数据储存装置及其编程应力消除方法与流程

1.本发明涉及一种数据储存装置及其编程应力消除方法。


背景技术：

2.数据储存装置中损坏区块的数量多寡会影响写入数据至数据储存装置的效能、垃圾收集的效率、写入放大指标(write amplifier indicator,wai)的高低以及数据储存装置的等级，因此需要一种判断损坏区块的数量的技术。由于每种数据储存装置的制程不同，传统在数据储存装置的自我烧机测试的过程中，即对数据储存装置中的一区块进行编程(抹除(erase)、写入(write)、读取(read)、验证(verify))后，再对下一个区块进行编程，直到完成对所有区块的编程。在如此的自我烧机测试过程中，尤其是抹除区块与写入数据至区块时，可能会发生编程应力的问题。也就是说，当对一区块进行编程时，另一区块会受到上述区块编程的影响而导致错误比特率提高，甚至是无法通过错误修正码(error-correcting code,ecc)修正，因此需要一种在判断损坏区块的数量的同时可消除编程应力的技术。


技术实现要素：

3.本发明提供一种数据储存装置及其编程应力消除方法，可找出因受到区块编程应力影响而被提高错误比特率的区块，并将其标记为损坏区块，以降低数据储存装置整体的错误率。
4.本发明所提供的编程应力消除方法，适用于数据储存装置。编程应力消除方法包括以下操作：抹除数据储存装置的每一区块；写入数据至数据储存装置的每一区块；判断每一区块的错误比特率是否大于临界值；以及当区块的错误比特率大于临界值时，标记区块为损坏区块。
5.本发明所提供的数据储存装置包括控制单元及连接控制单元的数据储存媒体。上述控制单元执行编程应力消除方法包括：抹除数据储存媒体的每一区块；写入数据至数据储存媒体的每一区块；判断每一区块的错误比特率是否大于临界值；以及当区块的错误比特率大于临界值时，标记区块为损坏区块。
6.在本发明的一实施例中，上述编程应力消除方法更包括：读取数据储存媒体的每一区块的写入数据并比对每一区块的写入数据与读取数据以获取每一区块的错误比特率。
7.在本发明的一实施例中，当区块的记忆单元为三阶储存单元时，临界值为错误更正比特数的80％。
8.在本发明的一实施例中，当区块的记忆单元为多阶储存单元时，临界值为错误更正比特数的50％。
9.在本发明的一实施例中，当区块的记忆单元为单阶储存单元时，临界值为20个错误更正比特。
10.本发明因改变对数据储存装置中区块编程的方式，因此可找出因受到区块编程应
力影响而被提高错误比特率的区块，并将其标记为损坏区块，以降低数据储存装置整体的错误率。
11.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
12.图1为本发明一实施例所提供的自我烧机测试系统的示意图；
13.图2为本发明一实施例所提供的数据储存装置的示意图；
14.图3为本发明一实施例所提供的裸晶的示意图；
15.图4为本发明一实施例所提供的储存矩阵的示意图；以及
16.图5为本发明一实施例所提供的编程应力消除方法的流程图。
具体实施方式
17.请参阅图1，为本发明一实施例所提供的自我烧机测试系统的示意图。自我烧机测试系统1包括测试载具2以及测试机台3，其中测试载具2可选择性地连接至测试机台3，并通过一特定通讯标准与测试机台3沟通，其中特定通讯标准可包含(但不限于)串行先进技术附件(serial advanced technology attachment,sata)标准、通用串行总线(universal serial bus,usb)标准、快捷外设互联(peripheral component interconnect express,pcie)标准。测试载具2包括第一控制装置21，以及一或多个插槽(未绘示)以装载数据储存装置5，当数据储存装置5装设置上述插槽中时，数据储存装置5耦接至第一控制装置21。其中，第一控制装置21可包含(但不限于)：微处理器(microprocessor)或中央处理器(central processing unit,cpu)。此外，测试载具2可包含一只读存储器(未绘示)，其用来储存一程序代码，而第一控制装置21执行程序代码以控制数据储存装置5的存取。数据储存装置5可包含(但不限于)：符合嵌入式多媒体存储卡(embedded multi media card,emmc)标准、或通用闪存存储(universal flash storage,ufs)标准)的各种嵌入式(embedded)存储装置。