[发明专利]非易失性存储器中的损耗均衡

说明书

本发明提供一种用于管理非易失性存储器中的损耗均衡的方法、电路和系统。首先，可接收用于写入操作的逻辑块地址(LBA)的原始物理块地址(PBA)。所述原始PBA为用于非易失性存储器阵列的数据块的PBA集合中的一个。这些PBA中的每一个可使用多级互连网络(MIN)唯一地映射到特定LBA。接着可针对所述LBA确定调换PBA。所述调换PBA可选自使用所述MIN唯一地映射的所述PBA集合。接着，所述MIN可配置成将所述LBA映射到所述调换PBA。最后，存储在所述原始PBA处的第一数据块的数据可与存储在所述调换PBA处的第二数据块的数据进行调换。

相关申请案的交叉引用

本申请案主张2021年3月25日申请的美国申请案第17/213,005号的优先权，所述美国申请案主张2020年9月8日申请的美国临时专利申请案序列号63/075,462的优先权和权益，所述申请案两者以引用的方式并入本文中。

背景技术

存储在非易失性存储器装置中的一些数据可被频繁地存取和覆写，而其它数据可被写入一次且在相对较长时间段内保持所述状态。经历频繁存取的物理非易失性存储器结构可比不频繁存取的区域更大程度上进行的电和机械加压，且因此如果不采取动作来缓解这种不平衡使用，那么可在装置的寿命期间经历较大量的损耗水平。

“损耗水平”是指存储器单元集合执行其存储、保持和提供数据的所设计功能的条件的度量。在某些实施例中，损耗水平为存储器单元集合已经历的劣化的量的度量。损耗水平可相对于存储器单元在变得有缺陷/不可操作之前预期完成的编程和擦除(PE)循环的总数以某一数目的PE循环的形式来表示。

举例来说，假设存储器单元集合被设计和制造为合适地发挥五千PE循环的作用。一旦存储器单元的示例集合达到两千PE循环，损耗水平便可表示为完成的PE循环的数目与所述集合设计要完成的PE循环的数目的比率。在此实例中，损耗水平可表示为已损耗或使用之2/5、0.4或40％。损耗水平也可从所述集合预期多少PE循环方面来表示。在此实例中，存储器单元集合的剩余损耗或寿命可为3/5、0.6或60％。换句话说，损耗水平可表示已使用的存储器单元的损耗量或寿命，或损耗水平可表示在存储器单元有缺陷、不可操作或不可使用之前保持的存储器单元的损耗量或寿命。

防止损耗均衡中的不平衡的一种方式可为将参考频繁存取的数据的逻辑块地址(LBA)重新分配到物理块地址(PBA)的不同集合，使得可跨越物理装置扩散重存取速率。“逻辑块地址”是指在块存储装置中用于使可用于跨越存储介质的用户数据存储的n个逻辑块中的每一个与逻辑地址相关联的值。在某些块存储装置中，逻辑块地址(LBA)可在每卷或分区0到n个的范围内。在块存储装置中，每一LBA直接映射到特定数据块，且每一数据块映射到物理存储介质上的物理扇区或物理数据块地址(物理块地址)的特定集合。“物理块地址”是指唯一地识别数据块相对于非易失性存储器阵列的其它数据块的物理位置的地址信息。管理LBA到PBA分配的常见方法可涉及基于使用频率表中的条目重新布置间接表中的条目。

对于基于页的非易失性存储器，可维持用于使用频率的表和用于逻辑页的间接表。最频繁寻址的逻辑地址可周期性地映射到物理字线。对于具有M页/扇区的驱动器，间接表可具有M个条目，且每一条目可占用N位，其中N为log2(M)。

对于具有512字节数据块的2太字节驱动器，

M＝(2x10¹²)/512＝3.9x10⁹，且

N＝32

因此，存储这种驱动器的间接表所需的存储区域将为

M x log₂(M)＝125Gb(～15GB)