[发明专利]改进闪存存取效率的存储系统与方法

说明书

本申请是2007年12月14日申请的名称为“改进闪存存取效率的存储系统与方法”的第200710160973.1号专利申请的分案申请。

技术领域

本发明有关于一种存取闪存的存储系统及其方法，更具体来说，是关于一种改进闪存存取效率的存储系统及其方法。

背景技术

闪存(Flash Memory)为一非挥发性(non-volatile)的内存，在电源关闭时仍可保存先前写入的资料。与其它存储媒体(如硬盘、软盘或磁带等)比较，闪存有体积小、重量轻、防震动、存取时无机械动作延迟与低耗电等特性。由于闪存的这些特性，因此近年来消费性电子产品、嵌入式系统或可携式计算机等资料存储媒体皆大量采用。

闪存主要可分兩种：NOR型闪存与NAND型闪存。NOR型闪存的优点为低电压、存取快且稳定性高，因此已被大量应用于可携式电子装置及电子通讯装置，诸如个人计算机(Personal Computer，PC)、行动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistance，PDA)以及转频器(Set-top Box，STB)等。NAND型闪存是专门为资料存储用途而设计的闪存，通常应用于存储并保存大量的资料的存储媒介，如可携式记忆卡(SD Memory Card，Compact Flash Card，Memory Stick等等)。当闪存在执行写入(Write)、抹除(Erase)及读取(Read)运作时，可透过内部的电容耦合(Coupling)有效地控制漂浮闸(Floating Gate)上电荷的移动，进而使得该漂浮闸可根据该电荷的移动而决定下层晶体管的阀值电压。换言之，当负电子注入该漂浮闸时，该漂浮闸的存储状态便会从1变成0；而当负电子从该漂浮闸移走后，该漂浮闸的存储状态便会从0变成1。

请参阅图1，图1是应用现有技术的NAND闪存的示意图。NAND闪存100内部由若干个区块(block)12所组成。每一区块12包含若干个页(page)14，每一页14则可分为资料存储区141以及备用区(spare area)142，资料存储区141的数据容量可为512个字节，用来存储使用数据，备用区142用来存储错误修正码(Error Correction Code，ECC)。与NOR型闪存不同，NAND型闪存的读取与写入单位皆为一个页，资料读写的动作必须先向芯片发出读取或写入指令后才可进行。

然而，闪存本身无法原地直接更新资料(update-in-place)，也就是说，若要对已写过资料位置再次写入资料时，必须先执行抹除的动作。而且NAND闪存写入单位为页，而抹除单位为区块。所以当向芯片发出写入请求时，必须先抹除一整个区块12，才能把资料写入至该区块12的页14。而且一般来说一个区块12抹除动作需要的时间约为一个页14写入动作时间的10～20倍。如果当一个抹除的单位大于写入的单位，这表示若要执行区块抹除动作，必须先将欲抹除区块中的有效页搬移至其它区块后才可进行。

再者，闪存的抹除次数(limited erase counts)有限制。这是因为当闪存在执行写入或读取运作时，由于现实中的电容皆具有漏电的现象，因此当闪存重复写入或读取超过十万次之后，就会导致该电容所存储的电位差不足以使得漂浮闸所存储的电荷不足，进而造成该闪存所存储的数据遗失，严重者更可能会使该闪存开始衰减且无法执行读取的运作。也就是说，若某一区块经常被抹除而超过可用次數的话，会造成此区块写入/抹除动作错误。