存储系统及其操作方法【专利说明】存储系统及其操作方法[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请要求2014年10月24日提交的申请号为10_2014_0145223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]本发明的示例性实施例涉及一种存储系统，尤其涉及一种存储系统及其操作方法。【
背景技术：
】[0004]近来，计算环境的范例已经改变为可在任何时间及任何地点使用计算机系统的泛在计算。由于此事实，便携式电子设备(例如手机、数字相机及笔记本电脑)的使用已经迅速地增加。一般而言，这样的便携式电子设备使用包括存储器件的存储系统(或数据储存器件)。数据储存器件被使用作为便携式电子设备的主存储器或辅助存储器。[0005]包括存储器件的数据储存器件提供相对高的信息访问速度及相对小的功率消耗的优点。此外，由于无需移动部件，稳定性及耐久性很优异。具有这样优点的数据储存器件包括通用串行总线(USB)存储器件、具有各种接口的存储卡、及固态硬盘(SSD)。【
发明内容】[0006]本发明的各种实施例针对一种能够使功率消耗最小化的存储系统及其操作方法。[0007]在本发明的一个实施例中，一种存储系统可包括:存储器件，包括多个块以及分别对应于所述块的多个页缓冲器，其中每个块包括储存数据的多个页；以及控制器，适用于:当操作模式即将改变为电源节省模式时，将储存在包括于所述控制器中的存储器中的数据备份在所述页缓冲器中。[0008]所述存储器可包括多个存储单元及多个缓冲器单元。[0009]当所述操作模式即将自所述电源节省模式改变为激活模式时，所述控制器可将备份在所述页缓冲器中的数据恢复至所述存储器。[0010]在所述电源节省模式开始之前，所述控制器可基于优先级而同时或顺序地将储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据备份在所述页缓冲器中，以及当所述操作即将自所述电源节省模式改变为所述激活模式时，所述控制器可将备份在所述页缓冲器中的数据恢复至相应的对应存储单元及缓冲器单元。[0011]所述优先级可基于储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据的使用而被确定。[0012]当所述操作模式即将自所述电源节省模式改变为所述激活模式时，所述优先级可基于储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据的恢复顺序而被确定。[0013]所述优先级可基于所述存储单元及所述缓冲器单元在所述激活模式中的功率消耗量而被确定。[0014]所述优先级可基于储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据的大小而被确定。[0015]所述优先级可基于储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据的潜伏时间而被确定，所述潜伏时间可包括将储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据备份在所述页缓冲器单元中的潜伏时间，和/或将备份在所述页缓冲器中的数据恢复至相应的对应存储单元及缓冲器单元的潜伏时间。[0016]当自主机接收操作模式改变命令时、或当所述激活模式中的操作未执行预定时间时，所述控制器可将所述操作模式自所述激活模式改变为所述电源节省模式，以及当自所述主机接收所述操作模式改变命令时、或当检测到所述激活模式中的操作的执行时，所述控制器可将所述操作模式自所述电源节省模式改变为所述激活模式。[0017]当自所述主机接收所述操作模式改变命令时，所述优先级可被接收。[0018]在所述操作模式自所述激活模式改变为所述电源节省模式之前，所述控制器可将数据储存信息储存于在所述电源节省模式中维持电源开启状态的寄存器中，所述数据储存信息表示储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据被备份在所述页缓冲器中。[0019]所述寄存器可被包括于编程存储器中或包括于所述控制器中的电源管理单元(PMU)中。[0020]在本发明的一个实施例中，一种用于操作包括存储器件及控制器的存储系统的方法可包括:在激活模式中，将数据储存在包括于所述存储器件中的多个页中；将对应于所述激活模式中的操作的数据储存在包括于所述控制器中的存储器中；当操作模式即将自所述激活模式改变为电源节省模式时，将储存在所述存储器中的数据备份在多个页缓冲器中；以及当所述操作模式即将自所述电源节省模式改变为所述激活模式时，将备份在所述页缓冲器中的数据恢复至所述存储器。