非易失性存儲器裝置和操作方法及包括其的數據存儲裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種非易失性存儲器裝置，包括存儲器單元陣列，其具有數據單元區域；模式單元區域，其存儲數據單元區域的寫入模式信息；模式信息存儲塊，其存儲在先前的讀取操作中從模式單元區域中讀取的先前的寫入模式信息；以及控制邏輯，其從模式單元區域讀取寫入模式信息，比較讀取的寫入模式信息和先前的寫入模式信息，并讀取在根據比較結果選擇的讀取模式下讀取數據單元區域。
【專利說明】非易失性存儲器裝置和操作方法及包括其的數據存儲裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2015年2月27日提交至韓國知識產權局的申請號為10-2015-0028337的韓國申請的優先權，其全文通過引用并入本文。
技術領域
[0003]各種實施例總體涉及一種半導體存儲器裝置且尤其涉及一種在對應于寫入模式的讀取模式下執行讀取操作的非易失性存儲器裝置、其操作方法及包括其的數據存儲裝置。
【背景技術】
[0004]半導體存儲器裝置一般被分為易失性和非易失性存儲器裝置。雖然當關掉易失性存儲器裝置的電源供應器時易失性存儲器裝置丟失存儲數據，但非易失性存儲器裝置即使在沒有電源的情況下也保留存儲數據。
[0005]易失性存儲器裝置包括使用觸發器的靜態隨機存取存儲器(SRAM)、使用電容器的動態隨機存取存儲器(DRAM)以及與外部裝置同步操作的同步動態隨機存取存儲器(SDRAM)0
[0006]非易失性存儲器裝置包括NAND快閃存儲裝置、NOR快閃存儲裝置、使用鐵電電容器的鐵電隨機存取存儲器(FRAM)、使用隧道磁阻(TMR)層的磁阻隨機存取存儲器(MRAM)、使用硫組化物合金的相變隨機存取存儲器(PRAM)以及使用過渡金屬氧化物的電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)。
[0007]計算環境的范式已經轉變為普適計算使得計算機系統可用于任何時間和任何地點。諸如移動電話、數碼照相機以及筆記本電腦的便攜式電子裝置的使用已快速增加。通常，這種便攜式電子裝置使用數據存儲裝置，數據存儲裝置使用半導體存儲器裝置。數據存儲裝置被用作便攜式電子裝置的主要存儲裝置或者輔助存儲裝置。
[0008]由于沒有移動部件，使用半導體存儲器裝置的數據存儲裝置可以提供良好的穩定性和耐久性、高的信息存取速度以及低功耗。具有這種優點的數據存儲裝置包括通用串行總線(USB)存儲裝置、具有各種接口的存儲卡、通用快閃存儲(UFS)裝置以及固態驅動器(SSD)0
【發明內容】
[0009]各種實施例涉及一種在對應于寫入模式的讀取模式下執行讀取操作的非易失性存儲器裝置、其操作方法及包括其的數據存儲裝置。
[0010]在實施例中，非易失性存儲器裝置可包括存儲器單元陣列，其包括數據單元區域和存儲數據單元區域的寫入模式信息的模式單元區域;適用于存儲在先前的讀取操作中從所述模式單元區域讀取的先前的寫入模式信息的模式信息存儲塊；以及適用于從模式單元區域讀取寫入模式信息、比較讀取的寫入模式信息和先前的寫入模式信息并在根據比較結果選擇的讀取模式下讀取數據單元區域的控制邏輯。
[0011]在實施例中，非易失性存儲器裝置的操作方法可包括讀取存儲在模式單元區域中的寫入模式信息、確定讀取的寫入模式信息和存儲在模式信息存儲塊中的先前的寫入模式信息是否相同，以及在根據比較結果選擇的讀取模式下執行讀取操作。
[0012]其中，當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息不同時，以對應于所述讀取的寫入模式信息的讀取模式執行所述讀取操作。
[0013]所述的操作方法其進一步包括:當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息不同時，將所述讀取的寫入模式信息存儲在所述模式信息存儲塊中。
[0014]所述的操作方法進一步包括:根據接收的寫入命令選擇的寫入模式將所述寫入模式信息存儲在所述模式單元區域中。
[0015]其中，所述接收的寫入命令是包含第一寫入模式信息的第一寫入命令或者包含第二寫入模式信息的第二寫入命令，所述第一寫入模式信息允許包含在數據單元區域中的存儲器單元被編程為第一編程狀態，所述第二寫入模式信息允許所述存儲器單元被編程為第二編程狀態，所述第二編程狀態是所述第一編程狀態向較高閾值電壓轉換的結果。
[0016]其中，所述讀取模式是對應于所述第一寫入模式信息的第一讀取模式或對應于所述第二寫入模式信息的第二讀取模式，在所述第一讀取模式中用于確定所述第一編程狀態的第一讀電壓被應用于所述存儲器單元，在所述第二讀取模式中，用于確定所述第二編程狀態的第二讀電壓被應用于所述存儲器單元。
