[发明专利]在电可擦和可编程的非易失性存储器中写入和读取数据的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在电可擦和可编程的非易失性存储器，例如EEPROM 存储器或闪存(Flash memory)中写入和读取数据的方法。

本发明尤其涉及一种在电可擦和可编程的非易失性存储器中为了保 护存储器不因供电中断而丢失数据而写入和读取数据的方法。

背景技术

按照惯例，在电可擦和可编程的非易失性存储器的目标位置对更新数 据的记录包含擦除目标位置的存储单元的步骤以及之后的写入全部或者 部分这些存储单元的步骤。擦除步骤用于将目标位置的所有存储单元设定 为擦除状态，该擦除状态对应于按惯例定义的第一逻辑值，例如“1”。 写入步骤，也称为“编程”，用于将某些存储单元设定为编程状态，该编 程状态在读取存储单元时对应于第二逻辑值，例如“0”。因此，写入步 骤仅施加在必须接收第二逻辑值的存储单元上，并且该步骤之前总有施加 在目标位置的所有存储单元上的擦除步骤。在传统的电可擦和可编程的非 易失性存储器中，必须写入到存储器中的更新数据在目标位置的擦除过程 中储存在易失性缓存(volatile buffer)中。因此，在目标位置的擦除过程 中、或者在目标位置擦除之后且在更新数据已经写入存储器中之前发生的 供电中断导致存在于目标位置的原始数据以及存在于易失性缓存中的更 新数据的无法恢复的丢失。因为不再供电，包含原始数据的存储单元被擦 除或者处在不确定的状态，且易失性存储器已经丢失了更新数据。

现在，一些应用中不能保证电源的持续性。具体地，非易失性存储器 可以嵌入到便携式电子装置，例如芯片卡(chip cards)和电子标签 (electronic tags)中，由于便携性和尺寸限制，便携式电子装置不包含电 源供应源。因此，当数据从它们的存储器中读取或者写入到它们的存储器 中时，芯片卡和电子标签典型地由外部装置、例如芯片卡读取器供电。该 电源可以随时中断，例如，假如使用者突然将芯片卡从其插入的狭槽中拔 出或者突然将非接触式卡或者非接触式标签从摄取电源的磁场中拔出。

因此，传统的电可擦和可编程的非易失性存储器在有供电中断高风险 的应用中的使用使得擦除/写入程序不可靠。

最近的一些开发提供了一些在这样的非易失性存储器中为了防止在 擦除/写入过程中因供电中断而丢失数据的写入的方法。这些写入方法通常 称为“防拔出(anti-tearing)”方法，因为它们的目标是保护数据在前述应 用中免受通常由使用者的拔出行为而引起的供电中断造成的损坏。

例如，有人提出提供备份存储位置，在目标页面位置被擦除之前，原 始页面数据转移到该备份存储位置。然后更新页面数据并写入目标页面位 置，然后再擦除备份位置。

其它公知的方法提供预擦除非易失性缓存，当原始页面保持在它们的 原始状态下时更新页面的内容写入该预擦除非易失性缓存。

具体地，2004/0114431号美国专利申请公开了一种包含分为扇区的缓 存的闪存。在写入操作中，将要被写入闪存中的目标扇区的更新数据，以 及目标扇区的地址都被写入缓存的擦除扇区。跟随接收到更新数据的扇区 的缓存扇区的擦除、以及闪存中目标扇区的擦除随后利用包含N个部分擦 除步骤的滚动法(rolling method)执行。

在2005/0251643号美国专利申请中，主非易失性存储器包含另外的存 储页面以及地址转换单元(address translation unit)。地址转换单元将逻辑 地址映射到主非易失性存储器的实际地址或者另外的存储页面的实际地 址。在写入过程中，新的数据元素和页面的原始内容作为更新页面数据写 入另外的存储页面，之后原始页面被擦除。计数器用来指示哪一个逻辑地 址包含最近更新的数据。之后更新页面写入主存储器中的擦除区，并且地 址转换单元将更新页面的新实际地址再映射到之前的逻辑地址，然后另外 的存储页面被擦除。

总的来说，传统的“防拔出”方法通过允许将要写入的更新页面或者扇 区数据处于不同于目标位置的擦除位置而不必预先擦除原始页面或扇区 数据，从而保护存在于存储器中的原始页面数据或扇区数据。当目标页面 或扇区将被读取时，对应表(correspondence table)或地址转换单元允许 最近更新的页面或扇区数据的位置能被找到。