[发明专利]存储器磨损平衡的重映射

说明书

背景技术

特定存储装置(例如闪存)易于出现如下耗损情况：这些存储器仅仅能存在多次更新(重写或擦除和写入)循环，尽管该次数可能相当大(十万以上)。为了弥补这种情况，这些存储装置可采用称为磨损平衡的方法，其包括监控存储区的相对使用以及存储器的逻辑区和物理区之间的映射，以确保存储器的所有物理区以相同速率磨损。磨损平衡有助于延长存储装置的使用寿命。

已经研发出多种用于磨损平衡的现有技术。通常在闪存转换层(FTL)中执行与这些技术相关的功能，该功能包括保持将存储器的逻辑块映射成存储器的物理块的查找表。该查找表大略要求一个关于每一个存储块的状态的字。对于允许细粒度更新的存储器来说，以单个更新单元的粒度保持这种转换表将需要相当大的表，从而减小了标准存储容量。

附图说明

详细的描述将参照附图，在附图中相同附图标记指代相同的物体，且在附图中：

图1图示在其上可执行磨损平衡方法的示例性重映射的示例性存储系统；

图2图示示例性磨损平衡方法的重映射函数；

图3至图5图示利用图1中的存储装置的示例性转换操作；

图6图示在其上可执行示例性磨损平衡方法的可替代示例性存储系统；以及

图7图示示例性磨损平衡方法。

具体实施方式

存在很多用于制造存储器(例如SRAM、DRAM、闪存、忆阻器、PCM等)的不同技术。诸如SRAM的一些存储器耗损非常慢(例如10²¹次更新)，如此之慢以至于对大部分实际用途来说，它们可被认为支持无限制的更新。诸如闪存的另一些存储器耗损比较快(按10⁵量级更新)。具体地，闪存为可重复编程的固态非易失性存储器。闪存包括多个存储单元，且每一个单元包括置于源区和漏区之间的基板沟道上的电浮动栅。薄栅氧化层将浮动栅与基板隔离。该单元的阈值电平受放置在浮动栅上的电荷的数量控制。如果电荷电平高于特定阈值，则该单元被读取为具有一个状态，如果低于该阈值，则被读取为具有另一个状态。

为了使电子从基板通过栅氧化层移动到浮动栅，通过在指定时间段内向源极、漏极、基板以及单独的控制栅施加适当的电压组合，对期望的浮动栅电荷电平进行编程。来自浮动栅的电流泄漏随时间变化非常小，从而提供永久性存储。通过上述向元素施加适合的电压组合可减小浮动栅上的电荷电平，但优选的是包括与浮动栅相邻放置的单独擦除栅，其中在浮动栅与单独擦除栅之间具有隧道氧化物的薄层。

另一种存储技术，忆阻存储器(memristive memory)依据忆阻效应来工作。当电流流过特定材料(例如二氧化钛)时，它们的电阻可能改变，且这种改变非常持久；该材料记忆其电阻，因此叫忆阻器。这种效应在宏观尺度不显著，而在微观尺度变得显著。忆阻存储器单元由位于两个导体之间的忆阻材料薄膜组成。通过沿特定方向施加通过导体的高电流，薄膜的电阻可能增大或降低。然后可测量这种改变的电阻，而无需使用低电流使其改变。可采用交叉阵列形式制造忆阻装置，其中存在多条平行导线的层，然后在导线上端具有忆阻材料薄膜，然后在忆阻材料薄膜上端具有垂直于第一层导线的平行导线的层。

不考虑单个单元的技术，大量的这种单元形成了存储器。该单元优选地与为作为字线(word line)的一行这种单元提供的公共控制栅一起以二维阵列形式布置在半导体集成电路芯片上，且每一列中的单元具有它们的连接至公共位线的漏极或源极。然后通过向在期望的单元处相交的字线和位线施加适合的电压，每一个单元可单独寻址。为了更新(或重写、或擦除然后写入)该单元，不提供这种单独寻址，相反，通常将成组的单元连接在一起，以允许在一个组中的所有单元同时被更新。在闪存中，由于这样的组通常相当的大，因此它们被称为擦除块。与提供擦除相比，闪存通常以较小粒度提供写入，而为了改变一组单元的内容，它们必须首先被擦除，因此更新仅可以以擦除块的级别发生。