专利名称：非挥发性内存的写入方法
技术领域：
本发明涉及一种非挥发性内存，特别涉及一种非挥发性内存的写入(program)方法。
背景技术：
闪存为一种非挥发性固态内存装置，其可以电气方式进行抹除及写入。传统闪存可在每一记忆单元内储存单一位的信息，因而每一记忆单元具有两种可能状态。此种传统闪存因此称之为单位/单元(single-bit per cell)闪存。现今闪存可于每一记忆单元内储存两位或多位的信息，因而每一记忆单元具有二个以上的可能状态。此种闪存因此称之为多位/单元(multi-bit per cell)闪存。
图I显示传统三位/单元(3-bit per cell, 3~bpc)闪存的区块(block)的页写Λ/读取顺序OOh- > Olh- > 02h_ > 03h_ > 04h_ > 05h_ > 06h_ > 07h_ > · · · BDh- > BEh- >BFh。根据传统的页写入/读取顺序，必须在不同有效位的页之间不断地切换。此外，如果最高有效位(MSB)页在写入时发生电源中断，则位于同一字符线的其它页(例如最低有效位(LSB)页)很可能无法予以回复。再者，根据传统的页写入/读取顺序，同一区块的相邻字符线具有截然不同的写入区间或写入温度，因此，维持(retention)损失或单元临界电压会很高。因此，读取电压的调整会变得复杂。因此，亟需提出一种新颖的闪存的写入方法。
发明内容
鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种非挥发性内存的写入方法，用以改善单元临界电压及位错误率，且简化读取电压的调整机制。根据本发明实施例之一，配置非挥发性内存的至少两个区块作为一位/单元(1-bpc)区块，在每一个1-bpc区块中，仅最低有效位(LSB)页用以储存数据。读取配置区块的数据并写入非挥发性内存的一目标区块，使得每一个配置区块的数据被移至相同有效位的页。根据本发明另一实施例，配置非挥发性内存的至少一个区块作为一位/单元(1-bpc)区块，在每一个1-bpc区块中，仅最低有效位(LSB)页用以储存数据。提供一目标区块，其LSB页储存有数据。读取配置区块的数据并写入目标区块，使得每一个配置区块的数据被移至相同有效位的页，但LSB页除外。
图I显示传统三位/单元(3-bpC)闪存的区块的页写入/读取顺序。图2A例示本发明第一实施例的写入方法。
图2B显示图2A的流程图。图3显示图2A/2B所示的第一实施例的变化型。图4A显示未使用合并写入技术的3-bpc闪存的位线的临界电压分布。图4B显示使用合并写入技术的3-bpc闪存的位线的临界电压分布。图5A及图5B例示一区块及其二次写入机制。图6A及图6B例示另一区块及其二次写入机制。图7A例示本发明第二实施例的写入方法。图7B显示图7A的流程图。
图8显示图7A/7B所示的第二实施例的变化型。主要组件符号说明11 13 步骤13A 13C 步骤
具体实施例方式图2A例示本发明第一实施例的非挥发性内存的写入方法。图2B显示图2A的流程图。虽然以三位/单元(3-bpc)闪存为例，然而，本发明也可适用于多位/单元闪存(例如四位/单元闪存)，甚至可适用于其它的非挥发性内存，例如相位改变内存(phase changememory, PCM)。参阅图2A及图2B，在步骤11，闪存的一些区块(例如，至少两个区块如SLC-1、SLC-2、SLC-3)被配置为一位/单元(1-bpc)区块。亦即，仅最低有效位(LSB)页用以储存数据，然而中央有效位(CSB)页及最高有效位(MSB)则未使用。在本说明书中，LSB页、CSB页、MSB页也可分别称为低位页、中位页、高位页；而且，1-bpc、2-bpc、3-bpc也可分别称为SLC、MLC、TLC0 一般来说，相较于CSB页及MSB页，LSB页具有较高写入/读取效率及较低数据错误率。当至少两个来源1-bpc区块(例如区块SLC-I、SLC-2及SLC-3)已填满数据(步骤12)时，Ι-bpc区块的数据被读取并写入一目标区块，使得每一个来源Ι-bpc区块的数据被移至相同有效位的页(步骤13)。换句话说，不同的Ι-bpc区块占用不同有效位的页。如图2A所例示，第一 Ι-bpc区块(例如区块SLC-1)的数据被移至LSB页(步骤13A)，第二Ι-bpc区块(例如区块SLC-2)的数据被移至CSB页(步骤13B)，第三Ι-bpc区块(例如区块SLC-3)的数据被移至MSB页(步骤13C)。