用于磨损均衡的方法和设备与流程

1.本发明涉及用于非易失性存储器中的磨损均衡(wear leveling)的方法和设备。


背景技术：

2.用于非易失性存储器设备的磨损均衡可能消耗比期望更多的存储器资源。磨损均衡方法使用循环计数来近似磨损。可能需要利用用于执行擦除操作的电压水平来近似磨损。


技术实现要素：

3.根据本发明的实施例，一种操作非易失性存储器的方法，方法包括：具有包括第一组非易失性存储器单元和第二组非易失性存储器单元的非易失性存储器，第一组非易失性存储器单元与第一主机地址相关联，并且第二组非易失性存储器单元与第二主机地址相关联；确定有效擦除第一组非易失性存储器单元的第一电压水平；确定有效擦除第二组非易失性存储器单元的第二电压水平；将第一组非易失性存储器单元与第一主机地址解除关联；将第二组非易失性存储器单元与第二主机地址解除关联；以及基于有效擦除第一组非易失性存储器单元的第一电压水平，将第一组非易失性存储器单元与第二主机地址相关联。
4.根据本发明的实施例，一种非易失性存储器设备，包括：电压水平指示器，被配置为存储数据值，该数据值指示用于对第一组非易失性存储器单元执行擦除操作的电压水平；以及控制器，与电压水平指示器通信，并且被配置为：基于数据值将查找表更新为将第一组非易失性存储器单元与主机地址相关联。
5.根据本发明的实施例，一种用于磨损均衡的方法，包括：具有多个存储器位置，每个存储器位置对应于多个非易失性存储器单元集合中的非易失性存储器单元集合；在多个存储器位置中的每个存储器位置中存储数据值，该数据值指示用于对与存储数据值的存储器位置相对应的非易失性存储器单元集合执行擦除操作的电压水平；以及基于多个存储器位置中的每个存储器位置中的数据值，在查找表中将多个主机地址映射到多个非易失性存储器单元集合。
附图说明
6.现在将参考附图仅通过示例的方式描述一个或多个实施例，其中：
7.图1示出了非易失性闪存设备中的浮置栅极存储器单元的示意性截面视图；
8.图2a示出了在擦除操作期间施加到存储器单元的电压的绘图；
9.图2b示出了执行擦除操作所需的电压随着循环数目增加而增加；
10.图3a示出了在初始擦除操作期间施加的电压脉冲的绘图；
11.图3b示出了在后续擦除操作期间施加的电压脉冲的绘图；
12.图4a图示了在使用已知方法将单个脉冲施加到存储器单元以进行擦除操作之前
和之后，存储器单元集合中的多个存储器单元的阈值电压的分布；
13.图4b图示了在使用已知方法的后续擦除操作的单个脉冲之前和之后，存储器单元集合中的多个存储器单元的阈值电压的分布；
14.图4c图示了在使用需要第二电压脉冲的已知方法的后续擦除操作的第二脉冲之前和之后，存储器单元集合中的多个存储器单元的阈值电压的分布；
15.图5a、图5b和图5c图示了用于分配非易失性存储器集合以进行磨损均衡的已知方法；
16.图6a、图6b和图6c图示了用于分配非易失性存储器集合以进行磨损均衡的方法；
17.图7描绘了非易失性存储器设备的示意图；
18.图8描绘了专用存储器位置的实施例；
19.图9a描绘了初始配置中的16位数据值；
20.图9b描绘了递增配置中的16位数据值；
21.图9c描绘了递增配置中的16位数据值；
22.图10描绘了操作非易失性存储器的方法的流程图；以及
23.图11描绘了用于磨损均衡的方法的流程图。
具体实施方式
24.随着使用非易失性存储器单元执行更多的存储器循环，非易失性存储器设备的个体非易失性存储器单元随着时间的推移而经历退化。随着对非易失性存储器单元执行更多的存储器操作，需要更高的电压来擦除非易失性存储器单元。当非易失性存储器设备不能施加足够高的电压来擦除非易失性存储器单元中的一个或多个非易失性存储器单元时，非易失性存储器设备可能失去运行能力。各种非易失性存储器单元中间的不均匀磨损可能导致非易失性存储器设备停止运行，即使其许多非易失性存储器单元几乎没有磨损。
25.非易失性存储器设备采用各种磨损均衡技术来重新分布非易失性存储器单元，因此可以延长非易失性存储器设备的寿命。已知方法涉及对在非易失性存储器单元上执行的循环次数进行计数。循环计数用于近似对个体非易失性存储器单元的磨损，并且基于与非易失性存储器单元相关联的循环计数来分配非易失性存储器单元以供使用。然而，对在非易失性存储器单元上执行的循环进行计数可能需要比期望更多的存储器，因为每个单元在磨损之前可能被使用数十万次。可以通过一种更有效和直接的方法来近似存储器单元上的磨损：通过利用用于擦除操作的电压水平，来避免对循环计数的依赖。
26.图1示出了非易失性存储器设备中的浮置栅极存储器单元的示意性截面视图。
27.众所周知，并且如图1中示意性所示，非易失性存储器设备(例如闪存类型)的浮置栅极类型的存储器单元1可以包括具有p型掺杂的体区域2，其被提供在例如硅的半导体材料的衬底3中。存储器单元1还可以包括：源极区域4和漏极区域5，例如具有n型掺杂，被提供在体区域2的表面部分内；浮置栅极区域6，被布置在体区域2上方并且通过隧穿氧化区域7与体区域2分离；以及控制栅极区域8，被布置在浮置栅极区域6上方并且通过中间氧化物(所谓的“ono”)区域9与其分离。
28.为了存储信息，电荷可以从衬底3被注入到浮置栅极区域6中(编程操作)，从而使存储器单元1的阈值变化，即电压被施加在控制栅极区域8与源极区域4之间以使存储器单
元1导通，并且获得源极区域4与漏极区域5之间的电流的传导。
29.对于感测或读取操作，在将适当的偏置电压施加到控制栅极区域8时，感测电路可以检测存储器单元1的导通特性，从中可以获得存储的信息。
