非易失性存儲器的健康狀態的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施例涉及用于確定和利用非易失性存儲器的健康狀態(例如所預期的剩余壽命)的示例。
【發明內容】
[0002]第一實施例涉及一種用于確定非易失性存儲器的健康狀態的方法，所述方法包括:
[0003]-基于至少一個用于確定所述非易失性存儲器的可預測性故障的指標(indicator)來確定所述健康狀態。
[0004]第二實施例涉及一種集成電路，所述集成電路包括:
[0005]-非易失性存儲器；
[0006]-用于基于至少一個用于確定所述非易失性存儲器的可預測性故障的指標來確定所述非易失性存儲器的或者所述非易失性存儲器的一部分的健康狀態的電路。
[0007]第三實施例涉及一種系統，所述系統包括:
[0008]-至少一個包括非易失性存儲器的集成電路；
[0009]-布置用于基于至少一個用于確定所述非易失性存儲器的可預測性故障的指標來確定所述非易失性存儲器的或者所述非易失性存儲器的一部分的健康狀態的軟件或者硬件。
[0010]第四實施例涉及一種用于確定非易失性存儲器的健康狀態的設備，所述設備包括:
[0011]-用于基于至少一個用于確定所述非易失性存儲器的可預測性故障的指標來確定所述健康狀態的裝置。
[0012]第五實施例涉及一種計算機程序產品，所述計算機程序產品可直接地裝載進數字處理設備的存儲器之中，所述計算機程序產品包括用于執行在此描述的方法的步驟的軟件代碼部分。
【附圖說明】
[0013]參考附圖示出并闡明實施例。這些附圖用于闡明基本原理，從而僅僅示出了對于理解基本原理必要的方面。這些附圖不是按比例的。在附圖中，相同的附圖標記表示相似的特征。
[0014]圖1示出包括兩個編程脈沖的示意性圖形；
[0015]圖2示出包括四個擦除脈沖的示意性圖形；
[0016]圖3示出包括鑒于不同讀取電平的用于已寫入的NVM單元的閾值電壓分布和用于已擦除的NVM單元的閾值電壓分布的示例性圖形。
【具體實施方式】
[0017]在現有的應用和用例場合中有一個普遍的動機:在即將發生的存儲器故障、尤其嵌入式的非易失性存儲器(NVM)故障實際發生之前知曉該故障。這可以允許在實際故障之前及時地安排更換，但避免更換仍然良好工作的設備。
[0018]與在通過操作系統來利用該設備的文件系統的級別上的間接且不精確的檢查相比，在此提出的示例尤其允許在設備自身(例如NVM硬件)的級別上來檢查設備的健康。
[0019]術語“健康”(即:“健康狀態”)尤其指的是關于設備的具有以下特征的信息，該信息允許確定與該設備的整體(或剩余)壽命相關的實際狀態。因此，健康尤其可以允許確定該設備例如在預期到(不可糾正的)故障之前所剩下的一個時間段或操作的數量。應當注意:基于所確定的這樣的健康而得出的該設備所剩下的時間和/或該設備仍然能夠執行的操作的數量可能是一種估計，該估計可能是基于例如先前的經驗和/或統計數字得出的。
[0020]在此描述的示例尤其提出至少一種關于NVM的健康的指標。可以利用NVM借助于預測性編程、漸進式的擦除方法和/或硬讀/正常讀閾值來監控該指標。作為一種選擇，可以通過硬化來激發該NVM，該硬化可以是一種修復和/或改善該NVM的健康的選擇。因此，示例尤其涉及嵌入式NVM的健康狀態的自我監控、分析和/或報告。
[0021]S.M.A.R.T.(自我監控、分析及報告技術；通常寫為SMART)是用于計算機硬盤驅動器(HDD)和固態驅動器(SSD)的監控系統，其用于檢測和報告可靠性的各種指標，以此希望預測故障(參見 http://en.wikipedia.0rg/wiki/S.M.A.R.Τ)。當 S.M.A.R.Τ.預測到故障時，用戶可以選擇更換驅動器以避免運行意外中斷或數據丟失。
