀態予供電策略選取器120後，並依據當下快閃晶片狀態來決定所對應的經驗操作電壓值。

接下來供電策略選取器120即決定一第一突波工作電壓值，其中該第一突波工作電壓值高於所選取的操作電壓值，並同時對電壓設定模組140傳送一第一指示，即指示電壓設定模組140使用該第一突波工作電壓值。當電壓設定模組140接收到該第一指示後，即對供電電路150傳送一電壓設定指令，最後供電電路150即採用第一突波工作電壓值來供應快閃記憶體裝置100進行運作。當資料輸入輸出模組160執行指令時，即藉此來回應該電壓設定指令。

於此需特別說明的是，使用第一突波工作電壓值的目的為避免供電電路150所使用的工作電壓小於所選取的操作電壓值，若快閃記憶體裝置100發生無預期的電力錯誤或異常時，可能因為供電電路150所使用的工作電壓小於所選取的操作電壓值，而導致快閃記憶體裝置100發生例如是緩衝運作(buffered operation)等不精確的運作方式。舉例來說，當快閃記憶體裝置100發生無預期的電力錯誤或異常時，快閃記憶體裝置100通常在其電力完全喪失之前，需要些許額外的時間來針對當下所連結的檔案內容或當下所使用的參數內容進行緩衝(buffering)；此時由於使用了第一突波工作電壓值，相較於一般操作電壓值掉落於經驗操作電壓值之下的時間較長，故快閃記憶體裝置100便得以獲取更多的緩衝運作時間，如此一來亦可用以確保快閃記憶體裝置100運作上的精確度。

依據本發明所提供之其他較佳實施例，由主控端200對快閃記憶體裝置100發出的指令內容可能包括但不限於：一資料讀取指令、一資料寫入指令、一DMA(Direct Memory Access)指令、或是一快閃程式指令。

依據本發明所提供之其他較佳實施例，資料輸入輸出模組 160處理主控端200所傳送之指令功能，可由控制器110其他模組單元取代之。而快閃晶片狀態亦須相對應地轉由其他模組單元提供，依此作為於供電策略查找表170中的查詢索引。

接下來請同時參見圖2-圖4，其繪示了依據本發明所提供之較佳實施例，供電策略選取器120如何在選取一經驗操作電壓值VSO之後，決定操作電壓予供電電路150之示意圖。於此需特別說明的是於接受來自主控端200的指令之前，快閃記憶體裝置100為處於一待機狀態，故供電電路150於初始狀態即採待機電壓值VId。

如圖2所示，於時間點t11顯示資料輸入輸出模組160開始接收執行來自主控端的指令內容，而於時間點t12顯示資料輸入輸出模組160完成執行指令內容。經圖2中可得知，於時間點t11，供電策略選取器120決定了一高於經選取的經驗操作電壓值VSO之第一突波工作電壓值VB1，而供電電路150即自時間點t11開始採用該第一突波工作電壓值VB1至時間點t13。而接下來為了在不影響指令執行的時間區間一即時間點t13至t12一能節省電力消耗，供電策略選取器120可經由電壓設定模組140對供電電路150下達使用經選取的經驗操作電壓值VSO之指令，以取代使用第一突波工作電壓值VB1，其中經選取的經驗操作電壓值VSO亦可視為一低於第一突波工作電壓值VB1且高於經選取的經驗操作電壓值VSO之中間電壓值。當到達時間點t12之後，快閃記憶體裝置100進入待機狀態，此時已無必要確保指令得以安全執行，因此供電策略選取器120即對電壓設定模組140下達指令，使供電電路150於快閃記憶體裝置100回復到待機狀態時採用待機電壓值VId。