[0017]在實施例中，數據存儲裝置可包括適用于提供寫入命令的存儲器控制器和非易失性存儲器裝置，非易失性存儲器裝置包括具有數據單元區域和模式單元區域的存儲器單元陣列和模式信息存儲塊，且適用于根據存儲器控制器提供的寫入命令選擇寫入模式、將數據單元區域中的數據存儲在選擇的寫入模式中以及將選擇的寫入模式中的寫入模式信息存儲在模式單元區域中。
[0018]其中，當讀命令由所述存儲器控制器提供時，所述非易失性存儲器裝置從所述模式單元區域讀取所述寫入模式信息、確定所述讀取的寫入模式信息和存儲在所述模式信息存儲塊中的先前的寫入模式信息是否相同，并且在根據比較結果選擇的寫入模式下讀取的所述數據單元區域。
[0019]其中，當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息相同時，所述非易失性存儲器裝置在對應于所述先前的寫入模式信息的讀取模式下讀取所述數據單元區域。
[0020]其中，當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息不同時，所述非易失性存儲器裝置在對應于所述讀取的寫入模式信息的讀取模式下讀取的所述數據單元區域。
[0021]其中，當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息不同時，所述非易失性存儲器裝置用所述讀取的寫入模式信息更新所述先前的寫入模式信息。
[0022]根據實施例的非易失性存儲器裝置可在沒有外部裝置的控制的情況下在對應于寫入模式的讀取模式下執行讀取操作。由于這個事實，使用非易失性存儲器裝置的數據存儲裝置的操作速度可被提高。
【附圖說明】
[0023]圖1是說明根據實施例的非易失性存儲器裝置的示例的框圖。
[0024]圖2和3是說明圖1所示的存儲器單元陣列中包括的存儲器塊的示例的電路圖。
[0025]圖4和5是存儲器單元的閾值電壓分布圖的示例以幫助解釋其對應的寫入模式和讀取模式。
[0026]圖6是幫助根據實施例的非易失性存儲器裝置的寫入操作的流程圖的示例。
[0027]圖7是幫助根據實施例的非易失性存儲器裝置的讀取操作的流程圖的示例。
[0028]圖8是說明包括根據實施例的非易失性存儲器裝置的數據存儲裝置以及將數據存儲裝置作為存儲裝置使用的數據處理系統的示例的框圖。
[0029]圖9是說明包括根據實施例的非易失性存儲器裝置的固態驅動器(SSD)以及將固態驅動器作為存儲裝置使用的數據處理系統的示例的框圖。
[0030]圖10是說明圖9所示的SSD控制器的示例的框圖。
[0031]圖11是說明根據實施例的其中安裝有數據存儲裝置的計算機系統的示例的框圖。
【具體實施方式】
[0032]在本發明中，在閱讀以下結合附圖的示例性實施例后，用于實現本發明的優勢、特征和方法將變得更加明顯。然而，本發明可以不同形式來體現且不應解釋為限于在此提出的實施例。而是，這些實施例被提供以詳細描述本發明至本發明所屬領域的技術人員能夠容易地實施本發明的技術方案的程度。
[0033]在此要理解的是，本發明的實施例不限于附圖所示的細節且附圖不一定按比例，在一些情況下，為了更加清楚地描述本發明的某些特征，比例可能已經被放大。盡管在此使用了特定術語，但要理解的是，在此使用的術語僅為說明特定實施例的目的而不旨在限制本發明的范圍。
[0034]如在此使用的，術語“和/或”包括相關列出項中的一個或多個的任意和全部組合。將被理解的是，當一個元件被稱為在另一個元件“上”、“連接至”另一個元件或“聯接至”另一個元件時，其可能是直接在其他元件上、連接或結合至其他元件或可能存在中間元件。如在此使用的，單數形式也旨在包括復數形式，除非上下文清楚表明不包括。將被進一步理解的是，在該說明書中使用時的術語“包括(include)”和/或“包括(including)”說明至少一個所述的特征、步驟、操作和/或元件的存在，但不排除一個或多個其他特征、步驟、操作和/或元件的存在或添加。
[0035]在下文中，將通過各種實施例參照附圖描述非易失性存儲器裝置、其操作方法以及包括其的數據存儲裝置。
[0036]圖1是說明根據實施例的非易失性存儲器裝置的框圖。參照圖1，非易失性存儲器裝置100可包括存儲器單元陣列110、行解碼器120、列解碼器130、數據讀/寫塊140、控制邏輯150以及模式信息存儲塊160。
[0037]存儲器單元陣列110可包括用于存儲由諸如存儲器控制器的外部裝置(未示出)提供的數據的存儲器單元。存儲器單元可設置在字線WLl-WLm和位線BLl-BLn互相交叉處。存儲器單元可被分為用于方便控制存儲器單元的諸如存儲器塊、頁等的存取單元。
