半导体存储器系统及其磨损平衡方法

专利名称：半导体存储器系统及其磨损平衡方法
技术领域：
本发明涉及半导体存储器系统。更具体地，本发明涉及半导体存储器系统 及其磨损平4軒(wear-leveling)方法。
背景技术：
半导体存储器设备被配置来在其中存储数据。半导体存储器设备通常分 为易失性类型和非易失性类型。非易失性存储器设备即使没有电源也能够保 持其中存储的数据，而易失性存储器设备在电源中断或停止时会丢失它们的 数据。
由于具有低功耗的数据保持能力，非易失性存储器设备目前被认为是便 携式装置的有用的存〗诸媒体。非易失性存储器包括下列各种类型，例如，闪 存、相变随机存取存储器(PRAM)、铁电RAM(FeRAM)、磁RAM(MRAM)等等。
闪存适用于高集成密度，由于非易失性优点被广泛应用于移动系统上。 通过包括多个存储器块来组织闪存。
MRAM类似于硬盘，依靠磁属性来存储数据。MRAM利用铁磁隧道磁 滞电阻(TMR)器件来存储数据。
PRAM可以使用诸如硫化物合金(例如，Ge2Sb2Te5; GST)之类的薄 膜材料来运行，它们用于CD-ROM或DVD-RAM中。这种石克化物合金的阻 抗在非结晶状态下变得更大，但是在结晶状态下变得更小。因此，通过感测 来自硫化物合金薄膜的阻抗级别将数据"1"或"0"存储在其中。
FeRAM利用铁电材料来存储数据。在铁电材料中，极化作用 (polarization)是通过向其施加的电压来定向的。因此，参考FeRAM中的被极化的取向来区分数据。
同时，存储在这样的半导体存储器设备中的数据的改变次数是受到限制 的，因为通过重复性的写和擦除操作，该半导体存储器设备逐渐变得磨损。 随着磨损程度的增加，会花费更长的时间来改变(例如写或擦除)数据，这 在改变数据的同时会增加故障的概率。结果，半导体存储器设备的单位单元
(unit cell)可能丧失了它自己的数据存储能力。
在半导体存储器设备中，对写和擦除操作的耐磨损性(wearability)通常 表示为耐久性(endurance)的指标。由可操作(或可使用)的无故障的写或 擦除次数来确定半导体存储器设备的耐久性。半导体存储器设备的耐久性通 常在可使用次数上高达几万到几百万次。
为了延长半导体存储器设备的寿命(或耐磨损性)，需要均匀的数据改变 事件(例如，写或擦除)。如果用于改变数据状态的操作集中在半导体存储器 设备的特定区域上，则最终会导致该半导体存储器设备的寿命极大地衰减。
以显著地延长其寿命。
人们已经提出了平衡或管理诸如闪存之类的半导体存储器设备的耐磨损 性的多种方式。然而，与其他类型的存储器不同，闪存在覆写模式中是不可 操作的。如果将用于闪存的磨损平衡方案应用到PRAM、 MRAM或FeRAM， 则PRAM、 MRAM或FeRAM的性能将降低，因为这些存储器在覆写模式中 是可操作的。因此，需要提供一种用于可在覆写模式中操作的半导体存储器 系统的磨损平衡方案。

发明内容
本发明的各方面致力于一种具有改进的磨损平衡方案的半导体存储器系 统，所述改进的磨损平衡方案根据数据类型来选择性地布置磨损平衡单元。
本发明的各方面也致力于 一种根据数据类型选择性地布置磨损平衡单元 的磨损平衡方法。
本发明的各方面也致力于一种能够通过根据数据类型选择性地布置磨损 平衡单元来延长半导体存储器设备的寿命的磨损平衡方法。
根据本发明的一方面，提供了一种半导体存储器系统，包括非易失性 存储器，其包括多个逻辑块，每个逻辑块被划分为多个条目；文件系统，其检测待存储的数据的类型，并且根据所述数据类型来分配用于存储数据的逻
辑块或条目；和转换(translation)层，其根据所述数据类型来平衡所述逻辑 块或条目上的磨损程度。
所分配的逻辑块中的每个条目可以具有条目磨损次数，以及所述转换层 可以检测所分配的逻辑块中的所分配条目的条目磨损次数是否达到预定的阈 值，且根据检测的结果来交换存储在所分配的逻辑块的多个条目中的数据。