30.用于擦除信息的擦除操作预期经由电子提取来去除存储在浮置栅极区域6中的电荷。特别地，该操作预期(如图1中所示)在体区域2(其可以被带到正值的高电压(例如+10v))与控制栅极区域8(其可以被带到负值的高电压(例如-10v))之间施加高电场。以已知的方式，高电场可以触发福勒-诺德海姆(“fn”)隧穿效应，这引起电子的移动，这些电子从浮置栅极区域6迁移通过隧穿氧化物区域7(再次，如图1中所示)。
31.特别地，以已知的方式，擦除操作可以对存储器单元1的集合同时实施，存储器单元1的集合例如属于非易失性存储器设备的相同块、扇区或页面，这些单元因此在相同擦除操作中被一起擦除。
32.当施加的电场具有足以触发fn隧穿效应的值时，擦除过程可以有效。
33.然而，由于存储器单元1的退化的自然过程(例如，由于隧穿氧化物区域7中的电荷俘获)，该值随着所谓的“循环”(即，存储器单元1经历的编程循环、擦除循环或两者的数目)增加而增加。
34.为了考虑退化现象，通常用于在存储器单元1的集合(扇区或页面)上实施擦除操作的方法预期迭代应用一定数目的脉冲，该脉冲具有递增的电压值和固定的持续时间，每个脉冲跟随着验证操作，以用于验证擦除是否成功。一旦验证操作确定擦除已经被正确执行，该方法就被中断。
35.图2a示出了在擦除操作期间施加到存储器单元的电压的绘图。
36.该方法在图2a中被示意性图示，图2a以递增值的脉冲示出了体电压vpp的绘图，其中控制栅极区域8被负选择(即，设置在高负值的电压vcg，例如-10v)。如前所述，体区域2与控制栅极区域8之间的电位差可以确定被设计为触发fn隧穿效应的电场。
37.体电压vpp的脉冲可以从非易失性存储器设备的设计或表征的电路中确定的最小值vpp_min开始，并且以相等的增量逐步增加，直到最大值vpp_max，其也可以在存储器设备的设计或表征期间被确定。在连续脉冲之间，该方法可以预期通过读取或感测操作来验证擦除是否成功的验证步骤。
38.如果验证没有产生肯定结果，则以递增值迭代地施加后续脉冲；否则，当验证擦除已经成功时(即，当验证已经达到或越过激活fn隧穿效应所需的电场值时，如再次在图2a中所示)，过程结束。
39.施加的所有脉冲的包络(利用虚线表示)可以确定实施擦除操作的斜率，即施加到存储器单元1的电场的时间上的变化，以及电场达到和/或越过激活fn隧穿效应所需的值的速率。高斜率可以对存储器单元1施加压力并且加速存储器单元的退化；该斜率可以影响擦除操作的持续时间和存储器单元的长期性能。
40.随着对存储器单元1实施的编程/擦除循环的数目增加，激活fn隧穿效应所需的电场的值也增加，因此有效擦除存储器单元1所需的脉冲的数目也增加。
41.图2b示出了执行擦除操作所需的电压随着循环的数目增加而增加。
42.如图2b中示意性地指示的，随着循环增加，擦除操作所需的脉冲的数目也增加。例如，如图2b中所示，所需脉冲的数目可以从以低于10kc或50kc的循环擦除存储器单元所需
的一个或两个脉冲，增加到以450kc或500kc的循环擦除存储器单元所需的n-1或n个脉冲(其中，n例如等于10)。
43.一种用于减少脉冲的数目的方法包括：存储与允许过去存储器操作成功完成的操作配置相关联的信息，诸如被施加以执行擦除操作的电压水平或定义被施加以执行擦除操作的电压水平的参数，并且使用该信息来恢复对应操作配置作为后续存储器操作的起点。
44.图3a示出了在已知方法的初始擦除操作期间施加的电压脉冲的绘图。
45.图3a中所示的已知方法包括：增加脉冲的值，直到体电压vpp的实际脉冲的水平达到或超过用于触发fn隧穿效应的阈值为止，并且记录关于成功触发了fn隧穿效应的电压水平的信息(其可以包括定义电压水平的参数)。该信息在后面的擦除步骤开始时被访问，因此针对后面的擦除过程的第一脉冲可以等于来自先前擦除操作的最后脉冲，这在前一个循环中足以触发fn隧穿效应。
46.与该方法一致，在图3a所示的示例中，使用三个脉冲来成功执行擦除过程。在第一脉冲与第二脉冲的供应之间实施的擦除验证未表明有效的擦除操作已经被成功执行。因此，增加电压水平的附加电压脉冲被执行。在第三脉冲之后实施的擦除验证确定期望集合(例如，页面或扇区)的存储器单元1已经被有效擦除，并且该脉冲的电压水平触发了针对该擦除操作的fn隧穿效应。然后，与实际偏置配置相关联的信息(例如，体电压vpp的实际水平或数字表示)被存储以用于后续擦除步骤。偏置配置还可以包括要被提供给dac的数据，该dac提供如图3a和图3b中由虚线水平线描绘的偏置。第一电压水平可以对应于dac-in-00，第二电压水平可以对应于dac_in＝01，等等。
47.图3b示出了在已知方法的后续擦除操作期间施加的电压脉冲的绘图。
48.可以对存储器单元1的相同集合执行后续擦除操作。可以使用先前存储的关于先前偏置配置的信息，来根据所取回的信息确定后续擦除操作的迭代过程的第一步的偏置配置。在图3b的示例中，体电压vpp的第一脉冲的水平可以是所存储的值(针对该值，先前执行的擦除操作成功)。如果第一脉冲在新的擦除操作中不成功，则可以执行第二脉冲的施加以成功执行擦除操作(其水平将被控制电路14存储以用于将来的存储器操作)。
49.图4a图示了在使用已知方法将单个脉冲施加到存储器单元1以进行擦除操作之前和之后，存储器单元集合中的多个存储器单元的阈值电压的分布。
50.图4a描绘了表示多个存储器单元1的阈值电压的分布的两个曲线。第一曲线402a表示在已经执行擦除操作的单个脉冲之前的阈值电压的分布。并且，第二曲线404a表示在执行擦除操作的单个脉冲之后的阈值电压的分布。为了确定擦除操作是否已经被成功执行，可以执行擦除验证测试，其中将施加单个脉冲之后的多个存储器单元1的阈值电压的分布与擦除验证电压406进行比较。