[0021]所述存储器可包括多个存储单元及多个缓冲器单元。[0022]在所述电源节省模式开始之前，可基于优先级而同时或顺序地将储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据备份在所述页缓冲器中，以及当所述操作即将自所述电源节省模式改变为所述激活模式时，可将备份在所述页缓冲器中的数据恢复至相应的对应存储单元及缓冲器单元。[0023]可基于所述存储单元及所述缓冲器单元在所述激活模式中的功率消耗量以及储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据的使用、大小及潜伏时间中的至少一个来确定所述优先级。[0024]可基于储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据的潜伏时间来确定所述优先级，所述潜伏时间包括将储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据备份在所述页缓冲器中的潜伏时间，和/或将备份在所述页缓冲器中的数据恢复至相应的对应存储单元及缓冲器单元的潜伏时间。[0025]当从主机接收操作模式改变命令、或当所述激活模式中的操作未执行预定时间时，可改变为所述电源节省模式，以及当从所述主机接收所述操作模式改变命令、或当检测到所述激活模式中的操作的执行时，可改变为所述激活模式。[0026]在自所述激活模式改变为所述电源节省模式之前，在备份所述数据中，将数据储存信息储存于在所述电源节省模式中维持电源开启状态的寄存器中，所述数据储存信息表示储存在所述存储单元及所述缓冲器单元中的数据被备份在所述页缓冲器中。【附图说明】[0027]图1为说明根据本发明实施例的包括存储系统的数据处理系统的图。[0028]图2为图1中所示的存储系统中的存储器件的详细图。[0029]图3为图2中所示的存储器件中的存储块的存储器单元阵列电路的图。[0030]图4至图11为用于描述图1中所示的存储系统中的存储器件的图。[0031]图12至图14为用于描述图1中的存储系统中用来最小化功率消耗的电源节省模式操作的图。[0032]图15为用于描述图1中的存储系统中用来执行操作模式改变的过程的流程图。【具体实施方式】[0033]以下将参照附图详细描述各个实施例。然而，本发明可以采用不同形式来实施，而不应局限于本文所列的实施例。确切地说，提供这些实施例使得本公开将是完整和彻底的，并且将向本领域技术人员完全传达本发明的范围。在本公开中，相似的附图标记涉及本发明的各附图和实施例中的相似部分。[0034]还要注意的是，在本说明书中，“连接/耦接”不仅指一个部件直接与另一部件耦接，而且还指经由中间部件与另一个部件间接耦接。此外，只要未特意提及，单数形式可以包括多个形式。还要理解的是，本公开中的“在…上”和“在…之上”的意思应以最广义的方式来解释，使得“在…上”不仅指“直接在…上”，而且还指在其之间具有中间特征或中间层的情况下“在…上”，而“在…之上”不仅指在顶部，而且还指在其之间具有中间特征或中间层的情况下在顶部。当第一层被称为在第二层“上”或在衬底“上”时，其不仅指第一层直接形成在第二层或衬底上，而且还指有第三层存在于第一层与第二层或衬底之间。[0035]图1为说明根据本发明实施例的包括存储系统的数据处理系统100的图。[0036]请参阅图1，数据处理系统100可包括主机102及存储系统110。[0037]举例来说，主机102包括便携式电子设备(例如手机、MP3播放器及笔记本电脑)或电子设备(例如台式计算机、游戏机、TV及投影机)。[0038]存储系统110响应于来自主机102的请求而操作，尤其是储存要由主机102访问的数据。换言之，存储系统110可被使用作为主机102的主存储器或辅助存储器。根据与主机102电耦接的主机接口的协议，存储系统110可被实现为各种储存设备的任一个。举例来说，存储系统110可被实现为如下的各种储存设备的任一个，如固态硬盘(SSD)、MMC形式的多媒体卡、eMMC(嵌入式MMC)、RS-MMC(尺寸减小的MMC)与微型MMC(micro_MMC)、SD形式的安全数字卡、小型SD(min1-SD)与微型SD(micro-SD)、通用串行总线(USB)储存设备、通用快闪储存(UFS)设备、紧凑型快闪(CF)卡、智能媒体卡、记忆棒等。