TWI267866B - Tracking the most frequently erased blocks in non-volatile memory systems - Google Patents

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1267866 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於下列共同待審中之美國專利申請案：於 非依電性儲存系統中自動進行磨損調勻之技術（代理人文 件編號：SANDP005/DK0278.000US);非依電性系統之磨損 調勻技術（代理人文件編號：SANDP023/DK0366.000US); 追蹤非依電性記憶體系統中最不常抹除區塊之技術（代理 人文件編號：SANDP026/DK0366.003);用以分割邏輯區塊 之方法與裝置（代理人文件編號·· SANDP028/ DK0371.000US);用以將區塊中之頁面分組之方法和裝置 (代理人文件編號：SANDP029/DK0410.000US);以及用以 分解與共用邏輯區塊相關聯之實體區塊的方法與裝置（代 理人文件編號：SANDP03 0/DK0416.000US);以及美國專利 第608 1447號及美國專利第62300233號等，其中，該等案件 之内容係包含於此處以作為參考之用。 本發明大致係有關於大量數位資料儲存系統。更詳而言 之，本發明係有關於用以容許與非依電性儲存系統之儲存 區域有關聯之磨損可實質地跨所有儲存區域分佈之系統與 方法。 【先前技術】 諸如快閃記憶體儲存系統之非依電性記憶體系統之使用 係因此等記憶體系統之緊密實體大小及可重複再規劃非依 電性記憶體之能力而增加。快閃記憶體儲存系統之緊密實 體大小可促進將此等儲存系統使用於日漸普及之裝置内。 95647-940816.doc 1267866 使用快閃記憶體儲存系統穿 M ^ 凡乏忒置包括（但不限於）數位相 位攝錄放影機、數位音樂播放器、手持式個人電腦、 疒“求疋位袭置等。可重複再規劃包括於快閃記憶體儲 之# :之非依電性5己憶體之能力允許快閃記憶體儲存系統 之使用與再使用。 :般而言’快閃記憶體儲存系統可包括快閃記憶體卡及 吃‘二!晶片組。快閃記憶體晶片組-般而言包括快閃 構件以及控制器構件。通常，快閃記憶體晶片組係 二可構組於置入式系統。此等總成或主機系統之製造 :常取得構件形式之快閃記憶體，以及其他構件，而後 等快閃記憶體及其他構件構組為主機系統。 雖」决閃5己憶體系、统内之非依電性記憶體，或更詳而古 之，快閃記憶體儲存區塊，可重複地規劃及抹除，每一區 :或實體位置可於區塊磨損前’亦即於記憶體開始變:: 前’僅抹除特定數目之次數。亦即，每一區塊具有規割及 抹除週期限制。在某些記憶體中’於—區塊被認為係無法 :用前，此區塊可被抹除約一萬次。在其他記憶體中，於 一區塊被認為係已磨損前，此區塊可被抹除約十萬次或甚 =尚達百萬次。當區塊磨損，因而導致快閃記憶體系統之 整體儲存容量之部份的使用損失或性能之明顯退化時、，快 閃記憶體系統之使用者可能受到例如儲存資料損失或無法 儲存資料等之不利影響。 快閃記憶體系統内之區塊或實體位置之磨損係取決於每 一區塊中有多少被規劃而改變。若一區塊，或更一般+之， 95647-940816.doc 1267866 一儲存元件僅被規劃一次，而後有效地未再被規劃，則規 劃次數和抹除週期及與因此而產生之與此區塊有關之磨損 一般而言將相對地低。然而，若一區塊被重複地寫入與抹 除’例如循環為之，則與此區塊有關之磨損一般而言將相 對地高。當邏輯區塊位址（LB A)係由例如存取或使用快閃記 憶體系統之主機使用，以存取儲存於快閃記憶體系統之資 料時’若主機重複地使用相同之Lb A寫入或過寫入資料， 則如熟於此技者所能瞭解者，快閃記憶體系統内之相同實 體位置或區塊係被重複地寫入與抹除。 备某些區塊係有效地磨損，同時其他區塊係相對地未磨 損時，一般而言，磨損區塊之存在將危害快閃記憶體系統 之整體性能。除與磨損區塊本身有關之性能退化外，當未 磨知區塊之數目並不足以儲存所欲資料時，快閃記憶體系 統之整體性能亦可能受到危害。冑常，當快閃記憶體系統 出現臨界數目之磨損區塊時，即使此快閃記憶體系統之許 多其他晶胞係相對地未磨損，快閃記憶體系統仍可能被認 為係無法使用。當包括實質上相對未磨損區塊之數目之快 閃-己憶體系統係被考量為無法使用時，與此快閃記憶體系 統有關之許多資源實際上係浪費的。 為柘加陕閃C憶體系統内之區塊可適當平均地磨損的可 能性，磨損調句操作經f被實施。如熟於此技者將可瞭解 者磨才貝调勻操作一般而言係排置為可容許與特定LBA有 關之實體位置或區塊可被改變，使得相同lb A並非一直與 相同實體位置或區塊產生關聯。藉由改變服之區塊關聯 95647-940816.doc 1267866 性，於其他區塊磨損前，特定區塊較不可能磨損。 一傳統磨損調勻處理係有關顧客或主機L B A之二相對大 之部份係為對映之調換實體位置。亦即，與儲存晶胞之相 對大區段有關之LBA被調換。此種調換係經由來自主機系 統之手動命令，例如經由主機之使用而初始化，且因此， 對顧客而言並非透明。同時，與移動於儲存晶胞之二相對 大區段間之資料有關之調換操作相當耗費時間，且因此而 無效率。此外，藉由消耗與整體快閃記憶體系統有關之重 要資源的相對長之期間的調換操作，整體快閃記憶體系統 之性能可能受到不利之影響。如熟於此技者將可瞭解者， 自第一位置移動資料通常與將資料複製於另一位置並將資 料自第一位置抹除有關。 另一項傳統磨損調勻處理係有關容許區塊磨損。一旦區 塊已有效磨損，分配予此等區塊之扇區可藉由將與此等扇 區有關之位址對映於備用區域而再分配，一旦儲存扇區之 區塊已磨損或變為無法使用。由於備用區域或區塊之數目 係受到限制且有價值，故其無法一直存有與無法使用之區 塊有關之扇區可被對映之備用區域。此外，一般而言，於 區塊變為無法使用後之有效再對映扇區僅容許整體快閃記 憶體系統之性能退化。 因此，吾人所欲者為用以有效且實質上透明地於快閃記 fe體儲存系統内實施磨損調勻之方法與設備。亦即，吾人 所欲者係可促進與快閃記憶體儲存系統有關之實體位置之 更為平均之磨損而無需大量使用計算資源的磨損調勻處 95647-9408l6.doc 1267866 理0 【發明内容】 本發明係有關於用以於非依電性記憶體系統内實施磨損 調勻之系統與方法。根據本發明之—態樣，用以處理包括 於記憶體线之非依電性記憶體之元件之方法包括獲得與 數個元件有關之抹除次數。包括於此等數個元件中之每一 元件包括指示此元件已被抹除之次數的相關抹除次數。此 方法亦包括將包括於此等數個元件之數個元件分組為第一 組’及將與此第-組有關之抹除次數儲存於記憶體系統之 記憶體構件。將此等數個元件分組為第-組通常包括選擇 有一此等數個元件有關之抹除次數之最高相關抹 除次數的此等數個元件中之抹除元件。 員他例中 、， 此方法包括獲得與此等數個元件有關之 平均抹除次數。於此實施例中，將此等數個元件分組包括 比較與此f數個㈣㈣之抹除讀及平均抹除次數，及 =此等數個抹除元件識別為自具有大於平均抹除次數預定 靶圍之相關抹除次數之此等數個元件選擇之元件。 藉由維持磨損元件群組之諸如延伸區塊之磨損元件，磨 損兀件之磨損可藉由防止磨損元件被分派以供使用直至較 少磨損元件最終地變為較多磨損為止而本質地管理。由於 磨除較多之元件通常皆有效地被防止使用，且因此直至其 他70件被使用且抹除較多時為止方再次被抹除，因此，= ==:變為平均。一般而言，若具有相對高抹除 °° 4實貝地被防止使用直至此等區塊不再被考量為 95647-940816.doc 1267866 :声：1目對南之抹除次數為止，諸如例如包括置入式快閃記 e體或快閃記憶體卡之裝置之媒體的整體壽命可延伸。 ，據本發明之另_實施例，記憶體系統包括儲存一表之 =憶體、包括儲存元件之第二記憶體、及處理器。儲 二°己‘體之表包括與被抹除且具有大於與記憶體系 έ關之平均抹除次數之相關抹除計數器的第一儲存元件 有關之項目。供第一儲存元件組之每一儲存元件用之相 關抹除計數器指示此儲存元件已被抹除之次數。此等 疋件包括第-儲存元件組，且平均抹除次數係使用與此等 儲存7G件有關之抹除計數器加以判定。於一實施例中，第 健存元件組係實質地使用此表加以識別。 根據本發明之再另—態樣1以處理包括於記憶體系統 :非依電性記憶體元件之方法包括識別一第一元件組，此 弟一π件組包括具有較未包括於此第一元件組之抹除元件 更為磨損之抹除元件。與此第一元件組有關之項目係被置 放於一資料結構並儲存。最後，此第一元件組中之一第一 2件係使用储存項目而識別。此第一元件係較未包括於此 第一元件組之其他元件更少磨損。 於一實施例中，每一元件具有一相關抹除次數，且識別 此第一元件組牵涉識別數個對其而言相關抹除次數係相對 地兩之抹除元件，及將此等數個對其而言相關抹除次數係 相對地高之元件分組為第一組。於此實施例中，此方法亦 可包括使用第一組之每一元件之相關抹除次數判定第一平 均抹除次數；判定未包括於第一組之第二元件之相關抹除 95647-940816.doc -10- 1267866 次數係於何時實質地超過第-平均抹除次數；當1判定第 二，件之相關抹除次數實質地超過第—平均抹除次數時， 將第一疋件自第一組移除；及當其 ^ /、鈣疋弟一兀件之相關抹 H質地超過第-平均抹除次數時，將第二元件增加 至第一組。 /根據本發明之再另-態樣，心處理與非依電性記憶體 糸統有關之記憶體元件組之方法包括將記憶體元件組之抹 除記憶體元件中之至少一者分組為第一群組，此第一群组 之特徵在於其至少與未被分組為第_群組之抹除記憶體元 件組之記憶體元件具有相同之抹除次數。 於閱讀下文之詳細說明及研討圖式之各種表後，本發明 之此等及其他優點將更為清楚。 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 快閃記憶體儲存系統内之非依電性記憶體儲存區塊可重 複地規劃與抹除，雖然一般而言每一區塊於磨損前僅可抹 除有限之次數。當一區塊磨損時，與包括此磨損區塊之快 閃記憶體儲存系統之整體儲存容量之部份有關的性妒 顯退化發生，且儲存於此部份之資料可能遺失，其亦可能 無法儲存資料於此部份。 為增加快閃記憶體儲存系統内之區塊磨損更為平均之可 能性，區塊應更為平均地利用。藉由掌握每一區塊已磨損 之次數，例如經由利用抹除次數，系統内之記憶體可更為 平均地使用。抹除次數管理技術可將掌握特定區塊已被抹 95647-940816.doc 1267866 除之次數之抹除次數儲存於與此區塊有關之冗餘區域。表 可被建置於實質地致動使用中之區塊以有效地將此等區塊 與具有相對高抹除次數之區塊及具有相對低抹除次數之區 塊分離的系統記憶體内。當使用中之區塊被抹除時，此區 塊可適當地被「增加」至具有相對高抹除次數之區塊表或 具有相對低抹除次數之區塊表中之任一者。同樣地，區塊 可自具有相對高抹除次數之區塊表或具有相對低抹除次數 之區塊表中之任一者「移動」至區塊對映表，亦即一組使 用中之區塊表，以實質地替換已自區塊對映表再分配之任 意區塊。 藉由分類區塊，區塊可更為平均地利用，如同每一區塊 可更為有效地管理以平均與此等區塊有關之磨損。更詳而 言之，將區塊分類為表可使具有低抹除次數之區塊與具有 回抹除次數之區塊更為輕易地被識別，且因此未利用明顯 數里之計算資源。因此，磨損調勻之發生相對地有效率。 因而，快閃記憶體系統之壽命可實質地延伸而未明顯地影 響快閃記憶體系統之性能。 之，非依電性記憶體裝置

之軟體。首先參考第la圖， 之控制器 其將說明包括諸如緊密快閃 快閃記憶體系統，或更一般言之，非依 一般而言包括快閃記憶體卡及晶片組。通 系統係被用以與主機系統一起使用，以 95647-9408l6.doc -12· 1267866 憶體（CompactFlash Memory)卡之非依電性記憶體裝置之一 般主機系統。主機或電腦系統1 〇〇 一般而言包括容許微處理 器108、隨機存取記憶體（RAM)U2、及輸入/輸出電路116 通仏之系統匯流排104。應瞭解者為，主機系統1〇〇可一般 地包括其他構件，例如因供說明之故而未顯示之顯示器裝 置及網路裝置。 一般而S，主機系統100可捕捉包括（但不限於）靜態影像 資訊、音頻資訊、及視頻影像資訊等資訊。此種資訊可即 時捕捉並以無線方式傳送至主機系統丨00。在主機系統1 可實質地為任意系統的同時，主機系統i00通常係為諸如數 位相機、視頻攝影機、蜂巢式通信裝置、音頻播放器、或 視頻播放器。然而，應瞭解者為，一般而言，主機系統100 可實質地為可儲存資料或資訊，及檢索資料或資訊之任意 系統。 應瞭解者為，主機系統100亦可為僅捕捉資料，或僅檢索 貧料之系統。亦即，主機系統100可為儲存資料之專用系 統，或主機系統100可為讀取資料之專用系統。藉由釋例， 主機系統1 〇〇可為排置為僅寫入或儲存資料之記憶體寫入 t °任擇地，主機系統_可為諸如通常係排置為可讀取或 檢索資料，且未捕捉資料之MP3播放器之裝置。 在一貫施例中係為可移除之非依電性記憶體裝置之非依 電j汜U體衣置120係被排置為可與匯流排丨〇4介接以儲存 :資訊。任選輸入/輸出電路區塊13〇可容許非依電性記憶體 咸置120間接地與匯流排1()4介接。當以前述方式實施時， 95647-940816.doc •13· 1267866 兩入/輪出電路區塊116係作用為可減少匯流排1〇4之負 T如同熟於此技者可瞭解者。非依電性記憶體裝置no =括非依電性記憶體124及任選記憶體控制系統128。於一 2轭例中，非依電性記憶體裝置120可實施於一單晶片或晶 粒上。任擇地，非依電性記憶體裝置120可實 JL+^ , 、 、 又曰曰乃 :且’或可形成-晶片組且可—起使用以作為非依電性記 思衣置120之多個分散構件上。非依電性記憶體裝置η。 之-實施例將參考㈣圖於下文作更料細之說明。 /依電性記憶體124 ’例如諸如副㈣閃記憶體之快閃 5己憶體’係排置為可儲存資料’使得資料可於需要時被存 取及讀取。儲存於非依電性記憶體124之資料亦可於適當時 抹除’雖然應瞭解者為，非依電性記憶體124内之某些資料 =不:抹除。健存資料、讀取資料、及抹除資料^理 2而言Μ記憶肋㈣統128所㈣，或於未存有記憶 工制糸統128時，藉由以微處理器⑽所執行之軟體控 非依電性記憶體124之操作可藉由本質地令非依電性記 體124之扇區更為實質地且平均地磨損而加以管理，以使 非依電性記憶體124之壽命可實質地最大化。 非依電性記憶體裝置12G已大致地說明為包括任選記憶 制糸統128’亦即控制器。通常’非依電性記憶體裝置 120可包括供非依電性記憶體124用之分離晶片，且記憶體 4工制糸統12 8 ’亦即批告丨丨哭旅松 ^ P&制态發揮功用。藉由釋例，於包括 不限於㈣卡、緊密快閃記憶體卡、多媒體卡、及保全數位 卡之非依電性記憶體裝置包括可實施於分離晶片之控制器 95647-940816.doc -14- 1267866 的同時，其餘非依電性記憶體裝£可不包括實施於分離晶 片之控制器。於非依電性記憶體裝置120並未包括分離記憶 體及控制器晶片之一實施例中，記憶體及控制器功能可集 積於單一晶片，如同熟於此技者所瞭解者。任擇地，記憶 體控制系統128之功能性可藉由微處理器1〇8而提供，如同 上文所述之非依電性記憶體裝置12〇並未包括記憶體控制 12 8之實施例。 