背景技術(shù)：

本申請(qǐng)涉及對(duì)如半導(dǎo)體閃存等可重新編程非易失性存儲(chǔ)器的操作。

能夠?qū)﹄姾蛇M(jìn)行非易失性存儲(chǔ)的固態(tài)存儲(chǔ)器(特別是采取被封裝為小形狀因數(shù)卡的eeprom和閃速eeprom的形式)已經(jīng)變成各種移動(dòng)和手持式設(shè)備(尤其是信息電器和消費(fèi)者電子產(chǎn)品)中的精選存儲(chǔ)設(shè)備。不像同樣作為固態(tài)存儲(chǔ)器的ram(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，閃存是非易失性的并且甚至在關(guān)掉電源之后保留其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。而且，不像rom(只讀存儲(chǔ)器)，類似于磁盤存儲(chǔ)設(shè)備，閃存是可重寫的。

閃速eeprom類似于eeprom(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)，因?yàn)樗强梢员徊脸牟⑶沂剐聰?shù)據(jù)寫入或“編程”到其存儲(chǔ)器單元中的非易失性存儲(chǔ)器。兩者都利用場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)中被定位在半導(dǎo)體襯底中在源極區(qū)域與漏極區(qū)域之間的溝道區(qū)域之上的浮置(未連接的)導(dǎo)電柵極。然后，通過浮柵提供控制柵極。晶體管的閾值電壓特性由保留在浮柵上的電荷的量控制。也就是說，對(duì)于浮柵上的給定電荷水平，在“接通”晶體管以便允許其源極區(qū)域與漏極區(qū)域之間導(dǎo)電之前，存在將向控制柵極施加的相應(yīng)電壓(閾值)。如閃速eeprom等閃存允許同時(shí)擦除整個(gè)存儲(chǔ)器單元塊。

浮柵可以保持一些電荷，并且因此可以被編程到閾值電壓窗口內(nèi)的任何閾值電壓水平。閾值電壓窗口的大小由設(shè)備的最小和最大閾值水平界定，所述最小和最大閾值水平進(jìn)而與可以編程到浮柵上的所述一些電荷相對(duì)應(yīng)。閾值窗口通常取決于存儲(chǔ)器設(shè)備的特性、操作條件和歷史。原則上，窗口內(nèi)的每個(gè)不同的可分解閾值電壓水平范圍可以用于指定單元的確切存儲(chǔ)器狀態(tài)。

非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備還由具有用于存儲(chǔ)電荷的介電層的存儲(chǔ)器單元制成。使用介電層而不是此前描述的導(dǎo)電浮柵元件。ono介電層延伸跨過源極擴(kuò)散與漏極擴(kuò)散之間的溝道。一個(gè)數(shù)據(jù)位的電荷被定位在與漏極相鄰的介電層中，而另一個(gè)數(shù)據(jù)位的電荷被定位在與源極相鄰的介電層中。通過分別讀取電介質(zhì)內(nèi)的空間分離電荷儲(chǔ)存區(qū)域的二進(jìn)制狀態(tài)來實(shí)施多狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

許多非易失性存儲(chǔ)器沿著襯底(例如，硅襯底)表面形成為二維(2d)或平面存儲(chǔ)器。其他非易失性存儲(chǔ)器是三維(3d)存儲(chǔ)器，所述3d存儲(chǔ)器單片地形成于具有被布置在襯底上方的有源區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)物理存儲(chǔ)器單元級(jí)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)中，兩個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)器裸片可以通過共享總線與存儲(chǔ)器控制器通信。如果沒有有效地管理，則這種總線可能變成瓶頸。具體地，當(dāng)通過輪詢裸片以便標(biāo)識(shí)裸片何時(shí)就緒來占用存儲(chǔ)器總線時(shí)，這使得存儲(chǔ)器總線對(duì)其他目的而言不可用，即使當(dāng)其他裸片可能就緒并且可以使用時(shí)。存儲(chǔ)器總線管理方案的示例將所接收到的命令解析成子命令，所述子命令然后各自占用存儲(chǔ)器總線連續(xù)的時(shí)間段(即它們不中斷地使用存儲(chǔ)器總線)。僅當(dāng)子操作的相應(yīng)裸片就緒時(shí)，所述子操作被釋放用于執(zhí)行。因此，當(dāng)子操作被釋放時(shí)，其可以被立刻執(zhí)行而不輪詢相應(yīng)裸片。輪詢僅發(fā)生在不再存在所釋放的子操作用于執(zhí)行時(shí)。因此，只要存在具有被標(biāo)識(shí)為就緒的相應(yīng)裸片的子操作，就在不延遲輪詢的情況下繼續(xù)執(zhí)行子操作。僅當(dāng)不再存在具有被標(biāo)識(shí)為就緒的相應(yīng)裸片的子操作時(shí)輪詢發(fā)生，從而使得由于輪詢而不失去執(zhí)行的機(jī)會(huì)。

一種管理存儲(chǔ)器總線的方法的示例，所述方法包括：接收多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令，所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令指向連接至所述存儲(chǔ)器總線的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片；標(biāo)識(shí)執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的子操作，執(zhí)行單獨(dú)存儲(chǔ)器訪問命令需要執(zhí)行兩個(gè)或更多個(gè)子操作；維持執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的子操作的第一列表，所述第一列表包含指向未被標(biāo)識(shí)為可用的單獨(dú)裸片的未釋放的未執(zhí)行子操作以及指向被標(biāo)識(shí)為可用的并且門控條件所適用的單獨(dú)裸片的未執(zhí)行子操作；維持執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的子操作的第二列表，所述第二列表僅包含指向被標(biāo)識(shí)為可用的單獨(dú)裸片的釋放的未執(zhí)行子操作；通過僅執(zhí)行來自所述第二列表的子操作經(jīng)由所述存儲(chǔ)器總線訪問所述多個(gè)存儲(chǔ)器裸片，直到所述第二列表為空；隨后，當(dāng)所述第二列表為空時(shí)，輪詢所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片以便標(biāo)識(shí)所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中可用的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片；響應(yīng)于標(biāo)識(shí)所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中的一個(gè)或多個(gè)可用非易失性存儲(chǔ)器裸片，將一個(gè)或多個(gè)子操作從所述第一列表移至所述第二列表；以及隨后，恢復(fù)通過僅執(zhí)行來自所述第二列表的子操作經(jīng)由所述存儲(chǔ)器總線訪問所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片，直到所述第二列表為空。

可以響應(yīng)于所述第二列表變?yōu)榭斩l(fā)生輪詢所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片，并且當(dāng)所述第二列表中存在至少一個(gè)子操作時(shí)可以不發(fā)生輪詢。操作可以在輪詢所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片與經(jīng)由所述存儲(chǔ)器總線訪問所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片之間交替，直到執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的所有子操作被執(zhí)行為止。一旦向所述第二列表添加了新條目，就可以發(fā)生恢復(fù)訪問所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片。執(zhí)行單獨(dú)子操作可以是在不中斷連續(xù)時(shí)間段的情況下占用所述存儲(chǔ)器總線的原子執(zhí)行。所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令可以包括用于將數(shù)據(jù)從第一物理位置復(fù)制到第二物理位置的重定位命令，并且所述一個(gè)或多個(gè)子操作可以包括來自所述第一位置的一個(gè)或多個(gè)讀取以及向所述第二位置的一個(gè)或多個(gè)寫入，并且將所述一個(gè)或多個(gè)寫入從所述第一列表移至所述第二列表可以僅在完成所述一個(gè)或多個(gè)讀取之后發(fā)生。可以根據(jù)與由主機(jī)指定執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令的順序相對(duì)應(yīng)的執(zhí)行子操作的順序來將未執(zhí)行子操作從所述第一列表移至所述第二列表。可以根據(jù)由存儲(chǔ)器控制器所指定的順序?qū)⑴c存儲(chǔ)器管理數(shù)據(jù)有關(guān)的未執(zhí)行的寫入子操作從所述第一列表移至所述第二列表。當(dāng)響應(yīng)于標(biāo)識(shí)所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中的一個(gè)或多個(gè)可用非易失性存儲(chǔ)器裸片而將所述一個(gè)或多個(gè)子操作從所述第一列表移至所述第二列表時(shí)，可以延遲將所述一個(gè)或多個(gè)子操作中的子操作從所述第一列表移至所述第二列表，以便由此維持功耗水平低于功耗限制。當(dāng)響應(yīng)于標(biāo)識(shí)所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中的一個(gè)或多個(gè)可用非易失性存儲(chǔ)器裸片而將所述一個(gè)或多個(gè)子操作從所述第一列表移至所述第二列表時(shí)，可以根據(jù)優(yōu)先級(jí)方案對(duì)子操作進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。所述優(yōu)先級(jí)方案可以通過讀取傳輸子操作對(duì)讀取讀出子操作進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。