[0038]行解碼器120可通過字線WLl-WLm與存儲器單元陣列110聯接。行解碼器120可根據控制邏輯150的控制來操作。行解碼器120可解碼由外部裝置提供的地址。行解碼器120可根據解碼結果選擇并驅動字線WLl-WLm。例如，行解碼器120可以提供由電壓發生器(未示出)提供的字線驅動電壓至字線WLl-WLm。
[0039]列解碼器130可通過位線BLl-BLn與存儲器單元陣列110聯接。列解碼器130可以根據控制邏輯150的控制來操作。列解碼器130可以解碼由外部裝置提供的地址。列解碼器130可以根據解碼結果分別將位線BLl-BLn與數據讀/寫塊140的相應的讀/寫電路聯接。列解碼器130可根據解碼結果驅動位線BLl-BLn。
[0040]數據讀/寫塊140可以根據控制邏輯150的控制來操作。數據讀/寫塊140可以根據操作模式作為寫驅動器或感測放大器來操作。例如，數據讀/寫塊140可以作為將由外部裝置提供的數據存儲在寫入操作中的存儲器單元陣列110中的寫驅動器來操作。再如，數據讀/寫塊140可以作為從讀取操作中的存儲器單元陣列110中讀取數據的感測放大器來操作。
[0041]控制邏輯150可以根據外部裝置提供的控制信號控制非易失性存儲器裝置100的一般操作。例如，控制邏輯150可以控制諸如非易失性存儲器裝置100的讀、寫和擦除操作的非易失性存儲器裝置100的主要操作。
[0042]控制邏輯150可以在沒有外部裝置的控制的情況下控制內部操作。例如，控制邏輯150可以根據存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式信息和從存儲器單元陣列110中讀取的寫入模式信息選擇讀取模式，并可在選擇的讀取模式下執行讀取操作。
[0043]控制邏輯150可以將從讀取操作中的存儲器單元陣列110中讀取的寫入模式信息存儲在模式信息存儲塊160中。當存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式信息與新讀取的寫入模式信息相同時，控制邏輯150可省略寫入模式信息的存儲。相反地，當存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式信息與新讀取的寫入模式信息不同時，控制邏輯150可以用新讀取的寫入模式信息更新模式信息存儲塊160。也就是說，存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式信息可以保留直到其被用新的寫入模式信息更新。
[0044]圖2和3是說明圖1所示的存儲器單元陣列110中包括的存儲器塊的電路圖。圖1所示的非易失性存儲器裝置100的存儲器單元陣列110可包括多個存儲器塊。多個存儲器塊中的每個可被配置為圖2所示的存儲器塊BLK_A或圖3所示的存儲器塊BLK_B。
[0045]作為示例的圖2所示的存儲器塊BLK_A可具有一個模式單元組被分配給構建一個頁面的每個數據單元組的第一結構，即，寫入模式信息可被存儲在每個頁面基礎(pagebasis)上的結構。作為示例的圖3所示的存儲器塊BLK_B可具有寫入模式信息可被存儲在每個存儲器塊上的第二結構。
[0046]圖2所示的存儲器塊BLK_A可包括數據單元區域DCA和模式單元區域MCA。數據單元區域DCA是用于存儲由外部裝置提供的數據的區域。模式單元區域MCA是用于存儲寫入模式中的數據的區域，數據單元區域DCA的數據單元被寫(或編程)在寫入模式中。
[0047]數據單元區域DCA可包括聯接至多個位線BLl-BLn的多個單元串STl-STn。單元串STl-STn具有相同的電路配置，且為了簡化說明，下面將代表性地描述一個單元串ST1。
[0048]單元串STl可包括多個數據單元DCl-DCm以及聯接在位線BLl和共源線CSL之間的選擇晶體管DST和SST。例如，單元串STl可包括聯接至漏極選擇線DSL的漏極選擇晶體管DST、分別聯接至多個字線WLl-WLm的多個數據單元DCl-DCm以及聯接至源選擇線SSL的源選擇晶體管SST。
[0049]模式單元區域MCA可包括聯接至多個模式單元位線BLlM-BLnM的多個模式單元串STIM-STnM。模式單元串STlM-STnM具有相同的電路配置，且為了簡化說明，下面將描述一個模式單元串ST1M。
[0050]模式單元串STlM可包括多個模式單元MCl-MCm以及聯接在模式單元位線BLlM和共源線CSL之間的選擇晶體管DSTM和SSTM。例如，模式單元串STlM可包括聯接至漏極選擇線DSL的漏極選擇晶體管DSTM、分別聯接至多個字線WLl-WLm的多個數據模式單元MCl-MCm以及聯接至源選擇線SSL的源選擇晶體管SSTM。
