存储器系统的制作方法
【专利说明】存储器系统
[0001]本申请是申请日为2007年11月28日、申请号为200780042552.7、发明创造名称为:“存储器系统”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及存储器系统。
【背景技术】
[0003]近年，半导体存储器被应用在诸如大型计算机的主存储、个人计算机、家电产品、移动电话机等各种领域。特别是，快闪存储器具有即使切断电源数据也不会被擦除、具有适合于高集成化的结构的特点，被应用在诸如移动电话机、数字照相机等信息设备中。
[0004]快闪EEPROM型的非易失性存储器主要是NOR型和NAND型。NOR型其读取速度高，读操作次数是113左右，被用作命令码存储设备。但是，NOR型其写入的有效带宽小，不适合于文件记录。NAND型与NOR型相比，尽管访问速度慢，但是，其允许高集成化，一次能够存储或擦除大量位，能够以组(burst)获取写入数据，以具有多个位的页为单位进行编程。因此，NAND型存储器具有大的有效带宽，被应用于存储卡、USB存储器、移动电话机的存储器、便携式音乐播放器的存储器等。最近，其还被考虑作为硬盘(以下称为HDD)的替代。
[0005]NAND型快闪存储器作为HDD的替代的情况下的一个问题，是系统寿命的问题。HDD配备有自监视、分析及报告技术(通称SMART)，该技术是以HDD自身的故障的早期发现、故障预测为目的的自诊断功能，因此能够向用户通知故障率。当前制造的多数的HDD都具有该SMART，来根据温度、工作时间、起旋时间(spin-up time)、替代扇区数(配置有引起数据不良的扇区的备用区域)等项预测故障率。
[0006]如果对于NAND型快闪存储器，还考虑需要与HDD同等的可靠性，则需要SMART这样的自诊断功能。但是，NAND型快闪存储器中的故障原因与HDD的是不同的。因HDD的记录介质的特性，其对于写操作次数没有限制，但是，对热不耐受。此外，由于其是机械部件，所以存在着机械操作的经年劣化的问题。另一方面，NAND型快闪存储器几乎没有机械部件，但是应该考虑的是因存储/擦除操作次数超过而产生的数据不良所引起的故障。因此，需要一种系统寿命的新的判断标准，该判断标准考虑到了该NAND型快闪存储器所特有的存储/擦除操作次数。
[0007]对于NAND型快闪存储器的存储/擦除操作次数限制进行说明。为了在快闪存储器中进行写入(存储/擦除)，在基板与栅之间施加高电压，以使电子注入到浮栅或从浮栅释放出。如果这进行多次，则浮栅周围的栅氧化膜会劣化，如果长时间放置，则注入到浮栅的电子会逃离，从而数据被破坏。换句话说，随着写操作次数增加，保持特性降低。当前快闪存储器的写操作次数是15次左右，与其他的非易失性存储器相比要少。因此，在其用作为HDD的替代的情况下，考虑因存储/擦除操作次数的限制，数据会被破坏，从而引起系统的故障。作为对于该存储/擦除操作次数限制的对策，执行损耗均衡(wear leveling)，损耗均衡通过对每一块、对擦除操作次数进行计数，并设置阈值而在擦除操作次数多的块和擦除操作次数少的块之间进行物理地址转换，来实现存储/擦除操作次数的平均化。
[0008]存储/擦除操作次数的限制不仅是在写入时，而且在读取时也会产生影响。在从NAND型快闪存储器进行读取的期间，对非选择单元(以块为单位看，是除了读取对象以外的全页)重复施加高电压，会引起读取扰动(read disturb)，在读取扰动中，电子通过栅氧化膜进入到浮栅，从而会使单元的阈值电压变化，使数据破坏。此外，伴随着使用，因存储/擦除而引起的栅氧化膜的劣化也加剧，因而读取扰动发生的频率升高。近来，NAND型快闪存储器已被开发为进行在一个单元中存储一位以上的信息的更先进的多值化存储，因而读取扰动的影响看起来更大。为了防止该读取扰动，需要对读操作次数多的块进行再写入(刷新)，以使阈值电压返回到原始的状态，这将对存储/擦除操作次数产生影响。