51.第一曲线402a大于擦除验证电压406。擦除操作的单个电压脉冲将存储器单元1的阈值电压的分布移动到第二曲线404b。第二曲线404a小于擦除验证电压406，因此擦除操作被成功执行。不需要第二脉冲。并且，擦除操作的脉冲的配置可以被保存以用于后续擦除操作。但是，随着更多的擦除操作被执行，存储器单元1的阈值电压的分布将对先前成功的水平下的电压脉冲变得不那么敏感。存储器单元的阈值电压的分布将移动越来越少。最终，先前用于成功执行先前擦除操作的电压水平不会将存储器单元1的阈值电压的分布移动足够远以成功执行用于后续擦除操作的擦除操作。在这种情况下，必须增加电压水平，并且必须
施加第二脉冲来完成擦除操作。并且，可以存储新电压水平以用于将来的擦除操作。
52.图4b示出了在使用已知方法的后续擦除操作的单个脉冲之前和之后，存储器单元集合中的多个存储器单元的阈值电压的分布。
53.第一曲线402b表示在后续擦除操作的单个电压脉冲之前的存储器单元1的阈值电压的分布。再次，在擦除操作之前，第一曲线402b大于擦除验证电压。但是，在先前用于图4a中描绘的擦除操作的水平下的电压脉冲的施加不再将存储器单元1的阈值电压的分布移动足够远以清除擦除验证电压406。先前水平下的电压脉冲现在仅将存储器单元1的阈值电压的分布从第一曲线402b移动到第二曲线404b。第二曲线404b的仅一部分小于擦除验证电压406。因此，第一电压脉冲未能成功执行擦除操作。
54.图4c图示了在后续擦除操作的第二脉冲之前和之后，存储器单元集合中的多个存储器单元的阈值电压的分布。
55.可能需要升高水平下的第二电压脉冲来完成擦除操作。图4c利用第三曲线408b说明了在第二脉冲之后的存储器单元1的阈值电压的分布。在第二脉冲之后，存储器单元的阈值电压的分布已经从第二曲线404b移动到第三曲线408b，其完全低于擦除验证电压406。用于第二脉冲的电压(或定义电压水平的参数)可以被存储，以便将来的操作可以利用用于成功完成擦除操作的电压水平下的初始脉冲开始。
56.已知的磨损均衡技术用于增加非易失性存储器设备的寿命并且补偿存储器单元在存储器设备的寿命期间经历的降级。一些已知的方法包括但不限于动态磨损均衡和静态磨损均衡。已知方法利用表来将主机地址(如逻辑块地址)转换为存储器单元集合的物理地址(如物理块地址)。该表被用作映射表，并且必须在与物理块地址对应的存储器集合被循环时进行管理和维护。
57.图5a、图5b和图5c图示了用于分配非易失性存储器集合以进行磨损均衡的已知方法。
58.图5a描绘了将主机地址与对应于非易失性存储器单元集合的物理地址相关联的查找表502的初始配置。存储器阵列12被分为第一组非易失性存储器单元00、第二组非易失性存储器单元01、第三组非易失性存储器单元10和第四组非易失性存储器单元11。查找表502的第一列列出了第一主机地址aa、第二主机地址ab、第三主机地址ba和第四主机地址bb。第一主机地址aa与用于相关联的非易失性存储器单元集合(在该情况下，第一组非易失性存储器单元00)的物理地址并排布置。第二主机地址ab、第三主机地址ba和第四主机地址bb相对于对应于第二组非易失性存储器单元01、第三组非易失性存储器单元10和第四组非易失性存储器单元11的物理地址类似布置。第三列示出了每个非易失性存储器单元集合的计数循环。
59.将从主机设备接收的用于执行存储器操作的标识第一主机地址aa的指令与查找表502进行比较，以确定相关联的非易失性存储器单元集合(在该情况下，第一组非易失性存储器单元00)的物理地址，以便可以对第一组非易失性存储器单元00执行存储器操作。用于执行存储器操作的标识其他主机地址的指令也与查找表502进行比较，以根据主机地址与由查找表502定义的物理地址之间的关联来确定在哪里执行存储器操作。查找表502与非易失性存储器的物理集合之间的关联也在图5a、图5b和图5c中由从查找表指向存储器阵列12的箭头表示。随着非易失性存储器单元集合被循环，对应的循环计数被递增以近似非易
失性存储器单元集合上的磨损。
60.图5b描绘了如果在多个循环之后没有出现重新分配，则查找表502仍处于初始配置中。在图5b所示的示例中，各种非易失性存储器单元集合被不均匀地循环。第三组非易失性存储器单元10已经被循环50万次，而第四组非易失性存储器单元11根本没有被循环。这种不均匀的使用可以导致第三组非易失性存储器单元10停止运行，而第四组非易失性存储器单元11几乎没有被使用。为了延长非易失性存储器设备的寿命，非易失性存储器单元集合可以被重新分布。
61.图5c描绘了在非易失性存储器单元集合已经被重新分配以便它们与不同的主机地址相关联之后的查找表502。第一组非易失性存储器单元00现在与第二主机地址ab相关联。第二组非易失性存储器单元01现在与第一主机地址aa相关联。现在将对第二组非易失性存储器单元01执行从主机设备接收的用于执行存储器操作的标识第一主机地址aa的指令。现在将对第四组非易失性存储器单元11执行标识第三主机地址ba的指令。
62.然而，非易失性存储器设备的非易失性存储器集合可能需要循环数千次。并且，单个非易失性存储器设备可以具有许多非易失性存储器单元集合。这可能需要非易失性存储器设备保留比保持对所有非易失性存储器设备集合的计数所需的更多的存储器。
63.通过跟踪用于执行擦除操作的电压而不是对个体循环进行计数，可以减轻这种负担。如参考本公开的前述附图所讨论的，在存储器单元中引起fn隧穿效应所需的电压水平随着存储器单元被使用而增加。最终，当引起fn隧穿效应所需的电压水平变得大于非易失性存储器设备可以适应的电压时，非易失性存储器设备可能失效。与循环计数相比，执行擦除操作所需的电压水平与存储器单元上的磨损更直接绑定，因此它可以替换循环计数作为用于在查找表中重新分配非易失性存储器单元集合的指标。这还可以节省存储器资源，因为不需要为每个循环增加擦除操作的电压水平。
64.图6a、图6b和图6c图示了用于分配非易失性存储器集合以进行磨损均衡的方法。
