非易失性存储器的健康状态的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及用于确定和利用非易失性存储器的健康状态(例如所预期的剩余寿命)的示例。
【发明内容】
[0002]第一实施例涉及一种用于确定非易失性存储器的健康状态的方法，所述方法包括:
[0003]-基于至少一个用于确定所述非易失性存储器的可预测性故障的指标(indicator)来确定所述健康状态。
[0004]第二实施例涉及一种集成电路，所述集成电路包括:
[0005]-非易失性存储器；
[0006]-用于基于至少一个用于确定所述非易失性存储器的可预测性故障的指标来确定所述非易失性存储器的或者所述非易失性存储器的一部分的健康状态的电路。
[0007]第三实施例涉及一种系统，所述系统包括:
[0008]-至少一个包括非易失性存储器的集成电路；
[0009]-布置用于基于至少一个用于确定所述非易失性存储器的可预测性故障的指标来确定所述非易失性存储器的或者所述非易失性存储器的一部分的健康状态的软件或者硬件。
[0010]第四实施例涉及一种用于确定非易失性存储器的健康状态的设备，所述设备包括:
[0011]-用于基于至少一个用于确定所述非易失性存储器的可预测性故障的指标来确定所述健康状态的装置。
[0012]第五实施例涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品可直接地装载进数字处理设备的存储器之中，所述计算机程序产品包括用于执行在此描述的方法的步骤的软件代码部分。
【附图说明】
[0013]参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。
[0014]图1示出包括两个编程脉冲的示意性图形；
[0015]图2示出包括四个擦除脉冲的示意性图形；
[0016]图3示出包括鉴于不同读取电平的用于已写入的NVM单元的阈值电压分布和用于已擦除的NVM单元的阈值电压分布的示例性图形。
【具体实施方式】
[0017]在现有的应用和用例场合中有一个普遍的动机:在即将发生的存储器故障、尤其嵌入式的非易失性存储器(NVM)故障实际发生之前知晓该故障。这可以允许在实际故障之前及时地安排更换，但避免更换仍然良好工作的设备。
[0018]与在通过操作系统来利用该设备的文件系统的级别上的间接且不精确的检查相比，在此提出的示例尤其允许在设备自身(例如NVM硬件)的级别上来检查设备的健康。
[0019]术语“健康”(即:“健康状态”)尤其指的是关于设备的具有以下特征的信息，该信息允许确定与该设备的整体(或剩余)寿命相关的实际状态。因此，健康尤其可以允许确定该设备例如在预期到(不可纠正的)故障之前所剩下的一个时间段或操作的数量。应当注意:基于所确定的这样的健康而得出的该设备所剩下的时间和/或该设备仍然能够执行的操作的数量可能是一种估计，该估计可能是基于例如先前的经验和/或统计数字得出的。
[0020]在此描述的示例尤其提出至少一种关于NVM的健康的指标。可以利用NVM借助于预测性编程、渐进式的擦除方法和/或硬读/正常读阈值来监控该指标。作为一种选择，可以通过硬化来激发该NVM，该硬化可以是一种修复和/或改善该NVM的健康的选择。因此，示例尤其涉及嵌入式NVM的健康状态的自我监控、分析和/或报告。
[0021]S.M.A.R.T.(自我监控、分析及报告技术；通常写为SMART)是用于计算机硬盘驱动器(HDD)和固态驱动器(SSD)的监控系统，其用于检测和报告可靠性的各种指标，以此希望预测故障(参见 http://en.wikipedia.0rg/wiki/S.M.A.R.Τ)。当 S.M.A.R.Τ.预测到故障时，用户可以选择更换驱动器以避免运行意外中断或数据丢失。
[0022]尤其存在两种不同类型的硬盘故障:
[0023]-突然且无警告地发生的不可预测性故障。这种故障的范围从电子部件变得有缺陷到突然的机械故障(其可以是由不正确的处理而导致)。
[0024]-由诸如机械磨损和存储表面的逐渐退化的缓慢过程所引起的可预测性故障。即将来临的故障可以通过监控来加以确定。例如，增加的热输出、增加的噪音水平、数据的读取和/或写入的问题或者在损坏的扇区的数量方面的增加可以表明故障即将来临。
[0025]与其实现相独立地，对于许多电子系统而言有利的是尽可能长时间地保持系统存活(可操作)并且对于系统实际发生故障无需等待太久。
[0026]一个例子涉及一种离岸地位于海中的风力涡轮机的控制系统:过早更换控制系统是昂贵的，但是更昂贵的是需要计划外的维护访问来更换已经有缺陷的控制系统。
[0027]有许多其他的用例场合或系统，例如工业系统或汽车系统，对于它们而言优选的是在其实际故障之前更换设备。
[0028]在包括具有嵌入式NVM的至少一个集成电路(IC)(例如具有集成的非易失性存储器的微控制器)的系统中，该嵌入式的非易失性存储器具有有限的寿命，该有限的寿命取决于多个参数，诸如:
[0029]-擦除操作的数量(整体的和对于每页);
[0030]-写入操作的数量(整体的和对于每页或每个区块);
[0031]-温度(在操作期间和在睡眠状态或关闭状态期间);
[0032]-芯片自身的具体特性，例如局部的或遍及芯片的弱点，其可能由生产工艺变化所引起。
[0033]NVM的寿命可以确定整个系统的寿命。在此提出的示例提供用于嵌入式NVM的自我监控、分析及报告，这种自我监控、分析及报告可以通过自我修复功能来得以增强。
[0034]嵌入式NVM的故障可以是以下类型:
[0035]-不可预测性故障，其突然地且无警告地发生。
[0036]-可预测性故障，其由操作期间的缓慢的或者逐渐的退化所引起。可预测性故障可以是基于以下中的至少一个的:
[0037]-擦除(或者写入)操作的有效性随着写入/擦除周期数量而退化直至在寿命结束时擦除(或者写入)操作失败，也就是说，NVM单元不再达到所预期的模拟状态。
[0038]-在特定(硬)读取条件下NVM单元的读取错误，即一些NVM单元在这些特定的读取条件下不再产生正确的数据，例如因为它们已经损失(或者获得)电荷并且它们的模拟状态受到干扰，从而可能发生数据保持故障。
[0039]-NVM单元发生读取错误，即在NVM的正常操作期间NVM单元发生读取错误。在这种情况下，一些NVM单元不再产生正确的数据，例如因为它们已经损失(或获得)过多的电荷以使得它们的模拟状态遭到破坏，这对应于数据保持故障。
[0040]-在提供了有缺陷的NVM单元的修复功能的情况下，仍然可用的(未使用的)更换单元的数量越来越少直至所有更换单元用完并且修复不再是可能的。
[0041 ] NVM故瞳指标
[0042]可以通过监控可以揭示这样的故障何时变得更可能(也就是即将发生)的某些指标来监控操作的缓慢且逐渐的退化。这样的指标例如可以是:
[0043](I)用于耐久性故障(由擦除/写入操作所引起)的指标:
[0044]-针对至少一个NVM单元(例如NVM单元的一部分或者所有NVM单元)所实施的擦除操作所需要的时间的增加量、电压的增加量和/或脉冲数量的增加。
[0045]-针对至少一个NVM单元(例如NVM单元的一部分或者所有NVM单元)所实施的写入操作所需要的时间