[0009]已提出有判别快闪存储器等的存储器状态的存储装置，包括:具有主存储区域和备用存储区域的存储器；显示装置；以及处理装置；其中，当主存储区域的各地址处的改写操作次数达到设定次数时，将存储在该地址处的信息转移到备用存储区域；当备用存储区域的剩余容量达到设定剩余容量时，驱动显示单元以向操作人员等通知存储器替换的时间(例如参照日本专利特开N0.2000-181805)。但是，在这样的存储装置中，在备用存储区域的改写操作次数仍较少的状态下，便会判断为达到了存储器的改写寿命的终点并替换该存储器。因此，该存储器不能被有效地使用。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种能够判别消耗度等存储器状态并且允许存储器被高效地使用的存储器系统。
[0011]根据本发明的一个方面的存储器系统，包括:第I存储器，在其中数据能够被电写入/擦除；第2存储器，其对上述第I存储器的擦除操作次数进行计数，并保存该擦除操作次数及该第I存储器的最大擦除操作次数；以及控制器，其被连接为经由连接接口从外部被提供自诊断命令，并根据该自诊断命令从上述第2存储器获取上述擦除操作次数及最大擦除操作次数，并经由该连接接口将上述擦除操作次数及最大擦除操作次数输出到外部。
[0012]进而，根据本发明的一个方面的存储器系统，包括:第I存储器，在其中数据能够被电写入/擦除；第2存储器，其监视针对上述第I存储器的写入量及读取量，并保存该写入量、该读取量、基于上述第I存储器的容量及写操作限制次数的写入限制量；以及控制器，其被连接为经由连接接口从外部被提供自诊断命令，并根据该自诊断命令从上述第2存储器获取上述写入量、读取量及写入限制量，并经由该连接接口将上述写入量、读取量及写入限制量输出到外部。
[0013]根据本发明，能够判别消耗度等存储器状态，并且能够高效地使用存储器。
【附图说明】
[0014]图1是根据本发明的第I实施例的存储器系统的示意结构图；
[0015]图2是说明与消耗度计算及警告通知相关的各单元的操作的图；
[0016]图3是表示备份警告显示的一例的图；
[0017]图4是表示消耗度计算及对用户的通知的流程的图；
[0018]图5是根据本发明的第2实施例的存储器系统的示意结构图；
[0019]图6是说明与消耗度计算及警告通知相关的各单元的操作的图；
[0020]图7是表示备份警告显示的一例的图；
[0021]图8是表示消耗度计算及对用户的通知的流程的图；
[0022]图9是根据本发明的第3实施例的存储器系统的示意结构图；
[0023]图10是说明与消耗度计算及警告通知相关的各单元的操作的图；
[0024]图11是表示备份警告显示的一例的图；
[0025]图12是表示消耗度计算及对用户的通知的流程的图；
[0026]图13是根据本发明的第4实施例的存储器系统的示意结构图；
[0027]图14是表示备份警告显示的一例的图；
[0028]图15是表示消耗度计算及对用户的通知的流程的图；
[0029]图16是根据本发明的第5实施例的存储器系统的示意结构图；
[0030]图17是表不备份警告显不的一例的图；
[0031]图18是表示消耗度计算及对用户的通知的流程的图；
[0032]图19是表示擦除操作次数与数据保持期间的关系的曲线图；
[0033]图20是表示备份警告显示的一例的图；以及
[0034]图21是表示理想使用频率的曲线图。
【具体实施方式】
[0035]以下，基于【附图说明】根据本发明的实施例的存储器系统。
[0036](第I实施例)
[0037]图1示出根据本发明的第I实施例的存储器系统的示意结构。该存储器系统包括NAND型快闪存储器1、非易失性存储器(FeRAM) 2、控制器3。该存储器系统经由控制器3中所包括的连接接口 31连接到计算机4。显示单元(显示器)5和扬声器6连接到计算机4上。
[0038]FeRAM 2具有计数器(未图示)，其为了损耗均衡而对NAND型快闪存储器I的每一块的擦除操作次数进行计数，并且保存总计擦除操作次数。此外，其保存NAND型快闪存储器I的最大擦除操作次数以及消耗度阈值。对于消耗度，在后面进行描述。在此，最大擦除操作次数是根据(NAND型快闪存储器I的每一块的存储/擦除操作的限制次数)X (NAND型快闪存储器I的总块数)而获得的。此外，FeRAM 2还具有作为用于NAND型快闪存储器I的高速读取/写入的高速缓冲存储器的功能。
[0039]控制器3具有