[0051]模式單元區域MCA的模式單元可被用作用于存儲相應的數據單元區域DCA的數據單元被寫(或編程)在哪個寫入模式中的存儲元件。因此，模式單元區域MCA是和用于存儲用戶數據的數據單元區域DCA不同的用戶不可訪問的隱蔽區域。
[0052]控制邏輯150可將數據單元組DCGl-DCGm的寫入模式信息分別存儲在相應的模式單元組MCGl-MCGm中。為了簡化說明，將通過使用例如構建一個頁面的數據單元組DCGm和其相應的模式單元組MCGm詳細描述模式單元區域MCA。
[0053]用戶數據可被存儲在數據單元組DCGm中。用戶數據和用于控制用戶數據的存儲的寫入命令可通過控制非易失性存儲器裝置100的諸如存儲器控制器的外部裝置來提供。控制邏輯150可根據寫入命令或根據伴隨寫入命令的寫入模式信息將用戶數據存儲在數據單元組DCGm中。而且，控制邏輯150可將其中存儲有用戶數據(S卩，寫入模式信息)的寫入模式上的信息存儲在對應于數據單元組DCGm的模式單元組MCGm中。
[0054]圖3所示的存儲器塊BLK_B可包括數據單元區域DCA和模式單元區域MCA。數據單元區域DCA是用于存儲由外部裝置提供的數據的區域。模式單元區域MCA是用于存儲寫入模式中的數據的區域，數據單元區域DCA的數據單元被寫(或編程)在該寫入模式中。
[0055]存儲器塊此1(_8可包括聯接至多個位線BLl-BLn的多個單元串STl-STn。單元串STl-STn具有相同的電路配置，且為了簡化說明，下面將代表性地描述一個單元串ST1。
[0056]單元串STl可包括多個數據單元DCl-DCm、模式單元MC以及聯接在位線BLl和共源線CSL之間的選擇晶體管DST和SST。例如，單元串STl可包括聯接至漏極選擇線DSL的漏極選擇晶體管DST、分別聯接至多個字線WL2-WLm的多個數據單元DC1-DCm、聯接至字線WLI的模式單元MC以及聯接至源選擇線SSL的源選擇晶體管SST。
[0057]盡管作為示例說明了包括一個模式單元MC的單元串STl，但要注意的是，多個模式單元可被包括在單元串STl中。換言之，構建單元串STl的存儲器單元中的至少一個可被設置為模式單元MC，且其余存儲器單元可被設置為數據單元DC。
[0058]模式單元MC具有與數據單元DCl-DCm相同的結構。然而，和用于存儲由外部裝置提供的數據的數據單元DCl-DCm不同，模式單元MC可被用作用于存儲數據單元區域DCA的數據單元被寫(或編程)在哪個寫入模式中的存儲元件。
[0059]模式單元區域MCA可由包括在單元串STl-STn中的每個中的部分存儲器單元構建，且數據單元區域DCA可由其余存儲器單元構建。即，模式單元區域MCA可由聯接至存儲器塊80(_8的至少一個字線WLl的存儲器單元構建，且數據單元區域DCA可由聯接至其余字線WL2-WLm的存儲器單元構建。
[0060]圖4和5是存儲器單元的閾值電壓分布圖的示例以幫助解釋其對應的寫入模式和讀取模式。圖4說明每個存儲器單元能夠存儲單位數據(S卩，I位數據)的單層單元(SLC)的閾值電壓分布。圖5說明每個存儲器單元能夠存儲多位數據(S卩，2或更多位數據)的多層單元(MLC)的閾值電壓分布。
[0061]如上所述，寫入模式可根據各種寫入命令或根據伴隨寫入命令的寫入模式信息來選擇。存儲器單元可被寫(或編程)為對應于選擇的寫入模式的狀態或可被讀入對應于選擇的寫入模式的讀取模式。
[0062]參照圖4，例如，當選擇的寫入模式為第一寫入模式時，存儲器單元可被編程為第一編程狀態PL。當寫入模式信息表示第一寫入模式時，存儲器單元可被在對應于第一寫入模式的第一讀取模式下讀取。在這種情況下，具有擦除狀態E和第一編程狀態PL之間的電壓電平的讀電壓Vrd_PL可被應用于存儲器單元。當讀電壓Vrd_PL被應用時，具有擦除狀態E的閾值電壓的存儲器單元可被確定為打開存儲數據“I”的單元，且具有第一編程狀態PL的閾值電壓的存儲器單元可被確定為關閉存儲數據“O”的單元。
[0063]再如，當選擇的寫入模式為第二寫入模式時，存儲器單元可被編程為第二編程狀態P。當寫入模式信息表示第二寫入模式時，存儲器單元可被在對應于第二寫入模式的第二讀取模式下讀取。在這種情況下，具有擦除狀態E和第二編程狀態P之間的電壓電平的讀電壓Vrd_P可被應用于存儲器單元。當讀電壓Vrd_P被應用時，具有擦除狀態E的閾值電壓的存儲器單元可被確定為打開存儲數據“I”的單元，且具有第二編程狀態P的閾值電壓的存儲器單元可被確定為關閉存儲數據“O”的單元。