參考第lb圖，根據本發明之—實施例，非依電性記憶體 裝置120將更為詳細地說明。如同上文所說明者，非依電性 記憶體裝置120包括非依電性記憶體124且可包括記憶體控 制系統128。雖然於記憶體124係為諸如置入式ναν〇裝置 時，非依電性記憶體裝置120可不包括控制系統128，但記 憶體124及控制系統128，或控制器可為非依電性記憶體裝 置120之主要構件。記憶體124可為形成於半導體基板上之 記憶體晶胞陣列，纟中，f料之—或多個位元係藉由將電 何之二或更多位準中之一者儲存於記憶體晶胞之個別儲存 兀件而儲存於個別記憶體晶胞。非依電性快閃電氣可抹除 唯讀記憶體（EEPROM)係為供此種系統用之常見形式記憶 體之釋例。 當以前述方式實施時，控制系統128係經由匯流排15而與 主機電恥或其他使用記憶體系統之系統通信以儲存資料。 一般而言，匯流排15係為第i圖之匯流排1〇4之部份。控制 系統128亦控制可包括記憶體晶胞陣列丨丨之記憶體124之操 作以寫入藉由主機所提供之資料、讀取主機所要求之資 95647-940816.doc -15- 1267866 料、並實施各種操作記憶體124之雜務功能。一般而言，控 制系統128包括具有相關非依電性軟體記憶體、各種邏輯電 路、及類似物之-般目的微處理器…或多個狀態機亦經 常被包括以控制特定常式之性能。 記憶體晶胞陣列丨丨通常係藉由控制系統128或微處理器 108而經由位址解碼器17定址。解碼器17應用正確電壓於陣 列11之閘極與位元線以規劃資料而自藉由控制系統128定 址之記憶體晶胞群組讀取資料或抹除藉由控制系統128定 址之記憶體晶胞群組。附加電路19包括控制取決於被規劃 於晶胞之定址群組之資料而應用於陣列元件的電壓的規劃 驅動器。電路19亦包括感應放大器及其他自記憶體晶胞之 定址群組讀取資料所需之電路。欲規劃於陣列11之資料， 或最近自陣列11讀取之資料通常係儲存於控制系統128之 緩衝器記憶體21。控制系統128通常亦含有各種供用以暫時 地儲存命令及狀態資料與類似物之暫存器。 陣列11被分割為大量之區塊0(BLOCK 〇)至區塊 N(BLOCK N)記憶體晶胞。如同對快閃eeprom系統而言係 為普通的’區塊通常係抹除之最小單位。亦即，每一區塊 含有最小數目之一併被抹除之記憶體晶胞。每一區塊通常 係分割為數頁，如同亦於第2圖中說明者。頁通常係規劃之 最小單位。亦即，基本規劃操作將資料寫入記憶體晶胞之 最小一頁或自記憶體晶胞之最小一頁讀取資料。一或多個 資料扇區通常係儲存於每一頁内。如第lb圖所示，一扇區 包括使用者資料及附加資料。附加資料通常包括自使用者 95647-940816.doc -16 - 1267866 "貝料及頁面之附加資料計算之錯誤校正碼（ECC)。當資料係 被規劃於陣列11時，控制系統128之部份23計算Ecc，並於 二貝料係自陣列11讀取時，檢查Ecc。任擇地，ECC係儲存於 與其所附屬之使用者資料不同之頁或不同之區塊。 對應於磁碟驅動機之扇區大小，使用者資料扇區通常係 為5 12位元。附加資料通常係為額外之16位元。資料之一扇 區最常見者係被包括每一頁，但二或更多扇區可代之以形 成一頁。一般而言，任意數目之頁可形成一區塊。藉由釋 例，區塊可自8頁至512、1024或更多頁而形成。區塊數目 係被選擇以提供系統記憶體所欲之資料儲存容量。陣列i j 通常係被分割為數個次陣列（未顯示），每一次陣列含有區塊 比例，其於某種程度上係彼此獨立地操作以增加各種記憶 體操作執行之平行性程度。數個次陣列之使用之一釋例係 說明於美國專利第5,890，192號，該專利之全部内容在此係 作為本發明之參考資料。 δ非依電〖生δ己憶體124之諸如儲存元件之特定區段係連 續地被規劃，例如重複地寫入及抹除時，此特定區域一般 而言較未被連續規劃之區域更快磨損。為有效地「平均」 非依電性記憶體丨24内不同區域之磨損，磨損調勻可實質地 自動實施，以較少規劃被連續規劃之區域，同時，可較多 規劃未被連續規劃之區域。 一般而言，為實施磨損調 位置有關之一組扇區之區塊 位置有關之區塊調換。亦即 勻，諸如與被重複規劃之實體 可以與未被重複規劃之一實體 ，已規劃且因此重複抹除之實 95647-940816.doc -17- 1267866 體區塊可以與較少規劃及抹除之實體區塊調換。 於本發明之一實施例中，為使其可輕易地判定特定實體 區塊是否已重複規劃及抹除，抹除次數可與此區塊儲存。 亦即，掌握區塊被抹除之次數之計數器可被維持且於每次 區塊被抹除時增大。此種抹除次數可被用以促進特定區塊 是否應以另一較少抹除之區塊調換之判定。第2圖係根據本 發明之一實施例之快閃記憶體之部份的圖式表示。快閃記 憶體200可被分割為頁204。每--般而言含有約5 12位元之 使用資料之頁204有效地包括冗餘區域206，例如頁204a包 括冗餘區域206a。每一冗餘區域206或附加區域可包括高達 約16位元之資訊，其通常包括（但不限於）群組識別器216、 更新索引212、及抹除次數214。 通常’任意數目之頁204係包括於區塊21〇内。為方便說 明之故’頁204a、204b係顯示為已包括於區塊21〇内，雖然 應瞭解者為’包括於區塊21之頁204之數目可廣泛地變更。 於此說明實施例中，區塊2 10可排置為包括約32頁。舉例言 之，g快閃ό己ί思體200包括約5 12百萬位元（Megabits、Mb) 時，快閃記憶體200可有效地被分割為約32頁，每頁4096 區塊。 如前所述，抹除次數214可於每次使用者資料自相關區塊 抹除時增大。舉例言之，與區塊210有關之抹除次數214可 於每次自區塊210抹除資料時增大。由於被包括於區塊210 之每一頁204a及204b —般而言具有抹除次數214,與每一頁 204a及204b有關之抹除次數214可於區塊210被抹除時增 95647-940816.doc -18 - 1267866 大田含有=貝料之區塊被抹除時，資料區域與冗餘區域皆 被抹除或清空。抹除區塊係被增加至含有抹除區塊之備用 區塊儲存區，此等抹除區塊含有相較於其他表之抹除區塊 更小之抹除次數。此備用區塊表本質地係為最不常抹除區 塊（LFEB)表。於本發明之—實施例中，具有較大抹除次數 之抹除區塊被增加於含有抹除區塊之儲存區，此等抹除區 塊含有相較於其他表之抹除區塊更大之抹除次數。此儲存 區係為最常抹除區塊(MFEB)表。抹除區塊之抹除次數之增 量為一且係取決於次數值而儲存於LFEB4Mfeb表。 諸如抹除次數214之抹除次數可於初始化要求期間被存 取。舉例言之，初始化要求可於諸如包括置人式快閃記憶 體之系統的系統進行電力開啟時產生、當系統内之備用區 塊執行時產生、當使用者要求平衡區塊分派時產生、及當 使用者要求區塊使用更為平均時產生。第3圖係一處理流程 圖，其說明根據本發明之—實施例之與㈣記憶體系統有 關之與初始化要求之處理有關的步驟。—般言《，初始化 要求可藉由使用者而初始化或實質地自動藉由與快閃記憶 體系統有關之控制器，例如週期性地或於觸發條件符合時 而初始化。響應於初始化要求之處理300開始於步驟则， 其中’初始化要求係有效地接收。初始化要求可藉由與欲 初始化之快閃記憶體通信之控制器或處理器接收。舉例言 之，此要求可由使用者經由電力開啟之主機或於欲平衡： 塊分派時提供。 一旦初始化要求被接收，平均抹除次數可於步驟獲 95647-940816.doc -19- 1267866 得。於-實施例中，平均抹除次數係儲存於寫人於與此系 統有關之NAND記憶體内之抹除次數區塊。含有平均抹除次 及每區塊之抹除次數之抹除次數區塊（ECB)係儲存於 快閃記憶體區塊。應瞭解者為，當抹除次數區塊產生時， 例，當系統被初始地格式化時，表内之平均抹除次數及每 一區塊之抹除次數之值通常被初始化為零。