一種非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的示例，所述系統(tǒng)包括：多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片；存儲(chǔ)器總線，所述存儲(chǔ)器總線連接至所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片；接口，所述接口被配置成用于接收指向所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片的多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令；命令解析單元，所述命令解析單元被配置成用于標(biāo)識(shí)執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的子操作，執(zhí)行單獨(dú)存儲(chǔ)器訪問命令需要執(zhí)行兩個(gè)或更多個(gè)子操作；執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的子操作的第一列表，所述第一列表包含未釋放的未執(zhí)行子操作；執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的子操作的第二列表，所述第二列表僅包含指向被標(biāo)識(shí)為可用的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片的釋放的未執(zhí)行子操作，通過僅執(zhí)行來自所述第二列表的子操作經(jīng)由所述存儲(chǔ)器總線訪問所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片，直到所述第二列表為空；裸片輪詢單元，所述裸片輪詢單元被配置成用于輪詢所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片以便標(biāo)識(shí)所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中可用的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片；以及列表更新單元，所述列表更新單元被配置成用于響應(yīng)于將所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片標(biāo)識(shí)為可用而通過針對(duì)所述單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片釋放子操作來更新所述第二列表。

所述裸片輪詢單元可以被配置成用于每當(dāng)所述第二列表中存在至少一個(gè)未執(zhí)行子操作時(shí)保持不活動(dòng)。所述命令解析單元可以被配置成用于標(biāo)識(shí)原子的子操作，從而使得單獨(dú)子操作占用所述存儲(chǔ)器總線而不中斷連續(xù)時(shí)段。所述列表更新單元可以根據(jù)由主機(jī)或存儲(chǔ)器控制器所指定的順序?qū)⒅赶蛲ㄟ^所述輪詢單元被標(biāo)識(shí)為可用的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片的單獨(dú)未執(zhí)行子操作從所述第一列表移至所述第二列表。所述列表更新單元可以被配置成用于將指向通過所述輪詢單元被標(biāo)識(shí)為可用的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片的單獨(dú)未執(zhí)行子操作從所述第一列表移至所述第二列表，從而使得繁忙存儲(chǔ)器裸片的數(shù)量不超過少于所述多個(gè)存儲(chǔ)器裸片中的所有存儲(chǔ)器裸片的最大數(shù)量。所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片可以是三維非易失性存儲(chǔ)器裸片，所述三維非易失性存儲(chǔ)器裸片單片地形成在具有被布置在硅基板上方的有源區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)物理級(jí)存儲(chǔ)器單元陣列中。非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以包括：附加存儲(chǔ)器總線，所述附加存儲(chǔ)器總線連接至附加非易失性存儲(chǔ)器裸片；并且所述第一列表可以包含指向所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片以及所述附加非易失性存儲(chǔ)器裸片中的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片的未執(zhí)行子操作，并且所述第二列表僅包含指向所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片的未執(zhí)行子操作。

一種管理存儲(chǔ)器總線的方法的示例，所述方法包括：接收多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令，所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令指向連接至所述存儲(chǔ)器總線的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片；標(biāo)識(shí)執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的子操作，執(zhí)行單獨(dú)存儲(chǔ)器訪問命令需要執(zhí)行兩個(gè)或更多個(gè)子操作，每個(gè)子操作是在不中斷連續(xù)時(shí)間段的情況下占用所述存儲(chǔ)器總線的執(zhí)行；維持執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的未釋放子操作的第一列表，所述第一列表包含指向未被標(biāo)識(shí)為可用的單獨(dú)裸片的未執(zhí)行子操作以及指向已經(jīng)具有釋放的子操作的裸片的未執(zhí)行子操作；維持執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的釋放子操作的第二列表，所述第二列表僅包含指向被標(biāo)識(shí)為可用的單獨(dú)裸片的未執(zhí)行子操作，每個(gè)被標(biāo)識(shí)為可用的非易失性存儲(chǔ)器裸片具有最多一個(gè)未執(zhí)行子操作；通過僅執(zhí)行來自所述第二列表的釋放的子操作經(jīng)由所述存儲(chǔ)器總線訪問所述多個(gè)存儲(chǔ)器裸片，直到所述第二列表為空；隨后，響應(yīng)于確定所述第二列表為空，輪詢所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片以便標(biāo)識(shí)所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中可用的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片；響應(yīng)于標(biāo)識(shí)所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中的一個(gè)或多個(gè)可用非易失性存儲(chǔ)器裸片，將一個(gè)或多個(gè)子操作從所述第一列表釋放到所述第二列表；隨后，恢復(fù)通過僅執(zhí)行來自所述第二列表的釋放的子操作經(jīng)由所述存儲(chǔ)器總線訪問所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片，直到所述第二列表為空，從所述恢復(fù)開始沒有發(fā)生輪詢所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片直到所述第二列表為空；以及隨后，在輪詢所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片與訪問所述多個(gè)存儲(chǔ)器裸片之間交替，直到執(zhí)行所述多個(gè)存儲(chǔ)器訪問命令所需要的所有子操作被執(zhí)行原子。

可以根據(jù)以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)執(zhí)行將所述一個(gè)或多個(gè)子操作從所述第一列表釋放到所述第二列表：由主機(jī)所指定的順序、由存儲(chǔ)器控制器指定的順序、或者電力需求。所述多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片中的單獨(dú)非易失性存儲(chǔ)器裸片可以是三維非易失性存儲(chǔ)器裸片，所述三維非易失性存儲(chǔ)器裸片單片地形成在具有被布置在硅基板上方的有源區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)物理級(jí)存儲(chǔ)器單元陣列中。標(biāo)識(shí)子操作可以包括：針對(duì)每個(gè)接收到的讀取命令標(biāo)識(shí)讀取讀出子操作和讀取傳輸子操作；針對(duì)每個(gè)接收到的寫入命令標(biāo)識(shí)寫入傳輸子操作和寫入狀態(tài)檢查子操作；以及針對(duì)每個(gè)接收到的擦除命令標(biāo)識(shí)擦除啟動(dòng)子操作和擦除狀態(tài)檢查子操作。所述方法還可以包括：接收多個(gè)非訪問命令，執(zhí)行單獨(dú)非訪問命令需要執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)子操作。

各種方面、優(yōu)點(diǎn)、特征和實(shí)施例包括在其示例性示例的以下描述中，所述描述應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行。