在另一实施例中，当至少一个来源l_bpc区块并未填满数据时，也同样执行写入动作。此时，未填有数据的页可填以默认值，例如FFh (十六进制的FF)。根据图2A及图2B所示的写入方法，由于整个区块数据可在一极短时间(例如100毫秒至10秒)进行搬移，因此同一区块的相邻字符线具有类似的写入区间或写入温度，字符线之间的维持(retention)损失或单元临界电压即可以降低，且读取电压的调整机制也可简化并加速。相较于图I所示的传统读取/写入顺序，本实施例的写入方法使用一新颖的顺序，其可避免不同有效位页的连续切换。此外，在写入发生电源中断时，由于数据仍然存在于来源Ι-bpc区块中，因此得以回复数据，因而改善电源循环(power cycle)。上述实施例(及其它实施例)的写入操作可使用以下方式之一。在其中的一种方法，可根据(闪存可支持的)单一区块写入命令以进行写入，该命令由外部控制器发出给闪存。闪存在接收到该命令后，可在闪存内部执行写入。因此，数据不需读出闪存，且不需进行错误更正码(ECC)的译码。另一种方式是由控制器针对每一页发出一命令给闪存，该闪存则根据命令以执行相应页的写入。在又一种方式中，控制器发出数据搬移命令，例如复制写入(copy-back-program)命令,在闪存内部进行写入,而不需从闪存读取数据且不需错误更正码(ECC)的译码。还有一种方式是由控制器从来源Ι-bpc区块读取数据再写至闪存，以完成写入动作。图3显示图2A/2B所示的第一实施例的变化型。在变化型实施例中，一些来源Ι-bpc区块(例如区块SLC-2及SLC-3)可使用合并(merge)写入技术在同时写入。由于来源Ι-bpc区块(例如区块SLC-2及SLC-3)的数据是可得的，因此，可将这些数据先予以结合，再依字符线的顺序一一地将结合后的数据移至目标3-bpc闪存的CSB页及MSB页。图4A显示未使用合并写入技术的3-bpc闪存的位线的临界电压分布，且图4B显示使用合并写入技术的3-bpc闪存的位线的临界电压分布。经观察图4B可知，对于给定的每一个字符线，CSB页及MSB页是在同时写入的，而非先写完所有CSB页再写MSB页。
对于上述写入方法，还可使用二次写入技术，用以补偿耦合效应及维持(retention)效应。有关二次写入的细节可参考本发明申请人另一申请案，题为“多位/单元非挥发性内存的使用新顺序的二次写入方法”，申请日为2010年7月14日，申请号为099123079。图5A及图5B例示一区块及其二次写入机制，其中，在目前字符线(例如WLn+1)的MSB页之后，接着对目前字符线的前一字符线(例如WLn)的MSB页进行二次写入。换句话说，MSB页是依字符线顺序依序进行二次写入。图6A及图6B例示另一区块及其二次写入机制，其中，在一些字符线的MSB页之后，接着针对这些字符线的至少一部份字符线(例如WLO WLn-I)的MSB页进行二次写入。换句话说，MSB页是以区块为基础而进行二次写入。图7A例示本发明第二实施例的非挥发性内存的写入方法。图7B显示图7A的流程图。第二实施例类似于第一实施例(图2A/2B)，不同的地方如下所述。在本实施例中，一个Ι-bpc区块提供作为目标区块，其LSB页储存有数据，并读取至少一个Ι-bpc区块的数据以写入目标区块，使得每一个来源Ι-bpc区块的数据被移至相同有效位(但LSB除外)的页(步骤13)。换句话说，不同的Ι-bpc区块占用不同有效位的页。如图7A所例示，第一Ι-bpc区块(例如区块SLC-1)提供作为目标区块，第二 Ι-bpc区块(例如区块SLC-2)的数据被移至目标区块的CSB页(步骤13B)，且第三Ι-bpc区块(例如区块SLC-3)的数据被移至目标区块的MSB页(步骤13C)。类似于图3，本实施例也可使用合并写入技术，如图8所示，其显示图7A/7B所示的第二实施例的变化型。此外，类似于图5A/5B或图6A/6B图，本实施例也可使用二次写入机制以补偿I禹合效应及维持(retention)效应。根据上述实施例，由于写入动作是搬移整个来源区块的LSB页(无论来源1-bpc区块是否填满数据)，由于尚未写入下一字符线，因此单元临界电压不会太低，且可降低位
错误率。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明；凡其它未脱离发明所公开精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种非挥发性内存的写入方法，包含 配置所述非挥发性内存的至少两个区块作为一位/单元(1-bpc)区块，在每一个该Ι-bpc区块中，仅最低有效位(LSB)页用以储存数据 '及 读取配置区块的数据并写入所述非挥发性内存的一目标区块，使得每一个所述配置区块的数据被移至相同有效位的页。