[0022]尤其存在兩種不同類型的硬盤故障:
[0023]-突然且無警告地發生的不可預測性故障。這種故障的范圍從電子部件變得有缺陷到突然的機械故障(其可以是由不正確的處理而導致)。
[0024]-由諸如機械磨損和存儲表面的逐漸退化的緩慢過程所引起的可預測性故障。即將來臨的故障可以通過監控來加以確定。例如，增加的熱輸出、增加的噪音水平、數據的讀取和/或寫入的問題或者在損壞的扇區的數量方面的增加可以表明故障即將來臨。
[0025]與其實現相獨立地，對于許多電子系統而言有利的是盡可能長時間地保持系統存活(可操作)并且對于系統實際發生故障無需等待太久。
[0026]一個例子涉及一種離岸地位于海中的風力渦輪機的控制系統:過早更換控制系統是昂貴的，但是更昂貴的是需要計劃外的維護訪問來更換已經有缺陷的控制系統。
[0027]有許多其他的用例場合或系統，例如工業系統或汽車系統，對于它們而言優選的是在其實際故障之前更換設備。
[0028]在包括具有嵌入式NVM的至少一個集成電路(IC)(例如具有集成的非易失性存儲器的微控制器)的系統中，該嵌入式的非易失性存儲器具有有限的壽命，該有限的壽命取決于多個參數，諸如:
[0029]-擦除操作的數量(整體的和對于每頁);
[0030]-寫入操作的數量(整體的和對于每頁或每個區塊);
[0031]-溫度(在操作期間和在睡眠狀態或關閉狀態期間);
[0032]-芯片自身的具體特性，例如局部的或遍及芯片的弱點，其可能由生產工藝變化所引起。
[0033]NVM的壽命可以確定整個系統的壽命。在此提出的示例提供用于嵌入式NVM的自我監控、分析及報告，這種自我監控、分析及報告可以通過自我修復功能來得以增強。
[0034]嵌入式NVM的故障可以是以下類型:
[0035]-不可預測性故障，其突然地且無警告地發生。
[0036]-可預測性故障，其由操作期間的緩慢的或者逐漸的退化所引起。可預測性故障可以是基于以下中的至少一個的:
[0037]-擦除(或者寫入)操作的有效性隨著寫入/擦除周期數量而退化直至在壽命結束時擦除(或者寫入)操作失敗，也就是說，NVM單元不再達到所預期的模擬狀態。
[0038]-在特定(硬)讀取條件下NVM單元的讀取錯誤，即一些NVM單元在這些特定的讀取條件下不再產生正確的數據，例如因為它們已經損失(或者獲得)電荷并且它們的模擬狀態受到干擾，從而可能發生數據保持故障。
[0039]-NVM單元發生讀取錯誤，即在NVM的正常操作期間NVM單元發生讀取錯誤。在這種情況下，一些NVM單元不再產生正確的數據，例如因為它們已經損失(或獲得)過多的電荷以使得它們的模擬狀態遭到破壞，這對應于數據保持故障。
[0040]-在提供了有缺陷的NVM單元的修復功能的情況下，仍然可用的(未使用的)更換單元的數量越來越少直至所有更換單元用完并且修復不再是可能的。
[0041 ] NVM故瞳指標
[0042]可以通過監控可以揭示這樣的故障何時變得更可能(也就是即將發生)的某些指標來監控操作的緩慢且逐漸的退化。這樣的指標例如可以是:
[0043](I)用于耐久性故障(由擦除/寫入操作所引起)的指標:
[0044]-針對至少一個NVM單元(例如NVM單元的一部分或者所有NVM單元)所實施的擦除操作所需要的時間的增加量、電壓的增加量和/或脈沖數量的增加。
[0045]-針對至少一個NVM單元(例如NVM單元的一部分或者所有NVM單元)所實施的寫入操作所需要的時間