[发明专利]用于向闪速存储器执行写入的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于向闪速存储器执行写入的一种方法和一种设备。

背景技术

闪速技术广泛用于例如存储卡、USB驱动器、MP3播放器中，并且用作数码相机的图像存储器。闪速存储器通常基于NAND或NOR结构。NAND最适于需要高容量数据存储的闪速设备。NAND闪速设备通常包含用于例如在所谓的编程过程期间保持数据的数据寄存器，其中在编程过程中把数据实际地写入闪速存储器单元。

NAND闪速设备通常包含所谓的坏块或坏页，即包含一个或多个不能存储信息的比特的页，其中这些比特由于具有缺陷而不能使用。此外，NAND闪速存储器要经受消耗，即逐渐地会出现越来越多的坏块。由于这个和其它原因，可能出现不总是能够成功地向块写入数据的状态。对于普通的NAND闪速设备来说，数据手册(data sheet)中定义了两个针对编程时间的特殊界限：典型编程时间和最大编程时间。典型编程时间被定义为：在该时间内对所有页中多于50％的部分进行编程(在规定的电压电平和温度下)。因此，在典型编程时间为上界的时间内执行了所有页的编程过程中多于50％的部分。对于剩下的页，把最大编程时间作为上界。例如，对于当今的MICRON NAND闪速设备来说，典型编程时间被规定为300μs，而最大编程时间被规定为700μs。

使用NAND闪速设备的应用程序负责跟踪这种坏块。然而，典型地能够对好块执行超过100,000至1,000,000次的擦除和重编程。随着写入/擦除周期数目的增大，设备的编程时间稍微减小，而且设备的寿命通常更多地由编程失败之外的其它故障决定。

上文提到的不同的典型编程时间和最大编程时间归因于所采用的编程验证策略。这意味着在编程过程成功完成或出现超时之前，对数据比特进行编程的多种尝试得以执行并得以验证。这个编程验证过程由内部控制逻辑自动地执行。

由于编程时间(即把一页从数据寄存器写入NAND闪速单元阵列所需的时间)的原因，NAND闪速存储器具有内在的、不可忽略的等待时间。然而，成功的页编程过程所经历的编程时间不是完全可确定的，而是分布在一个范围内，其中最大编程时间作为上界。因此，对于需要连续地存储数据的应用来说，最大编程时间确定了能够实现的有效数据速率。

来自Toshiba的“NAND flash Design Guide”提供了更多关于NAND闪速技术的信息，可以访问www.data-io.com/pdf/NAND/Toshiba/NandDesignGuid.pdf.pdf。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种用于减小闪速设备的有效编程时间的方法和结构。

另一个所要解决的问题是：提供一种用于在闪速设备中存储连续数据流的方法和结构，其中进行存储的数据速率高于由所使用的闪速设备的最大编程时间产生的数据速率，而且不会干扰闪速设备内的编程验证过程。

本发明利用了仅有非常少的存储块确实需要规定的最大编程时间这个事实，并提供了一种用于处理这些情况的方法和结构，从而要存储的数据不会丢失。根据本发明，这些数据被存储在缓冲存储器中，而且之后被复制到闪速存储设备中。这里假定闪速存储空间足以用于存储数据。特别是当选择明显高于(例如10％)典型编程时间的有效编程时间(但相比于最大编程时间而言，更接近典型编程时间)时，编程失败的可能性足够低以便在缓冲存储器中保持那些编程过程失败的数据，并且之后把该数据复制到闪速存储器中。

本发明的一方面提供了一种向闪速存储器执行写入的方法，其中闪速存储器具有规定的最大编程时间和规定的典型编程时间，并提供一个或多个指示编程周期是否结束的信号，所述方法包括步骤：

规定有效编程时间，所述有效编程时间高于典型编程时间且低于最大编程时间；

把第一数据写入闪速存储器的第一位置，在规定的有效编程时间后，对所述一个或多个指示编程周期是否结束的信号进行评估；

如果编程周期结束，那么把第二数据写入闪速存储器的第二位置；

如果编程周期没有结束，那么把至少是第二数据写入缓冲存储器，并对缓冲存储器中至少是第二数据进行标记使其不被覆写；

如果要存储其它数据，那么重复从把数据写入闪速存储器开始的上述步骤；

确定闪速存储器中的空闲位置，并且把至少是第二数据从缓冲器复制到闪速存储器中所确定的位置，其中可以把所述数据从缓冲器中擦除。