专利名称：多位/单元非挥发性内存的测试方法及多模式配置方法
技术领域：
本发明涉及一种非挥发性内存,特别涉及一种多位/单元(multi-bit per cell)闪存的测试方法及多模式配置方法。
背景技术：
闪存为一种非挥发性固态内存装置，其能够以电气方式进行抹除及写入。传统闪存可在每一记忆单元内储存单一位的信息，因而每一记忆单元具有两种可能状态。此种传统闪存因此称之为单位/单元(single-bit per cell)闪存。现今闪存可在每一记忆单元内储存两位或多位的信息，因而每一记忆单元具有两种以上的可能状态。此种闪存因此称之为多位/单元(multi-bit per cell)闪存。·
多位/单元闪存,例如三位/单元(3-bit per cell, 3_bpc)闪存,通常含有缺陷或坏区块(block)。即使这些坏区块无法完全操作于3-bpc模式,但却可能操作于2-bpc模式或Ι-bpc模式。因此，并不需要将具缺陷区块的闪存芯片予以丢弃。藉由测试(sorting)方法，例如藉由写入及读取闪存，可决定具缺陷区块的闪存是否可以操作于较低有效位模式。图IA显示传统三位/单元(3-bpc)闪存的区块的页写入/读取顺序OOh- > Olh- > 02h_ > 03h_ > 04h_ > 05h_ > 06h_ > 07h_ > · · · BDh- > BEh- >BFh。图IB显示传统闪存的测试方法的流程图。根据该流程，闪存进行3-bpc模式测试(步骤11)，2-bpc模式测试(步骤12)及ι-bpc模式测试(步骤13)。在3_bpc模式测试中，对低位页、中位页及高位页(亦即，OOh- > Olh- > 02h- > 03h- > 04h- >05h- >... BDh- > BEh- > BFh)的所有192页进行写入及读取。在2_bpc模式测试中，对低位页及中位页(亦即，OOh- > Olh- > 02h- > 03h_ > 04h_ > 06h_ > 07h_ > . . . BAh- >BBh- > BDh)的所有128页进行写入及读取。在1-bpc模式测试中，对低位页(亦即，OOh->Olh- > 03h- > 06h- > . . . BAh)的所有64页进行写入及读取。因此，低位页总共进行了三次测试，且中位页总共进行了两次测试。鉴于传统方法无法有效且经济地对闪存进行测试，因此亟需提出一种新颖机制，用以对多位闪存进行测试。
发明内容
鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种多位/单元非挥发性内存(例如闪存)的测试方法。本实施例还提供一种多模式机制，用以配置一或多闪存芯片，使得经测试区块可较佳地操作于个别的模式。根据本发明实施例之一,多位/单元(multi-bit per cell)非挥发性内存的测试方法包含藉由写入及读取以测试一 η位/单元(n-bpc)非挥发性内存，其包含多个m-bpc页，其中m为I至η之间的正整数。如果m-bpc页经测试失败，则将失败m-bpc页所相应区块计入(m-l)-bpc区块,其中每一个m-bpc页最多进行一次的写入及读取。当m等于I时，则O-bpc区块对应至坏区块。根据本发明另一实施例，多位/单元非挥发性内存的多模式配置方法包含测试至少一 η位/单元(η-bpc)非挥发性内存，以得到容量讯息；及根据容量讯息来配置该至少一非挥发性内存，使得该至少一非挥发性内存的区块分别操作于不同模式，其具有不同的有效位/单元。
图IA显示传统三位/单元(3-bpC)闪存的区块的页写入/读取顺序。图IB显示传统闪存的测试方法的流程图。图2显示本发明实施例之多位/单元非挥发性内存的测试方法的流程图。
图3A显示根据图2流程的第一特定实施例。图3B例示图3A的流程图。图3C显示图3B的简化流程图。图3D显示图3A的页写入/读取顺序。图4A显示根据图2流程的第二特定实施例。图4B例示图4A的流程图。图4C显示图4B的简化流程图。 图5A显示根据图2流程的第三特定实施例。图5B例示图5A的流程图。图6显示根据图2流程的第四特定实施例。图7例示多模式机制，用以配置一或多闪存芯片。主要组件符号说明11 13 步骤21 27 步骤31 38 步骤401 405 步骤411 415 步骤421 425 步骤