2.如权利要求I项所述非挥发性内存的写入方法，其中该非挥发性内存为一个多位/单元闪存。
3.如权利要求2所述的非挥发性内存的写入方法，其中所述闪存为一个三位/单元(3-bpc)闪存，且三个配置区块的数据分别移至所述目标区块的LSB页、中央有效位(CSB)页及最高有效位(MSB)页。
4.如权利要求I所述的非挥发性内存的写入方法，其中至少一个所述Ι-bpc区块填满有数据。
5.如权利要求I所述的非挥发性内存的写入方法，其中至少两个配置区块以合并写入技术而同时移至所述目标区块，其中该至少两个配置区块的每一个字符线的数据先合并，再同时写入至所述目标区块。
6.如权利要求I所述的非挥发性内存的写入方法，还包含 二次写入所述目标区块的至少一 MSB页。
7.如权利要求6所述的非挥发性内存的写入方法，其中所述二次写入步骤包含 写入所述目标区块的一目前字符线的MSB页；及 二次写入所述目前字符线的前一字符线的MSB页。
8.如权利要求6所述的非挥发性内存的写入方法，其中所述二次写入步骤包含 写入所述目标区块的多个字符线的MSB页；及 二次写入该多个字符线的一部份字符线的MSB页。
9.如权利要求I所述的非挥发性内存的写入方法，还包含 发出一单一区块写入命令至所述非挥发性内存，其中所述非挥发性内存根据所述单一区块写入命令而在其内部进行配置区块的数据读取并写入至所述目标区块。
10.如权利要求I所述的非挥发性内存的写入方法，还包含 发出一复制写入命令至所述非挥发性内存，其中所述非挥发性内存根据所述复制写入命令而在其内部进行配置区块的数据读取并写入至所述目标区块。
11.一种非挥发性内存的写入方法，包含 配置所述非挥发性内存的至少一区块作为一位/单元(Ι-bpc)区块，在每一个该ι-bpc区块中，仅最低有效位(LSB)页用以储存数据； 提供一目标区块，其LSB页储存有数据 '及 读取配置区块的数据并写入该目标区块，使得每一个该配置区块的数据被移至相同有效位的页，但LSB页除外。
12.如权利要求11所述的非挥发性内存的写入方法，其中所述非挥发性内存为一个多位/单元闪存。
13.如权利要求12所述的非挥发性内存的写入方法，其中所述闪存为一个三位/单元(3-bpc)闪存，且两个配置区块的数据分别移至所述目标区块的中央有效位(CSB)页及最高有效位(MSB)页。
14.如权利要求11所述的非挥发性内存的写入方法，其中至少一个所述Ι-bpc区块填满有数据。
15.如权利要求11所述的非挥发性内存的写入方法，其中至少二个配置区块以合并写入技术而同时移至所述目标区块，其中该至少二个配置区块的每一个字符线的数据先合并，再同时写入至所述目标区块。
16.如权利要求11所述的非挥发性内存的写入方法，还包含 二次写入所述目标区块的至少一个MSB页。
17.如权利要求16所述的非挥发性内存的写入方法，其中该二次写入步骤包含 写入所述目标区块的一目前字符线的MSB页；及 二次写入所述目前字符线的前一字符线的MSB页。
18.如权利要求16所述的非挥发性内存的写入方法，其中该二次写入步骤包含 写入所述目标区块的多个字符线的MSB页；及 二次写入该多个字符线的一部份字符线的MSB页。
19.如权利要求11所述的非挥发性内存的写入方法，还包含 发出一单一区块写入命令至所述非挥发性内存，其中所述非挥发性内存根据所述单一区块写入命令而在其内部进行配置区块的数据读取并写入至所述目标区块。
20.如权利要求11所述的非挥发性内存的写入方法，还包含 发出一复制写入命令至所述非挥发性内存，其中所述非挥发性内存根据所述复制写入命令而在其内部进行配置区块的数据读取并写入至所述目标区块。
全文摘要
一种非挥发性内存的写入方法。配置非挥发性内存的至少两个区块作为一位/单元(1-bpc)区块。读取配置区块的数据并写入一目标区块，使得每一配置区块的数据被移至相同有效位的页。在另一实施例中，部分配置区块的数据被读取并写入另一配置区块。
文档编号G06F12/02GK102929784SQ201110258888
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月10日
发明者黄汉龙, 周铭宏 申请人:擎泰科技股份有限公司