半导体器件及其操作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年10月14日提交的申请号为10-2013-0121724的韩国专利申 请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003] 实施例涉及半导体器件及其操作方法，并且更具体地，涉及被配置成控制半导体 存储器件的损耗均衡操作的半导体器件及其操作方法。
【背景技术】
[0004] 通常在半导体存储器件（诸如例如NAND快闪存储器件或相变存储器件此类）的 单元恶化之前对该单元可以执行有限数量的写入操作。例如，可以在相变存储器件中的单 元中执行的写入请求的数量的范围可以是从1〇 6至1〇8个写入操作。
[0005] 当写入操作集中在特定单元区中时，整个存储器件的寿命可能被缩短。通常执行 损耗均衡操作以试图将写入操作均匀地分布于半导体存储器件的单元区。
[0006] 当写入请求被执行时，从主机接收的逻辑地址被映射至物理地址，并且对映射的 物理地址执行写入请求。逻辑地址和物理地址之间的映射操作可以以一些不同方式来执 行。例如，在映射操作期间，可以通过对逻辑地址和键码（key)数据执行操作来产生物理地 址。
【发明内容】
[0007] 在一个实施例中，在每个第一间隔重新映射半导体存储器件的逻辑地址和物理地 址之间的关系的半导体器件可以包括损耗均衡控制器，损耗均衡控制器被配置成：选择半 导体存储器件的第一物理地址以将对应于半导体存储器件的第一物理地址的逻辑地址重 新映射至半导体存储器件的第二物理地址，以及调节第一间隔。
[0008] 在一个实施例中，在每个第一间隔将半导体存储器件的物理地址和逻辑地址之间 的关系重新映射的半导体器件可以包括：热/冷确定器，被配置成将半导体存储器件的对 应于写入地址的至少一个物理地址的属性定义成热属性和冷属性中之一；寄存器，被配置 成：如果至少一个物理地址被确定为热，则储存半导体存储器件的该至少一个物理地址； 以及损耗均衡控制器，被配置成：在每个第一间隔处从储存在寄存器中的至少一个物理地 址之中选择最热物理地址作为候选物理地址，当候选物理地址已经被重新映射时,通过选 择还未重新映射的物理地址中的一个作为候选物理地址来重新映射候选物理地址和逻辑 地址之间的关系，以及基于有关候选物理地址是否已被重新映射的判断来调节第一间隔。
[0009] 在一个实施例中，半导体器件的操作方法可以包括：在写入请求期间将写入操作 的数量与第一间隔比较，并且判断是否执行重新映射操作；选择半导体存储器件的第一物 理地址以重新映射；将对应于第一物理地址的第一逻辑地址重新映射至半导体存储器件的 第二物理地址；向半导体存储器件发出命令以将第一物理地址的数据交换成第二物理地址 的数据；以及调节第一间隔。
[0010] 在一个实施例中，系统可以包括半导体存储器件和控制器，该控制器被配置成：在 每个第一间隔顺序地重新映射半导体存储器件的逻辑地址和物理地址之间的关系。控制器 可以包括损耗均衡控制器，损耗均衡控制器被配置成选择半导体存储器件的第一物理地址 以将对应于第一物理地址的逻辑地址重新映射至半导体存储器件的第二物理地址，以及调 节第一间隔。
【附图说明】
[0011] 图1是表示包括一个实施例的半导体器件的系统的框图；
[0012] 图2是表示图1的损耗均衡控制器的框图；
[0013] 图3是表示图2的危险地址寄存器的框图；
[0014] 图4是表示图2的状态寄存器的框图；
[0015] 图5是表不图2的键码选择器的框图；
[0016] 图6是表不包括一个实施例的半导体器件的系统的框图；以及 [0017]图7至图10是说明各种实施例的半导体器件的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 以下将参照附图更详细地描述各种实施例。在本公开中，相同的附图标记在各种 附图和实施例中表不相同的部件。
[0019] 图1是表不包括一个实施例的半导体器件1000的系统的框图。
[0020] 半导体器件1000对半导体存储器件10执行损耗均衡操作。半导体存储器件10 的实例可以包括NAND快闪存储器件和相变存储器件，但不局限于此。
[0021] 一个实施例的半导体器件1000可以包括损耗均衡控制器100、地址映射器200和 命令发生器300。
[0022] 损耗均衡控制器100基于写入请求和写入地址来产生写入均衡请求。写入地址还 可以被称作逻辑地址。损耗均衡控制器1〇〇产生与物理地址相对应的映射地址。损耗均衡 控制器100将产生的写入均衡请求提供至命令发生器300。
[0023] 地址映射器200接收键码和写入地址作为输入，并且产生映射地址作为物理地 址。写入地址是从主机接收的逻辑地址。例如，地址映射器200可以对写入地址和键码执 行异或（X0R)操作，并且输出映射地址。
[0024] 例如，损耗均衡控制器100可以选择第二物理地址和待刷新的第一物理地址。第 二物理地址被交换成第一物理地址。第一物理地址和第二物理地址经由交换操作被一同刷 新。
[0025] 损耗均衡控制器100可以暂时储存从第一物理地址读取的数据，以及可以将从第 二物理地址读取的数据储存至第一物理地址中。损耗均衡控制器100可以向命令发生器 300发送用于储存暂时储存在第二物理地址中的数据的请求。