依據本發明所提供之另一較佳實施例，供電策略選取器120 可依據供電策略查找表170中對應快閃記憶體裝置100快閃晶片狀態的內容或是所接收的指令內容，進一步決定採用第一突波工作電壓值VB1之一第一區間，例如介於時間點t11至t13的時間區間長度；以及採用經選取的經驗操作電壓值VSO之一第二區間，例如介於時間點t13至t12的時間區間長度。而供電電路150接著即依據供電策略選取器120之決定內容，於所述第一區間採用第一突波工作電壓值VB1，於所述第二區間採用經選取的經驗操作電壓值VSO。於本發明所提供之另一較佳實施例，供電策略選取器120可用以決定所述第一區間和第二區間的時間總長度，例如時間點t11至t12，該時間區段即不少於快閃記憶體裝置100完整執行指令的時間長度。

除了確保所接收到的指令內容得以被確實執行之外，於時間點t11採用第一突波工作電壓值VB1可避免因高用電量指令(例如：資料輸入輸出指令)所造成的操作電壓突降狀況。

依據本發明所提供之一較佳實施例，供電策略選取器120可決定至少兩組突波工作電壓值，以節省部份的電力輸出，如圖2中所示。請參見圖3，除了第一突波工作電壓值VB1之外，供電策略選取器120另可決定一第二突波工作電壓值VB2，其值為大於經驗操作電壓值VSO而小於第一突波工作電壓值VB1，同時對電壓設定模組140發送指令，使供電電路150輪流採用第一突波工作電壓值VB1和第二突波工作電壓值VB2。於此需特別說明的是，第二突波工作電壓值VB2並不一定為一固定值，舉凡介於第一突波工作電壓值VB1和經驗操作電壓值VSO之間的電壓值，皆可為第二突波工作電壓值VB2。近似於前述有關圖2之說明內容，當輪流採用第一突波工作電壓值VB1和第二突波工作電壓值VB2之後，供電策略選取器120即可發出採用 經驗操作電壓值VSO之指示。

依據本發明所提供之另一較佳實施例，供電策略選取器120可進一步決定採用第一突波工作電壓值VB1之一第一區間，例如圖3所示的時間點t21至t22，以及採用第二突波工作電壓值VB2之一第二區間，例如時間點t22至t23，其中t21即代表當快閃記憶體裝置100接收指令的初始時間點。而供電電路150即依據供電策略選取器120所提供之指示內容，於第一區間內採用第一突波工作電壓值VB1，而於第二區間採用第二突波工作電壓值VB2。依據本發明所提供之另一較佳實施例，供電策略選取器120可直接決定第一區間和第二區間的總時間長度，例如時間點t21至t23之區間，即不小於快閃記憶體裝置100執行指令所需的最小時間即可。

依據本發明所提供之另一較佳實施例，於採用所有突波工作電壓(例如第一突波工作電壓值VB1和第二突波工作電壓值VB2)，或是當完成執行指令之後，快閃記憶體裝置100此時即進入待機狀態，而供電策略選取器120即指示採用待機電壓值VId來維持快閃記憶體裝置100之運作，如圖2-4中所示。

於此需特別說明的是，於圖4中時間點t31代表快閃記憶體裝置100接收並開始執行指令，而時間點t32則代表採用第一突波工作電壓值VB1完成指令執行的結束時間點。若指令執行完成後繼續採用第一突波工作電壓值VB1，可更進一步確保指令執行的完整性。於本發明所提供之另一較佳實施例，使用待機電壓值VId的時間區間亦可由供電策略選取器120經參照供電策略查找表170所儲存的資訊後來決定之。雖然於圖4中所述的實施方式相較於圖2可能產生較多的電力消耗，然而圖4的實施方式由於供電電 路150於指令執行期間所採用的工作電壓值皆不至低於經驗操作電壓值VSO，因此可使指令執行的過程較為可靠。

綜觀上述有關圖2至圖4之說明內容，當供電策略選取器120於供電策略查找表170中進行查詢時，記憶單元130此時將回覆經選取的經驗操作電壓值VSO和/或至少一時間區間T，其中包括分別採用高於經選取的操作電壓值之至少一突波工作電壓值、一經選取的經驗操作電壓值，或是甚至包括一待機電壓值等。當供電策略選取器120將供電決定內容傳送至電壓設定模組140，而後電壓設定模組140據此對供電電路150下達電壓設定指令以使快閃記憶體裝置100進行相關運作，其中所述的供電決定和電壓設定指令內容可能選擇性地包括例如：第一突波工作電壓值VB1、第二突波工作電壓值VB2、經驗操作電壓值VSO、待機電壓值VId，和/或時間區間T等資訊，如圖1中所示。

