CN101512669A - 非易失性存储器系统中的有缺陷区块隔离 - Google Patents

Abstract

一种方法和设备提供对非易失性存储器装置中的有缺陷区块的经改进的识别和隔离，所述非易失性存储器装置具有非易失性存储元件的多个用户可存取区块，其中每一区块还具有一相关联的有缺陷区块锁存器。所述方法保证感测每一有缺陷区块锁存器，以确定所述有缺陷区块锁存器是否由于缺陷而被设置，且保证将对应于每一经设置锁存器的地址数据存储在临时芯片上存储器中。所述方法进一步涉及检索所述地址数据和基于所述地址数据而停用有缺陷区块。还描述一种非易失性存储器装置，其具有控制器，所述控制器感测所述有缺陷区块锁存器，存储具有经设置锁存器的每一区块的地址数据，且随后检索所述存储的地址数据以基于所述地址数据而设置所述有缺陷的区块锁存器。

Description

非易失性存储器系统中的有缺陷区块隔离

技术领域

本发明大体上涉及非易失性存储器领域，且更明确地说，涉及用于隔离非易失性存储器系统中的存储器的有缺陷区块的方法和设备。

背景技术

由于信息和娱乐领域中的存储需要的快速增长且由于存储器不断减小的大小和成本，存储器的使用已不断增加。一种类型的广泛使用的存储器是非易失性半导体存储器，其即使在电源被移除时也保留其所存储的信息。存在许多种非易失性可擦除可编程存储器。一种广泛使用的类型的非易失性存储器是快闪存储器。快闪存储器的典型商业形式利用电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)装置，其由一个或一个以上晶体管单元阵列组成，每一单元能够非易失性地存储一个或一个以上数据位。存储单元内部分成独立的区块，每一区块形成一组可在单个操作中擦除的存储位置。每一区块是可在单个操作中被擦除的最小单位。

当快闪存储器装置被制造时，制造缺陷通常由制造商通过工厂内测试来识别。一般来说，只要快闪存储器包含少于某一数目的有缺陷或不能用的物理区块，所述快闪存储器就可被出售。为了增加良率，制造商可包含许多冗余或备用区块以用于替换有缺陷区块。如果有缺陷区块的数目超过备用区块的数目，那么装置通常被丢弃。按照惯例，有缺陷区块在工厂处由测试系统识别，所述测试系统单独地测试每一装置，并将有缺陷区块的地址存储在测试系统存储器中，从而创建有缺陷区块列表。

通常，用于识别有缺陷区块的测试系统过程开始于向待测试的存储器装置提供电力，且接着扫描存储器的所有区块以识别有缺陷区块。当识别到有缺陷区块时，在测试系统的存储器中创建所述有缺陷区块的地址的列表。一旦所述装置的测试完成，所述有缺陷区块就被标记为有缺陷的，以允许防止所述有缺陷区块被使用。在常见途径中，有缺陷区块或有缺陷区块的选定页每一者个别地以全零写入(编程)。还可使用其它缺陷标记标志。随后，当存储器装置被上电以供使用时，对存储器区块进行扫描并使用经标记区块(例如，存储有全零的区块)的地址来创建有缺陷区块列表。此列表存储在所述存储器装置上的临时存储区中，且用于隔离有缺陷区块使得它们不被使用。

此测试过程导致每一被测存储器装置被个别地以有缺陷区块标志(例如全零)编程。由于测试通常是在大量(例如，许多电路小片的晶片)存储器装置上执行的，所以所述测试是低效的，除非可并行测试许多装置。使用常规测试过程一次并行测试许多存储器装置需要一种复杂的测试系统，其具有大量存储器以存储有缺陷区块列表并接着对所述区块进行编程。另外，此常规途径限制可用存储器上可能有缺陷的区块的数目，因为如果有缺陷区块的数目超过存储器装置上所制造的备用区块，那么所述存储器装置通常无法被出售。