所述转换层可被配置来通过将其磨损次数达到所述阈值的条目中存储的 数据交换为存储在具有更小磨损次数的另一条目中的数据，来进行数据交换。
所述转换层可被配置来彼此交换所述多个条目的数据，直到所分配的逻 辑块的所有条目磨损次数达到所述阈值。
所述转换层可被配置来根据待存储的数据的更新频率来确定所述阈值。
如果待存储的数据的更新频率高，则所述转换层可被配置来增加所述阈值。
如果待存储的数据的更新频率低，则所述转换层可被配置来降低所述阈值。
如果所述条目的条目磨损次数达到所述阈值，则所述转换层可被配置来 将块磨损次数增加所述阈值，并且重置所述条目磨损次数。
当恢复所述逻辑块时，如果所述条目的条目磨损次数的变化较小，则所 述转换层可被配置来将所述块磨损次数增加所述条目磨损次数的平均值，并 且重置所述条目磨损次数。
当恢复所述逻辑块时，如果所述条目的条目磨损次数的变化较大，则所 述转换层可以使所述逻辑块无效，并且维持所述条目磨损次数。
所述文件系统可以是文件分配表(FAT)、 Symbian FAT、和嵌入式文件 系统2 (EFS2)中的一个。
如果待存储的数据是热数据，则所述文件系统可被配置来分配用于存储 所述热数据的条目。
如果待存储的数据是冷数据，则所述文件系统可被配置来分配用于存储 所述冷数据的逻辑块。
所述转换层可被配置来参考所述块磨损次数来分配所述逻辑块。
所述转换层可被配置来首先分配具有最小磨损次数的逻辑块。
所述非易失性存储器可以是可覆写的。所述非易失性存储器可以是相变随机存取存储器、磁随机存取存储器和 铁电随机存取存储器中的 一个。
所述逻辑块的大小可以根据所述文件系统的类型。
所述文件系统可被配置来向所述转换层提供所述逻辑块的大小信息。 所述文件系统可被配置来针对建立或安装时间确定逻辑块的大小。 所述条目的大小可以根据所述文件系统的类型。
所述文件系统可被配置来向所述转换层提供所述条目的大小信息。 所述文件系统可被配置来针对建立或安装时间确定条目的大小。 根据本发明的另 一方面，提供了 一种用于半导体存储器系统的磨损平衡 方法，所述半导体存储器系统具有多个逻辑块，每个逻辑块被划分为多个条 目。所述方法包括检测待存储的数据的类型，并且根据所述数据类型分配
用于所述数据的逻辑块或条目；以及根据所述数据类型管理所述逻辑块或条 目的磨损程度。
根据本发明的各方面，通过根据数据类型选择性地布置磨损平衡单元改 进了半导体存储器设备的性能。
而且，通过根据数据类型选择性地布置磨损平衡单元延长了半导体存储 器设备的寿命。
通过参考说明书的剩余部分和附图，可以实现这里的本发明的本质和优 点的更深理解。


将参考下列附图来描述根据本发明的非限制且非穷尽的实施例，其中， 贯穿各个附图，除非相反指定，否则类似的附图表示表示类似的部件。附图
中
图1是根据本发明各方面的半导体存储器系统的实施例的框图； 图2是根据本发明各方面的磨损平衡方案的处理层的实施例的框图； 图3示出了 FAT文件系统的结构；
图4是示意性示出根据本发明各方面的磨损平衡方法的实施例的流程
图5A和图5B示出了根据本发明各方面的逻辑块的实施例；
图6示出了根据本发明各方面的条目单元磨损平衡方法的实施例；图7中的(a)到(d)示出了根据本发明各方面的条目单元磨损平衡方 法的详细过程的实施例；
图8A到图8C示出了通过根据本发明各方面的磨损平衡方法初始化条目 磨损次数的处理的实施例；和
图9是包括根据本发明各方面的半导体存储器系统的计算系统的实施例 的框图。
具体实施例方式
下面，通过考虑数据类型的磨损平衡特征，将参考附图更详细地描述根 据本发明的优选实施例。然而，本发明能够以不同的方式体现并且不应当被 曲解为限于此处所阐述的实施例。整个附图中类似的附图标记表示类似的元 件。