65.图6a描绘了将主机地址与对应于非易失性存储器单元集合的物理地址相关联的查找表602的初始配置。如图5a、图5b和图5c中的查找表502一样，查找表602的第一列列出了第一主机地址aa、第二主机地址ab、第三主机地址ba和第四主机地址bb。主机地址可以与查找表602中的物理地址相关联。在图6a、图6b和图6c中，第一主机地址aa与相关联的非易失性存储器单元集合(在图6a中，第一组非易失性存储器单元00)的物理地址并排布置。第二主机地址ab、第三主机地址ba和第四主机地址bb相对于对应于第二组非易失性存储器单元01、第三组非易失性存储器单元10和第四组非易失性存储器单元11的物理地址类似布置。应当注意，查找表602是为了说明目的而被呈现，并且不应当被认为通过查找表602的大小或组织来限制本公开的应用。
66.第三列显示了用于非易失性存储器单元集合的擦除操作或将用于未来擦除操作的电压水平。第三列可以是，也可以不是查找表602的一部分。在各种实施例中，用于擦除操作的电压水平可以被存储在别处并且在需要时被取回，因此主机地址与物理地址之间的关联可以被重新分配。在各种实施例中，对应于非易失性存储器单元集合的电压水平可以被存储在用于对应的非易失性存储器单元集合的专用存储器区域中。在图6a中，对每个非易失性存储器单元集合描绘的电压水平可以表示初始配置。这可以对应于在存储器单元降级之前在存储器设备的生命周期开始时施加的电压水平。在图6a中，该电压水平由位数“1111”表示。并且，用于执行擦除操作的电压水平的增加可以通过将一个位切换为“0”来表示。例如，位数“1110”可以表示比在存储器设备的生命周期开始时施加的水平增加了一次的电压水平，并且位数“1000”可以表示已经被增加三次的电压水平。各种实施例可以包括更多或更少位。更多位可以允许更多电压水平。并且，应当理解，在各种实施例中可以以许多其他方式来表示电压水平。
67.可以将从主机设备接收的用于执行存储器操作的标识第一主机地址aa的指令与查找表602进行比较，以确定相关联的非易失性存储器单元集合的物理地址。使用图6a中的表，由主机地址aa标识的指令将指导对第一组非易失性存储器单元00执行存储器操作。用于执行存储器操作的标识其他主机地址的指令也可以与查找表602进行比较，以根据主机地址与由查找表602定义的物理地址之间的关联来确定在何处执行存储器操作。查找表602与非易失性存储器的物理集合之间的关联也在图6a、图6b和图6c通过从查找表指向存储器阵列12的箭头来表示。
68.随着非易失性存储器单元集合被循环，用于对非易失性存储器设备集合执行擦除操作的电压水平将增加。关于用于执行非易失性擦除操作的电压水平的信息可以被存储在例如与非易失性存储器集合对应的专用存储器区域中，或者可以被感测，因此查找表602可以出于磨损均衡目的而被重新布置。
69.图6b描绘了在一些循环之后的查找表602，并且用于执行擦除操作的电压水平的增加对于非易失性存储器单元集合中的一些集合已经增加，但是没有主机地址和物理地址的关联的重新分配。用于第三组非易失性存储器单元10的电压水平现在由“1000”表示，而用于第四组非易失性存储器单元11的电压水平保持在初始水平“1111”，并且用于其余集合的电压水平已经如所描绘的那样被改变。非易失性存储器单元集合可以被重新分配以允许更均匀的磨损。
70.图6c描绘了在非易失性存储器单元集合已经被重新分配之后，与不同主机地址相关联的查找表602。第一组非易失性存储器单元00现在与第二主机地址ab相关联。第二组非易失性存储器单元01现在与第一主机地址aa相关联。现在将对第二组非易失性存储器单元01执行从主机设备接收的用于执行存储器操作的标识第一主机地址aa的指令。现在将对第四组非易失性存储器单元11执行标识第三主机地址ba的指令。其余的关联已经如所指示的那样被重新分配，以允许非易失性存储器单元集合的均匀磨损。
71.查找表602中对存储器单元集合的分配和重新分配可以或可以不同时对所有存储器单元集合进行。在各种实施例中，可以以多种方式实现非易失性存储器单元集合(或它们对应的物理块地址)到主机地址的重新分配。在各种实施例中，可以根据需要进行分配。一旦与主机地址相关联的存储器单元集合相对于其他存储器集合循环过多，具有较少磨损(例如，使用擦除电压作为指标)的不同存储器集合可以与查找表602中的主机地址相关联。第一组存储器单元的内容也可以被转移到存储器单元的替换集合，从而维持存储器状态。各种实施例可以利用不同的重新分配方案来实现均匀磨损(例如，使用擦除电压作为指标)，包括但不限于使与磨损最多和磨损最少的存储器集合相关联的主机地址交换。在各种实施例中，关联可以被周期性地更新、由电压水平的改变触发，或由于连续监测而被更新。
72.图7描绘了各种实施例的存储器设备13的示意图。
73.在各种实施例中，存储器设备13可以包括非易失性存储器设备，例如，闪存或页面
闪存类型。存储器设备13可以包括存储器阵列12。存储器阵列12可以包括第一组非易失性存储器单元00、第二组非易失性存储器单元01、第三组非易失性存储器单元10以及第四组非易失性存储器单元11。应当理解，在各种实施例中，非易失性存储器单元集合的数目可以变化。非易失性存储器单元集合的存储器单元可以包括浮置栅极类型的存储器单元(例如，如参考图1所描述的)。存储器单元1可以按行(字线)和列(位线)布置并且可操作地以集合(例如，扇区、块或页面)组合在一起。在不同实施例中，非易失性存储器单元集合可以包括不同数目的存储器单元1。在各种实施例中，存储器单元集合中的每个存储器单元1可以包括浮置栅极类型。存储器单元1可以被配置为当非易失性存储器单元的阈值电压小于擦除验证电压时，它们丢失存储在其中的信息。这可以通过在存储器单元的控制区域与体区域之间施加电压的擦除操作来实现，如参考图1所描述的。
