TWI569144B - 資料儲存裝置及其斷電事件判斷方法 - Google Patents

Description

資料儲存裝置及其斷電事件判斷方法

本發明係關於一種資料儲存裝置，特別係關於可判斷頁面是否遭受斷電攻擊之資料儲存裝置。

快閃記憶體為一種普遍的非揮發性資料儲存裝置，係以電性方式抹除與程式化。以非及閘型的快閃記憶體(即NAND FLASH)為例，常用作記憶卡(memory card)、通用序列匯流排閃存裝置(USB flash device)、固態硬碟(SSD)、嵌入式快閃記憶體模組(eMMC)…等使用。

快閃記憶體(如，NAND FLASH)的儲存陣列包括複數個區塊(blocks)，其中浮置閘極電晶體可用以構成快閃記憶體。浮置閘極電晶體中之浮置閘極，可捕捉的電荷以儲存資料。然而，儲存於浮置閘極之電荷會由於快閃記憶體之操作以及各種環境參數，自浮置閘極流失，造成資料讀取或者寫入的錯誤。另外，當電源不穩定時，也會造成資料讀取或者寫入的錯誤。

本發明所提供之資料儲存裝置可判斷頁面是否遭受斷電攻擊。

本發明提供一種資料儲存裝置。資料儲存裝置包 括一快閃記憶體以及一控制器。快閃記憶體包括複數頁面，其中每一頁面包括一備用區域(Spare Area)，並且每一備用區域包括一斷電計數(POR Count)。控制器被設置為根據頁面中備用區域所儲存的斷電計數，判斷頁面中之一第一頁面是否遭受斷電攻擊。

在一實施例中，快閃記憶體更包括一紀錄表，用以記錄一參考斷電計數，其中每當資料儲存裝置被斷電後，控制器被設置為將參考斷電計數加一。控制器被設置為當對頁面中之至少一目標頁面進行一寫入程序時，將紀錄表中之參考斷電計數寫入目標頁面之備用區域以作為目標頁面之斷電計數。

在另一實施例中，控制器被設置為用以讀取第一頁面之斷電計數以及與第一頁面相鄰並且位於第一頁面前方之一第二頁面之斷電計數，並將第一頁面之斷電計數與第二頁面之斷電計數進行比較，其中當第一頁面之斷電計數不同於第二頁面之斷電計數時，判斷第一頁面遭受過斷電攻擊。

又另一實施例中，控制器被設置為用以讀取與第一頁面相鄰之一第二頁面以及一第三頁面之斷電計數，並將第二頁面之斷電計數與第三頁面之斷電計數進行比較，其中當第二頁面之斷電計數不同於第三頁面之斷電計數時，判斷第一頁面遭受過斷電攻擊。

另外，第一頁面係無法被控制器成功讀取之頁面。

本發明另提供一種斷電事件判斷方法，適用於具有一快閃記憶體之一資料儲存裝置，其中快閃記憶體包括複數頁面，每一頁面包括一備用區域(Spare Area)。斷電事件判斷 方法包括：當頁面進行一寫入程序時，將一參考斷電計數寫入被執行寫入程序之每一頁面之備用區域以作為頁面之一斷電計數；以及根據頁面中備用區域所儲存的斷電計數，判斷頁面中之一第一頁面是否遭受斷電攻擊。

在一實施例中，斷電事件判斷方法更包括每當資料儲存裝置被斷電後，將參考斷電計數加一。

在另一實施例中，斷電事件判斷方法更包括：讀取第一頁面之斷電計數以及與第一頁面相鄰並且位於第一頁面前方之一第二頁面之斷電計數；將第一頁面之斷電計數與第二頁面之斷電計數進行比較；以及當第一頁面之斷電計數不同於第二頁面之斷電計數時，判斷第一頁面遭受過斷電攻擊。

又另一實施例中，斷電事件判斷方法更包括：讀取與第一頁面相鄰之一第二頁面以及一第三頁面之斷電計數；將第二頁面之斷電計數與第三頁面之斷電計數進行比較；以及當第二頁面之斷電計數不同於第三頁面之斷電計數時，判斷第一頁面遭受過斷電攻擊。