应该理解，尽管术语第一、第二等等此处可被用来描述各种元件，但这 些元件不应受这些术语限制。这些术语用于进行彼此区分，但是并不暗示必 需的元件顺序。例如，第一元件可以称作第二元件，以及类似地，第二元件 可以称作第一元件，而不背离本发明的范围。如这里所使用的，术语"和/或" 包括相关联的所列项的一个或多个的任意及所有组合。
这里所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意欲限制本发明。 如这里所使用的，单数形式"一"、"一个"、"所述"除非上下文清楚指出， 否则旨在同样包括复数形式。还应该理解，术语"包括"、"包含"、"具有" 和/或"含有，，当在这里使用时指定所陈述特征、步骤、操作、元件和/或组件 的存在，但并不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、组件和/或其 群组的存在或添加。
根据本发明多方面的半导体存储器设备以各种方式存储数据。例如，根据。
元数据被提供用来描述用户数据。元数据定义用户数据中涉及的位置、 大小、属性等。元数据被系统参考，但是不被用户识别。
元数据与用户数据一起被更新。否则，也允许排它地更新元数据，但是 不允许更新用户数据。因此，元凝:据可以比用户数据更频繁地被更新。
用户数据分为热数据和冷数据。热数据是指尺寸小且被高频率存取的数据。例如，热数据可以是移动通信终端的联系地址数据。
元数据尺寸小并且被频繁地修改。下文中，根据本发明的实施例将元数 据认为是等同于热数据。
冷数据是指尺寸大且被低频率存取的数据。例如，冷数据可以是大容量 多媒体(视频或音频)数据。通常，多媒体数据在数据大小或者容量上较大 且以低频率被存取。
本发明的特点在于考虑数据类型(例如热数据或冷数据)提供磨损平衡。 下文中将结合附图描述根据本发明的磨损平衡方案的示例性方面。
图1是根据本发明各方面的半导体存储器系统的实施例的框图。
参考图1，半导体存储器系统100由中央处理单元(CPU) 110、主存储 器120和PRAM 130组成。在图1中，实线表示通过其传送数据和命令的总 线。PRAM 130作为非易失性存储器设备，被用来存储数据。即使当对PRAM 130中止电源时，它也保持它的数据。
PRAM 130中存储的数据在被加载到主存储器120之后由CPU IIO处理。 通过CPU 110处理的数据被存储在PRAM 130中。利用这样的结构，半导体 存储器系统100能够进行根据本发明各方面的磨损平衡功能。
图2是根据本发明各方面的磨损平衡方案的处理层的实施例的框图。
依靠应用程序210、文件系统220、转换层230和PRAM 240来执行根据 该实施例的磨损平tf方案。
应用程序210、文件系统220和转换层230 ^R加载到主存储器120并且 通过CPU 110来处理。
应用程序210响应于用户的输入而处理数据。应用程序210处理数据并 且向文件系统220提供用于存储所处理的数据的命令。
文件系统220响应于从应用程序210提供的命令而分配存储数据的区域。 并且，文件系统220向转换层230传送与待存储的数据相关的信息。转换层 230响应于从文件系统220提供的信息而管理数据。
下文中将假设热数据正被存储在半导体存储器设备中。为了存储热数据， 应用程序210将相应的命令传送到文件系统220。文件系统220响应于/人应 用程序210提供的命令而分配用于数据存储的区域。并且，文件系统220通 知转换层230待存储的数据是热数据。转换层230响应于从文件系统提供的 信息而管理热数据。在这些实施例中，PRAM 240被例示为半导体存储器设备。PRAM 240 是一种依靠具有随温度可变的电阻的可导电材料来存储数据的非易失性存储 器设备。
PRAM 240以低功率操作，因此具有非易失性特性。在PRAM 240的写 操作中，电流使得相变材料转变为结晶状态或非结晶状态。通过流经相变材 料的电流的速率和持续时间来确定相变材料的这种结晶状态或非结晶状态。 PRAM240通过电流根据相变材料的阻抗间隙来区分数据"1"或"0"。