74.可以对集合的所有存储器单元1同时执行存储器设备13的各种存储器操作。例如，对于属于集合12a(例如，扇区或页面)的所有存储器单元1，可以在存储器设备13中同时实施用于擦除存储在存储器单元1中的信息的擦除操作。
75.存储器设备13还可以包括控制电路14，其在各种实施例中可以包括微处理器或微控制器，其与存储器阵列12可操作地相关联并且被设计成控制存储器阵列12的操作，并且特别地控制存储器操作的执行，存储器操作例如尤其可以包括擦除操作和擦除验证操作。
76.控制电路14还可以控制查找表602的操作。在各种实施例中，查找表602可以被存储在存储器阵列12中。在各种实施例中，查找表602可以被存储在另一个位置。查找表602可以包括具有填充有诸如逻辑块地址(lba)的主机地址的字段的列。主机地址可以包括第一主机地址aa、第二主机地址ab、第三主机地址ba和第四主机地址bb。应当理解，在不同的实施例中，主机地址本身可以采用不同的形式。并且，查找表602可以包括更多或更少的主机地址。
77.查找表602还可以包括具有包含物理地址的字段的列，该物理地址标识非易失性存储器单元集合。在图7提供的示例中，查找表中的物理地址与对应的非易失性存储器单元集合相同。然而，这在各种实施例中可能不为真，并且可以对物理地址使用不同的值。根据存储器设备13的设计，查找表602可以包括任意数目的物理地址。
78.包含主机地址的查找表的字段可以与包含物理地址的字段相关联。例如，第一主机地址aa可以与对应于第一组非易失性存储器单元00的物理地址相关联，第二主机地址ab可以与对应于第二组非易失性存储器单元01的物理地址相关联，等等。换言之，查找表602的主机地址可以被映射到物理地址，以允许在对应于物理地址的非易失性存储器单元集合上执行由主机地址标识的存储器操作。
79.例如，存储器设备13可以与主机设备704通信。从主机设备704接收的指令可以标识主机地址，以对第一主机地址aa执行存储器操作。控制电路14可以查阅查找表602来确定第一主机地址aa与标识第一非易失性存储器位置集合00的物理地址相关联，并且指导对第一非易失性存储器位置集合00执行存储器操作。
80.控制电路14还可以被配置为：将查找表602的内容更新为将非易失性存储器位置集合与主机地址分离，并且将非易失性存储器单元集合与另一个主机地址相关联。例如，控制电路可以将第一组非易失性存储器单元00与第一主机地址aa解除关联，并且将第一组非易失性存储器单元00与第二主机地址ba相关联。然后，从主机设备704接收的标识第二主机
地址ba的指令将在第一组非易失性存储器单元00上被执行。
81.存储器设备13还可以包括偏置电路15，偏置电路15与控制电路14通信并且由控制电路14控制。偏置电路15可以在存储器操作期间向存储器阵列12的存储器单元1提供适当的偏置信号(例如，在擦除操作期间的前述脉冲体电压vpp)。偏置电路15可以被配置为向存储器阵列12施加擦除电压以对存储器单元1的选定集合执行擦除操作。这可以擦除存储在选定非易失性存储器单元集合上的数据集。可以根据由控制电路接收的标识哪个集合应当被擦除的指令来选择选定集合。这可以通过将指令中的主机地址转换成标识选定非易失性存储器单元集合的物理地址来被执行。在各种实施例中，擦除电压可以一次同时被施加到一个以上的存储器单元集合。在各种实施例中，偏置电路可以包括从控制电路接收控制信号dac_in的数模转换器(“dac”)。控制信号dac-in可以确定用于擦除操作的电压水平。控制信号dac-in还可以确定用于读取操作的电压水平。控制信号dac-in可以确定用于测试操作的电压水平。
82.偏置电路可以被配置为：将擦除电压施加到存储器单元的集合12a中的每个存储器单元1，施加在存储器单元集合中的每个存储器单元1的控制栅极区域8与体区域2之间，以用于在存储器单元1的集合12a上执行擦除操作。擦除电压可以通过使施加到控制栅极区域8、体区域2或两者的电压变化来变化。偏置电路15可以被配置为：向存储器单元的集合12a中的每个存储器单元1的控制栅极-栅极区域施加控制电压，来执行擦除验证操作、读取操作或测试操作。
83.存储器设备13还可以包括感测电路16，感测电路16也与控制电路14通信。感测电路16可以检测存储器单元1的导通特性(例如，用于在擦除验证操作、擦除验证操作或两者期间将控制电压与存储器单元1或存储器单元1的集合的阈值电压进行比较)。
84.存储器单元1的导通特性可以指示存储器单元1的阈值电压是否小于被施加到存储器单元1的控制栅极区域8的控制电压。在各种实施例中，这可以在擦除验证操作期间被使用以确定擦除操作是否成功。在各种实施例中，感测电路16可以包括感测放大器，当适当的电压被施加到控制栅极区域8时，该感测放大器检测流过在存储器单元的源极区域4与漏极区域5之间形成的沟道的电流。在存储器单元1中形成沟道的区域在图1中由17表示。
85.存储器设备13可以包括由控制电路14管理并且与控制电路14通信的专用存储器位置18。专用存储器位置18可以包括多个存储器单元1。在各种实施例中，存储器设备13的用户可能无法访问专用存储器位置18以进行存储器操作。存储器设备13的配置的信息(如对应存储器集合上的成功擦除电压的电压水平)可以被存储在该专用存储器位置18中。在各种实施例中，专用存储器位置18可以是存储器阵列12的不能被用户访问的部分。
86.图8描绘了专用存储器位置的实施例。
87.控制电路14可以被配置为从专用存储器位置18取回数据值。如图8中示意性所示，专用存储器位置18可以包括具有字段18a的第一列“扇区”的查找表(lut)，字段18a的第一列“扇区”包含与存储器单元1的扇区(或页面、集合或其他类型的组)相关联的引用。在各种实施例中，专用存储器位置18可以包括字段18b的列，该列被标记为“数据值”，其中，字段18b的列可以存储用于存储器操作的电压水平(例如，成功用于实施擦除操作的体电压vpp的最后水平，递送给偏置电路15的dac以用于擦除操作或未来的擦除操作的对应数字控制信号dac_in的数字值)。“数据值”列的字段可以包括电压水平指示符，该指示符被配置为存