[0026] 命令发生器300可以基于从损耗均衡控制器100中接收的请求而将读取命令或写 入命令发送至非易失性存储器件10。
[0027] 在一个实施例中，损耗均衡控制器100不以地址大小的顺序来执行刷新操作。例 如，损耗均衡控制器100对接收相对大量的写入请求的地址执行刷新操作。
[0028] 在一个实施例中，损耗均衡控制器100不在预定数量的写入操作之后执行损耗均 衡，而基于一些不同元素（诸如写入请求的历史）来适应性地调节损耗均衡被执行的间隔。
[0029] 以下将更详细地描述损耗均衡方法。
[0030] 图2是表示损耗均衡控制器100的一个实施例的框图。
[0031] 损耗均衡控制器100包括写入计数器110、间隔寄存器120、状态寄存器160、刷新 确定器140、热/冷确定器150、危险地址寄存器130、刷新地址选择器170、间隔调节器180、 键码选择器190和损耗均衡请求发生器141。
[0032] 写入计数器110对在执行刷新操作之后接收的写入请求的数量进行计数。当刷新 操作被执行时，将写入计数器110的计数值复位为〇。
[0033] 刷新确定器140将储存在写入计数器110中的计数值与储存在间隔寄存器120中 的阈值比较，并且当写入计数器110的计数值大于或等于阈值时产生激活的刷新信号。
[0034] 损耗均衡请求发生器141从刷新地址选择器170接收刷新地址，并且响应于从刷 新确定器140接收的刷新信号而产生针对接收的刷新地址的刷新请求。
[0035] 热/冷确定器150从地址映射器200接收映射地址。映射地址与物理地址相对应。 热/冷确定器150判断映射地址具有热属性还是冷属性。热属性表示对映射地址的写入请 求的数量相对高，而冷属性表示对映射地址的写入请求的数量相对低。
[0036] 为了区分热属性和冷属性，可以应用各种标准。
[0037] 在一个实施例中，布隆过滤器用于确定热/冷属性。布隆过滤器使用两个哈希函 数来将两个计数器值与一个映射地址关联。当写入请求被接收时，可以通过增大与对应于 写入地址的映射地址相关联的两个计数器值来更新计数器值。
[0038] 在一个实施例中，当与映射地址相关的两个计数器值都超过预定值时，布隆过滤 器确定映射地址具有热属性。否则，布隆过滤器确定映射地址具有冷属性。
[0039] 当热/冷确定器150确定映射地址为热地址时，该映射地址被储存在危险地址寄 存器130中。图3说明危险地址寄存器130的数据结构的一个实施例。危险地址寄存器 130可以基于对映射地址的请求的计数来储存具有热属性的映射地址。
[0040] 刷新地址选择器170从危险地址寄存器130中选择用于刷新的地址。例如，刷新 地址选择器170从危险地址寄存器130中选择具有相对最高请求计数的映射地址。
[0041] 刷新地址选择器170参考状态寄存器160以判断从危险地址寄存器130中选出的 映射地址是否是在当前轮中已被刷新的地址。
[0042] 图4说明状态寄存器160的数据结构。状态寄存器160可以储存逻辑地址，对应 于逻辑地址的映射地址（或物理地址），以及表示地址是否已被刷新的标志。
[0043] 在一个实施例中，由于状态寄存器160的容量的限制，映射地址可以不被储存在 状态寄存器160中。当无映射地址被储存时，可以通过对逻辑地址和键码值执行逻辑操作 来获取对应于逻辑地址的映射地址。
[0044] 状态寄存器160可以储存关于从危险地址寄存器130中选出的映射地址已被刷新 的次数（命中数）的信息、以及关于选出的映射地址还未被刷新的次数（未命中数）的信 肩、。
[0045] 刷新地址选择器170判断从危险地址寄存器130选出的映射地址是否是刷新地 址，并且更新命中或未命中的数量。
[0046] 如果经确定从危险地址寄存器130中选出的映射地址是已刷新的地址，则间隔调 节器180将间隔调节得相对更大。否则，间隔调节器180将间隔调节得相对更小。
[0047] 间隔调节器180可以基于未命中和命中的数量来确定间隔调节的量级。
[0048] 间隔调节器180将间隔寄存器120的值更新成该间隔的调节值。可以在每个刷新 操作调节刷新操作被执行的间隔。
[0049] 如果确定从危险地址寄存器130中选出的地址是已刷新的地址，则刷新地址选择 器170选择另一个地址来被刷新。
[0050] 可以以一些不同的方式来选出下一个被选择用于刷新的地址。例如，刷新地址选 择器170可以从还未被刷新的地址之中选择任意的地址，或可以从还未被刷新的地址之中 选择包括在危险状态寄存器130中的地址。
[0051] 键码选择器190判断写入地址是否是已刷新的地址，并且选择前一键码和当前键 码之中的一个。图5是表示键码选择器190的框图。
[0052] 比较器191参考状态寄存器160来判断写入地址是否已被刷新。
[0053] 当前键码是在当前轮期间被应用的键码，而前一键码是在前一轮期间被应用的键 码。当写入地址在当前轮期间被刷新时，当前键码可以用于产生映射地址。当写入地址在 当前轮期间未被刷新时，前一键码可以用于产生映射地址。
[0054] 关于这个操作，选择器192基于比较器191产生的比较结果来输出当前键码和前 一键码中之一。
[0055] 损耗均衡控制器100的配置已