测试机台3包括第二控制装置31、储存装置32以及输入输出装置33，其中第二控制装置31耦接储存装置32以及输入输出装置33。储存装置32用以储存数据储存装置5的自我烧机测试固件(firmware)、量产版固件，而输入输出装置33用以显示数据储存装置5的自我烧机测试的相关信息，以及提供测试者一操作接口以操作测试机台3。另外，第二控制装置31可依据测试者的操作选择性地加载自我烧机测试固件、量产版固件至数据储存装置5以及对数据储存装置5进行分级。其中第二控制装置31可包含(但不限于)：微处理器(microprocessor)或中央处理器(central processing unit,cpu)。储存装置32可包含(但不限于)：可携式存储装置(诸如符合sd/mmc、cf、ms、xd或ufs标准的一存储卡)、硬盘(hard disk drive,hdd)、固态硬盘(solid state drive,ssd)及/或分别符合ufs以及emmc标准的各种嵌入式存储装置。输入输出装置33可包含(但不限于)：发光二极管(led)屏幕、阴极射线管(crt)屏幕、液晶显示器(lcd)等输出装置、以及键盘、鼠标及/或触摸屏等输入设备。
18.请参阅图2-图4，分别为本发明一实施例的数据储存装置5、裸晶(die)、以及储存矩阵(planes)的示意图。本发明的数据储存装置5包括控制单元51及数据储存媒体52，其中数据储存媒体52可以是非易失性内存，例如快闪存储器，磁阻式随机存取内存
(magnetoresistive random access memory，mram)，铁电随机存取内存(ferroelectric random access memory，fram)，相变化存储器(phase-change memory，pcm)，自旋转移矩磁阻式随机存取内存(stt-ram或stt-mram)，可变电阻式存储器(resistive random access memory，reram)或能够长时间储存数据的忆阻器。数据储存媒体52可包括多个裸晶(dies)d0、d1、d2、
…
、d(s-1)。控制单元51利用芯片致能(ce)针脚来致能要被存取的至少一裸晶d0、d1、d2、
…
、d(s-1)。每一裸晶d0、d1、d2、
…
、d(s-1)包括多个储存矩阵pl0、pl1、pl2、
…
、pl(t-1)。每一储存矩阵pl0、pl1、pl2、
…
、pl(t-1)包括多个区块(blocks)b0、b1、b2、
…
、b(z-1)。每一区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)包括多个数据页(pages)p0、p1、p2、
…
、p(n-1)。每一数据页p0、p1、p2、
…
、p(n-1)包括具有数据区与备用区的多个数据列。另外，上述中的n、t、s及z皆为大于1的正整数。
19.首先，第二控制装置31通过测试载具2的第一控制装置21加载自我烧机测试固件于数据储存装置5中，其中测试者可通过输入输出装置33所显示的使用者界面来执行加载自我烧机固件于数据储存装置5的动作以对自我烧机固件进行参数设定如执行几个循环、是否要重新测试等。
20.接着，数据储存装置5通过转接界面(未绘示)以装设于高低温测试机台(未绘示)上来初始化自我烧机固件并执行自我烧机测试，其中转接界面为用以装设多个数据储存装置5的多接口电路板，而初始化的定义为高低温测试机台通过转接界面提供电源至数据储存装置5、提供时钟信号给数据储存装置5以及使数据储存装置5进入开机模式。需要注意的是，不同于传统的自我烧机测试，本发明实施例所提供的在数据储存装置5上控制单元51执行的自我烧机测试不仅用以判断损坏区块的数量，更可以通过编程应力消除方法找出因受到区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)编程应力影响而被提高错误比特率的区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)，并将其标记为损坏区块，以降低数据储存装置5整体的错误率。另外，可以注意的是，数据储存装置5自我烧机测试的结果会储存在数据储存装置5的一区块当中，以便在数据储存装置5的自我烧机测试完成后从转接界面拆卸下并重新装设置于测试载具2的插槽上时，可供第二控制装置31通过第一控制装置21读取自我烧机测试的结果。
