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12月17日提交给韩国知识产权局的申请号为10-2014-0182734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]本发明的示范性实施例涉及一种存储系统，具体而言涉及一种管理存储器件的坏块的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变为普适计算，使得可以随时随地使用计算机系统。正因为如此，便携式电子设备诸如移动电话、数字照相机和笔记本电脑的使用已经迅速增加。这样的便携式电子设备通常使用带有存储器件的存储系统，即数据储存器件。数据储存器件用作便携式设备中的主存储器或辅助存储器件。
[0005]带有存储器件的数据储存器件具有优势的原因在于，由于不存在移动部件，因此稳定性和耐久性卓越、信息访问速度高并且功耗低。具有这些优势的带有存储系统的数据储存器件的例子包括通用串行总线(USB)存储器件、具有各种接口的存储卡和固态驱动器(SSD) ο
【发明内容】
[0006]各种实施例是针对这样的存储系统及其操作方法，即可以有效管理存储器件的坏块，改善存储器件的块利用效率。
[0007]在一个实施例中，一种存储系统可以包括:存储器件，包括多个存储块，每个存储块包括多个页，其中多个页中的每个包括电耦接至多个字线的多个存储单元，储存写入数据，并且提供从主机请求的读取数据；以及控制器，适用于在存储块的第一存储块中的多个页之中查验坏页，将虚设数据编程在坏页中，以及将第一存储块作为正常块处理。
[0008]控制器可以将多个字线之中的与坏页相对应的字线确定为坏字线。
[0009]控制器可以将所述第一存储块中的所述多个页之中的电耦接至坏字线的第一页以及电耦接至邻近于坏字线的字线的第二页确定为坏页。
[0010]控制器可以在第一存储块的多个页之中查验能供用数据进行编程的正常页，以及将曾要被编程在所述第一存储块的坏页中的第一数据编程在第一存储块的正常页中。
[0011]将所述第一数据编程在正常页中之后，控制器可以将所述虚设数据编程在坏页中。
[0012]控制器可以在包括在邻近于所述第一存储块的第二存储块中的多个页之中查验能供用数据进行编程的正常页，以及将曾要被编程在所述第一存储块的坏页中的第一数据编程在第二存储块的正常页中。
[0013]在将所述第一数据编程在正常页中之后，控制器可以将所述虚设数据编程在坏页中。
[0014]当坏页的数量或与坏页相对应的字线的数量超过预设阈值时，控制器可以将第一存储块作为坏块处理。
[0015]在一个实施例中，一种操作存储系统的方法可以包括:在存储器件的多个存储块的每个存储块中的多个页之中查验坏页，其中，多个页中的每个包括电耦接至多个字线的多个存储单元；在所述存储块之中的第一存储块中所包括的多个页之中查验能供用数据进行编程的正常页；将要被编程在第一存储块的坏页中的第一数据编程在第一存储块的正常页中；以及将虚设数据编程在第一存储块的坏页中，以及将第一存储块作为正常块处理。
[0016]查验坏页可以包括:在多个字线之中查验与坏页相对应的字线，作为坏字线。
[0017]查验坏页可以包括:在每个存储块中的多个页之中查验电耦接至坏字线的第一页以及电耦接至邻近于坏字线的字线的第二页，作为坏页。
[0018]所述方法还可以包括:当坏页的数量或与坏页相对应的字线的数量超过预设阈值时，将第一存储块作为坏块处理。
[0019]所述方法还可以包括:将要被编程在第二存储块的坏页中的第二数据编程在所述第一存储块的正常页中，所述第二存储块邻近于所述第一存储块；以及将虚设数据编程在第二存储块的坏页中，以及将第二存储块作为正常块处理。
[0020]在一个实施例中，一种存储系统可以包括:存储器件，包括多个存储块，每个存储块包括多个页，其中，多个页中的每个包括电耦接至多个字线的多个存储单元；以及控制器，适用于在存储块的第一存储块中的多个页之中查验坏页，以及基于查验坏页的结果来确定第一存储块是否是坏块。
[0021]控制器可以将多个字线之中的与坏页相对应的字线确定为坏字线，以及将第一存储块中的多个页之中的电耦接至坏字线以及坏字线的邻近字线的一个或更多个页确定为坏页。
[0022]当坏页的数量或与坏页相对应的字线的数量小于预设阈值时，控制器可以将要被编程在坏页中的数据编程在第一存储块中的多个页之中的不同于所述坏页的正常页中，将虚设数据编程在坏页中，以及将第一存储块作为正常块处理。
[0023]当坏页的数量或与坏页相对应的字线的数量超过预设阈值时，控制器可以将第一存储块作为坏块处理。
[0024]当正常页的数量小于预设数量时，控制器可以将数据编程在第二存储块的正常页中，所述第二存储块邻近于第一存储块。
【附图说明】
[0025]图1是说明包括根据一个实施例的存储系统的数据处理系统的图。
[0026]图2是说明图1的存储系统中的存储器件的图。
[0027]图3是说明根据一个实施例的存储器件中的存储块的电路图。
[0028]图4至图11是图示地说明根据一个实施例的存储系统中的存储器件的图。
[0029]图12和图13是帮助解释根据一个实施例的图1的存储系统中的坏块管理操作的示意图。
[0030]图14是帮助解释根据一个实施例的图1的存储系统中用于执行坏块管理的过程的示意流程图。
【具体实施方式】
[0031]以下将参考附图详细描述各种实施例。然而本发明可以实现为不同的形式且不应当解释为局限于本文中所述的实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并且对本领域技术人员来说将完全覆盖本发明的范围。贯穿本公开，贯穿各种附图和本发明的实施例，相同的附图标记指代相同的部分。