[0064]再如，當選擇的寫入模式為第三寫入模式時，存儲器單元可被編程為第三編程狀態PR。當寫入模式信息表示第三寫入模式時，存儲器單元可在對應于第三寫入模式的第三讀取模式下被讀取。在這種情況下，具有擦除狀態E和第三編程狀態PR之間的電壓電平的讀電壓Vrd_PR可被應用于存儲器單元。當讀電壓Vr d_PR被應用時，具有擦除狀態E的閾值電壓的存儲器單元可被確定為打開存儲數據“I”的單元，且具有第三編程狀態PR的閾值電壓的存儲器單元可被確定為關閉存儲數據“O”的單元。
[0065]所述第一編程狀態PL是所述第二編程狀態P向較低閾值電壓轉換的結果。所述第三編程狀態PR是所述第二編程狀態P向較高閾值電壓轉換的結果。
[0066]為了簡化說明，圖5說明每個存儲器單元能夠存儲2位數據的多層單元MLC的閾值電壓分布。2-位多層單元MLC可根據多位數據即LSB(最低有效位)數據和MSB(最高有效位)數據被編程為具有對應于多個編程狀態中的任何一個的閾值電壓。
[0067]參照圖5，例如，當選擇的寫入模式為第一寫入模式時，存儲器單元可被編程為第一編程狀態P1L、P2L和P3L中的任何一個。當寫入模式信息表示第一寫入模式時，存儲器單元可被在對應于第一寫入模式的第一讀取模式下讀取。在這種情況下，具有擦除狀態E和第一編程狀態P1L、P2L和P3L之間的各自的電壓電平的讀電壓Vrd_PlL、Vrd_P2L和Vrd_P3L中的任何一個可被應用于存儲器單元。即，讀電壓VrcLPlL具有擦除狀態E和第一編程狀態PlL之間的電壓電平，且讀電壓Vrd_P2L具有第一編程狀態PlL和P2L之間的電壓電平，且讀電壓Vrd_P3L具有第一編程狀態P2L和P3L之間的電壓電平。當讀電壓Vrd_PlL、Vrd_P2L和Vrd_P3L被應用時，LSB數據和MSB數據可被確定。
[0068]再如，當選擇的寫入模式為第二寫入模式時，存儲器單元可被編程為第二編程狀態P1、P2和P3中的任何一個。當寫入模式信息表示第二寫入模式時，存儲器單元可被在對應于第二寫入模式的第二讀取模式下讀取。在這種情況下，具有擦除狀態E和第二編程狀態P1、P2和P3之間的各自的電壓電平的讀電壓Vrd_Pl、Vrd_P2和Vrd_P3可被應用于存儲器單元。即，讀電壓Vrd_Pl具有擦除狀態E和第二編程狀態Pl之間的電壓電平，且讀電壓Vrd_P2具有第二編程狀態Pl和P2之間的電壓電平，且讀電壓Vrd_P3具有第二編程狀態P2和P3之間的電壓電平。當讀電壓Vrd_P 1、Vrd_P2和Vrd_P3被應用時，LSB數據和MSB數據可被確定。
[0069]再如，當選擇的寫入模式為第三寫入模式時，存儲器單元可被編程為第三編程狀態P1R、P2R和P3R中的任何一個。當寫入模式信息表示第三寫入模式時，存儲器單元可被在對應于第三寫入模式的第三讀取模式下讀取。在這種情況下，具有擦除狀態E和第三編程狀態PIR、P2R和P3R之間的各自的電壓電平的讀電壓Vr d_P IR、Vr d_P2R和Vr d_P3R中的任何一個可被應用于存儲器單元。即，讀電壓VrcLPlR具有擦除狀態E和第三編程狀態PlR之間的電壓電平，且讀電壓Vrd_P2R具有第三編程狀態PlR和P2R之間的電壓電平，且讀電壓Vrd_P3R具有第三編程狀態P2R和P3R之間的電壓電平。當讀電壓Vr d_P IR、Vr d_P2R和Vrd_P3R被應用時，LSB數據和MSB數據可被確定。
[0070]當第二編程狀態P1、P2和P3被轉換時，第一編程狀態P1UP2L和P3L可分別導致向較低閾值電壓的方向。當第二編程狀態Pl、P2和P3被轉換時，第三編程狀態P1R、P2R和P3R可分別導致向較高閾值電壓的方向。
[0071]圖6是幫助根據實施例的非易失性存儲器裝置的寫入操作的流程圖。在下文中，將參照圖1-6描述寫入操作。
[0072]在步驟SllO中，控制邏輯150可從諸如存儲器控制器的外部裝置接收包括寫入模式信息的寫入命令(或寫入命令和伴隨寫入命令的寫入模式信息)。也就是說，控制邏輯150可根據其中包括的寫入模式信息接收被表示為不同代碼值的各種寫入命令中的任何一種。例如，控制邏輯150可接收包括第一寫入模式信息的第一寫入命令作為第一代碼值或包括第二寫入模式信息的第二寫入命令作為第二代碼值。
[0073]包括第一寫入模式信息的第一寫入命令可允許包含在存儲器單元陣列110的數據單元區域DCA中的存儲器單元被編程為第一編程狀態(例如，圖4的第一編程狀態PL)。包括第二寫入模式信息的第二寫入命令也可允許存儲器單元被編程為第二編程狀態(例如，圖4的第二編程狀態P)，當第一編程狀態被轉換時，第二編程狀態導致向更高閾值電壓的方向。
[0074]在步驟S120中，控制邏輯150可根據寫入模式信息選擇寫入模式，且可將數據單元區域DCA中的寫數據存儲在選擇的寫入模式中。