於獲得平均抹 除次數後，實質地供系統内之所有區塊用之抹除次數可被 獲侍。如上文與第2圖有關之說明所示，供含有資料之特定 區塊用之抹除次數可被儲存於與此區塊有關之冗餘區域。 因此獲得貝質上供所有含有資料之區塊用之抹除次數包 括存取與每一區塊有關之冗餘區域，並將每一抹除次數儲 存於抹除次數區塊。 於一初始化要求，抹除區塊之抹除次數係自抹除次數區 塊獲得。一般而言，由於區塊之冗餘區域已被抹除，因此 抹除次數區塊保留其值。當整體系統關閉電源時，通常會 產生一終止要求，使得抹除次數表可被更新以實質地含有 所有區塊之最新抹除次數。於任何給定時間，區塊歸屬於 最常抹除區塊表、最不常抹除區塊表、抹除次數區塊、或 區塊對映表。歸屬於抹除次數區塊之區塊之抹除次數係儲 存於此區塊之冗餘區域。含有資料之區塊之抹除次數通常 歸屬於區塊對映表且係儲存於冗餘區域。由於區塊實際上 從未被使用，因此歸屬於區塊對映表之抹除區塊之抹除次 數具有零抹除次數。由於此等表之每一項目通常含有抹除 區塊之區塊數目及其抹除次數兩者，因此自最不常抹除區 95647-940816.doc -20- 1267866 塊表或最常抹除區塊表獲得抹除次數牵涉自表取得數值。 於初始化要求之處理完成前，抹除次數區塊通常係以所有 區塊之目前抹除次數加以更新。 於初始化要求完成後，應瞭解者為，抹除區塊之抹除次 數可不需要被更新於抹除次數區塊。由於區塊之冗餘區域 被抹除，因此抹除次數區塊保留其值。當系統關閉電源時， 會產生一終止要求，使得抹除次數區塊可被更新以含有所 有區塊之最新抹除次數。歸屬於最不常抹除區塊之抹除區 塊之抹除次數係自最不常抹除區塊表加以檢索，同時，歸 屬於最常抹除次數區塊之抹除區塊之抹除次數係自最常抹 除區塊表加以檢索。一般而言，剩餘抹除區塊之抹除次數 可自抹除次數區塊力e以檢索。 於步驟320中，區塊對映表係分派於NAND記憶體。如同 熟於此技者將可瞭解者，區塊對映表可被排置為可提供邏 輯區塊位址（LBA)與實體區塊位址（PBA)間之對映。此外， 最常抹除區塊表與最不常抹除區塊表亦於步驟320分派。 最常抹除區塊表通常係設為或組構為可有效地保持與最 常抹除之抹除區塊有關之資訊。亦即，最常抹除區塊係排 置為可保持諸如抹除次數及對映資訊等關於具有系統最高 抹除次數之抹除區塊之資訊。類似地，最不常抹除區塊表 通常係設為或組構為可供給關於具有最低抹除次數之抹除 區塊之資訊。雖然最常抹除區塊表之大小與最不常抹除區 塊之大小可廣泛地改變，此等大小係取決於被指定為最常 抹除之區塊數目與被指定為最不常抹除之區塊數目。通 95647-940816.doc -21- 1267866 常，最常抹除區塊表一般而言係設為可供給較最不常抹除 區塊表更少抹除區塊之資訊。藉由釋例，最常抹除區塊表 可設為約可供給供18個抹除區塊用之資訊，同時最不常抹 除區塊表可設為可供給與約7〇個抹除區塊有關之資訊。任 擇地，最常抹除區塊表可設為約可供給供1〇個抹除區塊用 之為訊，同時最不常抹除區塊表可設為可供給約可供給供 50個抹除區塊用之資訊。 於步驟320分派表後，抹除區塊於步驟324被識別。而後， 於步驟328，「N」個抹除區塊可被分配予最常抹除區塊且本 質上係被分配予最常抹除表。於一實施例中，此等「N」個 抹除區塊可為具有最高抹除次數之「N」個抹除區塊，如同 比較所有抹除次數所判定者。任擇地，此等欲儲存於最常 抹除區瑰表之「N」個抹除區塊可根據與於步驟3〇6所獲得 之平均抹除次數進行比較而判定。舉例言之，此等「n」個 抹除區塊可為具有至少係給定百分比之抹除次數之「n」個 抹除區塊，例如約為高於平均抹除次數之百分之二十五。 一旦最常抹除區塊表有效地產生，於步驟332，「厘」個 抹除區塊可被識別，且有效地分配予最不常抹除區塊表。 -般而言’此等「M」個抹除區塊可為「M」個與此系統有 關之所有抹除區塊中之具有最低抹除次數的抹除區塊，或 者此等「M」㈣除區塊可為具有至少係較平均抹除次數 更低之給定百分比之抹除次數之「M」個抹除區塊。此等 「M」個抹除區塊可為將於適當時間分配予區塊對映表之 有效備用區塊。 95647-940816.doc -22- 1267866 剩餘抹除區塊，亦即未分配予最不常抹除區塊表或最常 抹除區塊表中之任一者之抹除區塊，係隨著步驟336之「未 抹除」區塊而分配予區塊對映表。換言之，剩餘抹除區塊 及含有非與冗餘區域有關之資料之區塊係與區塊對映表有 關。 於區塊對映表、最不常抹除區塊表、及最常抹除區塊表 有效地以諸如具有抹除次數及與對應區塊有關之對映資訊 而產生後，平均抹除次數可於步驟338判定。通常判定平均 抹除次數係有關加總於步驟308所獲得之個別區塊之抹除 次數，及將區塊總數除以總和。 於步驟338所計算之平均抹除次數係儲存於與此系統有 關之抹除次數區塊。如前所述，平均抹除次數係儲存於一 寫入於與系統有關之NAND記憶體之抹除次數區塊。於將此 平均抹除次數儲存於此抹除次數區塊前，靜態區塊或含有 資料且具有相對低相關抹除次數之區塊，可於步驟342加以 處理。與處理靜態區塊之方法有關之步驟將於下文參考第4 圖詳細說明。一旦靜態區塊被處理，處理初始化要求之處 理即已完成。 於與快閃§己憶體有關之區塊群組内，於任意給定時間， 其經常存有被抹除之區塊及含有資料，亦即使用者資料之 區塊。某些含有資料之區塊可被考慮為「普通」區塊，同 時其他區塊則可被考慮為靜態區塊。靜態區塊係含有難得 改變之資料的區塊。換言之，靜態區塊很難得被抹除。通 常’靜態區塊係與儲存於快閃記憶體之相對老舊之文件、 95647-940816.doc -23- 1267866 儲存於快閃記憶體之可執 作章糸μ古^ 私式、或儲存於快閃記憶體之 ^ ^ ^ ^ 靜乙區塊具有實質上低於快閃 ;體「内：數區塊之抹除次數的抹除次數。於-實施例 二:；塊之抹除次數低於與快閃記憶體系統有關之平均 Γ絲之料百分比，例如約二十個百分比，則含有資 ;、之區塊可被考慮為係一靜態資料。 ' 由於靜態區塊含有難得改變之資料，因此靜態區塊所含 ί之資料可被複製料有相對高抹除次數之區塊。亦即’ 虽特定實體區塊之内容係相對地靜態且因此一般而言係未 變時’此等内容可有效地再分配予具有相對高之抹除次 丈之相異實體區塊’以致動具有相對低抹除次數之原始實 ，區塊而以之儲存較常改變之内容。參考第4圖’與處理靜 恶£塊有關之步驟，亦gP堂 ^ ^邛即弟3圖之步驟342將根據本發明之 一實施例詳細說明。處理系統之靜態區塊之處理342開始於 步騍404’其中，諸如區塊「A」之非抹除區塊之抹除次數 被存取。-旦區塊「A」之抹除次數被存取，與和系統有關 之平均抹除次數進行比較之非抹除區塊「A」之抹除次數是 否為非常低有關之判定於步驟4〇8產生。 雖然相較於平均抹除次數，非抹除區塊「A」之抹除次數 是否較低之判定可實質地根據任何適當之標準而產生，於 一實施例中，此判定係根據區塊「A」之抹除次數是否具有 值小於與平均抹除次數之部份有關之值而產生。舉例言 之，當抹除次數小於平均抹除次數之特定百分比時，區塊 「A」之抹除次數可被考慮為較低。 95647-940816.doc -24- 1267866 若其於步驟408判定區塊ΓΑ」之抹除次數相較於平均抹 除次數並非非常低，則其指示區塊「A」大概並非靜態區塊。 應瞭解者為，即使並未將區塊rA」之抹除次數考慮為非常 -C1塊 A」仍可為靜怨區塊’於此種情形之區塊「a」 之抹除次數將有效地不觸發區塊rA」與另一區塊之調換。 據此，處理靜態區塊之處理即告完成。 任擇地，若其於步驟408判定相較於平均抹除次數，區塊 「A」之抹除次數係相當低，則其意指可將區塊「a」之内 谷寫入具有相對高之抹除次數之區塊，使得具有其低抹除 次數之區塊「A」可自由儲存改變相對地頻繁之資料。