另外，第一頁面係無法被控制器成功讀取之頁面。

100‧‧‧電子系統

120‧‧‧主機

140‧‧‧資料儲存裝置

160‧‧‧控制器

162‧‧‧運算單元

164‧‧‧永久記憶體

180‧‧‧快閃記憶體

TB1‧‧‧紀錄表

SPA1-SPAN‧‧‧備用區域

P1-PN‧‧‧頁面

PORC1~PORCN‧‧‧斷電計數

UECC‧‧‧第一頁面

S700-S702、S800-S806、S900-S906‧‧‧步驟

第1圖為本發明所提供之一電子系統之一種實施例的方塊圖。

第2圖為本發明所提供之一快閃記憶體之一種實施例的方塊圖。

第3~6圖為本發明所提供之一快閃記憶體之一種實施例的 示意圖。

第7圖為本發明所提供之一斷電事件判斷方法之一種實施例的流程圖。

第8圖為本發明所提供之斷電事件判斷方法中之比較方法的一種實施例的流程圖。

第9圖為本發明所提供之斷電事件判斷方法中之比較方法的另一種實施例的流程圖。

以下將詳細討論本發明各種實施例之裝置及使用方法。然而值得注意的是，本發明所提供之許多可行的發明概念可實施在各種特定範圍中。這些特定實施例僅用於舉例說明本發明之裝置及使用方法，但非用於限定本發明之範圍。

第1圖為本發明所提供之一電子系統之一種實施例的方塊圖。電子系統100包括一主機120以及一資料儲存裝置140。資料儲存裝置140包括一快閃記憶體180以及一控制器160，且可根據主機120所下達的命令操作。控制器160包括一運算單元162以及一永久記憶體(如，唯讀記憶體ROM)164。永久記憶體164與所載之程式碼、資料組成韌體(firmware)，由運算單元162執行，使控制器160基於該韌體控制該快閃記憶體180。快閃記憶體180包括複數頁面P1~PN，其中每一頁面P1~PN具有一備用區域(Spare Area)SPA1~SPAN，如第2圖所示。在一實施例中，快閃記憶體180包括複數區塊，並且每一區塊包括複數頁面，其中快閃記憶體180以區塊為單位進行抹除，並且頁面為單位進行寫入。

值得注意的是，在一實施例中，每一備用區域SPA1~SPAN包括一斷電計數(POR Count)。快閃記憶體180更包括一紀錄表TB1，用以記錄一參考斷電計數，其中每當資料儲存裝置140被斷電後，控制器160被設置為將參考斷電計數加一。另外，控制器160更被設置為當對頁面中之至少一目標頁面進行一寫入程序時，將紀錄表TB1中之參考斷電計數寫入目標頁面之備用區域以作為目標頁面之斷電計數，但本發明不限於此。在一實施例中，控制器160係被設置在資料儲存裝置140被斷電並重新啟動時，將參考斷電計數加一，但本發明不限於此。值得注意的是，在一實施例中，斷電包括正常斷電(關機)以及不正常斷電，但本發明不限於此。在另一實施例中，斷電僅包括不正常斷電。舉例而言，當紀錄表TB1中之參考斷電計數為2並且控制器160正在對頁面P1進行一寫入程序時，控制器160將紀錄表TB1中之參考斷電計數”2”寫入頁面P1之備用區域SPA1以作為頁面P1之斷電計數(POR Count)。在其他實施例中，頁面之斷電計數亦可經由累加的方式進行紀錄，而不用紀錄表TB1中之參考斷電計數。

另外，控制器160被設置為根據頁面P1~PN中備用區域SPA1~SPAN所儲存的斷電計數，判斷頁面P1~PN中之一第一頁面是否遭受斷電攻擊。在一實施例中，第一頁面係無法被控制器160成功讀取之頁面，但本發明不限於此。第一頁面亦可為快閃記憶體180中之任一頁面。舉例而言，當控制器160根據主機120之命令或者控制器160內部之命令對快閃記憶體180中之頁面P1~P30進行讀取並且無法成功對頁面P1~P30中之頁 面P4讀取時，控制器160被設置為根據頁面P1~PN中備用區域SPA1~SPAN所儲存的斷電計數，判斷頁面P4是否遭受斷電攻擊，但本發明不限於此。值得注意的是，當頁面之錯誤位元超過一既定值，並且無法由錯誤校正所更正時，控制器160無法成功讀取該頁面。