PRAM是一种其中不必进行写前擦除操作的半导体存储器设备。本发明 可应用于能够在其中覆写数据的半导体存储器设备，不限于PRAM。可覆写 半导体存储器设备表示不必进行写前擦除操作的非易失性存储器单元。例如， 可覆写半导体存储器设备包括MRAM和FeRAM。
然而存在各种文件系统，在这些实施例中，通过采用文件分配表(FAT) 作为文件系统220来例示本发明。
图3示出了示例FAT文件系统的结构。参考图3,在FAT文件系统300 中，PRAM 240被划分为引导记录字段310、第一 FAT字段(FAT #1 ) 320、 第二FAT字段(FAT#2) 330和数据字段340。
引导记录字段310存储用于引导系统的机器码和FAT文件系统300的设 置值。引导记录字段310也被称作基本输入输出系统(bios)参数块(BPB)。
第一 FAT字段(FAT #1 ) 320和第二 FAT字段(FAT #2 ) 330存储用于 管理簇的表。所述簇是指待分配用于数据存储的最小单元。因此，所述簇被 称作"分配单元"。
第一FAT字段(FAT #1 ) 320用于跟踪簇与文件之间的分配模式。参考 第一FAT字段(FAT弁1 ) 320，它识别簇的被使用状态、以及簇与文件之间的 连接模式。如果第一FAT字段(FAT #1 ) 320损坏，则不能读取文件。由于 该原因，第二FAT字段(FAT#2) 330被提供作为副本。因此，第二FAT字 段(FAT#2) 330在内容上与第一FAT字段(FAT#1 ) 320相同。
数据字段340存储文件和目录。目录包括目录条目。目录条目包含诸如 文件名、文件大小、和文件位置之类的文件属性。
在FAT文件系统中，经常被存取的数据，例如FAT #1 320、 FAT #2 330 或目录条目，对应于热数据。但是很少被存取的数据对应于冷数据。
根据待存储的数据是热或冷数据的条件，本发明使得磨损平衡方案能够对于每种类型的数据而有所不同。下文中将结合图4来描述根据本发明各方 面的磨损平纟軒方法的实施例。
图4是示意性示出根据本发明各方面的磨损平衡方法的实施例的流程图。
参考图4，首先检测数据的类型(步骤410)。通过文件系统220来检测 数据类型。如果待存储的数据是冷数据，则文件系统通知转换层230待存储 的数据是冷数据。文件系统220分配PRAM 240的整个逻辑块以i"更存储冷数 据。
在待存储的存储是冷数据的情况下，转换层230对多个逻辑块实施磨损 平衡(步骤430)。在磨损平衡操作中，确定逻辑块的磨损次数。然后，具有 最小磨损次数的逻辑块被优先地分配。
这里，逻辑块是指以逻辑单位从PRAM 240的存储器单元阵列划分的扇 区。该逻辑块与存储器单元阵列的物理结构不同。为了便于描述，逻辑块的 大小可以与文件系统的分配单元(例如，FAT文件系统的簇)相同。但是本 发明在逻辑块大小方面不限于此。也可以对于建立或安装时间确定逻辑块的 大小。
如果待存储的数据是热数据，则文件系统220通知转换层230待存储的 数据是热数据。而且，文件系统220将逻辑块部分地分配为用于存储热数据 的区域。在该实施例中，通过条目部分地定义逻辑块。逻辑块的区域中的条 目用于存储热数据。为了便于描述，条目的大小可以与FAT文件系统的目录 条目的大小相同。但是本发明在条目大小方面不限于此。也可以对于建立或 安装时间确定条目的大小。
总之，如果待存储的数据是冷数据，则在逻辑块级别上执行磨损平衡处 理(参考步骤430)。这是因为冷数据的特征在于它在逻辑块级别上被磨损。 相反，如果待存储的数据是热数据，则热数据在逻辑块级别上被磨损之前通 常在条目级别上被磨损(参考步骤420)。也就是，根据热数据的特性，它是 在条目级别上被磨损的。现在，下文中将结合附图来描述根据本发明各方面 的逻辑块的结构。
