不揮発性メモリシステムは、物理メモリ位置の物理グループに組織化される。各物理グループ（メタブロック）は、一単位として消去可能であり、データの論理グループを記憶するために使用することができる。メモリ管理システムは、論理グループの更新データを記録する専用のメタブロックを割り当てることにより、データの論理グループの更新を行うことができる。更新メタブロックは、更新データを受信した順序で記録し、記録が当初記憶された通りの正確な論理順序であるか（順次）、またはそうでないか（カオス的）についての制限はない。最終的には、更新メタブロックは閉鎖されて、さらに記録することができなくなる。いくつかの処理のうちの１つが生じることになるが、元メタブロックを置換する、正確な順序の一杯となったメタブロックが結局は生じることになる。カオス的な場合には、ディレクトリデータが、頻繁な更新の助けとなるようなやり方で、不揮発性メモリに保持される。このシステムは、複数の論理グループが並行して更新されることをサポートする。
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本発明は、不揮発性メモリの物理ブロックを、複合論理構造または「メタブロック」にリンクするための手法を提示する。メタブロックへの健全な物理ブロックの初期リンキングを決定した後、リンキングの記録が不揮発性メモリ中に保持され、その記録は、必要時に直ちにアクセスすることができる。実施形態の１つのセットにおいて、初期リンキングは、アルゴリズムに従って決定論的に形成され、メモリ中のいずれかの不良ブロックのパターンに従って最適化されうる。付加的な不良ブロックが発生すると、リンキングは、リンキング中の不良ブロックを健全なブロックで、好ましくは、置き換えられつつあるブロックと同じメモリのサブアレイ中の健全なブロックで置き換えることにより、更新される。
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データラン内のデータは、不揮発性メモリアレイの、データ境界の位置に応じて構成される適応メタブロックに格納される。或るデータを格納するためにシリアルフラッシュバッファが使用される一方、他のデータは不揮発性メモリに直接格納される。後の更新の効率を高めるために、データの更新中、データ境界に整列させてデータを格納することも可能である。 （もっと読む）

本発明は、不揮発性メモリのプログラミングおよび消去中に電源が遮断された場合に、システム性能への最小限の犠牲で書き込みおよび消去失敗検出のための信頼することができる機構を保証する不揮発性メモリおよびその動作方法を提供する。複数セクタ書き込み処理中、後続するセクタのデータコンテンツが書き込まれると同時に、１つのセクタが正常に書き込まれたことを示す表示が後続するセクタのオーバーヘッドに書き込まれる。書き込まれた最後のセクタには付加的に、それ自体の正常な書き込まれたことを示す表示がそのセクタのオーバーヘッドに書き込まれる。消去の場合、正常な消去動作の後にブロックの第１のセクタ内の消去失敗フラグがマークされてもよい。
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一括消去するメモリセルブロックを有するタイプの不揮発性メモリシステムであり、メモリセルブロックは、１ブロック当たり多数のページ単位で消去状態からプログラムが可能となる。１ブロックのほんの数ページのデータを更新しなければならない場合、この更新を行う目的のために提供される別のブロックの中へ更新済みページは書き込まれる。複数のブロックから更新されたページは、更新ページの原アドレスのオフセット値とは必ずしも対応しない順序で別のブロック中へプログラムされる。次いで、更新データの合成がメモリの性能にインパクトを与えなければ、有効な元の更新データは将来合成されることになる。しかし、１ブロックの多数のページのデータを更新しなければならない場合、更新ページは未使用の消去済みブロックの中へ書き込まれ、変更のないページも同じ未使用ブロックへ書き込まれる。数ページ分の更新を別様に処理することにより、小さな更新を行う場合のメモリ性能が改善される。メモリコントローラは、メモリシステムのホストによる使用状況に応じてこれら別のブロックの動的作成と動作とを行うことができる。