储指示用于对存储器阵列12的非易失性存储器单元集合执行擦除操作的电压的数据值，存储器阵列12对应于非易失性存储器单元集合。
88.在各种实施例中，如参考图6a、图6b和图6c所描述的，数据值可以被控制电路14取回以更新查找表602。存储器设备13可以被配置为从主机设备704接收指令，该指令标识主机地址以执行存储器操作，并且控制电路14被配置为使用查找表来对适当的非易失性存储器单元集合执行存储器操作。
89.在各种实施例中，如参考图3a和图3b所描述的，数据值还可以被控制电路取回以设置擦除操作的初始脉冲的水平。存储在第二字段18b中的数据值可以包括各种形式。
90.控制电路14可以被配置为：通过从专用存储器位置18取回对应于非易失性存储器单元集合的数据值来执行擦除操作，以指示偏置电路15向非易失性存储器单元集合提供擦除电压，擦除电压由数据值确定；以及通过向该非易失性存储器单元集合施加擦除验证电压来执行擦除验证操作，并且根据擦除验证操作来更新对应于该非易失性存储器单元集合的数据值。擦除验证电压可以被施加到非易失性存储器单元集合中的单元的控制栅极，以在测试电压被施加时，通过感测非易失性存储器单元中的单元的导通特性，来确定单元的阈值电压是否小于擦除验证电压。
91.当用于执行擦除操作的电压水平增加时，专用存储器位置18的数据值可以由控制电路14更新。在各种实施例中，可以利用不同的方法来确定用于执行擦除操作的电压水平的值。如参考图2a和图2b所描述的，在一些实施例中，电压脉冲可以反复增加，直到擦除验证操作确认擦除操作成功为止。用于非易失性存储器单元集合的最后脉冲的电压水平可以被存储在专用存储器位置18中。在各种实施例中，与参考图3a和图3b描述的那些实施例类似，电压水平被存储以用于设置用于未来擦除操作的电压水平，并且在擦除验证操作确定它不再足够高以擦除对应的非易失性存储器单元集合时被更新。该数据可以被存储在专用存储器位置18中，并且可以被取回以设置用于未来擦除操作的电压水平并且用于更新查找表602。在各种实施例中，当已经确定后续擦除操作将需要更高的电压水平时，在用于擦除操作的电压水平和对应的数据值被用于擦除操作之前，可以被提前更新。
92.在不同的实施例中，专用存储器中的数据值可以包括不同的形式。
93.图9a描绘了初始配置中的16位数据值。
94.在各种实施例中，数据值902可以对应于对用于对应的非易失性存储器单元集合的擦除操作的擦除电压使用的值。它可以由控制电路14取回以更新查找表602，其中较高的电压水平被用作非易失性存储器单元集合上的磨损的指标。在各种实施例中，它还可以被控制电路14取回以设置在擦除操作期间被施加到非易失性存储器单元集合的电压的值。可以优选地变化被施加到存储器单元的控制栅极区域8的电压、被施加到存储器单元的体区域2的电压或两者以改变用于擦除操作的擦除电压。在一些实施例中，包括图9中描绘的三个最高有效位的第一部分902a可以确定要被施加到存储器单元1的控制栅极区域8以进行擦除操作的电压值。包括图9中描绘的13个最低有效位的第二部分902b可以对应于要被施加到存储器单元1的体区域2以进行擦除操作的电压值。
95.数据值902的初始设置可以对应于在存储器设备13的生命周期开始时的用于第一擦除操作的擦除电压的初始电压水平。初始水平可以在存储器设备13的制造或测试期间被确定。在各种实施例中，数据值的初始值可以包括全“1”。然而，应当理解，初始值可以包括
所需数字值的任何组合。可以通过变化数据值902的位来改变数据值902。这也可以基于数据值902来改变擦除电压的水平。第一部分902a、第二部分902b或两者可以被改变以变化擦除电压的水平。该值也可以被控制电路14用作存储器单元上的磨损的代理，因此可以更新查找表602以进行磨损均衡。
96.图9b描绘了递增配置中的16位数据值。
97.数据值902可以通过改变数据值902的位中的一个位的值来递增。在图9b中，数据值902的第二部分902b的最低有效位已经从“1”切换到“0”。该新配置可以对应于增加的擦除电压水平。在各种实施例中，在902b处的递增电压值可以指示要被施加到存储器单元1的体区域2以进行擦除操作的增加电压水平。数据值902的每个可能值可以对应于擦除电压水平。该些值也可以对应于用于dac的输入值，如图3a和图3b中所描绘的。在各种实施例中，数据值902的位可以仅改变一次，因此16位数据值将允许增量，每个增量对应于擦除电压的不同可能值。
98.图9c描绘了递增配置中的16位数据值。
99.第一部分902a的最低有效位在图9c中已经递增。这可以对应于在擦除操作期间要被施加在存储器单元1的控制栅极区域8的电压的值的改变。第二部分902b的五个最低有效位也已经递增。图9c中的数据值902的配置可以对应于从图9a中的数据值902的初始值开始的六个增量。然而，应当理解，数据值902可以以任何所需的方式递增。在各种实施例中，数据值可以包括更多或更少的位，它可以具有更多或更少的部分，并且该些部分可以包括不同的长度。
100.返回图7，存储器设备的控制电路14可以被配置为取回数据值902或多个数据值，来更新查找表602或确定如何分配存储器资源。数据值902反映的电压水平越高，非易失性存储器单元集合上的磨损越多。非易失性存储器单元集合可以根据它们的磨损来被排列和分配给主机地址，以便它们被均匀磨损。在一些实施例中，这可以涉及将低磨损的非易失性存储器集合分配给高使用率主机地址。在各种实施例中，这可以涉及当来自主机设备的指令请求存储器资源时，分配低磨损的非易失性存储器单元集合。