图5A和图5B示出了根据本发明各方面的逻辑块的实施例。
图5A示出了存储冷数据(CD)的逻辑块。参考图5A,逻辑块的首部存 储关于逻辑块的信息。具体地，逻辑块的首部存储块磨损次数作为Blk—cnt。在分配逻辑块的同时，块磨损次数被转换层230参考。在分配逻辑块中，
为了平衡逻辑块的磨损程度的目的，首先分配具有最小块磨损次数的逻辑块。
图5B示出了存储热数据(HD)的逻辑块。参考图5B，逻辑块的首部存 储块磨损次数Blkjnt。该逻辑块包括多个条目E1 E4。每个条目存储热数据 HD。
条目磨损次数El_cnt ~ E4—cnt表示条目E1 E4的磨损程度。条目磨损次 数El一cnt-E4—cnt被转换层230参考，被用作用于平衡磨损的参考。条目磨 损次数El一cnt E4—cnt可被存储在逻辑块的首部中或者其他字段中。例如， 条目磨损次数El一cnt E4_cnt可以与块磨损次数Blk_cnt —起以表的形式存 储在PRAM 240中，并且被转换层230参考。
尽管图5B中所示的逻辑块包括四个条目E1 E4，但是本发明不限于此。 条目数根据数据类型可变。
延长半导体存储器设备的寿命要求使得条目的磨损程度均匀。下文中将
结合附图来描述根据本发明各方面的条目单元磨损平衡方法。
图6示出了根据本发明各方面的条目单元磨损平衡方法的实施例。 参考图6，逻辑块包括多个条目E1 E4。括号中包括的数目表示磨损次 数的数目。条目E1 E4分别存储热数据HD1 HD4。例如，第一条目El存储 第一热数据HDl,并且第一条目El的磨损次数在该实施例中是4。
根据本发明，其磨损次数的数目达到阈值的条目中存储的数据被交换为 其磨损次数是所有条目中磨损次数最小的条目中存储的数据。磨损次数达到 阈值的条目的数据大多数具有高频率的更新，而其磨损次数是所有条目中磨 损次数最小的条目的数据可能具有低频率的更新。通过高频率数据和低频率 数据之间的这种交换的重复，能够平衡条目的磨损程度。
可以任意地设置所述阈值。例如，如果频繁地更新数据，则应用大阈值。 相反，除非频繁地更新数据，否则可以应用小阈值。在本实施例中，假设阈 值是5。
现在将描述校正第一条目El的热数据HD1的情况。第一条目El的磨损 次数通过校正从4变成预定的阈值(即，5)。而且，第三条目E3具有最小的 磨损次数。因此，第一条目El的热数据HD1被交换为第三条目E3的热数据 HD3。尽管未示出，但是可以提供用于在条目之间交换数据的緩沖器，因为 条目的数据可以通过覆写来擦除。结果，热数据HD3被存储在第一条目El中，热数据HD1被存储在第三 条目E3中。因此，第一条目El和第三条目E3变为分别具有它们校正后的 条目磨损次数5和2。
通过交换操作的这种重复，被频繁更新的数据被存储在已经磨损所有条 目的最小次数的条目中。从而，所述方法能够均匀或者平衡条目的磨损程度。
图7示出了根据本发明各方面的条目单元磨损平衡方法的详细过程的实 施例。
参考图7，表(a)是包括四个条目E1 E4的逻辑块。
条目E1 E4分别存储热数据HD1 HD4。首先，假设改变或更新热数据 HD2,并且阈值为5。
在表(a)中当第二条目E2的磨损次数是4时，它在被更新时达到阈值。 因此，在表(b)中热数据HD2被存储在第一条目El中，其被限定在最小的 条目磨损次数。而且，热数据HD1被存储在第二条目E2中。从而，热数据 HD1在位置上变为热数据HD2。参考图7的表(b),第一条目E1和第二条 目E2的磨损次数分别变为4和5。
接着，假设再次更新热数据HD2。 一旦更新，第一条目El的磨损次数 从4达到预定的阈值。然后，在表(c)中，热数据HD2被存储在第四条目 E4中，其具有最小的条目磨损次数。而且，热数据HD4被存储在第一条目 El中。结果，热数据HD2在位置上被交换为热数据HD4。参考图7的表(c)， 第一条目El和第四条目E4的磨损次数分别变为5和4。