附圖說明

圖1示意性地展示了存儲(chǔ)器系統(tǒng)的主要硬件部件。

圖2示意性地展示了非易失性存儲(chǔ)器單元。

圖3展示了針對(duì)浮柵可以存儲(chǔ)的四種不同電荷q1至q4的源極-漏極電流id與控制柵極電壓vcg之間的關(guān)系。

圖4a示意性地展示了組織成nand串的存儲(chǔ)器單元串。

圖4b展示了存儲(chǔ)器單元的nand陣列210的示例，所述nand陣列由nand串50(如圖4a中所示出的nand串)構(gòu)成。

圖5展示了以nand配置來組織的被并行讀出或編程的存儲(chǔ)器單元頁。

圖6a至圖6c展示了對(duì)存儲(chǔ)器單元群進(jìn)行編程的示例。

圖7示出了3dnand串的物理結(jié)構(gòu)的示例。

圖8示出了u形3dnand串的物理結(jié)構(gòu)的示例。

圖9在y-z平面中示出了具有u形nand串的3dnand存儲(chǔ)器陣列的橫截面的示例。

圖10示出了y-z平面上具有直nand串的3dnand存儲(chǔ)器的截面的示例。

圖11展示了存儲(chǔ)器總線管理的示例。

圖12展示了可以如何處理命令的示例。

圖13示出了存儲(chǔ)器總線管理中的步驟的示例。

圖14展示了具有兩個(gè)存儲(chǔ)器總線的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

存儲(chǔ)器系統(tǒng)

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備包括易失性存儲(chǔ)器設(shè)備(如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“dram”)或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“sram”))、非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備(如電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“reram”)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(“eeprom”)、閃存(其還可以被考慮為eeprom的子集)、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“fram”)、和磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“mram”))、以及能夠存儲(chǔ)信息的其他半導(dǎo)體元件。每種類型的存儲(chǔ)器設(shè)備可以具有不同配置。例如，閃存設(shè)備可以被配置成nand或nor配置。

存儲(chǔ)器設(shè)備可由無源和/或有源元件以任何組合來形成。通過非限制性示例的方式，無源半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件包括reram設(shè)備元件，在一些實(shí)施例中，所述元件包括如反熔絲相變材料等電阻率切換存儲(chǔ)元件以及(可選地)如二極管等操控元件。進(jìn)一步通過非限制性示例的方式，有源半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件包括eeprom和閃存設(shè)備元件，在一些實(shí)施例中，所述元件包括如浮柵、導(dǎo)電納米顆粒、或電荷存儲(chǔ)介電材料等包含了電荷存儲(chǔ)區(qū)域的元件。

多個(gè)存儲(chǔ)器元件可以被配置為使得它們串聯(lián)或使得每個(gè)元件是可單獨(dú)訪問的。通過非限制性示例的方式，nand配置(nand存儲(chǔ)器)中的閃存設(shè)備通常包含串聯(lián)的存儲(chǔ)器元件。nand存儲(chǔ)器陣列可以被配置為使得陣列包括多個(gè)存儲(chǔ)器串，其中，串包括共享單個(gè)位線并作為群組被訪問的多個(gè)存儲(chǔ)器元件。替代性地，存儲(chǔ)器元件可以被配置為使得每一個(gè)元件是可單獨(dú)訪問的(例如，nor存儲(chǔ)器陣列)。nand和nor存儲(chǔ)器配置是示例性的，并且存儲(chǔ)器元件可以以其他方式配置。

位于基板內(nèi)和/或上方的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件可以被安排在兩個(gè)或三個(gè)維度(如二維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)或三維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu))中。

在二維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件被安排在單個(gè)平面或單個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)中。通常，在二維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)器元件被安排在基本上平行于支撐存儲(chǔ)器元件的基板的主表面而延伸的平面中(例如，在x-z方向平面中)?；蹇梢允窃谄渖戏交蛟谄渲行纬纱鎯?chǔ)器元件層的晶片，或者其可以是在形成存儲(chǔ)器元件之后附接至其上的載體基板。作為非限制性示例，基板可以包括如硅等半導(dǎo)體。

可以在單個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)中將存儲(chǔ)器元件安排成有序陣列，如在多個(gè)行和/或列中。然而，可以在非規(guī)則或非正交配置中排列存儲(chǔ)器元件。存儲(chǔ)器元件可以各自具有兩個(gè)或更多個(gè)電極或接觸線，如位線和字線。

三維存儲(chǔ)器陣列被安排成使得存儲(chǔ)器元件占據(jù)多個(gè)平面或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)，由此在三個(gè)維度(即，在x方向、y方向和z方向上，其中，y方向基本上垂直于并且x和z方向基本上平行于基板的主表面)中形成結(jié)構(gòu)。

作為非限制性示例，三維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可以被垂直地安排成多個(gè)二維存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的堆疊。作為另一個(gè)非限制性示例，三維存儲(chǔ)器陣列可以被安排成多個(gè)垂直列(例如，基本上垂直于基板的主表面延伸的列，即，在y方向上)，每列在每列中具有多個(gè)存儲(chǔ)器元件?？梢圆捎枚S配置中(例如，在x-z平面中)來安排所述列，導(dǎo)致存儲(chǔ)器元件的三維安排，元件位于多個(gè)垂直堆疊的存儲(chǔ)器平面上。存儲(chǔ)器元件在三個(gè)維度中的其他配置也可以構(gòu)成三維存儲(chǔ)器陣列。

通過非限制性示例的方式，在三維nand存儲(chǔ)器陣列中，存儲(chǔ)器元件可以被耦合在一起，以便在單個(gè)水平(例如，x-z)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)內(nèi)形成nand串。替代性地，存儲(chǔ)器元件可以被耦合在一起，以便形成橫跨多個(gè)水平存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的垂直nand串?？梢栽O(shè)想其他三維配置，其中，一些nand串包含單個(gè)存儲(chǔ)器級(jí)中的存儲(chǔ)器元件，而其他串包含跨越多個(gè)存儲(chǔ)器級(jí)的存儲(chǔ)器元件。還可以在nor配置中和在reram配置中設(shè)計(jì)三維存儲(chǔ)器陣列。

通常，在單片式三維存儲(chǔ)器陣列中，在單個(gè)基板上方形成一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)?？蛇x地，單片式三維存儲(chǔ)器陣列還可以具有至少部分地位于單個(gè)基板內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器層。作為非限制性示例，基板可以包括如硅等半導(dǎo)體。在單片式三維陣列中，構(gòu)成陣列的每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的層通常在陣列的基礎(chǔ)存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的層上形成。然而，單片式三維存儲(chǔ)器陣列的鄰近存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)的層可以被共享或在存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)之間存在中間層。

然后，再次，二維陣列可以被單獨(dú)地形成并且然后被封裝在一起，以便形成具有多個(gè)存儲(chǔ)器層的非單片式存儲(chǔ)器設(shè)備。例如，非單片式堆疊存儲(chǔ)器可以通過在單獨(dú)地基板上形成存儲(chǔ)器級(jí)然后將存儲(chǔ)器級(jí)堆疊在彼此頂上來構(gòu)造。可以減薄基板或者可以在堆疊之前將其從存儲(chǔ)器設(shè)備級(jí)中移除，但是因?yàn)榇鎯?chǔ)器設(shè)備級(jí)最初地在單獨(dú)的基板上方形成，所以所產(chǎn)生的存儲(chǔ)器陣列不是單片式三維存儲(chǔ)器陣列。此外，多個(gè)二維存儲(chǔ)器陣列或三維存儲(chǔ)器陣列(單片式或非單片式)可以在單獨(dú)的芯片上形成然后被封裝在一起，以便形成堆疊芯片存儲(chǔ)器設(shè)備。

存儲(chǔ)器元件的操作以及與存儲(chǔ)器元件的通信通常需要相關(guān)聯(lián)的電路系統(tǒng)。作為非限制性示例，存儲(chǔ)器設(shè)備可以具有用于控制和驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器元件完成如編程和讀取等功能的電路系統(tǒng)。此相關(guān)聯(lián)的電路系統(tǒng)可以位于與存儲(chǔ)器元件相同的基板上和/或位于單獨(dú)的基板上。例如，用于存儲(chǔ)器讀-寫操作的控制器可以位于單獨(dú)的控制器芯片上和/或位于與存儲(chǔ)器元件相同的基板上。

在其他實(shí)施例中，可以使用不同于在此所描述的二維和三維示例性結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器類型。