[0075]在步驟S130中，控制邏輯150可將選擇的寫入模式的信息存儲在存儲器單元陣列110的模式存儲區±|^MCA中。寫入模式的存儲信息可在讀取操作中被參考。
[0076]圖7是幫助根據實施例的非易失性存儲器裝置的讀取操作的流程圖。在下文中，將參照圖1-7描述讀取操作。
[0077]在步驟S210中，當讀命令由諸如存儲器控制器的外部裝置提供時，控制邏輯150可讀取存儲在模式單元區域MCA中的寫入模式信息。
[0078]在步驟S220中，控制邏輯150可確定讀取的寫入模式信息和存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式信息是否相同。
[0079]當讀取的寫入模式信息和存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式信息相同時，讀取操作可在不改變讀取模式的情況下在先前使用的讀取模式下執行。換言之，在步驟S230中，控制邏輯150可在對應于存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式的讀取模式下執行讀取操作。
[0080]例如，參照圖4，當存儲器單元陣列110的數據單元區域DCA被在第一寫入模式下編程時，用于確定第一編程狀態PL的第一讀電壓Vrd_PL可被應用于第一讀取模式中的數據單元區域DCA。再如，當存儲器單元陣列110的數據單元區域DCA被在第二寫入模式下編程時，用于確定第二編程狀態P的第二讀電壓Vrd_P可被應用于第二讀取模式下的數據單元區域DCA0
[0081]相反地，當讀取的寫入模式信息和存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式信息不同時，先前使用的讀取模式被忽略，且讀取操作可在新的讀取模式下執行。即，在步驟S240中，控制邏輯150可在對應于讀取的寫入模式的寫入模式下執行寫入操作。
[0082]讀取的寫入模式信息可被存儲使得可在隨后的讀取操作中確定是否改變讀取模式。在步驟S250中，控制邏輯150可將讀取的寫入模式信息存儲在模式信息存儲塊160中。也就是說，控制邏輯150可用讀取的寫入模式信息更新存儲在模式信息存儲塊160中的寫入模式信息。
[0083]圖8是說明包括根據實施例的非易失性存儲器裝置的數據存儲裝置以及將數據存儲裝置作為存儲裝置使用的數據處理系統的框圖。
[0084]數據處理系統1000可包括主機裝置1100和數據存儲裝置1200。數據存儲裝置1200可包括控制器1210和非易性失存儲裝置1220。數據存儲裝置1200可通過被聯接至諸如移動電話、MP3播放器、筆記本電腦、臺式電腦、游戲播放器、TV、車載信息娛樂系統等的主機系統1100來使用。
[0085]控制器1210可包括主機接口單元1211、控制單元1212、存儲器接口單元1213、隨機存取存儲器1214以及錯誤校正碼(ECC)單元1215。
[0086]控制單元1212可控制控制器1210的一般操作以響應來自主機裝置1100的請求。控制單元1212可驅動用于控制非易失性存儲器裝置1220的固件或軟件。
[0087]隨機存取存儲器1214可被用作控制單元1212的工作存儲器。隨機存取存儲器1214可被用作臨時存儲從非易失性存儲器裝置1220讀取的數據或由主機裝置1100提供的數據的數據緩沖存儲器。
[0088]主機接口單元1211可連接主機裝置1100和控制器1210。例如，主機接口單元1211可通過諸如通用串行總線(USB)協議、通用快閃存儲(UFS)協議、多媒體卡(麗C)協議、外圍組件互連(PCI)協議、PCI專用(PC1-E)協議、并行高級技術附件(PATA)協議、串行高級技術附件(SATA)協議、小型計算機系統接口(SCSI)協議和串列SCSI (SAS)協議的各種接口協議中的一個與主機裝置1100通信。
[0089]存儲器接口單元1213可連接控制器1210和非易失性存儲器裝置1220。存儲器接口單元1213可為非易失性存儲器裝置1220提供命令和地址。此外，存儲器接口單元1213可與非易失性存儲器裝置1220交換數據。
[0090]錯誤校正碼單元1215可檢測從非易失性存儲器裝置1220讀取的數據的錯誤。而且，錯誤校正碼單元1215可被配置為當檢測到的錯誤在可校正范圍內時校正檢測到的錯誤。
[0091]非易失性存儲器裝置1220可被用作數據存儲裝置1200的存儲介質。非易失性存儲器裝置1220可包括多個非易失性存儲芯片(或晶片)NVM_l-NVM_k。構建非易失性存儲器裝置1220的非易失性存儲芯片NVM_l-NVM_k*的每個可具有與上文參照圖1-3所述的非易失性存儲器裝置相同的配置，且可執行與上文參照圖4-7所述的非易失性存儲器裝置相同的操作。