101.控制电路14还可以被配置为：在从对应于存储器阵列12的集合的专用存储器位置18取回数据值902之后执行擦除操作。根据数据值902，控制电路14可以向偏置电路15递送控制信号。在各种实施例中，控制信号可以包括用于偏置电路的dac的dac_in。然后，在控制电路14的指导下，偏置电路15可以向被选定以进行擦除操作的存储器的集合12a的存储器单元1施加擦除电压。
102.控制电路14还可以被配置为：执行擦除验证操作，以确定选定存储器单元集合的存储器单元1的阈值电压的分布是否小于擦除验证电压。这可以通过控制偏置电路15向存储器阵列12的集合的存储器单元1施加水平等于擦除验证电压的控制电压来实现。感测电路16可以检测存储器阵列12的非易失性存储器单元集合中的存储器单元1的导通特性，该导通特性可以用于确定存储器单元1的阈值电压的分布是大于还是小于擦除验证电压。如果确定存储器单元中的所有、预定数目或百分比存储器单元的阈值电压已经被移动到足以清除擦除验证电压，则可以确定该非易失性存储器单元集合已经通过测试操作。如果非易失性存储器单元集合通过擦除验证操作，则可以不需要增加擦除电压的电压水平。如果非易失性存储器单元集合没有通过擦除验证操作，则数据值902可以递增并且另一个电压脉
冲可以被施加到该非易失性存储器单元集合。
103.如果在擦除验证操作期间由感测电路16检测的电流小于基准电流，则可以确定非易失性存储器单元集合没有通过擦除验证操作。这可以指示擦除验证电压没有将存储器单元导通，这可以意味着没有在存储器单元的源极区域4与漏极区域5之间形成导电沟道以允许电流。这可以指示正在测试的存储器单元的阈值电压大于擦除验证电压。响应于确定非易失性存储器单元集合没有通过擦除验证操作，电压水平可以被增加，并且第二脉冲可以被施加到存储器阵列12的该非易失性存储器单元集合中的存储器单元1来完成擦除操作。
104.图10描绘了操作非易失性存储器的方法的流程图。
105.方法1000可以包括：在步骤1002处，具有包括第一组非易失性存储器单元和第二组非易失性存储器单元的非易失性存储器，第一组非易失性存储器单元与第一主机地址相关联，并且第二组非易失性存储器单元与第二主机地址相关联。方法1000可以包括：在步骤1004处，确定有效擦除第一组非易失性存储器单元的第一电压水平。方法1000可以包括：在步骤1006处，确定有效擦除第二组非易失性存储器单元的第二电压水平。方法1000可以包括：在步骤1008处，将第一组非易失性存储器单元与第一主机地址解除关联。方法1000可以包括：在步骤1010处，将第二组非易失性存储器单元与第二主机地址解除关联。方法1000可以包括：在步骤1012处，基于有效擦除第一组非易失性存储器单元的第一电压水平，来将第一组非易失性存储器单元与第二主机地址相关联。
106.在方法1000的各种实施例中，将第一组非易失性存储器单元与第二主机地址相关联可以包括：确定第一电压水平高于第二电压水平。
107.在各种实施例中，方法1000还可以包括：使第一组非易失性存储器单元循环；以及确定第一电压水平不再能有效擦除第一组非易失性存储器单元。
108.在各种实施例中，方法1000还可以包括：基于有效擦除第二组非易失性存储器单元的第二电压水平，将第二组非易失性存储器单元与第一主机地址相关联。
109.在各种实施例中，方法1000还可以包括：从主机设备接收指令，该指令标识第二主机地址以用于执行存储器操作；以及对第一组非易失性存储器单元执行存储器操作。
110.在方法1000的各种实施例中，将第一组非易失性存储器单元与第二主机地址相关联可以包括：将第一组非易失性存储器单元与查找表中的第二主机地址相对应。
111.在各种实施例中，方法1000还可以包括：通过向第一组非易失性存储器单元施加第一电压水平，来对第一组非易失性存储器单元执行擦除操作。
112.在各种实施例中，方法1000还可以包括：将第一电压水平存储在专用存储器区域中；确定有效擦除第一组非易失性存储器单元的新电压水平；以及用新电压水平替换专用存储器区域中的第一电压水平。
113.在各种实施例中，方法1000还可以包括：通过向第一组非易失性存储器单元施加新电压水平，来对第一组非易失性存储器单元执行第二擦除操作。
114.图11描绘了用于磨损均衡的方法1100的流程图。
115.方法1100可以包括：在步骤1102处，具有多个存储器位置，每个存储器位置对应多个非易失性存储器单元集合中的非易失性存储器单元集合；在步骤1104处，方法1100可以包括：在多个存储器位置中的每个存储器位置中存储数据值，该数据值指示用于对与存储数据值的存储器位置相对应的非易失性存储器单元集合执行擦除操作的电压水平；并且在
步骤1106处，方法1100可以包括：基于多个存储器位置中的每个存储器位置中的数据值，在查找表中将多个主机地址映射到多个非易失性存储器单元集合。
116.在各种实施例中，方法1100还可以包括：从主机设备接收指令集，以对由多个主机地址中的主机地址标识的选定非易失性存储器单元集合执行存储器操作；以及对一组存储器位置执行存储器操作，该组存储器位置在查找表中被映射到多个主机地址中的主机地址。
117.方法1100还可以包括：更新多个存储器位置中的第一存储器位置的第一数据值。
118.方法1100还可以包括：基于多个存储器位置中的每个存储器位置中的数据值，来更新将多个主机地址映射到多个非易失性存储器单元集合的查找表。
119.这里总结了本发明的示例实施例。从整个说明书以及本文提交的权利要求也可以理解其他实施例。
120.示例1.一种操作非易失性存储器的方法，所述方法包括：