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不揮発メモリシステムの動作を制御するためのファームウエアコードの複数のコピーがメモリシステムのフラッシュメモリの適宜異なる位置に記憶される。これらの位置のアドレスマップもフラッシュメモリに記憶される。メモリシステムが初期化されると、アドレスマップを参照し、ファームウエアの１つのコピーをフラッシュメモリからコントローラメモリにロードするために、メモリコントローラに記憶されているブートコードがそのマイクロプロセッサによって実行され、その後、ユーザデータを記憶し、検索するためにメモリシステムを動作させるようにコピーがコントローラメモリからマイクロプロセッサによって実行されてもよい。データをチェックするために誤り訂正符号（ＥＣＣ）が使用されるが、ＥＣＣを使用する必要性を少なくするため、フラッシュメモリに記憶されている２つ以上のファームウエアコピーの最良部分が使用される。ユーザデータが同じメモリに２つ以上の状態で記憶される場合には、ファームウエアコードが２つの状態でフラッシュメモリに記憶されてもよい。
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不揮発性メモリが、メモリプレーンのセットから構成され、各メモリプレーンは、メモリプレーンが並列に動作可能であるように、それぞれ独自の読み出し／書き込み回路のセットを有する。メモリは、消去可能なブロックにさらに組織化され、各消去可能なブロックは、データの論理ユニットの論理グループを記憶する。論理ユニットを更新する際に、論理ユニットのすべてのバージョンが同一のプレーンにオリジナルとして保持される。好ましくは、論理ユニットのすべてのバージョンは、検知回路の同一のセットによってすべて処理されるように、１つのプレーン内に配列される。後続のガーベッジコレクション動作において、論理ユニットの最新バージョンは、性能が低下する原因となる、異なるプレーンまたは検知回路の異なるセットから取り出されるという必要がない。一実施形態において、配列後に残ったどのギャップも、論理ユニットの最新バージョンを順次順序でコピーすることによってパディングされる。
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本発明は、メモリセルアレイ内の不良列を除去することができる不揮発性メモリを提供する。本発明の他の態様によれば、代替の冗長列が、除去された列に取って代わることができる。これらプロセスは両方とも、外側に透明で、これによりメモリの取り付けられたホストまたはコントローラで外部から管理する必要のない方法で、メモリ上で実施される。不良列のインベントリについてはメモリ上で維持可能である。電源投入で、不良列のリストを用いて不良列を取り出す。メモリは、不良列にとって代わるように用いてもよい多数の冗長列も含みうる。
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ブロック管理システムを伴う不揮発性メモリにおいて、ブロック管理システムについての制御データなどの重要なデータが、複製されて保持される。多状態メモリにおける重要なデータの２つのコピーをエラーに対して強いように書き込みおよび読み出すために、様々な方法が説明される。本発明の他の態様によれば、制御データを含むメモリブロックに対するプリエンプティブなガーベッジコレクションにより、このような数多くのメモリブロックが同時にガーベッジコレクションされる必要があるという望ましくない状況を回避する。
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非順次論理ユニットを有する更新ブロックをサポートするブロック管理システムを伴う不揮発性メモリにおいて、非順次更新ブロック内の論理ユニットのインデックスがＲＡＭにバッファされ、不揮発性メモリ内に周期的に記憶される。一実施形態において、インデックスは、インデックスを記憶する専用のブロック内に記憶される。他の実施形態において、インデックスは、更新ブロック自体に記憶される。さらに他の実施形態において、インデックスは、各論理ユニットのヘッダ内に記憶される。他の態様において、最終のインデックス更新の後だが次の分の前に書き込まれた論理ユニットは、インデックス付け情報を各論理ユニットのヘッダ内に記憶させる。このように、停電後に、初期化中に走査を実行する必要なく、最近書き込まれた論理ユニットの位置を決定することができる。さらに他の態様において、ブロックは、部分的に順次にかつ部分的に非順次に、１つより多い論理サブグループを対象として管理される。
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