因此，需要一种允许识别和隔离有缺陷存储器区块的方法和设备，其不要求将有缺陷区块列表存储在测试固定装置中。另外，需要一种用以允许更高效地标记有缺陷区块的方法和设备，其不要求每一有缺陷区块被单独编程以指示其是有缺陷的。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于处理非易失性存储器装置中的有缺陷区块的方法，所述非易失性存储器装置具有非易失性存储元件的多个用户可存取区块，其中每一区块具有一相关联的有缺陷区块锁存器。所述方法包括：感测每一有缺陷区块锁存器以确定所述有缺陷区块锁存器是否由于缺陷而被设置；以及将对应于被发现为经设置的每一锁存器的地址数据存储在存储器装置内的临时存储器中。所述方法进一步包括检索所述地址数据以及基于所述地址数据而停用有缺陷区块。

在另一实施例中，提供一种非易失性存储器装置，其包括非易失性存储元件的多个用户可存取区块，每一区块具有一相关联的有缺陷区块锁存器。所述装置还包括控制器，其感测每一区块的有缺陷区块锁存器，并将对应于具有经设置以指示所述区块是有缺陷的相关联有缺陷区块锁存器的每一区块的地址数据存储在存储器装置上的临时存储区中。所述控制器随后检索所述存储的地址数据，并使用所述地址数据来设置对应于所述地址数据的有缺陷区块锁存器，以基于所述地址数据而停用用户可存取区块。

附图说明

据信是新颖的本发明的特征在所附权利要求书中详细陈述。可参考结合附图而进行的以下描述来最佳地理解本发明以及进一步优点。在图式中，相同参考标号识别相同元件。

图1是用于测试存储器装置(例如，非易失性存储器装置)的测试系统的实例的框图。

图2描绘非易失性存储器装置(例如，图1中所说明的非易失性存储器装置)的一个实施例的详细框图。

图3是描绘处理非易失性存储器以隔离缺陷的方法的实施例的流程图。

图4是描绘将有缺陷区块地址转移到图3中所说明的写入高速缓冲存储器中的一个实施例的详细流程图。

图5是写入高速缓冲存储器中的有缺陷区块信息的合适格式的实例的图表说明。

图6是设置图3中所说明的有缺陷区块锁存器的一个实例的详细流程图。

具体实施方式

虽然本发明容许各种形式的实施例，但图式中展示且下文将描述一些示范性而非限制性实施例，应理解，本揭示内容将被视为本发明的范例，且不希望将本发明限于所说明的特定实施例。在此揭示内容中，转折词的使用希望包含连词。定冠词或不定冠词的使用不希望指示基数。明确地说，对“所述”对象或“一”对象的引用希望还表示一个或可能多个此类对象。

图1是用于测试存储器装置(例如，非易失性存储器装置12)的测试系统10的特定实例的框图。所说明的测试系统10包含系统总线14，其允许系统处理器18、随机存取存储器(RAM)和例如输入/输出电路20的其它组件(例如)与存储器装置12和操作者通信。系统10可任选地包含未图示的其它组件(例如，额外存储器，例如ROM、寄存器、网络接口)。测试系统10经由链路22与存储器装置12介接以进行测试。处理器18根据存储在例如RAM 16的存储器中的测试计划而控制测试过程。非易失性存储器装置12包含非易失性存储器阵列24和存储器控制器28。非易失性存储器24可以是任何非易失性存储器，其许多类型和变型是此项技术中已知的。举例来说，一种众所周知的合适非易失性存储器是“与非”快闪存储器。此非易失性存储器经布置以存储数据，使得可根据需要存取和读取所述数据。数据的存储、读取和擦除通常由存储器控制器28控制。在一些情况下，控制器28可位于单独的物理装置上。

图2中展示存储器装置12的说明性实例的详细框图，存储器装置12包含非易失性存储器阵列24和控制器28。存储器阵列24可以是非易失性存储器单元阵列，每一单元能够存储一个或一个以上数据位并布置成N个区块30，如所说明。

存储器12通过总线15与其它系统通信，例如经由图1中所示的链路22与测试系统10通信。控制器系统28控制存储器阵列24的操作以写入数据、读取数据且执行用以操作存储器阵列24的各种内务功能。控制器28通常可包括一个或一个以上状态机27以执行与非易失性存储器相关联的特定过程，且还可包含各种其它逻辑和接口电路(未图示)。