另外，可以假设另外更新热数据HD2。在更新之前第四条目E4的磨损 次数是4， 一旦更新，它变成阈值5。然而，如表(d)中所示，在其他条目 E1 E3之间没有热数据的位置交换的机会，因为所述条目中的每一个的条目 磨损次数已经达到预定的阈值5。即，仅热数据HD4被更新以增加第四条目 E4的磨损次数。最后，所有条目E1 E4的磨损次数被限制在阔值(例如5)。
通过所述过程，平衡了条目的磨损程度。由于最频繁更新的数据被存储 在具有最小磨损次数的条目中，因此所述过程平衡了条目的磨损程度。
另一方面，当所有条目E1 E4达到预定的阈值时，必须重置(或初始化) 条目E1 E4的磨损次数(或磨损程度)。下文中将结合附图来描述根据本发 明各方面的初始化处理的实施例。
图8A到图8C示出了通过根据本发明各方面的磨损平衡方法来初始化条目磨损次数的处理的示例实施例。
图8A示出了如果在该示例中所有条目E1 E4达到预定的阈值(即5 ) 则初始化条目磨损次数的特征。参考图8A，如果条目磨损次数达到阈值，则 块磨损次数增加和阈值一样大的值。然后，条目磨损次数被重置为零。块磨 损次数是5意味着所有条目E1 E4已经磨损五次。在这种条件下，初始化处 理能够通过将所有条目E1 E4重置为0来管理条目磨损次数。
图8B和8C示出了在恢复逻辑块的情况下初始化条目磨损次数的特征。 在这种情况下，与图8A的特征不同，尽管所有条目磨损次数未达到阈值， 但是仍执行初始化。
在该实施例中，基于条目磨损次数的变化来执行初始化。这里，变化是 指条目磨损次数距平均值m有多远。例如，如果条目磨损次数距平均值m很 远，则这意味着变化较大。相反，如果条目磨损次数离平均值m较近，则这 意味着差量较小。
图8B示出了当条目磨损次凄史散布在小范围内(即小变化)时的初始化特 征。参考图8B，条目磨损次数距平均值m较近地分布。在这种情况下，块磨 损次数增加平均值m,并且条目磨损次数被重置为零。结果，假设所有条目 中的每一个已经被磨损m次。由于条目磨损次数被限制在小变化内，该方法 在平衡磨损程度方面是有效的。
图8C示出了当条目磨损次数散布在宽范围内(即大变化)时的初始化特 征。参考图8C,条目磨损次数距平均值m远远地分布。在这种情况下，逻辑 块的首部存储无效信息。该无效信息是指逻辑块仍未被分配并且被限制在可 用状态，在该可用状态下维持条目磨损次数。之后，如果逻辑块被分配用于 数据，则参考条目磨损次数来执行磨损平衡处理。由于在条目磨损次数之间 存在大偏差，因此维持该条目磨损次数以便平衡磨损程度。
尽管根据本发明的实施例被描述成逻辑块对应于簇以及条目对应于目录 条目，但是在结构条件上不限于此。相反，可以按照文件系统的种类以各种 形式确定逻辑块和条目的大小。
根据本发明的磨损平衡方法也可以由另 一种文件系统来进行。存在其他 用于移动通信i殳备的可用文件系统，例如Symbian FAT和嵌入式文件系统2 (EFS2 )。
Symbian操作系统(OS )是针对自1998年由欧洲移动设备制造商联盟(例如诺基亚、索尼爱立信和西门子)研发的移动电话、个人数字助理(PDA)、 智能电话等的移动专用计算机操作系统。
EFS2是EFS的改进版。EFS2用于由高通公司的实时执行(REX) OS 管理的码分多址(CDMA)移动电话。
图9是包括根据本发明各方面的半导体存储器系统的计算系统的实施例 的框图。
参考图9,根据本发明各方面的计算系统500由处理器510、控制器520、 输入单元530、输出单元540、闪存550和RAM 560组成。实线表示数据流 或通过其传送命令的系统总线。
在计算系统500中，通过输入单元(例如键盘、相机等)530从外部源 输入数据。这样的输入数据被存储在闪存550或RAM 560中。