[0092]控制器1210和非易失性存儲器裝置1220可被制造為各種數據存儲裝置中的任何一種。例如，控制器1210和非易失性存儲器裝置1220可被集成為一個半導體裝置且可被制造為麗C、e麗C、RS-MMC和微型-MMC形式的多媒體卡，SD、小型-SD和微型-SD形式的安全數字卡，通用串行總線(USB)存儲裝置，通用快閃存儲(UFS)裝置，個人計算機存儲卡國際協會(PCMCIA)卡，緊湊型閃存(CF)卡，智能媒體卡、記憶棒等中的任何一種。
[0093]圖9是說明包括根據實施例的非易失性存儲器裝置的固態驅動器(SSD)以及將固態驅動器作為存儲裝置使用的數據處理系統的框圖。
[0094]數據處理系統2000可包括主機裝置2100和固態驅動器(SSD) 2200。
[0095]SSD 2200可包括SSD控制器2210、緩存存儲裝置2220、非易失性存儲器裝置2231-223η、電源2240、信號連接器2250以及電源連接器2260。
[0096]SSD控制器2210可訪問非易失性存儲器裝置2231-223η以響應來自主機裝置2100的請求。
[0097]緩存存儲裝置2220可臨時存儲將被存儲在非易失性存儲器裝置2231-223η中的數據。進一步地，緩存存儲裝置2220可臨時存儲從非易失性存儲器裝置2231-223η中讀取的數據。臨時存儲在緩存存儲裝置2220中的數據可在SSD控制器2210的控制下被傳輸至主機裝置2100或非易失性存儲器裝置2231-223η。
[0098]非易失性存儲器裝置2231-223η可被用作SSD2200的存儲介質。非易失性存儲器裝置2231-223η中的每個可具有與上文參照圖1-3所述的非易失性存儲器裝置相同的配置，且可執行與上文參照圖4-7所述的非易失性存儲器裝置相同的操作。非易失性存儲器裝置2231-223η可分別通過多個通道CHl-CHn被電聯接至SSD控制器2210。一個或多個非易失性存儲器裝置可被電聯接至一個通道。被電聯接至一個通道的非易失性存儲器裝置可被電聯接至相同的信號總線和數據總線。
[0099]電源2240可將通過電源連接器2260輸入的電源PWR提供至SSD 2200的內部。電源2240可包括輔助電源2241。輔助電源2241可供應電源以當發生突然斷電時允許SSD 2200被正確地終止。輔助電源2241可包括能夠用電源PWR充電的超級電容器。
[0100]SSD控制器2210可通過信號連接器2250與主機裝置2100交換信號SGL。信號SGL可包括命令、地址、數據等。信號連接器2250可根據主機裝置2100和SSD 2200之間的接口方案被配置為諸如并行高級技術附件(PATA)、串行高級技術附件(SATA)、小型計算機系統接口(SCSI)、串列SCSI(SAS)、外圍組件互連(PCI)和PCI專用(PC1-E)的各種協議。
[0101]圖10是說明圖9所示的SSD控制器的示例的框圖。參照圖10，SSD控制器2210可包括存儲接口單元2211、主機接口單元2212、錯誤校正碼(ECC)單元2213、控制單元2214以及隨機存取存儲器2215。
[0102]存儲接口單元2211可提供諸如命令和地址的控制信號至非易失性存儲器裝置2231-223n。而且，存儲接口單元2211可與非易失性存儲器裝置2231-223n交換數據。存儲接口單元2211可在控制單元2214的控制下分散從緩沖存儲裝置2220傳輸到通道CHl-CHn的數據。此外，存儲接口單元2211可在控制單元2214的控制下傳輸從非易失性存儲器裝置2231-223η讀取的數據至緩沖存儲裝置2220。
[0103]主機接口單元2212可提供與SSD 2200的連接以對應主機裝置2100的協議。例如，主機接口單元2212可通過并行高級技術附件(PATA)、串行高級技術附件(SATA)、小型計算機系統接口(SCSI)、串列SCSI(SAS)、外圍組件互連(PCI)和PCI專用(PC1-E)協議中的一個與主機裝置2210通信。另外，主機接口單元2212可執行支持主機裝置2100的磁盤仿真功能以識別SSD 2200為硬盤驅動器(HDD)。
[0104]ECC單元2213可根據傳輸至非易失性存儲器裝置2231-223n的數據生成校驗位。生成的校驗位可連同數據一起存儲在非易失性存儲器裝置2231-223n中。ECC單元2213可檢測從非易失性存儲器裝置2231-223n讀取的數據的錯誤。當檢測到的錯誤在可校正范圍內時，ECC單元2213可校正檢測到的錯誤。
[0105]控制單元2214可分析并處理從主機裝置2100輸入的信號SGL。控制單元2214可根據用于驅動SSD 2200的固件或軟件控制緩沖存儲裝置2220和非易失性存儲器裝置2231-223η的操作。隨機存取存儲器2215可被用作用于驅動固件或軟件的工作存儲器。