21.请参阅图5，为本发明一实施例所提供的编程应力消除方法的流程图。在步骤s1中，控制单元51依序地抹除数据储存装置5的每一区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)。在此步骤中，控制单元51抹除数据储存装置5中的每一区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)中的数据直到所有区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)的数据都被抹除后才进入步骤s3。
22.在步骤s3中，控制单元51依序地写入数据至数据储存装置5的每一区块。在此步骤中，控制单元51写入数据至数据储存装置5的每一区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)直到所有区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)都被写入数据后才进入步骤s5。
23.在步骤s5中，控制单元51依序地读取数据储存装置5的每一区块的写入数据并比对每一区块的写入数据与读取数据以获取每一区块的错误比特率。在此步骤中，控制单元51读取数据储存装置5的每一区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)的写入数据并比对每一区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)的写入数据与读取数据以获取每一区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)的错误比特率直到获取所有区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)的错误比特率才进入步骤s7。
24.在步骤s7中，控制单元51依序地判断每一区块的错误比特率是否大于临界值。在此步骤中，控制单元51判断数据储存装置5中每一区块b0、b1、b2、
…
、b(z-1)的错误比特率
是否大于临界值。值得注意的是，当数据储存装置5中的区块的记忆单元为三阶储存单元(tlc)时，临界值较佳地是错误更正比特数的80％；当数据储存装置5中的区块的记忆单元为多阶储存单元(mlc)时，临界值较佳地是错误更正比特数的50％；而当数据储存装置5中的区块的记忆单元为单阶储存单元(slc)时，临界值较佳地是20个错误更正比特。但是，本领域技术人员可依据数据储存装置5的硬件规格及设定来界定临界值的比特数及相较于错误更正比特数的比例，本发明并不以上述数值为限。
25.在步骤s9中，当一区块的错误比特率大于临界值时，控制单元51标记此区块为损坏区块。在此步骤中，控制单元51只要判断某一区块的错误比特率大于临界值时，则将此区块标记为损坏区块。
26.例如，假设数据储存装置5包括一个裸晶d0，裸晶d0包括一个储存矩阵pl0，储存矩阵pl0包括1024个区块，即区块b0、b1、b2、
…
、b1023。在本发明实施例提供的编程应力消除方法中，如步骤s1，控制单元51抹除数据储存装置5中的每一区块b0、b1、b2、
…
、b1023中的数据直到所有区块b0、b1、b2、
…
、b1023的数据都被抹除。如步骤s3，控制单元51写入数据至数据储存装置5的每一区块b0、b1、b2、
…
、b1023直到所有区块b0、b1、b2、
…
、b1023都被写入数据。如步骤s5，控制单元51读取数据储存装置5的每一区块b0、b1、b2、
…
、b1023的写入数据并比对每一区块b0、b1、b2、
…
、b1023的写入数据与读取数据以获取每一区块b0、b1、b2、
…
、b1023的错误比特率直到获取所有区块b0、b1、b2、
…
、b1023的错误比特率。如步骤s7，控制单元51判断数据储存装置5中每一区块b0、b1、b2、
…
、b1023的错误比特率是否大于临界值。如步骤s9，控制单元51只要判断某一区块b0、b1、b2、
…
、b1023的错误比特率大于临界值时，则将此区块b0、b1、b2、
…
、b1023标记为损坏区块。