所说明的实施例的存储器单元阵列30可包括许多(N)个存储器单元区块30，其由控制器28通过区块地址解码器17和读取/写入电路19寻址。可通过将区块地址应用于区块解码器17来个别地选择每一区块。区块解码器17针对每一区块包含一有缺陷区块锁存器31，其在所述锁存器被设置时停用相应区块的读取。当电力被移除时，锁存器31不保存数据。解码器17(以众所周知的方式)将正确的电压施加到存储器阵列24以选择所寻址的区块，以允许编程(写入)、读取或擦除正被寻址的区块的数据。另外，每一存储器电路包含读取/写入电路19。电路19包含读出放大器和驱动器，其控制所施加的电压以将数据写入或编程到所寻址单元，并从所寻址的存储器单元读取数据。电路19还包含用于对列地址进行解码的列地址解码器(未图示)，以及由用于临时存储数据的寄存器组成的写入高速缓冲存储器21。待编程到阵列24中的数据或新近从阵列24读取的数据通常存储在此写入高速缓冲存储器21中。在所说明的实施例中，状态机27将列地址26和区块地址25分别耦合到读取/写入电路19和区块解码器17。另外，状态机将数据耦合到数据总线33上的写入高速缓冲存储器21并耦合来自数据总线33上的写入高速缓冲存储器21的数据，且经由锁存器存取通道29来存取有缺陷区块锁存器31以读取或设置/复位由区块地址选择的锁存器31。

在所说明的实施例中，存储器阵列24具有较大数目(N)个存储器单元区块30，其中N可在较宽的范围内。在一个典型实例中，N可为约4000。如快闪存储器系统中常见的情况，区块30通常是可被擦除的最小单位。即，每一区块含有一起被擦除的最小数目的存储器单元。快闪存储器中常见的是将每一区块划分成许多个页34，如图2中所说明(例如，典型区块可具有128个页，且每一页由近似2000个字节组成)。另外，EC部分23可包含在控制器28中，以在数据正被从阵列24读取或编程到阵列24中时执行错误校正。在快闪存储器中的一个常见惯例中，编程或写入到存储器单元的数据为零，且被擦除的数据为一。存储器阵列30可包括若干种类的区块，包含用户区块、一个或一个以上ROM区块和RD区块。用户区块包括大部分区块，且是可通过标准用户命令(例如读取、编程和擦除)存取的供用户存储的区块。ROM区块是可用特殊受限命令存取的区块，所述特殊受限命令用于存储在装置上电后将返回的参数和信息。RD区块是留在旁边的用于重新映射有缺陷用户区块的冗余区块。ROM区块还具有有限量的存储区以保存用于重新映射有缺陷区块的有缺陷区块信息。

为了测试装置12以寻找有缺陷区块，将扫描用户区块以寻找缺陷，且当找到有缺陷区块时，设置有缺陷区块锁存器31。接着，代替于如按照惯例进行的那样对每一有缺陷区块进行编程或擦除，对装置12中的所有用户区块和RD区块进行快闪编程/擦除，具有经设置的有缺陷区块锁存器31的区块除外。ROM区块中的数据也将不受影响。在所说明的实施例中，状态机27在存取通道29上实施对每一有缺陷区块锁存器31的感测，并针对被发现已由测试扫描设置的每一锁存器31将一地址数据集写入到写入高速缓冲存储器21中。接着使所有经设置的锁存器31复位，且以缺陷标志(在所说明实施例中，以零)来对所有用户区块和RD区块进行编程。有缺陷区块锁存器31接着由状态机27设置，状态机27首先从写入高速缓冲存储器21检索有缺陷区块地址。接着快闪擦除所有用户和RD区块，从而在有缺陷区块中留下零，因为有缺陷区块已通过设置锁存器31而使擦除停用。以此方式，可以缺陷标志(例如，全零)来高效地编程有缺陷区块，而无须单独编程每一区块，且无需将缺陷区块地址存储在测试系统10存储器中。

