固态存储装置及其读取电压设定方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种固态存储装置，特别是一种闪存模块的读取电压设定方法。
【背景技术】
[0002]数码相机、手机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对存储媒体的需求也急速增加。由于闪存(flash memory)具有数据非易失性、省电、体积小、无机械结构、读写速度快等特性，最适于可携式电子产品，例如笔记本电脑。固态硬盘就是一种以闪存作为存储媒体的存储装置。因此，近年闪存产业成为电子产业中相当热门的一环。
[0003]图1是根据现有技术所绘制的闪存元件的示意图。
[0004]请参照图1,闪存元件I包含用于存储电子的电荷捕捉层(charge trappinglayer) 2、用于施加电压的控制栅极(Control Gate) 3、隧穿氧化层(Tunnel Oxide) 4与多晶娃间介电层(Interpoly Dielectric) 5。当欲写入数据至闪存元件I时,可通过将电子注入电荷捕捉层2以改变闪存元件I的临界电压，由此定义闪存元件I的数字高低状态，而实现存储数据的功能。在此，注入电子至电荷捕捉层2的过程称为程序化。反之，当欲将所存储的数据移除时，通过将所注入的电子从电荷捕捉层2中移除，则可使闪存元件I回复为未被程序化前的状态。
[0005]在写入与抹除过程中，闪存元件I会随着电子的多次的注入与移除而造成磨损，导致电子写入速度增加并造成临界电压分布变宽。因此，在多次写入与抹除后，闪存元件I可能无法被正确地识别其存储状态，而产生错误位。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提供一种固态存储装置及其读取电压设定方法，其能够在存储单元发生磨损时，正确地识别其存储状态。
[0007]本发明提出一种固态存储装置的读取电压设定方法，固态存储装置包含闪存模块用于存储数据。闪存模块具有多个存储单元，而每一存储单元具有第一存储状态与第二存储状态，所述读取电压设定方法包括下列步骤。首先，调整存储单元的预设读取电压以获得多个检测读取电压。接着，分别地施予预设读取电压以及这些检测读取电压至存储单元，以读取分别关联于预设读取电压以及这些检测读取电压的多个验证数据。之后，根据关联于预设读取电压以及这些检测读取电压的验证数据，计算并记录相互相邻的预设读取电压以及这些检测读取电压之间的多个统计参量。根据这些统计参量来获取一优化读取电压。
[0008]在本发明的一范例实施例中，上述调整存储单元的预设读取电压以获得这些检测读取电压的步骤包括:以预设读取电压作为基准，根据预设读取电压以及多个预设区间而获得这些检测读取电压，其中检测读取电压的数目与预设区间的数目相等。
[0009]在本发明的一范例实施例中，上述根据关联于预设读取电压以及检测读取电压的验证数据，计算并记录相互相邻的预设读取电压以及检测读取电压之间的统计参量的步骤包括:计算关联于预设读取电压以及所述检测读取电压的验证位数据之中被识别为第一状态的位数据的多个变动量。依据预设读取电压与所述检测读取电压各自对应的变动量以及预设区间，计算以获取相互相邻的预设读取电压以及所述检测读取电压之间的多个统计参量。
[0010]在本发明的一范例实施例中，上述在根据所述统计参量来获取优化读取电压的步骤之前，还包括:施予一额外检测读取电压至存储单元，并计算与额外检测读取电压相邻的所述检测读取电压其中之一以及额外检测读取电压之间的额外统计参量。将额外统计参量记录为统计参量其中之一。
[0011]在本发明的一范例实施例中，上述根据统计参量来获取优化读取电压的步骤包括:根据当前记录的统计参量来建立多项式方程式，以通过多项式方程式近似统计参量。根据多项式方程式寻找最小估测值，并依据最小估测值获取优化读取电压。
[0012]在本发明的一范例实施例中，上述在根据当前记录的统计参量来建立多项式方程式，以通过多项式方程式近似这些统计参量的步骤之前，还包括:判断是否可从统计参量搜寻到局部最小值。若无法从统计参量搜寻到局部最小值，施予额外检测读取电压至存储单元，以获取额外统计参量并将额外统计参量记录为统计参量其中之一。
[0013]在本发明的一范例实施例中，上述在施予额外检测读取电压至存储单元，以获取将额外统计参量并将额外统计参量记录为统计参量其中之一的步骤之前，还包括:判断读取次数是否大于预设次数，其中读取次数为施予检测读取电压以及预设读取电压至存储单元的次数以及施予额外检测读取电压至存储单元的次数的总和。若读取次数大于预设次数，根据当前记录的统计参量来获取优化读取电压。