121.具有所述非易失性存储器，所述非易失性存储器包括第一组非易失性存储器单元和第二组非易失性存储器单元，所述第一组非易失性存储器单元与第一主机地址相关联，并且所述第二组非易失性存储器单元与第二主机地址相关联；确定有效擦除所述第一组非易失性存储器单元的第一电压水平；确定有效擦除所述第二组非易失性存储器单元的第二电压水平；将所述第一组非易失性存储器单元与所述第一主机地址解除关联；将所述第二组非易失性存储器单元与所述第二主机地址解除关联；以及基于有效擦除所述第一组非易失性存储器单元的所述第一电压水平，将所述第一组非易失性存储器单元与所述第二主机地址相关联。
122.示例2.根据示例1所述的方法，其中将所述第一组非易失性存储器单元与所述第二主机地址相关联包括：确定所述第一电压水平高于所述第二电压水平。
123.示例3.根据示例1或示例2所述的方法，还包括：使所述第一组非易失性存储器单元循环；以及确定所述第一电压水平不再能有效擦除所述第一组非易失性存储器单元。
124.示例4.根据示例1至示例3所述的方法，还包括：基于有效擦除所述第二组非易失性存储器单元的所述第二电压水平，将所述第二组非易失性存储器单元与所述第一主机地址相关联。
125.示例5.根据示例1至示例4的所述方法还包括：从主机设备接收指令，所述指令标识所述第二主机地址以用于执行存储器操作；以及对所述第一组非易失性存储器单元执行所述存储器操作。
126.示例6.根据示例1至示例5所述的方法，其中将所述第一组非易失性存储器单元与所述第二主机地址相关联包括：将所述第一组非易失性存储器单元对应到查找表中的所述第二主机地址。
127.示例7.根据示例1至示例6所述的方法，还包括：通过将所述第一电压水平施加到所述第一组非易失性存储器单元，来对所述第一组非易失性存储器单元执行擦除操作。
128.示例8.根据示例1至示例7所述的方法还包括：将所述第一电压水平存储在专用存储器区域中；确定有效擦除所述第一组非易失性存储器单元的新电压水平；以及用所述新电压水平替换所述专用存储器区域中的所述第一电压水平。
129.示例9.根据示例1至示例8所述的方法，还包括：通过将所述新电压水平施加到所
述第一组非易失性存储器单元，来对所述第一组非易失性存储器单元执行第二擦除操作。
130.示例10.一种非易失性存储器设备，包括：电压水平指示器，被配置为存储数据值，所述数据值指示用于对第一组非易失性存储器单元执行擦除操作的电压水平；以及控制器，与所述电压水平指示器通信，并且被配置为：基于所述数据值来将查找表更新为将所述第一组非易失性存储器单元与主机地址相关联。
131.示例11.根据示例10所述的非易失性存储器设备，其中所述控制器被配置为：将所述电压水平指示器更新为存储新电压水平，所述新电压水平用于对所述第一组非易失性存储器单元执行后续擦除操作。
132.示例12.根据示例10或示例11所述的非易失性存储器设备，其中所述控制器被配置为从主机设备接收指令，所述指令标识所述主机地址以执行存储器操作，并且其中所述控制器被配置为使用所述查找表来对所述第一组非易失性存储器单元执行所述存储器操作。
133.示例13.根据示例10至示例12所述的非易失性存储器设备，其中所述第一组非易失性存储器单元包括多个浮置栅极存储器单元。
134.示例14.根据示例10至示例13所述的非易失性存储器设备，还包括：偏置电路，被配置为：向所述第一组非易失性存储器单元施加擦除电压，以擦除存储在所述第一组非易失性存储器单元上的数据集；向所述第一组非易失性存储器单元施加读取电压，以读取存储在所述第一组非易失性存储器单元上的所述数据集；以及向所述第一组非易失性存储器单元施加编程电压，以将所述数据集编程在所述第一组非易失性存储器单元上；以及感测电路，被配置为读取所述第一组非易失性存储器单元。
135.示例15.根据示例10至示例14所述的非易失性存储器设备，其中所述偏置电路包括数模转换器。
136.示例16.根据示例10至示例15所述的非易失性存储器设备，其中所述控制器被配置为：通过以下来执行所述擦除操作：从所述电压水平指示器取回所述数据值，以指令所述偏置电路向所述第一组非易失性存储器单元提供所述擦除电压，所述擦除电压由所述数据值确定；以及通过向所述第一组非易失性存储器单元施加擦除验证电压来执行擦除验证操作，并且根据所述擦除验证操作的结果来更新所述数据值。
137.示例17.一种用于磨损均衡的方法，包括：具有多个存储器位置，每个存储器位置对应于多个非易失性存储器单元集合中的非易失性存储器单元集合；在所述多个存储器位置中的每个存储器位置中存储数据值，所述数据值指示用于对与存储所述数据值的所述存储器位置相对应的所述非易失性存储器单元集合执行擦除操作的电压水平；以及基于所述多个存储器位置中的每个存储器位置中的所述数据值，在查找表中将多个主机地址映射到所述多个非易失性存储器单元集合。
138.示例18.根据示例17所述的方法，还包括：从主机设备接收指令集，以对由所述多个主机地址中的主机地址标识的选定非易失性存储器单元集合执行存储器操作；以及对一组存储器位置执行所述存储器操作，所述组存储器位置被映射到所述查找表中的所述多个主机地址中的所述主机地址。
139.示例19.根据示例17或示例18所述的方法，还包括：更新所述多个存储器位置中的第一存储器位置的第一数据值。
140.示例20.根据示例17至示例19所述的方法，还包括：基于所述多个存储器位置中的每个存储器位置中的所述数据值，来更新将所述多个主机地址映射到所述多个非易失性存储器单元集合的所述查找表。
141.最后，明显的是，可以对本文描述和说明的内容进行修改和变化，而不会因此脱离如所附权利要求中定义的本发明的范围。
142.本描述中对说明性实施例的引用不旨在被解释为限制意义。通过参考本描述，说明性实施例以及其他实施例的各种修改和组合对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，所附权利要求旨在涵盖任何这种修改或实施例。