圖1示意性地展示了適合于實(shí)施在此所描述的技術(shù)中的一些技術(shù)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的主要硬件部件。存儲(chǔ)器系統(tǒng)90通常通過主機(jī)接口與主機(jī)80一起操作。存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以采用如存儲(chǔ)器卡等可移動(dòng)存儲(chǔ)器形式或者可以采用嵌入式存儲(chǔ)器系統(tǒng)的形式。存儲(chǔ)器系統(tǒng)90包括存儲(chǔ)器102，所述存儲(chǔ)器的操作由控制器100控制。存儲(chǔ)器102包括分布在一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片上的一個(gè)或多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元陣列。控制器100可以包括接口電路110、處理器120、rom(只讀存儲(chǔ)器)122、ram(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)130、可編程非易失性存儲(chǔ)器124、以及附加部件?？刂破魍ǔ１恍纬蔀閍sic(專用集成電路)以及包括在這種asic中通常取決于特定應(yīng)用的部件。存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以在各種不同環(huán)境中與各種主機(jī)一起使用。例如，主機(jī)可以是移動(dòng)設(shè)備，如手機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、音樂播放器(例如，mp3播放器)、全球定位系統(tǒng)(gps)設(shè)備、平板計(jì)算機(jī)等。這種存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以是長時(shí)期不活動(dòng)且沒有電力的，在所述長時(shí)期期間它們可能經(jīng)受包括高溫度、振動(dòng)、電磁場等各種狀況?？梢詾榱藢挿秶h(huán)境條件(例如，寬溫度范圍)下的低功耗、高數(shù)據(jù)保留以及可靠性而選擇這種主機(jī)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)(無論是可移除的還是嵌入式的)。其他主機(jī)可以是固定的。例如，用于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的服務(wù)器可以使用非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)來存儲(chǔ)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)可以在延長的時(shí)段(例如，一年或更多)內(nèi)保持上電而不中斷，并且可以貫穿這些時(shí)段被頻繁地訪問。單獨(dú)塊可以被頻繁寫入和擦除，從而使得耐久性可能是主要關(guān)注問題。

物理存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

圖2示意性地展示了非易失性存儲(chǔ)器單元。存儲(chǔ)單元10可以由具有電荷存儲(chǔ)單元20的場效應(yīng)晶體管實(shí)施，如浮柵或電荷俘獲(介電)層。存儲(chǔ)器單元10還包括源極14、漏極16和控制柵極30。

存在許多現(xiàn)今使用的商業(yè)上成功的非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)備。這些存儲(chǔ)器設(shè)備可以采用不同類型的存儲(chǔ)器單元，每種類型具有一個(gè)或多個(gè)電荷存儲(chǔ)器元件。

在實(shí)踐中，通常通過當(dāng)參考電壓被施加到控制柵極時(shí)讀出跨單元的源極電極和漏極電極的傳導(dǎo)電流來讀取單元的存儲(chǔ)器狀態(tài)。因此，對(duì)單元的浮柵上的每個(gè)給定電荷而言，可以檢測關(guān)于固定參考控制柵極電壓的相應(yīng)傳導(dǎo)電流。類似地，可編程到浮柵上的電荷的范圍限定相應(yīng)閾值電壓窗口或相應(yīng)傳導(dǎo)電流窗口。

替代性地，代替在劃分的電流窗口當(dāng)中檢測傳導(dǎo)電流，有可能在控制柵極處設(shè)置測試中的給定存儲(chǔ)器狀態(tài)的閾值電壓，并且在傳導(dǎo)電流低于或高于閾值電流(單元讀取參考電流)時(shí)進(jìn)行檢測。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過檢查傳導(dǎo)電流通過位線的電容放電的速率來完成對(duì)相對(duì)于閾值電流的傳導(dǎo)電流的檢測。

圖3展示了針對(duì)浮柵可以在任何時(shí)候選擇性地存儲(chǔ)的四種不同電荷q1至q4的源極-漏極電流id與控制柵極電壓vcg之間的關(guān)系。對(duì)于固定漏極電壓偏置，四條實(shí)線id對(duì)vcg曲線表示可以編程到存儲(chǔ)器單元的浮柵上的七種可能電荷水平中分別對(duì)應(yīng)于四種可能存儲(chǔ)器狀態(tài)的四種可能電荷水平。作為示例，單元群的閾值電壓窗口可以是從0.5v到3.5v的范圍?？梢酝ㄟ^將閾值窗口劃分成每個(gè)0.5v間隔的區(qū)域來界定七種可能的編程存儲(chǔ)器狀態(tài)“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”和擦除狀態(tài)(未示出)。例如，如果使用如所示出的2μa的參考電流i參考，則使用q1來編程的單元可以被視為處于存儲(chǔ)器狀態(tài)“1”，因?yàn)槠淝€與i參考相交于由vcg＝0.5v和1.0v界定的閾值窗口區(qū)域中。類似地，q4處于存儲(chǔ)器狀態(tài)“5”。

如從以上描述中可看出的，使存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)的狀態(tài)越多，其閾值電壓窗口被劃分得越精細(xì)。例如，存儲(chǔ)器設(shè)備可以具有存儲(chǔ)器單元，所述存儲(chǔ)器單元具有范圍為從-1.5v到5v的閾值電壓窗口。這提供了6.5v的最大寬度。如果存儲(chǔ)器單元用于存儲(chǔ)16種狀態(tài)，則每種狀態(tài)在閾值窗口中可以占據(jù)從200mv到300mv。這將需要編程和讀取操作的更高精度，以便能夠達(dá)到所需要的分辨率。

nand結(jié)構(gòu)

圖4a示意性地展示了組織成nand串的存儲(chǔ)器單元串。nand串50包括通過其源極和漏極菊鏈的存儲(chǔ)器晶體管m1、m2、...、mn(例如，n＝4、8、16或更高)系列。選擇晶體管s1、s2對(duì)控制存儲(chǔ)器晶體管鏈的分別經(jīng)由nand串的源極端子54和漏極端子56連接至外界。在存儲(chǔ)器陣列中，當(dāng)源極選擇晶體管s1接通時(shí)，源極端子耦合至源極線(見圖4b)。類似地，當(dāng)漏極選擇晶體管s2接通時(shí)，nand串的漏極端子耦合至存儲(chǔ)器陣列的位線。鏈中的每個(gè)存儲(chǔ)器晶體管10充當(dāng)存儲(chǔ)器單元。其具有用于存儲(chǔ)給定量的電荷的電荷存儲(chǔ)元件20以便表示預(yù)期存儲(chǔ)器狀態(tài)。每個(gè)存儲(chǔ)器晶體管的控制柵極30允許對(duì)讀取和寫入操作進(jìn)行控制。如將在圖4b中看到的，nand串一行的相應(yīng)存儲(chǔ)器晶體管的控制柵極30都連接至同一字線。類似地，選擇晶體管s1、s2中的每個(gè)選擇晶體管的控制柵極32提供對(duì)分別經(jīng)由其源極端子54和漏極端子56對(duì)nand串的訪問的控制。同樣地，nand串行的相應(yīng)選擇晶體管的控制柵極32全部連接至同一選擇線。

當(dāng)在編程期間讀取或驗(yàn)證nand串內(nèi)的尋址存儲(chǔ)器晶體管10時(shí)，其控制柵極30被供應(yīng)有適當(dāng)?shù)碾妷?。同時(shí)，nand串50中的非尋址存儲(chǔ)器晶體管的剩余部分通過在其控制柵極上應(yīng)用足夠的電壓而被完全接通。以此方式，有效地創(chuàng)建從單獨(dú)存儲(chǔ)器晶體管的源極到nand串的源極端子54的導(dǎo)電路徑，并且對(duì)單獨(dú)存儲(chǔ)器晶體管的漏極到單元的漏極端子56同樣如此。