在一實施例中，控制器160被設置為用以讀取第一頁面之斷電計數以及與第一頁面相鄰並且位於第一頁面前方之一第二頁面之斷電計數，並將第一頁面之斷電計數與第二頁面之斷電計數進行比較，其中當第一頁面之斷電計數不同於第二頁面之斷電計數時，判斷第一頁面遭受過斷電攻擊，但本發明不限於此。舉例而言，假設第一頁面為頁面P4，如第3圖所示。控制器160被設置為用以讀取頁面P4之斷電計數PORC4以及與頁面P4相鄰並且位於頁面P4前方之一頁面P3之斷電計數PORC3，並將頁面P4之斷電計數PORC4與頁面P3之斷電計數PORC3進行比較。在本實施例中，頁面P4之斷電計數PORC4為3，並且頁面P3之斷電計數PORC3為2。由於斷電計數PORC4以及斷電計數PORC3不同，故控制器160判斷頁面P4遭受過斷電攻擊。又舉例而言，假設第一頁面為頁面P4，如第4圖所示。控制器160被設置為用以讀取頁面P4之斷電計數PORC4以及與頁面P4相鄰並且位於頁面P4前方之一頁面P3之斷電計數PORC3，並將頁面P4之斷電計數PORC4與頁面P3之斷電計數PORC3進行比較。在本實施例中，頁面P4之斷電計數PORC4為2，並且頁面P3之斷電計數PORC3為2。由於斷電計數PORC4以及斷電計數PORC3相同，故控制器160判斷頁面P4未遭受過斷 電攻擊。

在另一實施例中，控制器160被設置為用以讀取與第一頁面相鄰之一第二頁面以及一第三頁面之斷電計數，並將第二頁面之斷電計數與第三頁面之斷電計數進行比較，其中當第二頁面之斷電計數不同於第三頁面之斷電計數時，判斷第一頁面遭受過斷電攻擊。舉例而言，在本實施例中，第一頁面為無法被控制器160成功讀取之頁面UECC，並且無法被控制器160成功讀取之頁面UECC為頁面P4，如第5圖所示。控制器160被設置為用以讀取與頁面P4相鄰之頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5，並將頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5進行比較。在本實施例中，頁面P3之斷電計數PORC3為2，並且頁面P5之斷電計數PORC5為3。由於頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5不同，故控制器160判斷頁面P4遭受過斷電攻擊。又舉例而言，在本實施例中，第一頁面為無法被控制器160成功讀取之頁面UECC，並且無法被控制器160成功讀取之頁面UECC為頁面P4，如第6圖所示。控制器160被設置為用以讀取與頁面P4相鄰之頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5，並將頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5進行比較。在本實施例中，頁面P3之斷電計數PORC3為2，並且頁面P5之斷電計數PORC5為2。由於頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5相同，故控制器160判斷頁面P4未遭受過斷電攻擊。

第7圖為本發明所提供之一斷電事件判斷方法之 一種實施例的流程圖。斷電事件判斷方法，適用於第1圖所示之資料儲存裝置140。流程開始於步驟S700。

在步驟S700中，當快閃記憶體180中之至少一頁面進行一寫入程序時，控制器160將一參考斷電計數寫入被執行寫入程序之每一頁面之備用區域以作為頁面之一斷電計數。舉例而言，當紀錄表TB1中之參考斷電計數為2並且控制器160正在對頁面P1進行一寫入程序時，控制器160將紀錄表TB1中之參考斷電計數”2”寫入頁面P1之備用區域SPA1以作為頁面P1之斷電計數(POR Count)。在一實施例中，斷電事件判斷方法更包括每當資料儲存裝置140被斷電後，將參考斷電計數加一。