[0014]在本发明的一范例实施例中，上述在根据当前记录的统计参量来建立多项式方程式，以通过多项式方程式近似统计参量的步骤之后，还包括:依据多项式方程式以及统计参量，判断二次近似方程与统计参量是否属于正常状态。当多项式方程与统计参量并非属于正常状态，施予额外检测读取电压至存储单元，以获取额外统计参量并将额外统计参量记录为统计参量其中之一。
[0015]在本发明的一范例实施例中，上述读取电压设定方法，还包括:依据参数模型辨别所述统计参量属于第一偏移状态或第二偏移状态。当统计参量属于第一偏移状态，选择大于预设读取电压的额外检测读取电压。当统计参量属于第二偏移状态，选择小于预设读取电压的额外检测读取电压。
[0016]从另一观点来看，本发明提出一种固态存储装置，包括闪存模块以及存储控制器。闪存模块具有多个存储单元，且每一存储单元具有第一存储状态与第二存储状态。存储控制器耦接至闪存模块，且存储控制器用于调整存储单元的预设读取电压以获得多个检测读取电压。存储控制器还用于分别地施予预设读取电压以及这些检测读取电压至存储单元，以读取分别关联于预设读取电压以及检测读取电压的多个验证数据。存储控制器还用于根据关联于预设读取电压以及检测读取电压的验证数据，计算并记录相互相邻的预设读取电压以及这些检测读取电压之间的多个统计参量。存储控制器还用于根据统计参量来获取优化读取电压。
[0017]基于上述，本范例实施例的读取电压设定方法以及固态存储装置可以根据存储单元的临界电压分布使用适当的检测读取电压值来调整预设读取电压，由此正确地识别存储单元的存储状态，以避免存储单元所存储的数据遗失。
【附图说明】
[0018]图1是根据现有技术所绘制的闪存元件的示意图；
[0019]图2是根据一范例实施例的固态存储装置的概要方块图；
[0020]图3是根据一范例实施例的闪存模块的概要方块图；
[0021]图4是根据一范例实施例的存储单元阵列的示意图；
[0022]图5是根据一范例实施例的闪存模块中的存储状态与临界电压关系示意图；
[0023]图6是根据一范例实施例的闪存模块中的存储状态与临界电压关系另一示意图；
[0024]图7是依照本发明一实施例的一种读取电压设定方法的流程图；
[0025]图8为依照本发明一实施例的变动量与临界电压的关系示意图；
[0026]图9是依照本发明一实施例的统计参量与临界电压的关系示意图；
[0027]图10为依照本发明一实施例的变动量与临界电压的关系示意图；
[0028]图11是依照本发明一实施例的统计参量与临界电压的关系示意图。
[0029]1:闪存元件
[0030]2:电荷捕捉层
[0031]3:控制栅极
[0032]4:隧穿氧化层
[0033]5:多晶硅间介电层
[0034]100:固态存储装置
[0035]102:连接器
[0036]104:存储控制器
[0037]106:闪存模块
[0038]2202:存储单元阵列
[0039]2204:字线控制电路
[0040]2206:位线控制电路
[0041]2208:行译码器
[0042]2210:数据输入/输出缓冲器
[0043]2212:控制电路
[0044]702:存储单元
[0045]704:位线
[0046]706:字线
[0047]708:源极线
[0048]712:选择栅漏极晶体管
[0049]714:选择栅源极晶体管
[0050]VA、VB、VC:读取电压
[0051]VR:预设读取电压
[0052]VR_1:理想读取电压
[0053]A、B:存储状态
[0054]L、M:曲线
[0055]Z_l、Z_2、al、a2:斜线区域
[0056]VDI?VD6:检测读取电压
[0057]Rl?R5:预设区间
[0058]Vl?V6:变动量
[0059]Smin:最小估测值
[0060]Vest:优化读取电压
[0061]S710?S780:本发明一实施例的读取电压设定方法的各步骤
【具体实施方式】
[0062]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0063]一般而言，固态存储装置包括闪存模块与存储控制器。通常固态存储装置与主机系统一起使用，以使主机系统可将数据写入至固态存储装置或从固态存储装置中读取数据。
[0064]图2是根据第一范例实施例的固态存储装置的概要方块图。请参照图2，固态存储装置100包括连接器102、存储控制器104与闪存模块106。
[0065]在本范例实施例中，连接器102是兼容于通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)标准。