專利名稱：具電壓異常保護的儲存裝置及其操作方法
技術領域：
本發明系有關一種存儲裝置及其操作方法，特別是一種具電壓異常保護的存儲裝 置及其操作方法。
背景技術：
非揮發性記憶體顧名思義為存儲數據不會隨工作電源消失而消失的記憶體，其中 閃存為一常用的非揮發性記憶體，閃存具有省電、耐震與存取速度快等優點，因而廣泛的被 應用在電子裝置的存儲單元，取代部分的傳統硬盤。非揮發性記憶體存儲裝置接收外部電壓，將外部電壓轉換為存儲裝置所需之工作 電壓，以提供存儲裝置正常工作。存儲裝置中的控制器，用以接收連接于存儲裝置的主機所 傳送之指令，再根據該指令對存儲裝置傳送相關的控制命令，藉此由存儲裝置存取主機所 需的相關數據。當存儲裝置正常工作時，若突然發生外部電壓異常，例如斷電的情況，此時將產 生正在燒錄(或抹除)的記憶頁燒錄(或抹除)不完整的情形，并可能對存儲裝置導致不 良的影響，舉例說明如下1.造成數據的損毀。2.由于記憶體架構的關系(例如記憶頁對(paired page))，使得原本已存儲在 記憶體中的數據，因不完整的燒錄(或抹除)動作而損毀。3.由于燒錄(或抹除)不完整，將產生潛在不可靠的記憶頁，使后續無法正常使用 該些記憶頁。4.管理數據損毀，造成存儲裝置無法正常繼續工作。因此，如何解決因電壓異常而對非揮發性記憶體存儲裝置所造成的不良影響，進 而提出當非揮發性記憶體存儲裝置遇到電壓異常情況時的較佳處理機制，為一亟待解決的 議題。
發明內容
有鑒于此本發明提出一種具電壓異常保護的存儲裝置及其操作方法。利用本發明 所提出的裝置或方法，可克服電壓異常對非揮發性記憶體存儲裝置所造成的不良影響，進 而提高非揮發性記憶體存儲裝置的可靠度。本發明提出一種具電壓異常保護的存儲裝置包含非揮發性記憶體、控制單元、電 源供應單元及電源偵測單元。非揮發性記憶體用以存儲數據。控制單元耦接非揮發性記憶 體，存取非揮發性記憶體。電源供應單元接收外部電壓，依據外部電壓提供工作電壓予非揮 發性記憶體與控制單元。電源偵測單元耦接控制單元，偵測外部電壓，當外部電壓低于門檻 值時，傳送通知信號至控制單元，使控制單元停止存取非揮發性記憶體。本發明亦提出一種存儲裝置之操作方法，其中存儲裝置包含非揮發性記憶體與控 制單元，該操作方法包含下列步驟接收外部電壓；依據外部電壓，提供工作電壓予非揮發 性記憶體與控制單元；偵測外部電壓；當外部電壓低于門檻值時，傳送通知信號至控制單元，使控制單元停止存取非揮發性記憶體。有關本發明的較佳實施例及其功效，茲配合圖式說明如后。
圖1 具電壓異常保護的存儲裝置之一實施例示意2 存儲裝置之操作時序示意3 存儲裝置之操作方法流程圖
具體實施例方式請參照圖1，該圖所示為具電壓異常保護的存儲裝置之一實施例示意圖。本發明所 提出之存儲裝置1包含非揮發性記憶體10、控制單元20、電源供應單元30及電源偵測單 元40。存儲裝置1可連接于外部主機，如計算機系統(圖中未示)，用以接收外部主機 傳送的指令或數據，再透過耦接于非揮發性記憶體10的控制單元20而存取非揮發性記憶 體10。電源供應單元30接收外部電壓，依據外部電壓提供工作電壓給予非揮發性記憶 體10與控制單元20。其中，電源供應單元30可包含電壓轉換電路及/或電壓穩壓電路，當 電源供應單元30接收外部電壓，一實施例為5伏特，可經由直流轉直流(DC-to-DC)轉換電 路，再經穩壓電路而提供一穩定的工作電壓，一實施例為3. 3伏特，使控制單元20與非揮發 性記憶體10能正常工作。電源偵測單元40可設于外部電壓與電源供應單元30之間，且電性連接控制單元 20。當電源偵測單元40偵測到外部電壓降低至門檻值時，電源偵測單元40即傳達通知信 號至控制單元20，使控制單元20停止工作。其中，通知信號可為控制單元重置(Reset)信 號或記憶體忙碌(Busy)信號，使控制單元20停止存取非揮發性記憶體10。