具体实施例方式图2显示本发明实施例的多位/单元(multi-bit per cell)非挥发性内存的测试方法的流程图。本实施例虽以三位/单元(3-bpc)闪存作为例示，但不限定于此。在本实施例中，内存的测试顺序是从最低有效位(LSB)页至最高有效位(MSB)页。对于三位/单元闪存而言，内存的测试顺序系为最低有效位(LSB)页、中央有效位(CSB)至最高有效位(MSB)页。在本说明书中，LSB页、CSB页及MSB页也可分别称为低位页、中位页及高位页；或者分别称为一位/单元(Ι-bpc)页、二位/单元(2-bpc)页及三位/单元(3-bpc)页。参阅图2，在步骤21，藉由写入及读取来测试LSB页。如果LSB页未通过测试(测试失败)，例如，写入数据与读取数据不符合或者错误位数量超过默认值，则失败LSB页的相应区块被计入坏(NG)区块(步骤22)。如果LSB页通过步骤21的测试，则流程进入步骤23，以进行CSB页的测试。如果CSB页未通过测试(测试失败)，则失败CSB页的相应区块被计入Ι-bpc模式区块(步骤24)。如果CSB页通过步骤23的测试，则流程进入步骤25，以进行MSB页的测试。如果MSB页未通过测试(测试失败)，则失败MSB页的相应区块被计入2-bpc模式区块(步骤26)，否则，被计入3-bpc模式区块(步骤27)。一般来说，在本实施例中，藉由写入及读取以测试η位/单元(n-bpc)非挥发性内存，该非挥发性内存具有多个m-bpc页,m为I至η的正整数。如果m_bpc页经测试失败,则将失败m_bpc页相应的区块计入(m-l)-bpc模式区块,其中每一个m-bpc页最多进行一次的写入及读取。当m为I时，则O-bpc区块对应至坏区块。根据本实施例的特征之一，每一页最多进行一次测试。反观传统方法，大部分的页则进行两次或更多次的测试。因此，本发明的方法较传统方法有效率且快速。在本说明书中，l-bpc、2-bpc及3-bpc模式也可分别称为SLC、MLC及TLC模式。图3A显示根据图2流程的第一特定实施例，图3B例示图3A的流程图，且图3C显示图3B的简化流程图。本实施例的页写入/读取顺序如图3D所示OOh- > Olh- > 03h_ > 06h_ > · · · B7h_ > BAh- > 02h_ > 04h_ > · · · BDh- > 05h- > 08h- > . . . BCh- > BEh- > BFh。—般来说，对于一个给定区块，在步骤31写入/读取区块内的多个LSB页，接着在步骤32，写入/读取区块内的多个CSB页。最后，在步骤33，写入/读取区块内的多个MSB页。接着，对于下一区块(步骤34)进行上述程序。值得注意的是，下一区块不一定是实体上或逻辑上的下一区块。当LSB页测试失败，则相应的区块被计入坏区块(步骤35)，且流程进入下一区块(步骤34)。当CSB页测试失败，则相应的区块被计入SLC模式区块(步骤36)，且流程进入下一区块(步骤34)。当MSB页测试失败，则相应的区块被计入MLC模式区块(步骤37)，否则被计入TLC模式区块(步骤38)且流程进入下一区块(步骤34)。值得注意的是，每一页的读取/验证可紧接于该页的写入之后。或者，在多页(例如整个区块的多个页)的写入之后，一并进行该多个页的读取/验证。在图3B中，η、P及q分别表示在一给定区块内，LSB页、CSB页及MSB页的数量。其中，n、p及q可分别等于或小于LSB页、CSB页及MSB页的总数量。在图式中，M表示区块的数量，其可等于或小于区块的总数量。根据本实施例，在执行一区块内的所有或部分页之后才切换至下一区块，因此本实施例方法也称为先页(page-first)方法。图4A显示根据图2流程的第二特定实施例，图4B例示图4A的流程图，且图4C显示图4B的简化流程图。本实施例类似于第一实施例，不同的地方如下所述。对于一给定字符线的页(例如第一 LSB页)(步骤401)，写入/读取所有(或预设数量的)区块的该给定字符线的多个页(步骤402)。接着，对于下一页(步骤403)执行以上程序，并依图3D所示顺序执行，亦即，先执行所有或部分LSB页(步骤401至403)，接着执行所有或部分CSB页(步骤411至413)，最后，执行所有或部分MSB页(步骤421至423)。当LSB页测试失败，则相应的区块被计入坏区块(步骤404)，且相应区块可跳过后续的测试(步骤405)。当CSB页测试失败，则相应的区块被计入SLC模式区块(步骤414)，且相应区块可跳过后续的测试(步骤415)。当MSB页测试失败，则相应的区块被计入MLC模式区块(步骤424)，且相应区块可跳过后续的测试(步骤425)。