接下來請參見圖5，為依據圖1至4所述內容繪示一種決定快閃記憶體裝置操作電壓的方法。如圖5中所示，包括以下步驟內容：步驟300：開始。

步驟302：於一快閃記憶體裝置中儲存一供電策略查找表，其中存放有複數筆經驗操作電壓值和快閃晶片狀態之關聯性。

步驟304：於該快閃記憶體裝置接收一指令後，以當前快閃記憶體裝置之快閃晶片狀態做為索引而於供電策略查找表中進行查詢，並依據供電策略查找表中的資訊內容從複數筆經驗操作電壓資料中選擇一經驗操作電壓值，以產生一經驗操作電壓。

步驟306：依據所選取的經驗操作電壓值來決定該快閃記憶 體裝置之一第一突波工作電壓，其中該經驗操作電壓值係低於該第一突波工作電壓值。

步驟308：於執行指令期間，採用第一突波工作電壓來運作該快閃記憶體裝置。

圖5中所述步驟，若經合理的合併和/或置換，亦或增加前述所提到的各種限制內容，也應合理視為本發明的實施例。

本發明主要揭露一種供電控制模組，一種具有該供電控制模組的快閃記憶體裝置，以及適用於該快閃記憶體裝置的一種工作電壓決定方法。使用本發明所述之方法，快閃記憶體裝置之實際工作電壓值可高於一經驗操作電壓值，使快閃記憶體裝置當遭受無預警的電力供應錯誤或故障時，得以進行較完整的資料或參數緩衝，或是藉此確保快閃記憶體裝置得以進行更精確的運作。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧快閃記憶體裝置

110‧‧‧控制器

120‧‧‧供電策略選取器

130‧‧‧記憶單元

140‧‧‧電壓設定模組

150‧‧‧供電電路

160‧‧‧資料輸入輸出模組

170‧‧‧供電策略查找表

180‧‧‧供電控制模組

200‧‧‧主控端

Claims (17)