圖4b展示了存儲(chǔ)器單元的nand陣列210的示例，所述nand陣列由nand串50(如圖4a中所示出的nand串)構(gòu)成。沿著每個(gè)nand串列，位線(比如，位線36)耦合至每個(gè)nand串的漏極端子56。沿著個(gè)nand串排，源極線(比如，源極線34)耦合至每個(gè)nand串的源極端子54。而且，沿著nand串排中的存儲(chǔ)器單元行的控制柵極連接至字線(比如，字線42)。沿著nand串排中的選擇晶體管行的控制柵極連接至選擇線(比如，選擇線44)。nand串排中的整個(gè)存儲(chǔ)器單元行可以通過所述nand串排的字線和選擇線上的適當(dāng)電壓而被尋址。

圖5展示了以nand配置來組織的被并行讀出或編程的存儲(chǔ)器單元頁。圖5本質(zhì)上示出了圖4b的存儲(chǔ)器陣列210中的nand串50排，其中，像圖4a中那樣明確地示出了每個(gè)nand串的細(xì)節(jié)。物理頁(比如，頁60)是能夠并行讀出或編程的存儲(chǔ)器單元組。這通過讀出放大器212的相應(yīng)頁完成。將讀出結(jié)果鎖存在相應(yīng)鎖存器組214中。每個(gè)讀出放大器可以經(jīng)由位線耦合至nand串。頁由頁的單元的共同連接至字線42的控制柵極使能，并且每個(gè)單元可由讀出放大器訪問，所述讀出放大器可經(jīng)由位線36訪問。作為示例，當(dāng)分別讀出或編程單元60的頁時(shí)，分別將讀出電壓或編程電壓連同位線上的適當(dāng)電壓一起施加到共同字線wl3。

存儲(chǔ)器的物理組織

閃存與其他類型的存儲(chǔ)器之間的一個(gè)差別是閃存單元通常從擦除狀態(tài)編程。也就是說，通常排空浮柵的電荷。然后編程將期望量的電荷添加回至浮柵中。閃存通常支持從浮柵中移除電荷的一部分以便從更多編程狀態(tài)到更少編程狀態(tài)。這意味著更新的數(shù)據(jù)無法覆寫現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并且相反寫入到之前的未寫入位置。

此外，擦除用于將所有電荷從浮柵中排空，并且通?；ㄙM(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間。由于這個(gè)原因，逐單元或者甚至逐頁地擦除將是繁瑣且非常慢的。在實(shí)踐中，存儲(chǔ)器單元陣列被分成大量存儲(chǔ)器單元塊。如對(duì)于閃速eeprom系統(tǒng)普通的，塊是擦除單位。也就是說，每個(gè)塊包含同時(shí)被擦除的最小數(shù)量的存儲(chǔ)器單元。盡管在待擦除塊中并行地聚合大量單元將提高擦除性能，但是大尺寸塊還需要處理大量更新和過時(shí)數(shù)據(jù)。

每個(gè)塊通常被劃分成許多物理頁。邏輯頁是包含等于物理頁中的單元數(shù)量的許多位的編程或讀取的單位。在每單元存儲(chǔ)一個(gè)位的存儲(chǔ)器中(單級(jí)單元，或“slc”存儲(chǔ)器)，一個(gè)物理頁存儲(chǔ)一個(gè)邏輯頁的數(shù)據(jù)。在每單元存儲(chǔ)兩個(gè)位的存儲(chǔ)器中，物理頁存儲(chǔ)兩個(gè)邏輯頁。存儲(chǔ)在物理頁中的邏輯頁的數(shù)量因此反映每單元存儲(chǔ)的位的數(shù)量。術(shù)語多級(jí)單元(或“mlc”)通常用于指每單元存儲(chǔ)多于一個(gè)位的存儲(chǔ)器，包括每單元存儲(chǔ)三個(gè)位(tlc)、每單元存儲(chǔ)四個(gè)位、或每單元存儲(chǔ)更多位的存儲(chǔ)器。在一個(gè)實(shí)施例中，單獨(dú)的頁可以被劃分成多個(gè)段，并且每個(gè)段可以包含作為基本編程操作一次寫入的最小數(shù)量的單元。一個(gè)或多個(gè)邏輯頁的數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器單元行中。頁可以存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)扇區(qū)。扇區(qū)包括用戶數(shù)據(jù)和開銷數(shù)據(jù)。

mlc編程

圖6a至圖6c展示了對(duì)4狀態(tài)存儲(chǔ)器單元群進(jìn)行編程的示例。圖6a展示了可編程到分別表示存儲(chǔ)器狀態(tài)“e”、“a”、“b”和“c”的閾值電壓的四種不同分布中的存儲(chǔ)器單元群。圖6b展示了擦除存儲(chǔ)器的“擦除”閾值電壓的初始分布。圖6c展示了在存儲(chǔ)器單元中的許多存儲(chǔ)器單元已經(jīng)被編程之后的存儲(chǔ)器的示例。實(shí)質(zhì)上，單元最初具有“擦除”閾值電壓，并且編程將其移動(dòng)到更高值進(jìn)入由驗(yàn)證水平vv1、vv2和vv3界定的三個(gè)區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域中。以此方式，每個(gè)存儲(chǔ)器單元可以被編程到三種編程狀態(tài)“a”、“b”和“c”之一或者在“擦除”狀態(tài)下保持未編程。隨著存儲(chǔ)器得到更多編程，如圖6b中所示出的“擦除”狀態(tài)的初始分布將變得更窄，并且擦除狀態(tài)由“0”狀態(tài)表示。

具有低位和高位的2位代碼可以用于表示四種存儲(chǔ)器狀態(tài)中的每種存儲(chǔ)器狀態(tài)。例如，“e”、“a”、“b”和“c”狀態(tài)分別由“11”、“01”、“00”和“10”表示?？梢酝ㄟ^在“完整序列”模式下進(jìn)行讀出來從存儲(chǔ)器中讀取2位數(shù)據(jù)，在所述模式下，通過分別相對(duì)于三個(gè)子通帶中的讀取界定閾值rv1、rv2和rv3進(jìn)行讀出來一起讀出這兩個(gè)位。

3dnand結(jié)構(gòu)

常規(guī)二維(2d)nand陣列的替代性安排是三維(3d)陣列。相比于2dnand陣列(其沿著半導(dǎo)體晶片的平面表面形成)，3d陣列從晶片表面向上延伸并且通常包括向上延伸的存儲(chǔ)器單元堆或列。各種3d安排是可能的。在一種安排中，與晶片表面處的一端(例如，源極)以及頂部的另一端(例如，漏極)垂直地形成nand串。在另一種安排中，以u(píng)形形狀來形成nand串，從而使得可以在頂部訪問nand串的兩端，從而促進(jìn)這種串之間的連接。

圖7示出了在垂直于襯底的x-y平面的垂直方向上延伸(即，在z方向上延伸)的nand串701的第一示例。在垂直位線(局部位線)703穿過字線(例如，wl0、wl1等)的地方形成存儲(chǔ)器單元。局部位線與字線之間的電荷俘獲層存儲(chǔ)電荷，所述電荷影響由耦合至其所包圍的垂直位線(溝道)的字線(柵極)形成的晶體管的閾值電壓?？梢酝ㄟ^形成字線堆疊并且然后蝕刻出要在其處形成存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器孔來形成這種存儲(chǔ)器單元。然后，將存儲(chǔ)器孔襯以電荷俘獲層并填充以適當(dāng)?shù)木植课痪€/溝道材料(填充以適當(dāng)?shù)慕殡妼右员氵M(jìn)行隔離)。

與平面nand串一樣，選擇柵極705、707被定位在串的任一端處以便允許nand串選擇性地連接至外部元件709、711或與其隔離。這種外部元件通常為導(dǎo)線(比如，為大量nand串服務(wù)的共用源極線)?？梢砸耘c平面nand串類似的方式來操作垂直nand串并且單級(jí)單元(slc)或多級(jí)單元(mlc)兩者都是可能的。雖然圖7示出了具有串聯(lián)連接的32個(gè)單元(0至31)的nand串的示例，但是nand串中的單元數(shù)可以是任何適當(dāng)數(shù)量。為了清晰起見，未示出所有單元。將理解的是，在字線3至29(未示出)與局部垂直位線相交的地方形成附加單元。

