[发明专利]用于快闪存储器的区块管理方法及其存储系统与控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于快闪存储器的区块管理方法，且特别涉及一种能 够平均快闪存储器实体区块的磨损的区块管理方法及使用此方法的快闪存 储器存储系统与快闪存储器控制器。

背景技术

数字相机、手机相机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者 对存储介质的需求也急速增加。由于快闪存储器(Flash Memory)具有数据非 易失性、省电、体积小与无机械结构等的特性，适合可携式应用，最适合 使用于这类可携式由电池供电的产品上。存储卡就是一种以NAND快闪存 储器作为存储介质的存储装置。由于存储卡体积小容量大且携带方便，所 以已广泛用于个人重要数据的存储。因此，近年快闪存储器产业成为电子 产业中相当热门的一环。

一般来说，快闪存储器存储系统的快闪存储器实体区块会分组为多个 实体单元并且这些实体单元会分组为数据区(data area)与备用区(spare area)。归类为数据区的实体单元中会存储由写入指令所写入的有效数据， 而备用区中的实体单元是用以在执行写入指令时替换数据区中的实体单 元。具体来说，当快闪存储器存储系统接受到主机的写入指令而欲对数据 区的实体单元进行写入时，快闪存储器存储系统会从备用区中提取一实体 单元并且将在数据区中欲写入的实体单元中的有效旧数据与欲写入的新数 据写入至从备用区中提取的实体单元并且将已写入新数据的实体单元关联 为数据区，并且将原本数据区的实体单元进行擦除并关联为备用区。为了 能够让主机能够顺利地存取以轮替方式存储数据的实体单元，快闪存储器 存储系统会提供逻辑单元给主机。也就是说，快闪存储器存储系统会通过 在逻辑地址-实体地址映射表(logical address-physical address mapping table) 中记录与更新逻辑单元与数据区的实体单元之间的映射关系来反映实体单 元的轮替，所以主机仅需要针对所提供逻辑单元进行写入而快闪存储器存 储系统会依据逻辑地址-实体地址映射表对所映射的实体单元进行读取或 写入数据。

然而，组成实体单元的实体区块的擦除次数是有限的(例如实体区块擦 除一万次后就会损坏)。倘若一个实体单元仅被程序化(programming)一次， 而后未被再程序化时，则此实体单元中的实体区块的磨损是相对地低，反 之，如果一个实体单元被重复地程序化与擦除时，则此实体单元中的实体 区块的磨损就会相对地高。因此，所谓的磨损就是每一实体单元被程序化 或擦除的次数。

当实体区块磨损程度过高而导致损毁时，系统会将损毁的实体区块放 置于坏区块区而不会再使用，并且从取代区中提取新的实体区块来取代。 然而，取代区中的新实体区块都是未被使用的，因此当实体单元中的其中 一个实体区块损坏而以取代区中的实体区块来取代时，新实体区块的磨损 与此实体单元中其他的实体区块的磨损会不平均。特别是，一旦损毁的实 体区块数超过一定数量而使得实体单元的数目不足以提供主机对上述逻辑 单元的存取时，即使仍有其他实体区块磨损程度仍低，此快闪存储器存储 系统依然会被判定为无法再使用。基此，此领域技术人员需不断研发能够 平均地使用快闪存储器存储系统中所有实体区块的区块管理方法，以有效 地延长快闪存储器存储系统的寿命。

发明内容

本发明提供一种区块管理方法，其能够平均地使用快闪存储器实体区 块，进而有效地延长其使用寿命。

本发明提供一种快闪存储器存储系统，其使用上述区块管理方法来平 均地使用其快闪存储器实体区块，进而有效地延长其使用寿命。

本发明提供一种快闪存储器控制器，其使用上述区块管理方法来平均 地使用快闪存储器实体区块，进而有效地延长期使用寿命。

本发明提出一种区块管理方法，用于管理多个快闪存储器实体区块。 此区块管理方法包括将快闪存储器实体区块分组为多个实体单元(physical unit)，并且将实体单元逻辑地分组为一数据区(data area)、一备用区(spare area)与一取代区(replace area)。此区块管理方法也包括在数据区与备用区之 间执行一第一实体单元交换，以及在备用区与取代区之间执行一第二实体 单元交换，其中第二实体单元交换是用以交换在备用区与取代区中好的实 体单元(good physical unit)。