1. 一種供電控制模組，適用於一快閃記憶體裝置，包括：一供電策略選取器，用以當該快閃記憶體裝置接收一指令時，依據當前該快閃記憶體裝置之一快閃晶片狀態，於一供電策略查找表中決定一第一突波工作電壓值，其中該快閃記憶體裝置之該快閃晶片狀態係對應該快閃記憶體裝置之一經驗操作電壓值，且該第一突波工作電壓值係高於該經驗操作電壓值；以及一電壓設定模組，用以下達一電壓設定指示，使該快閃記憶體裝置於執行該指令期間採用該供電策略選取器所決定之該第一突波工作電壓值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之供電控制模組，其中該第一突波工作電壓值之決定方式為：於該供電策略查找表中選擇該經驗操作電壓值，其中該供電策略查找表中記錄有該快閃記憶體裝置之各式快閃晶片狀態所分別對應的經驗操作電壓值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之供電控制模組，其中該供電策略選取器更包括於採用該第一突波工作電壓值後，決定一中間電壓值供該快閃記憶體裝置進行運作，而該中間電壓值則低於該第一突波工作電壓而高於所選擇之該經驗操作電壓值。
4. 如申請專利範圍第3項所述之供電控制模組，其中該供電策略選取器更包括用以查詢該供電策略查找表以分別決定採用該第一突波工作電壓值之一第一時間區間，以及採用該中間電壓值之一第二時間區間，而該第一時間區間與該第二時間區間的總和不小於該快閃記憶體裝置執行指令所需之一總時間值。
5. 如申請專利範圍第2項所述之供電控制模組，其中各式該快閃晶片狀態取決於該快閃記憶體裝置之一操作頻率、一容量大小、一晶片種類、或是採用的一資料通道數目等。
6. 如申請專利範圍第1項所述之供電控制模組，其中該供電策略選取器更包括用以決定該快閃記憶體裝置採用該第一突波工作電壓值之一時間區間，而該時間區間之長度不小於該快閃記憶體裝置執行該指令所需時間。
7. 一種快閃記憶體裝置，包括：一記憶單元，用以存放一供電策略查找表，該供電策略查找表中記錄有該快閃記憶體裝置之各式快閃晶片狀態即其所分別對應的經驗操作電壓值；一供電控制模組，包括：一供電策略選取器，用以當該快閃記憶體裝置接收一指令時，依據當前該快閃記憶體裝置中一快閃晶片狀態，於該供電策略查找表中進行查詢以決定一第一突波工作電壓值，其中該快閃記憶體裝 置之該快閃晶片狀態係對應該快閃記憶體裝置之一經驗操作電壓值，且該第一突波工作電壓值係高於該經驗操作電壓值；以及一電壓設定模組，用以下達一電壓設定指示，使該快閃記憶體裝置於執行該指令期間採用該供電策略選取器所決定之該第一突波工作電壓值；以及一供電電路，用以接收該電壓設定模組所下達之該電壓設定指示，並執行該電壓設定指示內容。
8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該供電策略選取器更包括用以決定一中間電壓值，使用於該快閃記憶體裝置於採用該第一突波工作電壓值運作之後，且該中間電壓值為小於該第一突波工作電壓值而不小於該經驗操作電壓值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該供電策略選取器更包括用以查詢該供電策略查找表以分別決定採用該第一突波工作電壓值之一第一時間區間，以及採用該中間電壓值之一第二時間區間，而該第一時間區間與該第二時間區間的總和不小於該快閃記憶體裝置執行該指令所需之一總時間值。
10. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該供電策略選取器更包括用以決定該快閃記憶體裝置採用該第一突波工作電壓值之一時間區間，而該時間區間之長度不小於該快閃記憶體裝置執行該指令所需時間。
11. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中各式該快閃晶片狀態取決於該快閃記憶體裝置之一操作頻率、一容量大小、一晶片種類、或是採用的一資料通道數目等。
12. 一種快閃記憶體裝置決定工作電壓的方法，包括：於接收一指令後，以當前該快閃記憶體裝置之一快閃晶片狀態做為索引於一供電策略查找表中進行查詢，以從複數筆經驗操作電壓資料中選擇一經驗操作電壓值，其中該供電策略查找表中存有該複數筆經驗操作電壓資料與該快閃記憶體裝置中複數筆快閃晶片狀態資料之對應關係，即該快閃記憶體裝置中該複數筆快閃晶片狀態中的其中一筆係對應該快閃記憶體裝置中該複數筆經驗操作電壓資料中的其中一筆；依據所選擇之該經驗操作電壓值來決定一第一突波工作電壓值，其中該第一突波工作電壓值大於該經驗操作電壓值；以及於該指令執行期間，採用該第一突波工作電壓來運作該快閃記憶體裝置。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包括：查詢該供電策略查找表以決定採用該第一突波工作電壓值之一時間區間，其中該時間區間為不小於該快閃記憶體裝置執行該指令所需之時間。
14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包括： 決定一中間電壓值，該中間電壓值為小於該第一突波工作電壓值而不小於該經驗操作電壓值；以及於該指令執行期間，採用該第一突波工作電壓值運作之後，即採用該中間電壓值來運作該快閃記憶體裝置。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，更包括：決定一總時間區間，該總時間區間為採用該第一突波工作電壓值和該中間電壓值運作之時間長度，且該總時間區間為不小於該快閃記憶體裝置執行該指令所需之時間。
16. 如申請專利範圍第14項所述之方法，更包括：於該快閃記憶體裝置完成執行該指令後，採用一待機電壓值來運作該快閃記憶體裝置，其中該待機電壓值小於該經驗操作電壓值。
17. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包括：於該快閃記憶體裝置完成執行該指令後，採用一待機電壓值來運作該快閃記憶體裝置，其中該待機電壓值小於該經驗操作電壓值。