圖8示出了在垂直方向(z方向)上延伸的nand串815的第二示例。在這種情況下，nand串815形成u形形狀，與位于結(jié)構(gòu)頂部的外部元件(源極線“sl”和位線“bl”)連接。連接nand串815的兩個(gè)翼816a、816b的可控制柵極(背柵“bg”)處于nand串815的底部。在字線wl0至wl63與垂直局部位線817相交的地方形成總共64個(gè)單元(盡管在其他示例中，可以提供其他數(shù)量的單元)。選擇柵極sgs、sgd被定位在nand串815的任一端處以便控制對(duì)nand串815的連接/隔離。

垂直nand串可以被安排成以各種方式形成3dnand陣列。圖9示出了塊中的多個(gè)u形nand串連接至位線的示例。在這種情況下，在塊中存在連接至位線(“bl”)的n個(gè)串(串1至串n)?！皀”的值可以是任何適當(dāng)數(shù)字，例如，8、12、16、32或更多。串在取向上與其源極連接處于左方的奇數(shù)串以及其源極處于右方的偶數(shù)串交替。這種安排是合宜的但不是必要的，并且其他圖案也是可能的。

共用源極線“sl”連接至每個(gè)nand串的一端(與連接至位線的端相反)。可以將這視為nand串的源極端，將位線端視為nand串的漏極端。可以將共用源極線連接成使得塊的所有源極線可由外圍電路一起控制。因此，塊的nand串在一端在位線之間平行地延伸并且在另一端在共用源極線之間平行的延伸。

圖10示出了存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其中，直線垂直nand串從基板中或附近的共用源極連接延伸到在存儲(chǔ)器單元的物理級(jí)上延伸的全局位線(bl0至bl3)。在塊中的給定物理級(jí)中的字線由導(dǎo)電材料片形成。存儲(chǔ)器孔結(jié)構(gòu)向下延伸穿過這些導(dǎo)電材料板以便形成存儲(chǔ)器單元。在給定塊內(nèi)，存在連接至給定位線的多個(gè)nand串。nand串被分組到共享共用選擇柵極的串集合中。因此，例如，由sgs0和sgd0選擇的nand串可以被視為集合，并且可以被指定為串0，而由sgs1和sgd1選擇的nand串可以被視為集合并且可以被指定為如所示出的串1。塊可由任何適當(dāng)數(shù)量的這種串集合組成。將理解的是，圖10的截面示出了bl0至bl3的部分，這些位線在y方向上進(jìn)一步延伸。此外，附加位線與bl0至bl3平行地延伸(例如，在沿著x軸的不同位置處，在圖10的截面的位置前面或后面)。其他三維存儲(chǔ)器基于電阻式元件而不是電荷存儲(chǔ)元件。

存儲(chǔ)器總線

在一些非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)中，可以將兩個(gè)或更多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片連接至存儲(chǔ)器總線。例如，可以通過存儲(chǔ)器總線將四個(gè)、八個(gè)或更多個(gè)nand閃存裸片連接至nand控制器?？梢詫⑦@種多裸片總線與任何形式的非易失性存儲(chǔ)器一起使用，包括平面、3d、電荷存儲(chǔ)存儲(chǔ)器(如閃存)、電阻式存儲(chǔ)器(如reram)以及其他形式的存儲(chǔ)器。在一些情況下，存儲(chǔ)器控制器可以管理多于一條存儲(chǔ)器總線，并且每條這種存儲(chǔ)器總線可以為多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裸片服務(wù)。

雖然相比于將專用通信信道用于每個(gè)存儲(chǔ)器裸片，使用存儲(chǔ)器總線通過共享通信信道來與多個(gè)存儲(chǔ)器裸片通信可以提供顯著節(jié)省，但是在一些情境下，存儲(chǔ)器總線可能變成降低存儲(chǔ)器系統(tǒng)性能的瓶頸。例如，在一些情況下，可以由于存儲(chǔ)器總線繁忙而延遲執(zhí)行存儲(chǔ)器訪問命令(讀取、寫入或擦除命令)。

可能占用存儲(chǔ)器總線并阻止執(zhí)行其他任務(wù)的任務(wù)的一個(gè)示例是對(duì)存儲(chǔ)器裸片進(jìn)行輪詢以便標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)器裸片何時(shí)變得可用(就緒)。在一些情況下，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以對(duì)特定裸片進(jìn)行輪詢，同時(shí)等待所述裸片由于存在要使用所述裸片來執(zhí)行的另一個(gè)任務(wù)而變得可用。例如，在裸片由于其正寫入數(shù)據(jù)而繁忙(不可用)的情況下，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以等待裸片變得就緒以便向裸片發(fā)送更多數(shù)據(jù)。在輪詢期間，在存儲(chǔ)器總線上可能存在可用于寫入更多數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)其他裸片。然而，因?yàn)榇鎯?chǔ)器總線忙于輪詢操作，所以數(shù)據(jù)未被傳輸至這些裸片。

對(duì)單獨(dú)裸片的進(jìn)行輪詢的替代方案是將多個(gè)裸片的塊鏈接到然后一起被并行地操作的元塊中。因此，特定存儲(chǔ)器總線上的所有裸片可能在基本上相同的時(shí)間(或至少以可預(yù)測的序列)變得可用，從而使得在其他裸片就緒的同時(shí)，幾乎沒有花費(fèi)時(shí)間對(duì)一個(gè)裸片進(jìn)行輪詢。

另一個(gè)替代方案是使用一個(gè)或多個(gè)計(jì)時(shí)器來估計(jì)裸片將在何時(shí)就緒。因此，當(dāng)裸片開始特定任務(wù)(例如，寫入數(shù)據(jù)的第一部分(例如，頁))時(shí)，可以針對(duì)所述裸片啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。在定時(shí)器指示可能已經(jīng)完成了寫入之前(例如，基于所經(jīng)過的時(shí)間與某個(gè)之前的寫入時(shí)間的比較)，不可以執(zhí)行任何輪詢。以此方式，幾乎不在輪詢上浪費(fèi)時(shí)間。然而，這種系統(tǒng)可能相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)槠湫枰鄠€(gè)計(jì)時(shí)器并且需要跟蹤通過多個(gè)裸片(或如塊等更小的單位)進(jìn)行的各種任務(wù)的平均時(shí)間并且可以包括將這種時(shí)間更新為存儲(chǔ)器壽命。這種估計(jì)可能不準(zhǔn)確。仍可能存在估計(jì)時(shí)間太短從而使得輪詢顯著地在裸片就緒之前開始并且輪詢浪費(fèi)時(shí)間的時(shí)候。在其他情況下，估計(jì)時(shí)間太長，從而使得輪詢被不必要地延遲并且裸片保持空閑。

在圖11中展示了用于管理存儲(chǔ)器總線的有效方案。例如，通過主機(jī)接口從主機(jī)接收命令101。命令還可以源于存儲(chǔ)器控制器(例如，與內(nèi)部操作相關(guān)的命令，如，垃圾收集、更新存儲(chǔ)器管理數(shù)據(jù)、或塊再生)。然后，標(biāo)識(shí)子操作103。