換言 之，當區塊「A」之抹除次數相較於平均抹除次數係相當低 時，其指不區塊「A」係為靜態區塊。因此，處理流程自步 驟408移動至步驟412，其中，區塊「A」係被識別為靜態區 塊。一旦區塊「A」被識別為靜態區塊，亦即當以步驟416 之最常抹除區塊表識別時，區塊「B」可自最常抹除區塊群 組獲得。 於區塊B」被獲得後，區塊r A」之内容於步驟42〇被 複製於區塊「B」。亦即，於步驟42〇，區塊「a」含有之使 用者資料被複製於區塊rB」。一旦區塊「A」之内容被複 製於區塊「Β」，區塊「Α」即於步驟424被抹除。通常，當 區塊「Α」被抹除時，與區塊「Α」有關之抹除次數被增大。 一諸如區塊「c」之區塊可於步驟428自最不常被抹除區塊 群組移動至最常抹除區塊群組，使得區塊「c」之關聯性可 自最不常抹除區塊表有效地改變為最常抹除區塊表。換言 95647-940816.doc -25- 1267866 之區塊c」係與最不常抹除區塊失去關聯並與最常抹除 區塊表產生關聯。此種移動可容許最不常抹除區塊表内之 二間有效地開放以供給具有低抹除次數而因此為系統之最 不常抹除次數區塊中之-者的區塊「A」。通常，區塊「C」 係最不常抹除區塊表中具有最高抹除次數之區塊。 於將區塊「C」自最不常抹除區塊群組移動之前，或令區 塊C」與最不书抹除區塊表失去關聯之前，處理流程自步 驟428移動至432，其中、，區塊「A」係於步驟432有效地自 區塊對映表移動至最不常抹除區塊表。而後，於步驟434, 包括先Ml含於區塊「A」之内容之區塊「B」與區塊對映表 產生關聯。如熟於此技者將可瞭解者，將區塊「B」「移動」 至區塊對映表通常包括將與區塊ΓΑ」有關之邏輯區塊位址 之對映更新為目前之與區塊rB」有關。當附屬於區塊「C」 之資訊係呈現於最常抹除區塊表、附屬於區塊「Β」之資訊 係呈現於區塊對映表 '且附屬於區塊「Α」之資訊係呈現於 最不#抹除區塊表時，即完成靜態區塊之處理。應瞭解者 為，處理342可重複至與系統有關之所有靜態區塊實質上已 被識別及處理為止。 一般而言，當初始化要求被傳送至整體快閃記憶體系統 時’區塊對映表、最不常抹除區塊表、及最常抹除區塊表 可於諸如第la圖之RAM112之系統記憶體產生。為建立此等 表’空間可先被分派於系統記憶體以供給此等表。 如上文所述，當其為平均抹除次數時，區塊對映表、最 不常抹除區塊表、及最常抹除區塊表被產生於系統記憶 95647-940816.doc -26- 1267866 體1平均抹除次數及每—區塊之抹除次數亦被寫人抹除次 數區塊。第5a圖係根據本發明之一實施例之系統記憶體的 圖式方塊表示。系統記憶體454及快閃記憶體46〇係被包括 於整體系、统’且舉例而言可有效地為記憶體卡構件或主機 裝置構件，其中，諸如NAND記憶體之快閃記憶體46〇係被 置入。系統記憶體454係被排置為可儲存區塊可與之產生關 聯之區塊對映表462。通常，區塊對映表462可被使用以使 LBA與和快閃記憶體46〇有關之實體區塊產生關聯。 系統圯憶體454亦可保持如同區塊對映表462之一般而言 係響應於初始化要求而形成之最不常抹除區塊表466及最 常抹除區塊表470。被排置為可保持快閃記憶體46〇之區塊 之平均抹除次數之平均抹除次數474係於整體快閃記憶體 系統被格式化時產生。於一實施例中，抹除次數區塊48〇 係被排置為可實質上含有快閃記憶體46〇内之所有區塊之 抹除次數。於每次初始化要求產生時，更新平均抹除次數 可被計算’並儲存於抹除次數區塊48〇。 第5b圖係根據本發明之一實施例之「普通」區塊群組、 最不常抹除區塊群組、及最常抹除區塊群組之圖式表示。 區塊502之群組包括一般而言可為含有使用者資料之普通 或靜態區塊之區塊5 14，其可被抹除但不會落入最不常抹除 區塊或最常抹除區塊之分類中。一般而言，於最常抹除區 塊510之群組包括具有整體系統内之抹除區塊之最高抹除 次數的區塊522的同時，最不常抹除區塊506之群組一般而 言包括具有整體系統内之最低抹除次數的區塊5 1 8。一般而 95647-940816.doc -27- 1267866 言，區塊518係有效地被作為備用區塊使用。 當區塊514被抹除時’其可判定抹除區塊514是否具有相 對低之相Μ抹除次數或相對高之相關抹除次數。當抹除區 塊5 14具有相對低之相關抹除次數時，抹除區塊514可被加 於最不常抹除區塊506之群組。另一方面，當抹除區塊514 具有相對南之相關抹除次數時，抹除區塊5 14可被再分配予 最常抹除區塊510之群組。 實質上可為任意大小之最不常抹除區塊5〇6之群組可為 一排序群組。亦即，區塊518可實質地根據抹除次數而加以 排序。此排序通常係反映於含有與區塊5丨8相關之項目之對 應最不常抹除區塊表（未顯示）。舉例言之，於每次新區塊5 i 8 被移入最不常抹除區塊506之群組、或增加於最不常抹除區 塊506之群組、或與最不常抹除區塊5〇6之群組產生關聯 時，區塊5 1 8可本質地根據抹除次數而排序，使得最不常抹 除區塊506之群組内之最不常抹除區塊518可為欲再分配之 下一區塊518，如同群組502之例。換言之，當需要欲複製 資料之新區塊時，區塊518之最不常抹除區塊518係使用最 不常抹除區塊表而加以識別，且自最不常抹除區塊506之群 組取出。通常，當含有無使用需要之資料的區塊5 14被抹除 時，此區塊514可被儲存於最不常抹除區塊506之群組，且 最不常抹除區塊表可據此而更新，亦即，對應於增加區塊 之項目可被包括於最不常抹除區塊表。 如同儲存於最不常抹除區塊506之群組内之區塊518，最 常抹除區塊510的群組内之區塊522亦可實質地根據抹除次 95647-940816.doc -28- 1267866 數而加以排序。通常此排序係藉由排序用以識別區塊 之最常抹除區塊表（未顯示）之項目而實施。於一實施例中， 與區塊522有關之平均抹除次數可被計算，亦即，供最常抹 除區塊5 1 0之群組用之平均抹除次數可被判定。當來自群組 502之區塊514被抹除，且發現抹除區塊514之抹除次數超出 供最常抹除區塊5 10之群組用之平均抹除次數一給定百分 比，例如超出約二十個百分比時，抹除區塊514可被加入最 常抹除區塊510之群組。當新區塊522係有效地加入最常抹 除區塊510之群組時，最常抹除區塊51〇之群組内之具有最 低抹除次數之區塊522可被再分配於群組5〇2。此種再分配 通常係藉由更新相關區塊對映表、最不常抹除區塊表、及 最系抹除區塊表（未顯示）而反映。 群組502、最不常抹除區塊5〇6之群組、及最常抹除區塊 510間之區塊之調換一般而言係發生於被包括群組5〇2之區 塊5 14應被抹除或更新時。任擇地，區塊之調換或更新可實 質地發生於欲分配備用區塊以供群組502使用之任一時 間。接著參考第6圖，為使區塊之磨損更為平均而實施於諸 如具有置入式快閃記憶體之主機系統的整體記憶體系統内 之區塊調換或更新之方法將根據本發明之一實施例說明如 下。實施區塊調換或更新之處理6〇0係開始於步驟604，其 中’諸如區塊「Y」之區塊係自區塊對映表而「獲得」或使 用區塊對映表而識別。所獲得之區塊係為欲有效地自用以 複製或更新其内容之區塊對映表調換之區塊。 一旦區塊「Y」被獲得，諸如區塊r X」之區塊被有效地 95647-940816.doc -29- 1267866 於步驟608自最不常抹除區塊表中獲得。亦即，備用區塊係 自最不常抹除區塊之群組使用最不抹除區塊表識別適當備 用區塊而獲得。一般而言，區塊「X」係為最不常抹除區塊 群組中具有最低抹除次數之區塊，雖然應瞭解者為區塊「χ」 可實質地為任意與最不常抹除區塊有關之區塊，且因此可 為最不常抹除區塊表。此等内容，或更詳言之，儲存於區 塊「Υ」之資料内容，或欲替換區塊「Υ」之原始内容之新 内容係於步驟612複製於區塊「X」。 