[发明专利]存储装置与其资料处理方法

说明书

技术领域

本发明系有关一种存储装置与其资料处理方法，特别是一种非挥发性存储装置与其资料处理方法。

发明背景

存储装置中的记忆体具有多种类型，其中闪存为目前市场的主流之一。闪存为一种非挥发性的记忆体，应用在存储装置上，与传统的硬盘比较，具有省电、重量轻、耐震、工作温度低、操作安静与存取速度快等优点，所以闪存存储装置已于部分可携式电子装置上逐渐取代硬盘。

闪存可分为单阶记忆胞(Single Level per Cell，SLC。底下简称SLC)与多阶记忆胞MLC(Multiple Level per Cell，MLC。底下简称MLC)两类。其中，SLC的闪存为闪存阵列(memorycell array)上每一个记忆胞(memory cell)可纪录一个位元(bit)的资料。SLC记忆体阵列上相关的记忆胞以执行充电与放电程序来纪录资料，而SLC记忆体阵列上记忆胞的电位阶分布请参照图1。SLC记忆体阵列上记忆胞充放电后可分为两个电位阶状态(voltage state)，在参考电压(reference voltage)左边的电位阶状态为记忆体阵列上的记忆胞被放电后，各电位的记忆胞的分布情况，而该电位状态通常用来表示逻辑资料“1”。在参考电压右边的电位阶状态为记忆体阵列上的记忆胞被充电后，各电位的记忆胞的分布情况，而该电位状态通常用来表示逻辑资料“0”。

另一方面，MLC的闪存为闪存阵列上每一个记忆胞可记录一位元以上的资料。请参照图2，为2位元MLC记忆体阵列充放电后阵列上不同电位的记忆胞的分布图。2位元MLC记忆体阵列的记忆胞经充放电后可分为四个电位阶状态，各电位阶状态系分别表示不同的逻辑资料。四个电位阶状态系利用三个参考电压Vr1、Vr2与Vr3来区分。若记忆胞的电位小于Vr1，也就电压是落在最左边的电位阶状态，该记忆胞表示二位元的逻辑资料“11”。若记忆胞的电位落在Vr1与Vr2间，则表示逻辑资料“10”。若记忆胞的电位落在Vr2与Vr3间，则表示逻辑资料“00”。若记忆胞的电位大于Vr3，则表示逻辑资料“01”。电位阶状态所表示的逻辑资料，视非挥发性记忆体各电位阶的编码方式不同，而可能有不同的逻辑资料表示，为便于说明系举上述例子作说明。

由图1与图2所示可知，同样一个记忆胞中，MLC每一个记忆胞所包含的电位阶状态较多，因此各电位阶状态之间的电压差距较SLC记忆胞来的接近。如图2所示，其中表示逻辑资料“11”的电位阶状态中最高的电压与表示逻辑资料“10”的电位阶状态中最低的电压，两个电压的差值相近。所以MLC记忆胞较容易因存储电荷泄漏(leakage)，或读写作业干扰(read/write disturb)的影响，使得原本的电位阶状态飘移到另一个非目标的电位阶状态，结果将造成读取资料时发生错误位元的情况。此种情况，在2位元的MLC闪存的资料正确性已具有一定的影响，若在3位元的MLC闪存，其一个记忆胞包含八个电位阶状态，其更容易受到存储电荷的泄漏与读写作业干扰的影响而造成资料错误的情形。如图2所示，在记忆体记忆胞阵列上，最左边电位阶状态的记忆胞，最容易受周围记忆胞充电的影响而造成电位阶状态飘移的情况。

为了维持闪存输上输出资料的正确性，通常会利用错误修正码(Error Correction Code，ECC)来保护资料。虽然ECC可确保输出资料的正确性，但在资料输出时，若资料包含错误位元，将需要花时间进行错误资料修复的作业。也就是说，若由闪存所读取出来的资料包含错误位元，ECC将需要一些时间来执行资料修复作业，且当ECC保护的位元越多，修复作业所需要的时间也越长，将影响资料读取的时间。

在MLC闪存随着制程的微缩以及记忆胞所包含的电位阶状态增多的情况下，记忆胞存储电荷的能力会越来越差，而越容易造成存储资料的错误，使得所需的ECC修复能力也就越来越高。ECC的修复能力越高其保护每单位长度所需的ECC位元数也越多。如此，除了如会影响闪存的存取速度外，闪存上也需提供较多的冗余位元来存储ECC。由于闪存上的冗余位元通常是用来存储一些管理资料，所以占用太多的冗余位元将会影响到管理资料可用的存储空间，而降低管理设计的弹性。

发明内容

有鉴于此本发明提出一种存储装置与其资料处理方法。利用本发明所提出的装置或方法，针对不同的记忆页采用不同修复能力的错误修正码。也就是说，对于较易受到干扰而发生错误的记忆页，使用修复能力较高的错误修正码，相对的，对于较不易受到干扰的记忆页，则使用修复能力较低的错误修正码。如此，不仅可维持资料的正确性，更可提升资料读写上的处理速度。