接著，在步驟S702中，控制器160根據頁面中備用區域所儲存的斷電計數，判斷頁面中之一第一頁面是否遭受斷電攻擊。在一實施例中，第一頁面係無法被控制器160成功讀取之頁面，但本發明不限於此。第一頁面亦可為快閃記憶體180中之任一頁面。流程結束於步驟S702。

第8圖為本發明所提供之斷電事件判斷方法中之比較方法的一種實施例的流程圖。比較方法適用於第1圖所示之資料儲存裝置140，並且為第7圖中之步驟S702的詳細說明。流程開始於步驟S800。

在步驟S800中，控制器160讀取第一頁面之斷電計數以及與第一頁面相鄰並且位於第一頁面前方之一第二頁面之斷電計數。舉例而言，假設第一頁面為頁面P4，如第3~4圖所示。控制器160被設置為用以讀取頁面P4之斷電計數PORC4以及與頁面P4相鄰並且位於頁面P4前方之一頁面P3之斷電計 數PORC3，但本發明不限於此。

接著，在步驟S802中，控制器160將第一頁面之斷電計數與第二頁面之斷電計數進行比較，以判斷第一頁面之斷電計數與第二頁面之斷電計數是否相同。當第一頁面之斷電計數與第二頁面之斷電計數不同時，流程進行至步驟S804。當第一頁面之斷電計數與第二頁面之斷電計數相同時，流程進行至步驟S806。舉例而言，假設第一頁面為頁面P4，如第3~4圖所示。控制器160被設置為將頁面P4之斷電計數PORC4與頁面P3之斷電計數PORC3進行比較。在第3圖之實施例中，頁面P4之斷電計數PORC4為3，並且頁面P3之斷電計數PORC3為2。由於斷電計數PORC4以及斷電計數PORC3不同，故流程進行至步驟S804。在第4圖之實施例中，頁面P4之斷電計數PORC4為2，並且頁面P3之斷電計數PORC3為2。由於斷電計數PORC4以及斷電計數PORC3相同，故流程進行至步驟S806。

在步驟S804中，控制器160判斷第一頁面遭受過斷電攻擊。流程結束於步驟S804。

在步驟S806中，控制器160判斷第一頁面未遭受過斷電攻擊。流程結束於步驟S806。

第9圖為本發明所提供之斷電事件判斷方法中之比較方法的另一種實施例的流程圖。比較方法適用於第1圖所示之資料儲存裝置140，並且為第7圖中之步驟S702的詳細說明。流程開始於步驟S900。

在步驟S900中，控制器160讀取與第一頁面相鄰之一第二頁面以及一第三頁面之斷電計數。舉例而言，在本實施 例中，第一頁面為無法被控制器160成功讀取之頁面UECC，並且無法被控制器160成功讀取之頁面UECC為頁面P4，如第5~6圖所示。控制器160被設置為用以讀取與頁面P4相鄰之頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5。

接著，在步驟S902中，控制器160將第二頁面之斷電計數與第三頁面之斷電計數以進行比較，以判斷第二頁面之斷電計數與第三頁面之斷電計數是否相同。當第二頁面之斷電計數與第三頁面之斷電計數不同時，流程進行至步驟S904。當第二頁面之斷電計數與第三頁面之斷電計數相同時，流程進行至步驟S906。舉例而言，在本實施例中，第一頁面為無法被控制器160成功讀取之頁面UECC，並且無法被控制器160成功讀取之頁面UECC為頁面P4，如第5~6圖所示。控制器160將頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5進行比較。在第4圖之實施例中，頁面P3之斷電計數PORC3為2，並且頁面P5之斷電計數PORC5為3。由於頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5不同，故流程進行至步驟S904。在第5圖之實施例中，頁面P3之斷電計數PORC3為2，並且頁面P5之斷電計數PORC5為2。由於頁面P3之斷電計數PORC3以及頁面P5之斷電計數PORC5相同，故流程進行至步驟S906。

在步驟S904中，控制器160判斷第一頁面遭受過斷電攻擊。流程結束於步驟S904。

在步驟S906中，控制器160判斷第一頁面未遭受過斷電攻擊。流程結束於步驟S906。

本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程 式碼的型態存在。程式碼可儲存於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100‧‧‧電子系統