[0039]形成存储系统110的储存设备可被实现为易失性存储器件或非易失性存储器件，易失性存储器件例如为动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)，非易失性存储器件例如为只读存储器(R0M)、掩蔽型只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、铁电式随机存取存储器(FRAM)、相变随机存取存储器(PRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)及电阻式随机存取存储器(RRAM)。[0040]存储系统110包括存储器件150。存储器件150储存要由主机102访问的数据，且控制器130控制存储器件150以储存数据。[0041]控制器130及存储器件150可被集成至一个半导体器件中。举例来说，控制器130及存储器件150可被集成至一个半导体器件中以形成固态硬盘(SSD)。当存储系统110以SSD形式被使用时，与存储系统110电耦接的主机102的操作速度可显著地增加。[0042]控制器130及存储器件150可被集成至一个半导体器件中以形成存储卡。举例来说，控制器130及存储器件150可被集成至一个半导体器件以形成存储卡，例如个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)、紧凑型快闪(CF)卡、SM与SMC形式的智能媒体卡、记忆棒、MMC形式的多媒体卡、RS-MMC与微型MMC、SD形式的安全数字卡、小型SD(min1-SD)、微型SD(micro-SD)与SDHC卡、及通用快闪储存(UFS)设备。[0043]另外，存储系统110可形成计算机、超移动PC(UMPC)、工作站、网络本(net-book)、个人数字助理(PDA)、便携计算机、网络平板计算机(webtablet)、平板计算机、无线电话、手机、智能型手机、电子书(e-book)、便携式多媒体播放器(PMP)、便携式游戏机、导航设备、黑盒子、数字相机、数字多媒体广播(DMB)播放器、3D电视、智能型电视、数字音频记录器、数字音频播放器、数字图像记录器、数字影像记录器、数字影像播放器、用于数据中心的储存器、在无线环境下能够传送及接收信息的设备、用于家庭网络的各种电子设备的一个、用于计算机网络的各种电子设备的一个、用于无线数据通信系统网络的各种电子设备的一个、RFID设备、或用于计算系统的各种构件组件的一个。[0044]即使当电源被切断时，存储器件150也可保留被储存的数据，经由写入操作而储存自主机102提供的数据，且经由读取操作而提供被储存的数据至主机102。存储器件150可包括多个存储块152、154及156。存储块152、154及156的每个包括多个页。每个页包括多个存储器单元，其中多个字线(WL)与所述多个存储器单元电耦接。存储器件150可为非易失性存储器件，例如闪存。闪存可具有3D层叠结构。由于存储器件150的结构及存储器件150的3D层叠结构将参阅图2至图11稍后在以下详述，故其详细叙述在此将省略。[0045]存储系统110响应于来自主机102的请求来控制存储器件150。举例来说，控制器130提供由存储器件150读取的数据至主机102，并储存由主机102提供的数据于存储器件150中。为此，控制器130控制存储器件150的操作，例如读取、写入、编程及擦除操作。[0046]详言之，控制器130可包括主机接口(I/F)132、处理器134、协议单元136、错误校正码(ECC)单元138、电源管理单元(PMU)140、NAND快闪控制器(NFC)142及存储器144。[0047]主机接口132处理主机102的命令及数据，并可经由各种接口协议的至少一种而与主机102通信，其中所述接口协议例如通用串行总线(USB)、多媒体卡(MMC)、快速外围组件互连(PC1-E)、串行附接SCSI(SAS)、串行先进技术附件(SATA)、并行先进技术附件(PATA)、小型计算机系统接口(SCSI)、增强型小型磁盘接口(ESDI)、及集成驱动电子设备(IDE)ο[0048]当读取储存在存储器件150中的数据时，ECC单元138检测及校正包括于存储器件150中的错误。也就是说，在执行用于将自存储器件150读取的数据译码的错误校正之后，ECC单元138可确定错误校正译码是否已经成功、根据确定结果输出指示信号、及藉由使用于ECC编码过程中产生的校验位(paritybit)来校正读取数据的错误位。若错误位出现的数量等于或大于可校正错误位的阈值数量，则ECC单元138可不校正错误位，并当前第1页1 2 3 4 5 6