[发明专利]一种提高闪存芯片存储单元使用效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于存储器与计算机体系技术领域，特别是一种提高闪存芯片存储单元使用效率的方法。

背景技术

作为唯一主流的固态非挥发数据储存技术，闪存已经成为了全球半导体产业体系中发展最为迅速的一环。2010年市场研究报告显示，闪存产品的市场已突破200亿美元。虽然目前闪存主要用于消费性电子产品例如数字照相机和手机，以闪存作为存储介质的固态存储系统正在得到业界的广泛关注。使用闪存作为存储介质的固态存储系统比传统存储系统的速度可提高10至100倍。除了速度上的优势，由于完全没有机械结构，固态存储系统在抗震性能、发热功耗、使用噪音和体积重量方面都有着显著的优势。固态存储系统主要包含一个固态存储系统控制器和一个以上闪存芯片。

浮栅金属氧化物半导体晶体管是闪存芯片的基本信息存储单元。浮栅金属氧化物半导体晶体管的阈值电压可以通过注射一定数量的电子进入浮栅而改变。因此，通过对浮栅内电子数目的精确控制，每个存储单元，即浮栅金属氧化物半导体晶体管，可储存多个比特信息。精确控制浮栅内电子数目的过程通常被称为编程。在每一个存储单元可以被编程之前，其浮栅内的所有电子必须被移走，从而使得其阈值电压被置为最低，这个过程被称为擦除。闪存芯片内的信息存储单元阵列被划分成为多个存储块，而每一个存储块包含多个存储页面。每一个存储块内的所有存储单元必须被同时擦除，但存储单元的编程和读取则以页面为单位。

重复的编程/擦除的操作会逐渐降低浮栅金属氧化物半导体晶体管的噪音容限，从而使得闪存芯片只有一定的编程/擦除次数限度，加上随着闪存制造工艺精度的不断提高，闪存器件的存储密度不断升高、价格不断下降，这样更加重了重复编程/擦除操作对于信息存储单元的副作用，使得闪存芯片的使用寿命和可靠性不断下降，由此固态存储系统控制器必须采用越来越强大而复杂的纠错码来应付不断下降的闪存信息存储单元可靠性，以保证整个固态存储系统的可靠性和使用寿命。

随着闪存制造工艺精度的不断提高，信息存储单元的缺陷率也会不断上升。若闪存芯片中的某一存储块含有过多的缺陷存储单元，此存储块就会被标示为坏块而被禁止使用。在现有设计中，在决定某一存储块是否应被标示为坏块时，其使用的标准相当严格和保守：若所含的缺陷存储单元使得此存储块中任何一个存储页面无法满足产品所标定的质量标准，此存储块就应被标示为坏块，尽管此存储块中其余的存储页面仍可正常工作。显然，如果信息存储单元的缺陷率足够低，这种严格并且保守的坏块标示标准可简化闪存芯片的管理，并同时不会造成过低的信息存储单元的使用效率。但是，随着信息存储单元缺陷率的不断上升，这种严格并且保守的坏块标示标准会导致急剧下降的信息存储单元使用效率。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种提高闪存芯片存储单元使用效率的方法，避免了闪存制造工艺精度的不断提高所带来的信息存储单元使用效率下降的缺陷，非常有效地提高固态存储系统对于不断升高的信息存储单元缺陷率的容忍度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：