於將區塊「Υ」之内容複製於區塊「X」後，於步驟616， S塊「X」係有效地移入區塊對映表，或與區塊對映表產生 關聯。換言之，與區塊「Υ」及區塊「X」有關之對映係有 效地更新，使得先前對映於區塊Γγ」之LBA被再對映於區 塊「X」。當區塊「X」係有效地移入區塊對映表時，區塊 「Y」於步驟620被抹除。詳言之，儲存於區塊「γ」之諸 如使用者内容之資料内容可使用實質上任意適當之技術加 以抹除。而後，儲存於與區塊rY」有關之冗餘區域之與區 塊「γ」有關之抹除次數係於步驟624被增大以指示區塊「γ」 已再次被抹除。於一實施例中應瞭解者為，有效地儲存於 抹除次數區塊之供「Υ」用之抹除次數可被更新。 於步驟628中，最常抹除區塊表中具有最低抹除次數之區 塊被識別。如上所述，於一實施例中，於最常抹除區塊表 所參考之區塊係根據其個別抹除次數而排序。將區塊排序 可包括根據區塊之抹除次數定位最常抹除區塊表内之此等 區塊之參考資料。因此，具有最低抹除次數之區塊之識別 95647.9408l6.doc -30 - 1267866 一般而言係有關於存取最常抹除區塊表内之排置為可供給 具有最低抹除次數之區塊參考資料之位置的區塊參考資 料。 、 一旦於最常抹除區塊表所參考之具有最低抹除次數之區 塊被識別，處理流程自步驟628移動至步驟632，其中，其 可判定區塊「Y」之抹除次數是否大於在最常抹除區塊表參 考之具有最低抹除次數之區塊的抹除次數。若其判定區塊 「Y」之抹除次數並未大於在最常抹除區塊表參考之具有最 低抹除次數之區塊的抹除次數，則其係指示區塊「γ」並未 被考慮為係經常抹除的。據此，處理流程自步驟632移動至 步驟636，其中，區塊rY」係被移至最不常抹除區塊之群 組且有效地移至最不常抹除區塊表，亦即，對應於區塊「Υ」 之項目係被增加於最不常抹除區塊表。應瞭解者為，於一 實施例中，將區塊「γ」移至最不常抹除區塊之群組可包括 使用每一區塊之抹除次數實質地排序最不常抹除區塊表之 所有區塊參考資料。於區塊Γ γ」係有效地移至最不常抹除 區塊表後’調換區塊或更新區塊之處理即為完成。 返回至步驟632,若步驟632判定區塊「γ」之抹除次數超 出與最常抹除區塊表有關之最低抹除次數，其指示為區塊 「Υ」應移至最常抹除區塊之群組且有效地移至最常抹除區 塊表。為使其有空間可供區塊rY」於最常抹除區塊表中被 參考’諸如於最常抹除區塊表參考之具有最低抹除次數之 區塊的區塊需要有效地自最常抹除區塊表中移除。因此， 於步驟640中，於最常抹除區塊表參考之具有最低抹除次數 95647-940816.doc -31 - 1267866 之區塊係被移至最不常抹除區塊之群組，且有效地移至最 不#抹除區塊表。將區塊移至最不常抹除區塊之群組可包 括根據每一區塊之抹除次數排序最不常抹除區塊表之區塊 參考資料。 於最常抹除區塊表中具有最低抹除次數之區塊被有效地 自最常抹除區塊表移動後，於步驟644，區塊「γ」係有效 地移動至最常抹除區塊表。於一實施例中，將區塊「γ」移 動至最常抹除區塊且因此有效地移動至最常抹除區塊表可 包括根據每一區塊之抹除次數排序包括區塊Γ γ」之最常抹 除區塊。當區塊「γ」係有效地移至最常抹除區塊表時，調 換或更新區塊之處理即已完成。 一般而3，與維持表、掌握初始要求、及實施磨損調勻 等有關之諸如響應於調換或更新區塊之要求的功能性係以 諸如程式碼裝置或韌體等軟體形式提供予主機系統。與提 供予主機系統以致動磨損調勻之發生的軟體或韌體有關之 適當系統架構之一實施例係顯示於第7圖。一般而言，系統 架構700包括數種可包括（但不限於）應用介面模組7〇4、系統 管理者模組708、資料管理者模組7丨2、資料完整性管理者 模組716、及裝置管理者與介面模組72〇等模組。一般而言， 系統架構700可使用藉由諸如第la圖之處理器1〇8之處理器 存取之軟體碼裝置或韌體實施。 一般而言，其可將應用介面模組7〇4可排置為可直接與主 機、作業系統、或使用者通信。應用介面模組7〇4亦與系統 官理者模組708及資料管理者模組712通信。當使用者要求 95647-940816.doc -32 - 1267866 讀取、寫入、或格式化快閃記憶體時，使用者傳送要求至 作業系統’此等要求被傳給應用介面模組704。取決於此等 要求’應用介面模組704將此等要求轉至系統管理者模組 708或資料管理者模組712。 系統管理者模組708包括系統初始化次模組724、抹除次 數區塊管理次模組726、及電力管理區塊次模組730。一般 而言，系統初始化次模組724係排置為可致動初始化要求之 處理’且通常係與抹除次數區塊管理次模組726通信。於一 貝轭例中，系統初始化次模組724容許區塊之抹除次數被更 新’且係實質地用於產生最不常使用區塊表及最常使用區 塊表。 抹除次數區塊管理次模組726包括儲存區塊抹除次數之 功此性、及計算平均抹除次數之功能性、與使用個別抹除 次數更新平均抹除次數之功能性。換言之，抹除次數區塊 官理次模組726可有效地容許平均抹除次數之維持。更詳言 之’於一貫施例中，於整體系統之初始化要求期間，抹除 次數區塊管理次模組726亦實質地同步化抹除次數區塊之 所有區塊之抹除次數。應瞭解者為，於抹除次數區塊管理 次模組726係被排置為可將平均抹除次數儲存於抹除次數 區塊之同時，其可由電力管理區塊次模組73〇加以替換而致 動平均抹除次數之儲存。 除與應用介面模組704通信外，系統管理者模組7〇8亦與 資料管理者模組712及裝置管理者與介面模組72〇通信。與 糸統管理者模組708及應用介面模組704兩者通信之資料管 95647-940816.doc -33 - 1267866 者拉，、且712可包括提供頁或區塊對映之功能性。資料管理 者模組712亦可包括與作業系統及檔案系統介面層有關之 功能性。 缺與系統管理者模組7〇8、資料管理者712、及資料完整性 官理者716通信之裝置管理者與介面模組72〇通常可提供快 閃記憶體介面’且包括與諸如1/〇介面之硬體提取有關之功

能性。㈣完整性管理者模組716可提供其他魏間之ECC 掌握。 雖然本發明僅就數實施例加以說明，應瞭解者為，於不 悖離本發明之精神或範圍内，本發明可實施於其他數種特 ㈣式中。藉由釋例’取代根據每—區塊對平均抹除次數 之比較、將區塊分配予最常抹除區塊表及最不常抹除區塊 表，區塊可根據何區塊具有最高抹除次數及何區塊具有最 低抹除次數之絕對判定而代之以被分配予最常抹除區塊表 及最不常抹除區塊表◊換言之，區塊抹除次數可有效地與 彼此比較，而非比較個別區塊抹除次數與平均抹除次數，' 而判定可插入區塊之適當表。 最不常抹除區塊表已大致地說明為如同備用區塊之可保 持具有相對低抹除次數之區塊的參考資料。備用區塊係有 效地分派以透過區塊對映表之使用而使用，使得備用區塊 貝^上係於任意時間皆為需要’具有於最不常抹除區塊表 中所參考之敢低抹除次數之區塊被提供以供使用。換a 之，當欲調換於區塊對映表識別之區塊時，最不常抹&區 塊之群組之具有最低抹除次數之區塊的參考資料被移至區 95647-940816.doc -34- Ϊ267866 塊對映表。然而，應瞭解者為，一般而言，於區塊調換或 更新處理期間，任意區塊可實質地自最不常抹除區塊之群 組中取出。由於最不常抹除區塊表内之區塊無需加以排 序’因此使用最不常抹除區塊表而自最不常抹除區塊實質 地選擇任意區塊以移至區塊對應表可減少與整體系統有關 之附加費用。 識別與處理靜態區塊一般而言可增強令整體記憶體系統 内之區塊磨損更為平均之能力。然而，於一實施例中，靜 態區塊並無識別與處理之需要。舉例言之，若相對低數目 之靜態區塊於系統内預先處理，則於不悖離本發明之精神 與範圍内，靜態區塊之識別與處理可實質地消除。 