图5中说明一有缺陷区块地址数据集的示范性数据结构170的图表说明。在此说明性实例中，地址数据可含有10到12个位加上一旗标位。为了减少错误，需要冗余数据以允许错误检测和校正。因此，在所说明的实施例中，使用四个数据字节。如图所示，字节0含有地址位0到6以及一旗标位，且字节2含有一到三个虚拟位以及地址位7到12。另外，冗余数据由字节0和2在字节1和3中的补数组成，如图所示。在所说明的实例中，针对每一有缺陷区块形成并存储一个此类四字节地址数据集。

图3是说明适合与例如图1中所说明的系统一起使用以高效地识别并隔离非易失性存储器12的有缺陷区块的过程的实施例的流程图100。在测试期间，当测试系统10扫描存储器装置12的区块30时，测试系统10为其检测为有缺陷的每一区块设置有缺陷区块锁存器31。因此，一旦存储器装置21的所有存储器区块30均已被测试，装置12内的所有有缺陷区块上的有缺陷区块锁存器31就将被设置，如流程图初始位置102处所指示。测试系统10的处理器18将起始将有缺陷区块的地址信息转移到写入高速缓冲存储器19中。在一个实施例中，此转移可由控制器28的状态匹配27实施。

图4中说明用于转移有缺陷区块地址信息的过程的详细实例。首先在步骤152处通过状态机27将写入高速缓冲存储器的区块地址和列地址复位到写入高速缓冲存储器21的开始位置。状态机接着扫描经过每一用户区块30的有缺陷区块锁存器31。在所说明的实施例中，通过在步骤154处使用有缺陷区块锁存器存取通道29感测有缺陷区块锁存器31且确定其是否被设置(即，指示区块是有缺陷的)来执行此过程。如果有缺陷区块锁存器31被设置，那么将所述区块的地址信息写入到写入高速缓冲存储器21，如步骤156处所说明，其后处理进行到步骤158，如图所示。如果有缺陷区块锁存器31在步骤154处未被设置，那么状态机检查以确定当前正被寻址的区块是否是存储器中的最后一个区块，如步骤158处所说明。如果当前正被寻址的区块是存储器中的最后一个区块，将旗标位为假的虚拟数据集写入到写入高速缓冲存储器以标记有缺陷区块数据的结尾，如步骤160处所说明。如果正被寻址的区块不是最后一个区块，那么区块地址递增，且处理返回到步骤154(如图所示)以检查存储器中的下一个区块。此循环将继续经过所有存储器区块，直到检查到最后一个区块从而导致针对有缺陷区块的每一者写入高速缓冲存储器中存在地址数据的数据集为止。在一个实施例中，寻址所有用户和RD区块。

参看图3，在所有有缺陷区块地址数据均已在步骤104处被写入到写入高速缓冲存储器之后，将不良区块地址写入到ROM区块中，如步骤106处所说明。ROM提供有缺陷区块地址的非易失性存储。测试系统10接着起始有缺陷区块锁存器的复位(如步骤110处所说明)，使得有缺陷区块的写入(编程)被启用。接着在步骤112处起始快闪写入，以将零写入在良好和有缺陷的所有用户和RD区块的所有存储器位置中。接着在步骤114处，通过状态机从ROM区块读取存储在ROM区块中的有缺陷区块地址，并将其存储到写入高速缓冲存储器21中。接着使用存储在写入高速缓冲存储器中的有缺陷区块地址信息来设置有缺陷区块锁存器31，以便停用不良区块，如步骤116中所说明。

图6是例如在状态机27中实施设置有缺陷区块锁存器的步骤116的一个实施例的详细流程图。一旦所述步骤在步骤200处被起始，状态机就通过使列地址复位到写入高速缓冲存储器21中的不良区块地址数据的开头而开始。接着，在步骤204处，由状态机读取一有缺陷区块地址数据集170(例如，为图5)，且在步骤206处使用冗余数据(例如，数据集170的字节1和字节3，图5)来执行错误校正检查。如果错误校正检查在步骤206处失败，那么在步骤208处，列地址递增到下一地址，且状态机27返回以取得下一有缺陷区块地址(步骤204处所说明)，如图所示。如果错误校正检查在步骤206处通过，那么在步骤210处检查地址数据集中的旗标位，且如果旗标位为真，那么经由锁存器存取通道29设置当时所寻址的区块的有缺陷区块锁存器31，如步骤212处所示。有缺陷区块锁存器的此设置导致停用有缺陷区块的读取、写入和擦除。状态机27接着在步骤208处递增到下一地址数据集，且返回到步骤204，如图所示。如果步骤210处旗标位为假，指示最后一个地址数据集已经被读取，那么所说明实例中的步骤116完成。

