[发明专利]存储器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用非易失性半导体存储装置的存储器系统。

背景技术

一些个人计算机(PC)使用硬盘装置作为次级存储装置。在这些PC 中，已知这样的技术，该技术用于备份已存储在硬盘装置中的数据以防止 数据由于某些故障而变得无效。例如，当检测到改变硬盘装置中的数据的 动作时，取得一快照作为改变之前的数据的备份复本，并且产生对数据所 进行的改变的日志。接着，每隔预定时间重复以下处理：取得一新快照， 使过去在取得新快照之前而取得的日志无效，并且产生新日志(例如，参 见美国专利申请公开No.2006/0224636号)。在数据由于某一原因而变得 无效的情况下，可通过参考快照和日志而恢复数据。

近年来，作为非易失性半导体存储装置的NAND闪速存储器的容量已 显著增加。结果，包括具有NAND闪速存储器作为次级存储装置的存储器 系统的PC已投入实际使用。然而，不能像在存储于具有硬盘装置作为次 级存储装置的个人计算机中的数据的备份的情况下一样地将美国专利申请 公开No.2006/0224636中所公开的技术应用于具有NAND闪速存储器作为 次级存储装置的这种个人计算机中存储的数据的备份。这是因为使用多值 存储器技术来增加NAND闪速存储器的容量，该多值存储器技术可将等于 或大于2个位的多个数据(多值数据)存储在一个存储器基元(memory cell) 中。

配置多值存储器的存储器基元具有场效晶体管结构，该场效晶体管结 构具有层叠的栅极结构，其中栅极绝缘膜、浮动栅电极、栅极间绝缘膜和 控制栅电极依次层叠在沟道区域上，且可根据累积在浮动栅电极中的电子 的数目而设定多个阈值电压。为了使得可以基于该多个阈值电压而执行多 值存储，需要使与一个数据对应的阈值电压的分布极窄。

例如，关于可存储四个值的多值存储器，存在这样的多值存储器，其 在一个存储器基元中包括一较低位的页(lower-order page)和一较高位的 页(higher-order page)，且通过在各页中写入1位数据而存储2个位(四 个值)。在将数据写入这种多值存储器中的方法中，在将数据写入第一存 储器基元的较低位页中之后，将数据写入与第一存储器基元邻近的存储器 基元(第二存储器基元)的较低位页中。在将数据写入该邻近的存储器基 元中之后，将数据写入第一存储器基元的较高位页中(例如，参见JP-A 2004-192789(KOKAI))。

然而，在这种多值存储器中，数据被较早写入其中的第一存储器基元 的阈值电压由于数据被较晚写入其中且与第一存储器基元邻近的第二存储 器基元的阈值电压而波动。因此，在多值存储器中，很可能发生较低位页 中断(break)，其中如果在将数据写入某一存储器基元的较高位页中时由 于例如电源的异常隔离而暂时中止写入，则数据被较早写入其中的较低位 页中的数据也中断。

因此，在使用NAND闪速存储器的个人计算机中，例如，当存储器系 统由于电源的异常隔离等等而复位时，有必要通过辨别在日志的写入期间 中止的时机(timing)(或者说，何时中止写入)、辨别日志中断的存在 或不存在，以及选择未受到该中止影响的日志且在快照中反映该日志，来 将存储器系统复位为异常隔离发生之前的状态。然而，即使执行了这种恢 复处理，中断的日志仍存在。因此，存在的问题在于，不能消除在复位之 后错误地读取已中断的日志的可能性，且不能确保存储器系统的可靠性。

在具有NAND闪速存储器的存储器系统中，当存储数据时，有必要例 如以被称为块的单位一次擦除写入区且此后以被称为页的单位执行写入。 另一方面，当存储数据时，有必要以例如被称为块的单位一次擦除写入区 且接着以被称为页的单位执行写入。另一方面，存在的问题在于，随着在 这样的数据写入之前执行的针对块的擦除的次数增加，配置该块的存储器 基元中的损耗恶化。换句话说，各个块的可重写次数存在限制。因此，为 了延长存储器系统的耐用寿命，必需抑制块的擦除次数。作为对抗该问题 的一种措施，例如，执行被称为磨损均化(wear leveling)的处理，其用 于尽可能均等地分散数据的更新部分，以使存储器系统中的所有块的擦除 次数基本均等。