於說明以相關記憶體控制器控制非依電性記憶體系統或 使用與主機系統有關之軟體或韌體控制非依電性記憶體系 統之同時，應瞭解者為，包括抹除次數管理之磨損調勻處 理可應用於與實質上位於非依電性記憶體系統外部之控制 器通信之非依電性記憶體系統。使用控制器之適當記憶體 系統包括（但不限於）PC卡、緊密快閃卡、多媒體卡、保全 數位卡、及包括快閃記憶體及快閃記憶體控制器之置入式 曰曰片組。經由使用載於主機系統之軟體或韌體控制之記憶 體系統包括置入式記憶體裝置。於一實施例中，可使用前 文所述之抹除管理技術且未使用與記憶體系統有關之控制 器之記憶體系統可使用與諸如主機電腦系統有關之控制器 實施磨損調勻。亦即，主機可直接定位址與管理記憶體， 其中，磨知調勻係經由使用主機上之控制器而發生。 95647-940816.doc -35- 1267866 般而言’與各種磨損調勻之處理及方法有關之步驟可 貝泛地改變。一般而言，於不悖離本發明之範圍之精神的 情形下，此等步驟可增加、移除、改變、及再排組。藉由 釋例處理靜態區塊可無需被包括於初始要求之處理中。 同時，於一實施例中，是否有效地將新抹除區塊置放於最 常抹除區塊表之判定可根據其他標準，以替代根據抹除區 鬼疋否具有大於與隶常抹除區塊表有關之最低抹除次數的 抹除次數判定之標準。舉例言之，此種判定可根據抹除區 塊之抹除次數是否超出與最常抹除區塊表有關之實質上所 有區塊之平均抹除次數一定百分比，諸如約二十個百分 比。备抹除區塊之抹除次數超出平均抹除次數特定百分比 時，而後於最常抹除區塊表所參考之具有最低抹除次數之 區塊可被移至最不常抹除區塊圖，同時抹除區塊係被移至 最常抹除區塊表。因此，目前之釋例係考量為供說明之用， 而非供限制之用，且本發明並未限於此處所詳述之說明， 而係可於附隨之申請專利範圍之範圍内進行修改者。 【圖式簡單說明】 藉由參考附隨圖式及下文之詳細說明可對本案有最佳之 瞭解，其中： 第1 a圖係根據本發明之一實施例之包括非依電性記憶體 裝置的一般主機系統之圖式表示。 第lb圖係根據本發明之一實施例之諸如第la圖中的記憶 體裝置120之記憶體裝置之圖式表示。 第2圖係根據本發明之一實施例之快閃記憶體的部份之 95647-940816.doc -36 - 1267866 圖式表示。 第3圖係根據本發明之一實施例之說明與處理和快閃纪 憶體系統有關之初始化要求有關之步驟的處理流程圖。 第4圖係根據本發明之一實施例之說明與處理靜態區塊 之方法有關的步驟之處理流程圖。 第5a圖係根據本發明之一實施例之系統記憶體的圖式方 塊表示。 第5b圖係根據本發明之一實施例之正常區塊、最不常抹 除區塊、及最常抹除區塊之圖式表示。 第6圖係根據本發明之一實施例之用以於系統記憶體實 施區塊調換/更新整體記憶體系統以容許區塊之磨損更為 平均的方法的圖式表示。 第7圖係根據本發明之一實施例之系統架構之圖式方塊 表示。 【主要元件符號說明】 11 記憶體晶胞陣列 15 匯流排 17 解碼器 19 附加電路 21 緩衝器記憶體 23 部份 100 主機系統、電腦系統 104 系統匯流排 108 微處理器 95647-940816.doc · 37 · 1267866 112 116 120 124 128 130 132 200 204、 206、 210 214 300 304、 332 404 420 604 620 636 454 460 462 470 隨機存取記憶體 輸入/輸出電路 非依電性記憶體裝置 非依電性記憶體 任選記憶體控制系統 任選輸入/輸出電路區塊 輸入/輸出電路區塊 快閃記憶體 204a > 204b 頁 206a 冗餘區域 區塊 抹除次數 處理 306、320、324、步驟 336 、 338 、 342 、 408 、 412 、 416 、 428、432、434 ' 步驟 608 > 612 > 616 > 624 、 628 、 632 、 640 > 644 系統記憶體 快閃記憶體 區塊對映表 最常抹除區塊表 95647-940816.doc -38- 4741267866 480 502 、 506 、 510 、 514 、 518 、 522 700 704 708 712 716 720 724 730 726 抹除次數 抹除次數區塊 區塊 系統架構 應用介面模組 系統管理者模組 資料管理者模組 資料完整性管理者模組 裝置管理者與介面模組 系統初始化次模組 電力管理區塊次模組 抹除次數區塊管理次模 95647-940816.doc -39-

Claims (1)

1. ^267866 十、申請專利範圍： • 種用以處理包括於纪情許会姑 > 北从 件的方法，該方法包含 非依電性記憶趙之元 獲得舆數梅元件有Μ之抹除次教，核數個元件包括抹 =件及包含貧料之元件，其中，包括於該數個元件之 :::=一相關抹除次數’每一元件之該相關抹除 _ 人數係排置為可指示該元件已被抹除之次數； 定義—第-組抹除元件，其係藉由選擇相對於鱼 :元=關之抹除次數具有最高相關抹除次數之抹除元 將：該第-組相關之該等抹除次數儲存於一實質地位 於-表之記憶體構件’其中，該記憶體 體系統相關。 ^ 2. 如申請專利範圍第i項所述之方法，其中，該定義 組抹除元件之步驟包括： 比較與該等數個元件有關之該等抹除次數；以及 識別預定數目之具有該最高相關抹除次數元件的抹除 元件。 ” 3. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，其更包括： 獲得-與㈣數個元件有關之平均抹除次數。 4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其令，該定義一第一 組抹除元件之步驟包括： 比較與該等數個元件有關之該等抹除次數與該平均抹 除次數；以及 95647-940816.doc 1267866 預=最多至—預定數目之具有大於該平均抹除次數-預疋鞄圍之相關抹除次數之抹除元件。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括： 戽：f與該第一組中每-抹除元件有關之該抹除次數排 序該弟-組抹除元件之該等抹除元件。 6. 2 =專利範圍第5項所述之方法，其中，排序該第-組 之該專抹除元件包括排序該表之該等抹除次數。 7. 如申請專利範圍第5項所述之方法， -識別包括於該第一組抹除元件之一第一元件，該第一 讀具有與㈣-轉除元件有社該最低抹除次數。 8. 如:請專圍第7項所述之方法，其更包括： h亥第-7G件與該第—組抹除元件失去關聯；以及 令δ亥專數個元株Φ夕—墙嫌一 一弟二70件與該第一組抹除元件 產生關聯’其中’與該第二元件有關之該抹除次數係高 於與該第-元件有關t該抹除次數。 9·如申請專利範圍第7項所述之方法，其更包括： ^ ^ 一忒第一組抹除元件有關之平均抹除次數； 判疋與包括於該等數個元件之一第二抹除元件有關之 該抹除次數係於何時大於該平均抹除次數； 田其判定與該第二元件相關之該抹除次數係大於該平 句抹除人數時’令該第—元件與該S -組抹除元件失去 關聯；以及 田八判疋與4第二元件有關之該抹除次數係大於該平 句抹除人數時，彳該第^元件與該第一組抹除元件產生 95647-940816.doc 1267866 1 〇· —種用以處理包括於記憶體系統之非依電性記憶體之元 件的方法，該方法包含： 獲得與數個元件有關之抹除次數，其中，包括於該數 個元件之每一元件具有一相關抹除次數，每一元件之該 相關抹除次數係排置為可指示該元件已被抹除之次數； 將包括於該數個元件之數個元件分組為一第一組，其 中’將該等數個抹除元件分組為該第一組包括選擇包括 於與該數個抹除元件相關之具有該等抹除次數的該等最 高相關抹除次數之該數個元件之抹除元件； 將與該第一組相關之該等抹除次數儲存於一實質地位 於一表之記憶體構件，其中，該記憶體構件係與該記憶 體系統相關； 根據與每一元件相關之抹除次數將該元件儲存於該第 一組之中； 計异與該第一組相關之一平均抹除次數； 判定與包括於該數個元件之一第二元件相關之該抹除 次數是否大於該平均抹除次數超過一預定百分比； 對與該第二元件相關之該抹除次數係大於該平均抹除 -人數超過該預定百分比作出反應，令該第一元件與該第 一組失去關聯；以及 對與違第二元件相關之該抹除次數係大於該平均抹除 95647-940816.doc 1267866 人數超過該預定百分比作出 -組產生關聯。 