對(duì)子操作的標(biāo)識(shí)可以包括將單獨(dú)命令解析成在執(zhí)行命令時(shí)執(zhí)行的子操作。子操作可以是占用存儲(chǔ)器總線的并且可以作為原子操作而執(zhí)行(無中斷)的任務(wù)。子操作通常應(yīng)當(dāng)相對(duì)短并且不應(yīng)當(dāng)是不必要地混在一起的任務(wù)，所述任務(wù)可以作為單獨(dú)的子操作而更有效地執(zhí)行。例如，將讀取讀出和讀取傳輸考慮為單個(gè)子操作將是低效率的，因?yàn)榇鎯?chǔ)器總線將在子操作的存儲(chǔ)器讀出部分期間處于空閑?？梢詫⑾蚨嗉?jí)單元“mlc”(例如，三級(jí)單元或“tlc”)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行寫入視為多個(gè)子操作，從而使得在裸片的這種子操作之間，存儲(chǔ)器總線可以用于其他目的(即，可以訪問其他裸片)。如讀取、寫入和擦除等存儲(chǔ)器訪問命令通常需要至少兩個(gè)這種子操作。例如，讀取命令可能需要至少一個(gè)讀取讀出子操作向存儲(chǔ)器裸片傳輸物理地址信息并且可以啟動(dòng)對(duì)尋址單元的讀出以及至少一次讀取傳輸以便經(jīng)由存儲(chǔ)器總線從裸片傳輸讀出數(shù)據(jù)。從物理頁讀取多個(gè)邏輯頁以及對(duì)多個(gè)裸片進(jìn)行讀取可能需要許多這種子操作。寫入命令可能需要至少一個(gè)寫入傳輸子操作通過存儲(chǔ)器總線向目的地裸片傳輸數(shù)據(jù)和地址信息以及至少一次狀態(tài)檢查以便判定寫入是否成功。擦除命令可能需要至少一個(gè)第一子操作以便標(biāo)識(shí)待擦除的塊并且啟動(dòng)擦除以及至少一個(gè)第二子操作以便檢查擦除是否成功。在一些情況下，命令可以與單個(gè)子操作相對(duì)應(yīng)。例如，用于改變nand參數(shù)的命令(例如，用于改變與對(duì)塊、平面或裸片進(jìn)行讀取、寫入和/或擦除相關(guān)聯(lián)的參數(shù))可能僅需要單個(gè)子操作來傳輸新的nand參數(shù)。

釋放子操作105(使得可用于執(zhí)行)，其方式為確保對(duì)存儲(chǔ)器總線的有效使用。通常將子操作調(diào)度成按接收相應(yīng)命令的順序執(zhí)行。在一些情況下，可以執(zhí)行某種重新排序。只有在相應(yīng)裸片可用時(shí)釋放子操作。在一些情況下，僅針對(duì)給定裸片釋放一個(gè)子操作，從而使得所釋放的子操作的列表可以是一個(gè)子操作深度。在一些情況下，可以以雙向的方式有效地執(zhí)行兩個(gè)子操作的情況下，一次可以對(duì)裸片釋放多于一個(gè)子操作。例如，針對(duì)之前讀出數(shù)據(jù)的讀取傳輸子操作可以與針對(duì)待從相同裸片中讀取的下一個(gè)數(shù)據(jù)的讀取讀出子操作一起釋放。對(duì)子操作的釋放可能受制于門控條件，從而使得在一些情況下，無法在相應(yīng)裸片可用時(shí)立即釋放子操作。

在一些情況下，輪詢可以指示裸片就緒并且相應(yīng)子操作被立即釋放和執(zhí)行。在其他情況下，對(duì)相應(yīng)子操作的釋放并不立即發(fā)生，而相反，由于門控條件而被延遲。例如，為了將功耗維持在低于功耗限制的水平上，可以延遲對(duì)子操作的釋放，直到完成某個(gè)其他子操作為止。例如，存儲(chǔ)器總線可以具有八個(gè)存儲(chǔ)器裸片，但是功耗可以將執(zhí)行寫入操作的裸片的數(shù)量限制為例如六個(gè)裸片。因此，如果六個(gè)裸片在另一個(gè)裸片變得就緒時(shí)已經(jīng)執(zhí)行寫入子操作，則對(duì)最近就緒的裸片的釋放可能使七個(gè)裸片同時(shí)執(zhí)行寫入子操作。在這種情境下，可以延遲對(duì)子操作的釋放，直到另一個(gè)裸片已經(jīng)完成寫入為止。在確定延遲釋放時(shí)，還可以考慮在讀取、擦除或其他操作期間消耗的電力。例如，可以在一個(gè)或多個(gè)裸片中執(zhí)行擦除，而在其他裸片中執(zhí)行讀取并且在又其他裸片中執(zhí)行寫入?？梢愿櫘?dāng)前消耗的總電力并將其用于確定當(dāng)前功耗與功耗限制之差。如果由釋放另一個(gè)子操作引起的附加消耗在功耗限制內(nèi)，則可以釋放子操作。如果附加消耗不在限制內(nèi)，則可以延遲釋放。由于不同子操作導(dǎo)致消耗不同量的電力，因此可以考慮子操作的類型。因此，在可以不立即釋放啟動(dòng)擦除(所述擦除比寫入需要更多的電力)的擦除啟動(dòng)子操作的情況下，可以立即釋放讀取讀出子操作。因此，可以應(yīng)用各種門控條件來判定是否釋放特定子操作。

對(duì)子操作的釋放將向不同列表傳輸子操作以供執(zhí)行。圖11示出了與子操作釋放相關(guān)的以上步驟101至105以及與子操作執(zhí)行相關(guān)的以下步驟107至113。這兩個(gè)操作可以在很大程度上獨(dú)立地進(jìn)行并且可以是異步的。僅執(zhí)行所釋放的子操作107。在執(zhí)行所釋放的子操作的時(shí)間內(nèi)，不執(zhí)行任何輪詢。在一些情況下，可能存在例外，例如，多平面mlc寫入可以被視為單個(gè)子操作而不是被視為多個(gè)原子子操作。在這種情況下，可以在多平面寫入內(nèi)執(zhí)行某次輪詢，以便判定何時(shí)可以傳輸下一頁，例如，在向兩個(gè)平面?zhèn)鬏敻晚摂?shù)據(jù)之后，輪詢可以用于判定何時(shí)寫入更低頁數(shù)據(jù)并且裸片何時(shí)準(zhǔn)備好接收中間頁數(shù)據(jù)。在完成了一個(gè)子操作并且存儲(chǔ)器總線變得可用時(shí)，判定所釋放的子操作列表是否為空109。如果在所釋放的子操作列表中仍存在至少一個(gè)子操作，則執(zhí)行繼續(xù)。如果所釋放的子操作的列表為空，則對(duì)存儲(chǔ)器裸片進(jìn)行輪詢111以便標(biāo)識(shí)任何一個(gè)或多個(gè)就緒裸片113。因此，輪詢僅在不再存在可以立即執(zhí)行的子操作(即，針對(duì)已知就緒的子操作)時(shí)發(fā)生。只要在列表中存在至少一個(gè)子操作，就不發(fā)生任何輪詢，從而使得對(duì)子操作的執(zhí)行繼續(xù)，直到列表為空為止。輪詢可以限制于活動(dòng)裸片(即，對(duì)不活動(dòng)裸片的輪詢可能是不必要的)。如果所有裸片是不活動(dòng)的，則可以不執(zhí)行輪詢。因此，當(dāng)不存在待執(zhí)行的任何子操作時(shí)，系統(tǒng)可以進(jìn)入低電狀態(tài)，不執(zhí)行任何子操作或裸片輪詢。隨后，當(dāng)接收到新命令時(shí)，可以恢復(fù)執(zhí)行和輪詢。當(dāng)輪詢指示一個(gè)或多個(gè)裸片就緒113時(shí)，則傳達(dá)(虛線)這種情況以便用于標(biāo)識(shí)要釋放的子操作，并且釋放105和執(zhí)行107相應(yīng)子操作。通常，一標(biāo)識(shí)就緒裸片就終止輪詢并且啟動(dòng)釋放和執(zhí)行，從而使得輪詢不繼續(xù)延長的時(shí)段。例如，可以對(duì)被標(biāo)識(shí)為就緒的所有裸片釋放下一個(gè)子操作。當(dāng)輪詢113結(jié)束時(shí)，對(duì)所釋放的子操作列表進(jìn)行檢查109以便判定是否存在最近釋放的子操作并且以便執(zhí)行這種子操作107(如果存在任何這種子操作)?？梢钥吹?，這種方案在列表不為空時(shí)執(zhí)行子操作(在這期間，不發(fā)生輪詢)與對(duì)裸片進(jìn)行輪詢(這僅在列表變?yōu)榭諘r(shí)發(fā)生)之間交替。