在写入高速缓冲存储器相对受限的实施例中，步骤104和106以及步骤114和116可重复地执行。举例来说，在具有单个存储器页的写入高速缓冲存储器的实施例中，状态机27可在104处执行有缺陷区块地址的转移(如先前所描述)，直到写入高速缓冲存储器21充满为止。接着，在步骤106处将写入高速缓冲存储器21中的整个地址数据页存储到ROM中，其后处理返回到步骤104，在此将另一地址数据页写入到写入高速缓冲存储器21。此过程继续，直到已感测到最后一个有缺陷区块锁存器且在步骤106处将最后的地址数据存储在ROM中。处理接着继续经过步骤110和112到步骤114，如先前所描述，且在步骤114处将来自用户ROM的第一地址数据页读取到写入高速缓冲存储器33中。接着，在步骤116处，使用所述第一地址数据页来设置有缺陷区块锁存器31。状态机27返回到步骤116以检索下一地址数据页，并在步骤116处使用所述下一地址数据页来设置用于那些地址的有缺陷区块锁存器。此过程重复，直到已检索到最后一个地址数据页且已设置最后一个有缺陷区块锁存器为止。

返回图3，在有缺陷区块锁存器已在步骤116处被设置之后，快闪擦除存储器，如步骤118处所说明。这导致有缺陷区块(其此时已被停用以致不可擦除)保持以全零编程，而良好区块被擦除，于是留下全一。因此，有缺陷区块已保留缺陷的指示(在此实例中为全零)，而无须个别地编程，且无须在存储器装置外存储有缺陷区块地址。

当然，将理解，各种实施例中的本发明可在硬件中、软件中或硬件与软件的组合中实施。

本发明不限于所描绘的设备和方法的实例的特定细节，且预期其它修改和应用。在不脱离本文所涉及的本发明的真实精神和范围的情况下，可在上文所识别的设备和方法中作出某些其它改变。举例来说，尽管参考快闪存储器而描绘本发明，但本发明的方法和设备可与划分存储元件的可用管理区块的任何存储器系统一起利用。因此，希望以上描述中的主题应被解释为说明性的。

Claims (22)

1.一种处理非易失性存储器装置中的有缺陷区块的方法，所述非易失性存储器装置包括非易失性存储元件的多个用户可存取区块，每一区块具有一相关联的有缺陷区块锁存器，所述方法包括：

感测每一有缺陷区块锁存器，以确定所述有缺陷区块锁存器是否由于缺陷而被设置；

将对应于每一经设置锁存器的地址数据存储在所述存储器装置内的临时存储器中；以及

检索所述地址数据，并基于所述地址数据而停用有缺陷区块。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述地址数据已被存储之后使所述经设置的有缺陷区块锁存器复位，以及用指示每一相应区块为有缺陷的标志来编程大体上所有所述用户可存取区块。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述检索步骤进一步包括从尚未被停用的用户可存取区块擦除所述标志。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述临时存储器包括与所述存储器装置的读取和写入电路相关联的数据寄存器。

5.根据权利要求7所述的方法，其中所述感测步骤进一步包括检测已感测到最后一个用户可存取区块，以及存储用以指示所述地址数据的结尾的标记。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述编程包括以全零来编程每一用户可存取区块。

7.根据权利要求2所述的方法，其中以地址数据和冗余地址数据的形式存储所述地址数据。

8.根据权利要求3所述的方法，其中存储所述地址数据进一步包括：将设置为第一状态的旗标位与每一经设置锁存器的所述地址数据存储在一起；以及当已感测到所有用户可估定区块时存储设置为第二状态的旗标位，且其中所述停用对应于所述地址数据的区块的步骤进一步包括：检查每一旗标位，并在所述旗标位处于所述第一状态的情况下设置对应的有缺陷区块锁存器；以及起始擦除处于所述第二状态的所述旗标位的步骤。