值得注意的是，每一页的读取/验证可紧接于该页的写入之后。或者，在多页(例如所有区块的第一个LSB页)的写入之后，一并进行该多个页的读取/验证。根据图4A至图4B所示例子，测试所有或部分区块的第一个LSB页，持续此程序直到测试完第η个LSB页。接着，测试所有或部分区块的第一个CSB页，持续此程序直到测试完第P个CSB页。最后，测试所有或部分区块的第一个MSB页，持续此程序直到测试完第q个MSB页。在图4B中，n、p及q分别表示于一给定区块内，LSB页、CSB页及MSB页的数量。其中，n、p及q可分别等于或小于LSB页、CSB页及MSB页的总数量。于图式中，M表示区块的数量，其可等于或小于区块的总数量。一般来说，在本实施例中，(I)测试相应于多个区块的一给定字符线的多个r-bpc页，且(2)对相应于另一字符线的多个r-bpc页重复执行步骤(I)，其中，步骤(I)及(2)至少执行一次，r为I至η之间的整数(例如，对于3_bpc闪存，r可为1、2或3)。根据本实施例，在执行完某页相应的所有或部分区块之后才切换至下一页，因此本实施例方法也称为先区块(block-first)方法。图5A显示根据图2流程的第三特定实施例，且图5B例示图5A的流程图。在本实施例中，对于一给定的字符线(WL)(例如第一字符线)，从LSB页至MSB页依序写入/读取。写入/读取相应于该字符线的所有(或预设数量的)区块的多个页。接着，对于目前 字符线的下一字符线，重复执行上述程序。在图5B中，M表示区块的数量，其可等于或小于区块的总数量。值得注意的是，每一页的读取/验证可紧接于该页的写入之后。或者，在多页(例如所有区块的第一个LSB/CSB/MSB页)的写入之后，一并进行该多个页的读取/验证。根据本实施例，在执行完某字符线相应的所有或部分区块之后才切换至下一字符线，因此本实施例方法也称为先区块-字符线(block-WL-first)方法。图6显示根据图2流程的第四特定实施例。本实施例可依照图IA的页写入/读取，但不限定于此。在本实施例中，对于两个给定相邻字符线(例如WLO及WLl)，当相应于该两个给定相邻字符线的两页已写入时，则读取该两页。例如，如图6所示，对于字符线WLO及WL1，当页OOh及Olh已写入时，则进行读取；如果读取测试失败，则计入坏区块。当页02h、03h及04h已写入时，则读取WLO及WLl相应的页02h及04h ;如果读取测试失败，则计入SLC模式区块。当页05h、06h、07h及08h已写入时，则读取WLO及WLl相应的页05h及OSh ;如果读取测试失败，则计入MLC模式区块，否则，计入TLC模式区块。接下来，对于目前两个字符线的下两个字符线，重复执行上述程序。值得注意的是，两个相邻字符线所相应两页的读取/验证可紧接于该两页的写入之后。或者，在多于两页的写入之后，一并进行该多个页的读取/验证。根据上述实施例所示的流程，为了缩短测试时间，可使用以下的机制。在一实施例中，当一区块的一页测试失败时，在该区块相应的测试流程即可结束，并将该区块依图2所示流程予以分类。在另一实施例中，仅测试部分区块或/且部分页。因此，进行测试的区块数量并不等于整个闪存的区块数量，或/且进行测试的页数量并不等于整个区块的页数量。在又一实施例中，仅测试所有(或部分)区块的第一或前两个LSB/CSB/MSB页，因此得以快速地得到初步区块讯息，且其具有可接受的精确度。在又一实施例中，仅测试所有(或部分)LSB/CSB页及第一或前两个MSB页。或者，仅测试部分区块的所有(或部分)LSB/CSB/MSB页以及其它区块的所有(或部分)LSB页。根据上述任一特定实施例，可得到内存的容量讯息，例如3-bpc模式区块、2-bpc模式区块、Ι-bpc模式区块及坏区块数量。根据所得到的容量讯息，即可决定闪存的操作模式。例如，假设闪存包含1000区块，且3-bpc模式区块、2-bpc模式区块、ι-bpc模式区块及坏区块数量分别为120、60、810及10。3-bpc模式、2-bpc模式及Ι-bpc模式的容量因此分别为 12 % ( = 120/1000) ,12 % ( = (120+60) X (2/3)/1000)及 33 % (=(120+60+810) X (1/3)/1000)。由于l_bpc模式具有最大的量容，因此决定得知闪存于Ι-bpc模式可得到较佳的操作。