對(duì)子操作的釋放還可由除了輪詢之外的事件(如對(duì)由于應(yīng)用門控條件而保留的子操作釋放)觸發(fā)。例如，如果子操作由于功耗限制而被保留，則可以在功耗下降到允許執(zhí)行子操作而不超過功耗限制的水平的任何時(shí)候(即，當(dāng)終止應(yīng)用門控條件時(shí)，可以釋放子操作，而無需進(jìn)行附加輪詢)釋放子操作。在一些情況下，“虛擬繁忙”狀況可以用于指示斷言就緒信號(hào)的裸片不應(yīng)被視為就緒(即，將不對(duì)這種裸片釋放任何子操作)。因此，可以通過斷言虛擬繁忙狀況來實(shí)施門控條件，然后，在滿足門控條件時(shí)，釋放所述虛擬繁忙狀況。例如，可以在裸片斷言就緒信號(hào)時(shí)在讀取數(shù)據(jù)傳輸期間使用虛擬繁忙狀況以便管理對(duì)隨后子操作的釋放。

在一些情況下，可能存在可以從未釋放子操作列表中釋放的兩個(gè)或更多個(gè)操作(因?yàn)樗鼈兊穆闫途w)。釋放和執(zhí)行這種子操作的順序可以根據(jù)優(yōu)先級(jí)方案確定，所述優(yōu)先級(jí)方案可以基于用于優(yōu)化性能的規(guī)則。例如，如果讀取讀出子操作準(zhǔn)備好針對(duì)一個(gè)裸片而釋放，而讀取傳輸子操作準(zhǔn)備好針對(duì)另一個(gè)裸片而釋放，則讀取讀出將通常被首先釋放。這允許裸片中的讀出與讀取傳輸操作并行地進(jìn)行。優(yōu)先級(jí)方案可以包括基于如以上所討論的電力需求而對(duì)子操作進(jìn)行延遲和/或排序。在一些情況下，主機(jī)或控制器可以指定特定的釋放和/或執(zhí)行順序?？梢砸蕴囟樞?例如，以邏輯地址的順序)將從存儲(chǔ)器中讀取的數(shù)據(jù)返回至主機(jī)。為了促進(jìn)這一點(diǎn)，讀取讀出子操作和讀取傳輸子操作還可以根據(jù)邏輯地址而排序。在一些情況下，存儲(chǔ)器控制器可以執(zhí)行需要特定順序的操作。例如，將數(shù)據(jù)從一個(gè)塊重定位到另一個(gè)塊(例如，在垃圾收集期間)可能需要針對(duì)所有裸片的讀取讀出子操作在執(zhí)行任何寫入子操作之前執(zhí)行。

圖12展示了提供有效存儲(chǔ)器總線使用的命令處理的示例。接收待執(zhí)行的指令并可以將其置于隊(duì)列221中(例如，以它們被接收的順序)。命令解析單元223標(biāo)識(shí)與命令相對(duì)應(yīng)的子操作。所標(biāo)識(shí)的子操作置于未決(未釋放)的子操作池225中。然后，釋放控制器227僅對(duì)受制于可能應(yīng)用的任何門控條件的確定就緒的裸片釋放子操作。所釋放的子操作被保持在隊(duì)列229中。子操作由存儲(chǔ)器總線控制器執(zhí)行，每個(gè)這種子操作占據(jù)存儲(chǔ)器總線不間斷的時(shí)間段。當(dāng)在隊(duì)列229中不再存在所釋放的子操作時(shí)，存儲(chǔ)器總線控制器231對(duì)裸片進(jìn)行輪詢以便標(biāo)識(shí)任何可用裸片并且向釋放控制器227標(biāo)識(shí)可用裸片，然后，所述釋放控制器可以將更多子操作釋放到隊(duì)列229，從而使得存儲(chǔ)器總線控制器231可以返回執(zhí)行子操作。

在圖13中展示了對(duì)存儲(chǔ)器總線控制器(例如，存儲(chǔ)器總線控制器231)的操作。作出關(guān)于在所釋放的子操作的隊(duì)列中是否存在所釋放的子操作的判定341。如果在隊(duì)列中存在任何子操作，則執(zhí)行隊(duì)列中的下一個(gè)子操作343。如果在隊(duì)列中未剩下任何所釋放的子操作，則對(duì)裸片進(jìn)行輪詢以便標(biāo)識(shí)就緒裸片345。如果存在就緒裸片，則存儲(chǔ)器總線控制器通知釋放控制器，從而使得可以釋放相應(yīng)子操作。

在一些存儲(chǔ)器系統(tǒng)中，存儲(chǔ)器控制器可以管理多于一條存儲(chǔ)器總線。圖14示出了管理兩條存儲(chǔ)器總線(總線1和總線2)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)451的示例。總線1為裸片a和裸片b服務(wù)，而總線2為裸片c和裸片d服務(wù)。在此示例中，所有裸片包括兩個(gè)平面(平面0和平面1)。將理解的是，可以實(shí)施各種其他配置。例如，每條總線可以具有多于兩個(gè)裸片(例如，四個(gè)、八個(gè)、十六個(gè)或更多個(gè)裸片)，并且控制器可以具有多于兩條總線。

存儲(chǔ)器控制器453包括主機(jī)接口455，所述主機(jī)接口通過通信信道457接收主機(jī)命令。在存儲(chǔ)器控制器453內(nèi)可以生成附加命令。命令(來自主機(jī)或其他)被發(fā)送至命令解析器459，所述命令解析器將命令解析成構(gòu)成子操作。子操作被置于未釋放子命令461的隊(duì)列中。釋放控制器463釋放來自未釋放子命令461的隊(duì)列的子命令，并且將它們釋放到適當(dāng)?shù)乃尫诺淖用铌?duì)列(或者針對(duì)總線1的所釋放的子命令隊(duì)列465或者針對(duì)總線2的所釋放的子命令隊(duì)列467)中。因此，總線1和總線2共享未釋放子命令隊(duì)列461，而每條總線具有專用的釋放的子命令隊(duì)列(針對(duì)總線1的隊(duì)列465和針對(duì)總線2的隊(duì)列467)。因此，每條總線可以基于其釋放的子操作隊(duì)列而單獨(dú)進(jìn)行操作。提供了輪詢電路469以便對(duì)在針對(duì)給定總線的釋放的子操作隊(duì)列為空時(shí)對(duì)所述總線的裸片進(jìn)行輪詢。雖然示出了單個(gè)輪詢電路，但是可以為每條總線提供單獨(dú)的輪詢電路，從而使得每條總線具有其自己的專用輪詢電路。雖然圖14將存儲(chǔ)器控制器453展示為包括特定電路，但是將理解的是，還可以在存儲(chǔ)器控制器中提供附加電路。還將理解的是，在這種存儲(chǔ)器控制器中的電路可以提供為通過軟件配置的專用電路、可編程邏輯電路或通用物理電路。因此，在圖14中所展示的部件不一定是物理分離的電路，但是可以是存儲(chǔ)器控制器的被控制器固件配置成用于特定目的的功能部分。在一些情況下，在專用集成電路(asic)中的專用電路和軟件可配置電路的組合可以形成這種存儲(chǔ)器控制器。

結(jié)語

為了解釋和說明的目的給出了前述具體實(shí)施方式。其不旨在是窮盡的或者限制所附權(quán)利要求書。鑒于以上教導(dǎo)，許多修改和變體都是可能的。