于此，利用重置 信號或忙碌信號使控制單元20停止存取非揮發性記憶體僅為實施例之說明，不為本案之 限制，熟知本技術領域者可輕易了解而采用其它方式使控制單元20停止存取非揮發性記 憶體10。由圖1所示可知，非揮發性記憶體10可包含緩沖器12及記憶胞陣列14。其中， 非揮發性記憶體10可依據控制單元20于接收通知信號之前所發送的最后一筆指令，而完 成對應該指令的動作，例如燒錄數據或抹除數據。以燒錄數據為例作說明，也就是說即便 外部電壓低于門檻值，非揮發性記憶體10仍可繼續將已暫存于緩沖器12中的數據燒錄到 記憶胞陣列14中，而完成最后一筆數據的燒錄，由于控制單元20已停止存取非揮發性記憶 體10，故于最后一筆數據燒錄完成之后，非揮發性記憶體10不會再接收數據燒錄指令，便 不會進行數據燒錄的動作。請參照圖2為存儲裝置之操作時序示意圖。當外部電壓發生異常，例如斷電的情 況(如圖中 所示)，電壓偵測單元40會偵測到外部電壓(假設為5V)逐漸下降，由于電 源供應單元30具穩壓功能，故此時供應給非揮發性記憶體10的電壓仍可正常維持在工作 電壓(假設為3. 3V)。當外部電壓從5V下降到門檻值(Vth)，例如4V，電壓偵測單元40便 會傳送通知信號至控制單元20，使控制單元20停止存取非揮發性記憶體10。
當控制單元20停止對非揮發性記憶體10執行存取工作時(如圖中 所示，于此 假設通知信號為控制單元重置信號)，提供給非揮發性記憶體10的工作電壓仍維持3. 3V。 接著外部電壓持續下降，直到電源供應單30元的穩壓功能已無法維持正常工作，使提供至 非揮發性記憶體10之工作電壓開始下降(如圖中 所示)。然而，雖提供至非揮發性記 憶體10之工作電壓開始下降，但若工作電壓可滿足非揮發性記憶體10所需的最低工作電 壓需求，則非揮發性記憶體10仍可繼續內部之動作。底下以數據燒錄為例作說明，但不以此為限(類似的例子如資料抹除同樣可適 用)。在控制單元20停止對非揮發性記憶體10執行存取工作之前，若非揮發性記憶體10 已接收數據燒錄指令(programming)，則非揮發性記憶體10會在電壓下降至非揮發性記憶 體10最低之工作電壓Vmaray min前，將已暫存于緩沖器12的數據燒錄至記憶胞陣列14。如 圖2所示，外部電壓由門檻值Vth開始下降至非揮發性記憶體10的最低工作電壓min的 時間(tKESET)，足夠讓非揮發性記憶體10中緩沖器12所暫存的數據燒錄到記憶胞陣列14。 換句話說，外部電壓由門檻值Vth降至Vmemmy min的時間(tKESET)，系大于非揮發性記憶體10 數據燒錄的時間(tPKa;)，故非揮發性記憶體10可將已完成接收的數據，完整的燒錄至記憶 胞陣列14中，而完成最后一筆指令所對應的動作。請參照圖3為存儲裝置之操作方法流程圖。偵測外部電壓(步驟S10)，判斷外部 電壓是否小于門檻值(步驟S20)。若外部電壓沒有小于門檻值，則回到步驟SlO繼續偵測。 若發生外部電壓異常的情況，使得外部電壓便被偵測到小于門檻值時，可透過傳送通知信 號至控制單元，用以使控制單元停止存取非揮發性記憶體(步驟S30)，此時可在外部電壓 降低至非揮發性記憶體最低工作電壓之前，繼續完成非揮發性記憶體已接收的最后一筆指 令所對應的動作。本發明所稱之非揮發性記憶體可為閃存(Flash Memory)、相變化記憶體(Phase ChangeMemory，PCM)、鐵電隨機存取記憶體(FeRAM)、磁阻記憶體(MRAM)等。再者，本發明所提出之控制單元30可為單一顆控制芯片。此外，考慮成本或制程 等因素，電源供應單元30與電源偵測單元40兩者至少其中之一可與控制單元30封裝于同 一顆控制芯片之中。雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明， 任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋于本發明的 范疇內，因此本發明之保護范圍當視后附之申請專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種具電壓異常保護的存儲裝置，其特征是，該存儲裝置包含至少一非揮發性記憶體，用以存儲數據；一控制單元，耦接該非揮發性記憶體，存取該非揮發性記憶體；一電源供應單元，接收一外部電壓，依據該外部電壓提供一工作電壓予該非揮發性記 憶體與該控制單元；及一電源偵測單元，耦接該控制單元，偵測該外部電壓，當該外部電壓低于一門檻值時， 傳送一通知信號至該控制單元，使該控制單元停止存取該非揮發性記憶體。
2.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特征是，該非揮發性記憶體依據該控制單元于 接收該通知信號之前所發送的最后一筆指令，完成對應該指令之一動作。
3.根據權利要求2所述的存儲裝置，其中該動作為燒錄數據或抹除數據。
4.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特征是，該通知信號為一控制單元重置信號或 一記憶體忙碌信號。
5.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特征是，該電源供應單元包含一電壓轉換電路 及一電壓穩壓電路至少其中之一。
6.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特征是，該非揮發性記憶體系選自閃存 (FlashMemory)、相變化記憶體(Phase Change Memory, PCM)、鐵電隨機存取記憶體 (FeRAM)、磁阻記憶體(MRAM)及其組合所構成的群組。
7.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特征是，該電源供應單元及該電源偵測單元至 少其中之一與該控制單元系封裝于一控制芯片中。
8. 一種存儲裝置的操作方法，該存儲裝置包含一非揮發性記憶體與一控制單元，其特 征是，該操作方法包含下列步驟接收一外部電壓；依據該外部電壓，提供一工作電壓予該非揮發性記憶體與該控制單元；偵測該外部電壓；及當該外部電壓低于一門檻值時，傳送一通知信號至該控制單元，使該控制單元停止存 取該非揮發性記憶體。
9.根據權利要求8所述的操作方法，其特征是，停止存取該非揮發性記憶體之步驟，包含依據該控制單元于接收該通知信號之前所發送的最后一筆指令，使該非揮發性記憶體 完成對應該指令之一動作。
10.根據權利要求9所述的操作方法，其特征是，該動作為燒錄數據或抹除數據。
11.根據權利要求8所述的操作方法，其特征是，該通知信號為一控制單元重置信號或 一記憶體忙碌信號。
12.根據權利要求8所述的操作方法，其特征是，依據該外部電壓提供該工作電壓之步 驟，包含轉換并穩壓該外部電壓，以產生該工作電壓。
全文摘要
一種具電壓異常保護的存儲裝置及其操作方法，具有偵測供應至存儲裝置的外部電源之功能。當外部電源發生異常時，偵測到外部電源的電壓降低，若電壓降至門檻電壓時，便傳達通知信號使存儲裝置中的控制單元停止動作，而不再存取非揮發性記憶體。如此，可避免外部電壓異常對非揮發性記憶體存儲裝置所造成的影響。
文檔編號G06F11/00GK102110027SQ20091026474
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者李忠勛, 趙浩博 申請人:威剛科技(蘇州)有限公司