控制器520操作来响应于来自外部源的命令而控制计算系统500的組件。 处理器510响应于控制器520的输出而进行处理操作。处理的结果^皮存储在 闪存550或RAM 560中。
输出单元540响应于控制器520的控制来操作以输出来自闪存550或 RAM 560的数据。输出单元540为用户提供来自闪存550中存储的数据的可 感知的模式。例如，输出单元540可以包括显示设备和扬声器。闪存550能 够以根据本发明各方面的磨损平衡方案来工作。
可以经由各种类型的封装将闪存550和/或控制器520安装在计算系统 500上。例如，闪存550和/或控制器520可以通过下列任何已知或后来开发 的封装类型被放置在其上，例如包括层叠封装(PoP)、球栅阵列(BGA)、 芯片规模封装(CSP)、塑料式引线芯片承载封装(PLCC)、塑料双列直插式封装 (PDIP)、晶片包中管芯封装(Die in Waffle Pack)、晶片形式的管芯封装(Die in Wafer Form)、板上芯片技术(COB)、陶覺双列直插式封装(CERDIP)、塑料公 制四方扁平封装(MQFP)、薄型四方扁平封装(TQFP)、小外型封装(SOIC)、缩 小外型封装(SSOP)、薄型小尺寸封装(TSOP)、薄型四方扁平封装(TQFP)、单 列直插式封装(SIP)、多芯片封装(MCP)、晶片级制造封装(WFP)、晶片级处理 堆栈封装(WSP)、或者晶片级处理封装(WSP)。
尽管图9中未示出，但是本领域的普通技术人员将会理解电源单元将电 力提供给计算系统500。而且，如果计算系统500是一种移动设备，则它可 以进一步包括用于向其提供电力的电池。计算系统500的性能和容量将与闪存550的性能和容量的改进成比例地^是高。
根据本发明各方面的半导体存储器系统也可应用于固态盘(SSD)。近年 来，SSD产品正受瞩目为能够替代硬盘驱动器(HDD)的有竟争力的解决方 案。SSD比机械地工作的HDD在工作速度、外部影响和功耗上更有优势。
根据本发明的半导体存储器系统也被利用为便携式存储设备。例如，半 导体存储器系统可被用作MP3播放器、数码相机、PDA、或电子书的存储设 备。而且，根据本发明的半导体存储器系统可被用作用于数字电视或个人计 算机的存储单元。
旨在涵盖落入本发明的精神和范畴之内的所有如此修改、改进和其他实施例。 因此，在法律允许的最大程度上，本发明的范畴将由所附权利要求及其等效 物的最广允许解释来确定，并且不应当由前面详细的描述和附图来限制或界 定。
权利要求
1. 一种半导体存储器系统，包括非易失性存储器，其包括多个逻辑块，每个逻辑块被划分为多个条目；文件系统，其检测待存储的数据的类型，并且根据所述数据类型来分配用于存储数据的逻辑块或条目；和转换层，其根据所述数据类型来平衡所述逻辑块或条目的磨损程度。
2. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中所分配的逻辑块中的每 个条目具有条目磨损次数，并且所述转换层^r测所分配的逻辑块中的所分配 条目的条目磨损次数是否达到预定的阈值，且根据检测的结果来交换所分配 的逻辑块的多个条目中存储的数据。
3. 如权利要求2所述的半导体存储器系统，其中所述转换层通过将其磨 损次数达到所述阈值的条目中存储的数据交换为在具有更小磨损次数的另一 条目中存储的数据，来进行数据交换。
4. 如权利要求3所述的半导体存储器系统，其中所述转换层交换所述多 个条目彼此的数据，直到所分配的逻辑块的所有条目磨损次数达到所述阈值。
5. 如权利要求2所述的半导体存储器系统，其中所述转换层根据待存储 的数据的更新频率来确定所述阈值。
6. 如权利要求5所述的半导体存储器系统，其中如果待存储的数据的更 新频率高，则所述转换层增加所述阈值。
7. 如权利要求5所述的半导体存储器系统，其中如果待存储的数据的更 新频率低，则所述转换层降低所述阈值。