一—件與該第 11.如申請專利範圍第i項所述 憶體係為㈣記憶^ «依電性記 Ή::範圍第11項所述之方法，其中，該等數個元 :係為區塊’且該第一組抹除元件係為一最常抹除區塊 13.=請專利範圍第12項所述之方法，其中，獲得該等抹 “欠數包括自該抹除次數區塊獲得該等抹除次數。 .如申Μ專利範圍第11項所述之方法，其中，該快閃記憶 體係為NAND快閃記憶體。 心 15·—種用以處理包括於記憶體系統之非依電性記憶體之元 件之兄憶體管理系統，該記憶體管理系統包含： 用以獲得與數個元件有關之抹除次數之碼装置，該數 個疋件包括抹除元件及包含資料之元件其中，包括於該 等數個元件之每-元件具有-相關抹除次數，每_元件 之該相關抹除次數係被排置為可指示該元件已被抹除之 次數； 用以定義一第一組抹除元件之碼裝置，其係藉由選擇 相對於與該等數個元件相關之抹除次數具有最高相關抹 除次數之抹除元件；以及 用以將與該第-組有關之該等抹除次數儲存為一記憶 體構件之-資料結構之—部份，該記憶體構件係與該記 憶體系統有關。 ° 95647-940816.doc 1267866 16·如申睛專利範圍第15項所述之記憶體管理系統，其中， 该定義一第一組抹除元件之碼裝置包括： 用以比較與該等數個元件有關之該等抹除次數之碼裝 置；以及 用以識別預定數目之具有該等最高相關抹除次數抹除 元件的碼裝置。 •如申明專利圍第15項所述之記憶體管理系統，其更包 括： 〆、 用以獲得與該等數個元件有關之—平均抹除次數之碼 :置丨中，该用以定義-第-組抹除元件之裝置包括 妁：二與該數個抹除元件有關之該等抹除次數及該平 次數之碼裝置，及用以識別最多至—預定數目之 八有大於該平均抹除次一 抹除元件的碼裝置。犯圍的相關抹除次數之 18.如申請專利範圍第 括·· , < < °己憶體官理系統，其更包 一組抹除元件之該等 $ ^抹托 〆荨抹除7L件的石馬裝置· 用以識別一包括於 ， 置，該第—抹除元件具抹除元件之碼 最低抹除次數；以及 ，、Μ弟—組抹除元件相關之 抹除元件與該第一組抹除 ，與該第二抹除元件有關 棟除元件有關之該抹除次 用以令該數個元件之一第二 元件產生關聯之碼裝置，其中 之該抹除次數係高於與該第一 95647-940816.doc 1267866

   19·如申請專利範圍第15項所述之記憶體管理系統，其中， 該非依電性記憶體係為快閃記憶體。 20·如申請專利範圍第15項所述之記憶體管理系統，其中， 該等數個凡件係為區塊，且該第一組係一最常抹除區塊 表0 21.如申請專利範圍第15述之記憶體管理系統，其中，該快 閃記憶體係為NAND快閃記憶體。 22· 一種用以處理包括於記憶體系統之非依電性記憶體之元 件之方法，每-元件具—相關抹除次數，該方法包含·· 識別該非依電性記憶體之抹除元件； 定義一第一抹除元件組，其中，包括於該第一組抹除 兀件之該等件係具高於纟包括於該第一、址元件之該等 抹除元件之相關抹除次數； 將與該第-組元件相關之項目置放於一資料結構，該 項目包括該相關抹除次數； 排序該資料結構之該等項目； 使用該等排序項目識別該第一組元件中之一第一元 件’其中’該第-元件係具低於包括於該第_組元件之 其他元件的相關抹除次數； 抹除一第二元件之内容； 對忒第一凡件之一相關抹除次數超過該識別第一元件 :::關抹除次數作出反應’自該第-組抹除元件移除 μ罘一元件；以及 95647_9408l6.doc I267866 u <然後將該第二元件加人該第—組抹除元件。 •如申請專利範圍第22項所述之方法，其更包括： 用Sr第均抹除絲，該第—平均抹除次數係使 弟、’且之母一元件之該相關抹除次數列定，· 且其中該移除與加入之步驟係對該第 24抹除次數超《卜平均抹除次數作歧應而料 .如申請專利範圍第22項所述之方法，其中，將該第一元 件自該第-組抹除元件移除包括將與該第—元件有關: —項目自該資料結構移除，且其中將該第二元件辦加至 該第-組包括將一與該第二元件相關之項目置放二 料結構。 25.如申請專利範圍第24項所述之方法，其更包括： 再排序該資料結構之該等項目；以及 使用該等排序項目識別該第一元件組之一第三元件 件 其中，該第三元件係較包括於該第一元件組之其他元 具有更小之磨損。 26. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中，包括於該第 一組元件之該等元件係有效地防止被使用。 27, 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中，該非依電性 記憶體係為-快閃記憶體，且該等元件係為區塊。 28· —種記憶體系統，其包含： 記憶體元件； 其係用以儲存每一該記憶體元件 一系統記憶體構件， 之一相關抹除次數； 95647-940816.doc 1267866 以識別該記憶體元件之抹除次數； 用以定義一第一抹除記憶體元件組之裝置 括於該第一， 、 ，其中，包

   組記憶體元件之該等抹除記憶體元件 於未包括於該第一^ 之相關抹除次數； —用以將與該第-組抹除記憶體元件㈣之項目置放教 —與該系統記憶體構件有關《資料結構之裝i，該項目 包括與每一抹除記憶體元件相關之一抹除次數； 用以排序該資料結構之該等項目之裝置；

   關抹除次數；

   29·如申請專利範圍第28項所述之記憶體系統，其中，用以 將該第一記憶體元件自該第一組移除之該裝置包括用以 將一與该第一記憶體元件有關之項目自該資料結構移除 之裝置，且用以將該第二記憶體元件增加至該第一組之 該衣置包括用以將^一與違弟一自己憶體元件組有關之項目 置放於一資料結構之裝置。 30.如申請專利範圍第28項所述之記憶體系統，其中，包括 95647-940816.doc 1267866 於該第一記憶體元件組之該等記憶體元件係有效地防止 被使用。 3 1 ·如申請專利範圍第28項所述之記憶體系統，其中，該等 記憶體元件係為非依電性記憶體區塊。 95647-940816.doc 1267866 七、 指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（3 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 304 接收初始化要求 306 獲得平均抹除次數 3 08 獲得供所有區塊用之抹除次數 320 分派區塊對映表、最常抹除區塊表、及最不常 抹除區塊表 324 識別抹除區塊 328 分配具有最高抹除次數之N個抹除區塊予最 常抹除區塊表 332 分配具有最低抹除次數之Μ個抹除區塊予最 不常抹除區塊表 3 3 6 分配剩餘區塊與未抹除區塊予區塊對映表 338 使用供所有區塊用之抹除次數判定平均抹除 次數 340 將平均抹除次數儲存於抹除次數表區塊 342 處理靜態區塊 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 95647-940816.doc