9.根据权利要求7所述的方法，其中检索所述地址数据的步骤包括使用所述冗余数据进行错误检测。

10.一种非易失性存储器装置，其包括：

非易失性元件的多个用户可存取区块，每一区块具有一相关联的有缺陷区块锁存器；以及

控制器，其感测每一区块的所述有缺陷区块锁存器，将对应于具有经设置以指示所述区块是有缺陷的所述相关联有缺陷区块锁存器的每一区块的地址数据存储在所述存储器装置上的临时存储区中，且随后检索所述存储的地址数据，并使用所述地址数据来设置对应于所述地址数据的所述有缺陷区块锁存器，以基于所述地址数据而停用用户可存取区块。

11.根据权利要求10所述的非易失性存储器装置，其中所述控制器以指示每一相应区块为有缺陷的标志来编程大体上所有所述用户可存取区块。

12.根据权利要求11所述的非易失性存储器装置，其中所述控制器从尚未被停用的用户可存取区块擦除所述标志。

13.根据权利要求10所述的非易失性存储器装置，其中所述临时存储区包括与所述存储器装置的读取和写入电路相关联的数据寄存器。

14.根据权利要求10所述的非易失性存储器装置，其中所述控制器包括状态机，所述状态机感测所述有缺陷区块锁存器、存储所述地址数据，且响应于检测到最后一个用户可存取区块而将指示所述地址数据的结尾的标记存储在所述临时存储区中。

15.根据权利要求12所述的非易失性存储器装置，其中所述控制器以全零作为所述指示区块为有缺陷的标志来编程每一用户可存取区块。

16.根据权利要求11所述的非易失性存储器装置，其中所述控制器以地址数据和冗余地址数据的形式来存储所述地址数据。

17.根据权利要求10所述的非易失性存储器装置，其中所述控制器包括状态机，所述状态机将被设置为第一状态的旗标位与感测到的每一经设置锁存器的所述地址数据存储在一起，且当已感测到所有用户可存取区块时存储被设置为第二状态的旗标位，且其中所述状态机检查每一旗标位，并在所述旗标位处于所述第一状态的情况下设置对应的有缺陷区块锁存器，以停用对应于所述地址数据的区块。

18.一种非易失性存储器装置，其包括非易失性存储元件的多个用户可存取区块，每一区块具有一相关联的有缺陷区块锁存器，所述方法包括：

用于感测每一有缺陷区块锁存器以确定所述有缺陷区块锁存器是否由于缺陷而被设置的构件；

用于将对应于每一经设置锁存器的地址数据存储在所述存储器装置内的临时存储器中的构件；以及

用于检索所述地址数据并停用对应于所述地址数据的所有区块的构件。

19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括用于在所述地址数据已被存储之后使所述经设置的有缺陷区块锁存器复位且用于以指示每一相应区块为有缺陷的标志来编程大体上所有所述用户可存取区块的构件。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述用于检索的构件进一步包括用于从尚未被停用的用户可存取区块擦除所述标志的构件。

21.一种处理多个非易失性存储器装置中的有缺陷区块的方法，所述非易失性存储器装置每一者包括非易失性存储元件的多个用户可存取区块，所述方法包括：

将被确定为有缺陷的每一用户可存取区块的地址数据存储在所述存储器装置上的临时存储器中；

以指示相应区块为有缺陷的标志来编程所述多个存储器装置中的至少一者上的大体上所有所述用户可存取区块；以及

从未被所述地址数据识别为有缺陷的所有用户可存取区块擦除所述标志。

22.一种处理非易失性存储器装置的方法，所述非易失性存储器装置每一者包括非易失性存储元件的多个用户可存取区块，所述方法包括：

并行测试多个所述非易失性存储器装置以识别有缺陷区块；

存储识别每一相应存储器装置上的所述有缺陷区块的有缺陷区块数据；

以缺陷的标志来并行地编程所述多个存储器装置的所述用户可存取区块；以及

并行地擦除所述多个存储器装置上的所述用户区块，以寻找未被识别为有缺陷区块的任何用户可存取区块。

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