120‧‧‧主機

140‧‧‧資料儲存裝置

160‧‧‧控制器

162‧‧‧運算單元

164‧‧‧永久記憶體

180‧‧‧快閃記憶體

TB1‧‧‧紀錄表

Claims (11)

1. 一種資料儲存裝置，包括：一快閃記憶體，包括複數頁面，其中每一上述頁面包括一備用區域(Spare Area)，並且每一上述備用區域包括一斷電計數(POR Count)；以及一控制器，被設置為根據上述頁面中上述備用區域所儲存的上述斷電計數，判斷上述頁面中之一第一頁面是否遭受斷電攻擊。
2. 根據申請專利範圍第1項之資料儲存裝置，其中上述快閃記憶體更包括一紀錄表，用以記錄一參考斷電計數，其中每當上述資料儲存裝置被斷電後，上述控制器更被設置為將上述參考斷電計數加一。
3. 根據申請專利範圍第2項之資料儲存裝置，其中上述控制器更被設置為當對上述頁面中之至少一目標頁面進行一寫入程序時，將上述紀錄表中之上述參考斷電計數寫入上述目標頁面之上述備用區域以作為上述目標頁面之上述斷電計數。
4. 根據申請專利範圍第1項之資料儲存裝置，其中上述控制器更被設置為用以讀取上述第一頁面之上述斷電計數以及與上述第一頁面相鄰並且位於上述第一頁面前方之一第二頁面之上述斷電計數，並將上述第一頁面之上述斷電計數與上述第二頁面之上述斷電計數進行比較，其中當上述第一頁面之上述斷電計數不同於上述第二頁面之上述斷電計數時，判斷上述第一頁面遭受過斷電攻擊。
5. 根據申請專利範圍第1項之資料儲存裝置，其中上述控制器更被設置為用以讀取與上述第一頁面相鄰之一第二頁面以及一第三頁面之上述斷電計數，並將上述第二頁面之上述斷電計數與上述第三頁面之上述斷電計數進行比較，其中當上述第二頁面之上述斷電計數不同於上述第三頁面之上述斷電計數時，判斷上述第一頁面遭受過斷電攻擊。
6. 根據申請專利範圍第1項之資料儲存裝置，其中上述第一頁面係無法被上述控制器成功讀取之頁面。
7. 一種斷電事件判斷方法，適用於具有一快閃記憶體之一資料儲存裝置，其中上述快閃記憶體包括複數頁面，每一上述頁面包括一備用區域(Spare Area)，斷電事件判斷方法包括：當上述頁面進行一寫入程序時，將一參考斷電計數寫入被執行上述寫入程序之每一上述頁面之上述備用區域以作為上述頁面之一斷電計數；以及根據上述頁面中上述備用區域所儲存的上述斷電計數，判斷上述頁面中之一第一頁面是否遭受斷電攻擊。
8. 根據申請專利範圍第1項之斷電事件判斷方法，更包括每當上述資料儲存裝置被斷電後，將上述參考斷電計數加一。
9. 根據申請專利範圍第7項之斷電事件判斷方法，更包括：讀取上述第一頁面之上述斷電計數以及與上述第一頁面相鄰並且位於上述第一頁面前方之一第二頁面之上述斷電計數； 將上述第一頁面之上述斷電計數與上述第二頁面之上述斷電計數進行比較；以及當上述第一頁面之上述斷電計數不同於上述第二頁面之上述斷電計數時，判斷上述第一頁面遭受過斷電攻擊。
10. 根據申請專利範圍第7項之斷電事件判斷方法，更包括：讀取與上述第一頁面相鄰之一第二頁面以及一第三頁面之上述斷電計數；將上述第二頁面之上述斷電計數與上述第三頁面之上述斷電計數進行比較；以及當上述第二頁面之上述斷電計數不同於上述第三頁面之上述斷電計數時，判斷上述第一頁面遭受過斷電攻擊。
11. 根據申請專利範圍第7項之電事件判斷方法，其中上述第一頁面係無法被上述控制器成功讀取之頁面。