除了上述根据容量讯息以决定出较佳的单模式操作，本发明还提供一种多模式机制，用以配置一个或多个闪存芯片，使得所测试的区块(例如根据图2所示流程所测试得到的区块)可操作于个别的模式，如图7所例示。换句话说，经测试的Ι-bpc(或SLC)模式区块可操作于SLC模式；经测试的2-bpc (或MLC)模式区块可操作于MLC模式；经测试的3-bpc (或TLC)模式区块可操作于TLC模式。一般来说，闪存芯片操作在多模式的容量可大于操作在单模式的容量。例如，同样假设闪存包含1000区块，且3-bpc模式区块、2-bpc模式区块、Ι-bpc模式区块及坏区块数量分别为120、60、810及10。当使用多模式配置时，3-bpc模式、2-bpc模式及Ι-bpc模式的容量分别为12% ( = 120/1000)、4% (=60X (2/3)/1000)及27% ( = 810X (1/3)/1000)。一个或多个闪存芯片的整体容量则为43% ( = 12% +4% +27% )，其远大于操作在单模式的容量33%。以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明；凡其它未脱离发明所公开的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种多位/单元非挥发性内存的测试方法，包含 藉由写入及读取来测试一 η位/单元非挥发性内存，其包含多个m-bpc页，其中m为I至η之间的正整数； 如果所述m-bpc页经测试失败,则将该失败m-bpc页所相应的区块计入(m-l)-bpc区块； 其中每一个m-bpc页最多进行一次的写入及读取。
2.如权利要求I所述多位/单元非挥发性内存的测试方法，其中当m等于I时，则O-bpc区块对应至坏区块。
3.如权利要求I所述的多位/单元非挥发性内存的测试方法，对于一给定区块，测试多个Ι-bpc页，接着测试多个2-bpc页,直到测试多个m-bpc页,接下来,对该给定区块的下一区块重复进行上述步骤。
4.如权利要求I所述的多位/单元非挥发性内存的测试方法，其中 (1)测试一给定字符线的多个区块的多个r-bpc页；及 (2)重复步骤(I)以测试另一字符线的多个r-bpc页； 其中，对于介于I至η的整数r，步骤(I)及(2)被执行至少一次。
5.如权利要求I所述的多位/单元非挥发性内存的测试方法，对于一给定字符线，在一区块中，从Ι-bpc页向m-bpc页的顺序进行测试，接着在下一区块中，依相同顺序重复上述测试步骤。
6.如权利要求I所述的多位/单元非挥发性内存的测试方法，对于两个给定相邻字符线，当该两个给定相邻字符线相应的两个m-bpc页已写入，则读取该已写入的两个m-bpc页。
7.一种多位/单元非挥发性内存的多模式配置方法，包含 测试至少一个η位/单元非挥发性内存，以得到容量讯息 '及 根据所述容量讯息来配置所述至少一个η位/单元非挥发性内存，使得所述至少一个η位/单元非挥发性内存的区块分别操作于不同模式，其具有不同的有效位/单元。
8.如权利要求7所述的多位/单元非挥发性内存的多模式配置方法，其中所述容量讯息包含多个p-bpc区块的数目，其中P为介于O与η之间的非负整数。
9.如权利要求7所述的多位/单元非挥发性内存的多模式配置方法，其中所述测试步骤包含 藉由写入及读取来测试所述η位/单元(n-bpc)非挥发性内存，其包含多个m-bpc页，其中m为I至η之间的正整数； 如果所述m-bpc页经测试失败,则将该失败m-bpc页所相应的区块计入(m-l)-bpc区块； 其中每一个所述m-bpc页最多进行一次的写入及读取。
10.如权利要求9所述的多位/单元非挥发性内存的多模式配置方法，其中0-bpc区块对应至坏区块。
全文摘要
一种多位/单元(multi-bit per cell)非挥发性内存的测试方法，包含藉由写入及读取来测试n位/单元(n-bpc)非挥发性内存，其包含多个m-bpc页，其中m为1至n之间的正整数。如果m-bpc页经测试失败，则将失败m-bpc页所相应区块计入(m-1)-bpc区块，其中每一个该m-bpc页最多进行一次的写入及读取。当m等于1时，则0-bpc区块对应至坏区块。
文档编号G06F11/22GK102937929SQ201110252619
公开日2013年2月20日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月15日
发明者黄汉龙, 周铭宏 申请人:擎泰科技股份有限公司