[0032]附图不一定成比例，在某些情况下，已经对比例进行放大以便清楚地说明实施例的特征。当元件被称为连接或耦接至另一元件时，应当理解前者可以直接连接或耦接至后者，或者通过其间的中间元件电连接或耦接至后者。此外，当描述了一个“包括”或“具有”一些元件，如果不存在特别限制，那么应当理解其可以仅包括或具有所述元件，或者其可以包括或具有其他的元件以及所述元件。除非相反地被提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
[0033]图1是说明包括根据本发明的实施例的存储系统的数据处理系统的图。
[0034]参考图1，数据处理系统100可以包括主机102和存储系统110。
[0035]例如，主机102包括诸如移动电话、MP3播放器和膝上电脑的便携式电子设备或诸如台式电脑、游戏机、TV和投影仪的电子设备。
[0036]存储系统110响应于来自主机的请求而操作，特别是储存将要被主机102访问的数据。换句话说，存储系统110可以用作主机102的主存储器件或辅助存储器件。存储系统110可以根据将与主机102电耦接的主机接口的协议而实现为各种类型储存器件中的任意一种。例如，存储系统110可以实现为诸如固态驱动器(SSD)、多媒体卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、尺寸减小的 MMC(RS-MMC)、micro_MMC、安全数字(SD)卡、min1-SD、micro_SD、通用串行总线(USB)储存器件、通用闪存储存(UFS)器件、微型快闪(CF)卡、智能媒介(SM)卡、记忆棒等等的各种类型的储存器件中的任意一种。
[0037]实现存储系统110的储存器件可以实现为诸如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)的易失性存储器件或非易失性存储器件，诸如只读存储器(ROM)、掩模型ROM (MROM)、可编程ROM (PROOM)、可擦除可编程ROM (EPROM)、电可擦除可编程ROM (EEPROM)、铁电随机存取存储器(FRAM)、相变RAM (PRAM)、磁性RAM (MRAM)、电阻型RAM(RRAM)。
[0038]存储系统110包括储存要被主机102访问的数据的存储器件150和控制数据在存储器件150中储存的控制器130。
[0039]控制器130和存储器件150可以被集成至一个半导体器件。例如，控制器130和存储器件150可以被集成至一个半导体器件并且配置固态驱动器(SSD)。当存储系统110用作SSD时，可以显著增加与存储系统110电耦接的主机102的操作速度。
[0040]控制器130和存储器件150可以被集成至一个半导体器件并且配置存储卡。例如，控制器130和存储卡150可以被集成至一个半导体器件并且配置存储卡，诸如个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡、微型快闪(CF)卡、智能媒介(SM)卡、记忆棒、多媒体卡(MMC)、RS-MMC 和 micro-MMC、安全数字(SD)卡、min1-SD、micro-SD 和 SDHC 以及通用闪存储存(UFS)器件。
[0041]再例如，存储系统110可以配置计算机、超移动PC(UMPC)、工作站、上网本、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、网络书写板、平板电脑、无线电话、移动电话、智能电话、电子书、便携式多媒体播放器(PMP)、便携式游戏机、导航仪、黑匣子、数字照相机、数字多媒体播放(DMB)器、三维(3D)电视、智能电视、数字录音机、数字音频播放器、数字图像记录仪、数字图像播放器、数字录像机、数字视频播放器、配置数据中心的储存设备、在无线环境中能够收发信息的设备、配置家庭网络的各种电子设备中的一种、配置计算机网络的各种电子设备中的一种、配置远程信息处理网络的各种电子设备中的一种、RFID设备或配置计算系统的各种组成元件中的一种。
[0042]当电源被切断时，存储系统110的存储器件150可以保留储存的数据，特别是在写入操作期间储存从主机102提供的数据，在读取操作期间将储存的数据提供给主机102。存储器件150包括多个存储块152、154、156。每个存储块152、154、156包括电耦接至多个字线(WL)的多个存储单元。存储器件150可以是非易失性存储器件，例如闪存存储器。闪存存储器可以具有三维(3D)层叠结构。由于稍后将参考图2至图11对存储器件150的结构以及存储器件150的三维(3D)层叠结构进行详细描述，因此现在将省略其详细描述。
[0043]存储系统110的控制器130响应于来自主机102的请求来控制存储器件150。例如，控制器130将从存储器件150读取的数据提供给主机102，将从主机102提供的数据储存在存储器件150中。为此，控制器130控制存储器件150的整体操作，诸如读取操作、写入操作、编程操作和擦除操作。
[0044]详细地，控制器130包括主机接口单元132、处理器134、错误校正码(ECC)单元138、电源管理单元140、NAND闪存控制器(NFC) 142和存储器144。
[0045]主机接口单元132处理从主机102提供的命令和数据，并且可以配置为通过诸如通用串行总线(USB)、多媒体卡(MMC)、外设组件互连-快速(PC1-E)、串行SCSI (SAS)、串行高级技术附件(SATA)、并行高级技术附件(PATA)、小型计算机系统接口(SCSI)、增强小型磁盘接口(ESDI)和集成驱动电路(IDE)的各种接口协议中的至少一种与主机102通信。
[0046]ECC单元138检测和校正在读取操作期间从存储器件150读取的数据中包括的错误。即，对从存储器件150读取的数据执行错误校正解码操作之后，ECC单元138可以确定所述错误校正解码操作是否已经成功，响应于确定结果来输出指示信号，基于由ECC解码过程产生的奇偶位来校正读取数据的错误位。如果错误位的数量等于或大于可校正错误位的阈值数，那么ECC单元138不可以校正错误位，而可以输出表明其不能校正错误位的错误校正失败信号。
[0047]ECC单元138可以基于编码调制来执行错误校正操作，所述编