27.详细地说，于步骤s1中，控制单元51从区块b0开始抹除直到抹除区块b1023。当控制单元51抹除到区块b996时，区块b484的某些数据页的错误比特会提高，甚至无法通过错误修正码修正。于步骤s3中，当控制单元51开始写入数据至区块b0直到写入数据至区块b1023。当控制单元51写入数据至区块b843时，区块b331的某些数据页的错误比特会提高，甚至无法通过错误修正码修正。于步骤s9中，当控制单元51判断区块b331及b484的错误比特率大于临界值时，则将区块b331及b484标记为损坏区块。其中，上述区块b331、b484、b843及b996仅为示例，亦即当数据储存装置5的某一区块被抹除或写入数据时，数据储存装置5中的其他至少一个区块可能遭受编程应力而提高错误比特数。可以注意的是，遭受编程应力而被提高错误比特数的区块可能会因为数据储存装置5的制程不同而在数量上有所增减。另外，也会因为抹除及写入数据的顺序不同而发生在不同的区块中，如控制单元51从区块b0开始抹除直到抹除区块b1023，当控制单元51抹除到后半部的区块时，则可能发生编程应力问题而提高前半部的某些区块的错误比特数。或是，控制单元51从区块b1023开始抹除直到抹除区块b0，当控制单元51抹除到前半部的区块时，则可能发生编程应力问题而提高后半部的某些区块的错误比特数。因此，通过本发明提供的数据储存装置及其编程应力消除方法可达成找出遭受编程应力而被提高错误比特数的区块并标记为损坏区块的目的。
28.综上所述，本发明所提供的数据储存装置及其编程应力消除方法由于改变对数据储存装置中区块编程的方式，因此可找出因受到区块编程应力影响而被提高错误比特率的区块，并将其标记为损坏区块，以降低数据储存装置整体的错误率。
29.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽
然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种编程应力消除方法，其特征在于，适用于一数据储存装置，所述编程应力消除方法包括以下操作：抹除该数据储存装置的每一区块；写入数据至该数据储存装置的该每一区块；判断该每一区块的一错误比特率是否大于一临界值；以及当一区块的该错误比特率大于该临界值时，标记该区块为一损坏区块。2.如权利要求1所述的编程应力消除方法，其特征在于，所述编程应力消除方法更包括：读取该数据储存装置的该每一区块的写入数据并比对该每一区块的写入数据与读取数据以获取该每一区块的该错误比特率。3.如权利要求1所述的编程应力消除方法，其特征在于，当该区块的记忆单元为三阶储存单元时，该临界值为错误更正比特数的80％。4.如权利要求1所述的编程应力消除方法，其特征在于，当该区块的记忆单元为多阶储存单元时，该临界值为错误更正比特数的50％。5.如权利要求1所述的编程应力消除方法，其特征在于，当该区块的记忆单元为单阶储存单元时，该临界值为20个错误更正比特。6.一种数据储存装置，其特征在于，包括：一控制单元；以及一数据储存媒体，连接该控制单元；其中该控制单元执行的一编程应力消除方法包括：抹除该数据储存媒体的每一区块；写入数据至该数据储存媒体的该每一区块；判断该每一区块的一错误比特率是否大于一临界值；以及当一区块的该错误比特率大于该临界值时，标记该区块为一损坏区块。7.如权利要求6所述的数据储存装置，其特征在于，该编程应力消除方法更包括：读取该数据储存媒体的该每一区块的写入数据并比对该每一区块的写入数据与读取数据以获取该每一区块的该错误比特率。8.如权利要求6所述的数据储存装置，其特征在于，当该区块的记忆单元为三阶储存单元时，该临界值为错误更正比特数的80％。9.如权利要求6所述的数据储存装置，其特征在于，当该区块的记忆单元为多阶储存单元时，该临界值为错误更正比特数的50％。10.如权利要求6所述的数据储存装置，其特征在于，当该区块的记忆单元为单阶储存单元时，该临界值为20个错误更正比特。

技术总结
一种数据储存装置及其编程应力消除方法，其中数据储存装置包括控制单元及连接控制单元的数据储存媒体。控制单元执行的编程应力消除方法包括：抹除数据储存装置的每一区块；写入数据至数据储存装置的每一区块；判断每一区块的错误比特率是否大于临界值；以及当一区块的错误比特率大于临界值时，标记区块为损坏区块。块。块。


技术研发人员：林文生
受保护的技术使用者：慧荣科技股份有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2023/7/31