[0106]圖11是說明根據實施例的其中安裝有數據存儲裝置的計算機系統的框圖。參照圖11，計算機系統3000包括電聯接至系統總線3700的網絡適配器3100、中央處理單元3200、數據存儲裝置3300、RAM 3400,ROM 3500和用戶界面3600。數據存儲裝置3300可由圖8所示的數據存儲裝置1200或圖9所示的SSD 2200構建。
[0107]網絡適配器3100可提供計算機系統3000和外部網絡之間的連接。中央處理單元3200執行用于驅動加載到RAM 3400上的操作系統或應用程序的一般操作。
[0108]數據存儲裝置3300可存儲計算機系統3000中必需的一般數據。例如，用于驅動計算機系統3000的操作系統、應用程序、各種程序模塊、程序數據和用戶數據可被存儲在數據存儲裝置3300中。
[0109]RAM 3400可被用作計算機系統3000的工作存儲器。一經啟動，從數據存儲裝置3300讀取的操作系統、應用程序、各種程序模塊以及驅動程序所必需的程序數據可被加載到RAM 3400上。在操作系統被驅動之前激活的B1S(基本輸入/輸出系統)可被存儲在ROM3500中。計算機系統3000和用戶之間的信息交換可通過用戶界面3600來執行。
[0110]盡管上文已經描述了各種實施例，但本領域技術人員應該理解的是，所述實施例僅為示例。因此，在此所述的非易失性存儲器裝置、其操作方法以及包括其的數據存儲裝置不應限于所述實施例。
【主權項】
1.一種非易失性存儲器裝置，其包括: 存儲器單元陣列，其包括數據單元區域； 模式單元區域，其存儲所述數據單元區域的寫入模式信息； 模式信息存儲塊，其適用于存儲在先前的讀取操作中從所述模式單元區域讀取的先前的寫入模式信息；以及 控制邏輯，其適用于從所述模式單元區域讀取所述寫入模式信息、比較所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息，并且在根據比較結果選擇的讀取模式下讀取所述數據單元區域。2.根據權利要求1所述的非易失性存儲器裝置，其中，當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息相同時，所述控制邏輯在對應于所述先前的寫入模式信息的讀取模式下讀取所述數據單元區域。3.根據權利要求1所述的非易失性存儲器裝置，其中，當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息不同時，所述控制邏輯在對應于所述讀取的寫入模式信息的讀取模式下的讀取所述數據單元區域。4.根據權利要求3所述的非易失性存儲器裝置，其中，當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息不同時，所述控制邏輯用所述讀取的寫入模式信息更新所述先前的寫入模式信息。5.根據權利要求1所述的非易失性存儲器裝置，其中，所述控制邏輯接收被表示為不同代碼值的任何寫入命令、根據所述接收的寫入命令選擇所述數據單元區域的寫入模式，并且在所述選擇的寫入模式下將數據存儲在所述數據單元區域中。6.根據權利要求5所述的非易失性存儲器裝置，其中，所述控制邏輯根據所述選擇的寫入模式將所述寫入模式信息存儲在所述模式單元區域中。7.根據權利要求1所述的非易失性存儲器裝置，其中，所述控制邏輯根據伴隨寫入命令的所述寫入模式信息選擇所述數據單元區域的寫入模式，并在所述選擇的寫入模式下將數據存儲在所述數據單元區域中。8.一種操作非易失性存儲器裝置的方法，包括: 讀取存儲在模式單元區域中的寫入模式信息； 確定所述讀取的寫入模式信息和存儲在模式信息存儲塊中的先前的寫入模式信息是否相同；以及 在根據比較結果選擇的讀取模式下執行讀取操作。9.根據權利要求8所述的操作方法，其中，當所述讀取的寫入模式信息和所述先前的寫入模式信息相同時，以對應于所述先前的寫入模式信息的讀取模式執行所述讀取操作。10.一種數據存儲裝置，其包括: 存儲器控制器，其適用于提供寫入命令；以及 非易失性存儲器裝置，其包括存儲器單元陣列和模式信息存儲塊，所述存儲器單元陣列包括數據單元區域和模式單元區域，且所述非易失性存儲器裝置適用于根據所述存儲器控制器提供的所述寫入命令選擇寫入模式，將所述數據單元區域中的數據存儲在所述選擇的寫入模式中，以及將所述選擇的寫入模式的寫入模式信息存儲在所述模式單元區域中。
【文檔編號】G11C16/06GK105931668SQ201510822698
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年11月24日
【發明人】金臺勛
【申請人】愛思開海力士有限公司