8. 如权利要求2所述的半导体存储器系统，其中如果所述条目的条目磨 损次数达到所述阈值，则所述转换层将块磨损次数增加所述阈值，并且重置 所述条目磨损次数。
9. 如权利要求2所述的半导体存储器系统，其中当恢复所述逻辑块时， 如果所述条目的条目磨损次数的变化较小，则所述转换层将所述块磨损次数 增加所述条目的条目磨损次数的平均值，并且重置所述条目磨损次数。
10. 如权利要求2所述的半导体存储器系统，其中当恢复所述逻辑块时， 如果所述条目的条目磨损次数的变化较大，则所述转换层使所述逻辑块无效， 并且维持所述条目磨损次数。
11. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中所述文件系统是文件分配表FAT、 Symbian FAT、和嵌入式文件系统2 EFS2中的 一个。
12. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中如果待存储的数据是 热数据，则所述文件系统分配用于存储所述热数据的条目。
13. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中如果待存储的数据是 冷数据，则所述文件系统分配用于存储所述冷数据的逻辑块。
14. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中所述转换层参考所述 块磨损次数来分配所述逻辑块。
15. 如权利要求14所述的半导体存储器系统，其中所述转换层首先分配 具有最小磨损次数的逻辑块。
16. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中所述非易失性存储器 是可覆写的。
17. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中所述非易失性存储器 是相变随机存取存储器、》兹随机存取存储器和铁电随机存取存储器中的一个。
18. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中所述逻辑块的大小是 根据所述文件系统的类型而确定的。
19. 如权利要求18所述的半导体存储器系统，其中所述文件系统向所述 转换层提供所述逻辑块的大小信息。
20. 如权利要求18所述的半导体存储器系统，其中所述文件系统确定针 对建立或安装时间确定逻辑块的大小。
21. 如权利要求1所述的半导体存储器系统，其中所述条目的大小是根 据所述文件系统的类型而确定的。
22. 如权利要求21所述的半导体存储器系统，其中所述文件系统向所述 转换层提供所述条目的大小信息。
23. 如权利要求21所述的半导体存储器系统，其中所述文件系统针对建 立或安装时间确定条目的大小。
24. —种用于半导体存储器系统的磨损平衡方法，所述半导体存储器系 统具有多个逻辑块，每个逻辑块被划分为多个条目，所述方法包括检测待存储的数据的类型，并且根据所述数据类型分配用于所述数据的 逻辑块或条目；以及根据所述数据类型管理所述逻辑块或条目的磨损程度。
全文摘要
公开了一种半导体存储器系统及其磨损平衡方法。所述半导体存储器系统包括非易失性存储器，其包括多个逻辑块，每个逻辑块被划分为多个条目；文件系统，其检测待存储的数据的类型，并且根据所述数据类型来分配用于存储数据的逻辑块或条目；和转换层，其根据所述数据类型来平衡所述逻辑块或条目的磨损程度。通过根据数据类型来管理逻辑块或条目的磨损程度，增加了所述半导体存储器系统的性能和寿命。
文档编号G11C29/00GK101458969SQ20081018465
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月11日 优先权日2007年12月13日
发明者文珉洙, 赵准永, 金秀贞 申请人:三星电子株式会社