CN102110027A - 具电压异常保护的储存装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种具电压异常保护的存储装置及其操作方法，具有侦测供应至存储装置的外部电源之功能。当外部电源发生异常时，侦测到外部电源的电压降低，若电压降至门槛电压时，便传达通知信号使存储装置中的控制单元停止动作，而不再存取非挥发性记忆体。如此，可避免外部电压异常对非挥发性记忆体存储装置所造成的影响。

Description

具电压异常保护的储存装置及其操作方法
技术领域
本发明系有关一种存储装置及其操作方法，特别是一种具电压异常保护的存储装置及其操作方法。 
发明背景 
非挥发性记忆体顾名思义为存储数据不会随工作电源消失而消失的记忆体，其中闪存为一常用的非挥发性记忆体，闪存具有省电、耐震与存取速度快等优点，因而广泛的被应用在电子装置的存储单元，取代部分的传统硬盘。 
非挥发性记忆体存储装置接收外部电压，将外部电压转换为存储装置所需之工作电压，以提供存储装置正常工作。存储装置中的控制器，用以接收连接于存储装置的主机所传送之指令，再根据该指令对存储装置传送相关的控制命令，藉此由存储装置存取主机所需的相关数据。 
当存储装置正常工作时，若突然发生外部电压异常，例如：断电的情况，此时将产生正在烧录(或抹除)的记忆页烧录(或抹除)不完整的情形，并可能对存储装置导致不良的影响，举例说明如下： 
1.造成数据的损毁。 
2.由于记忆体架构的关系(例如：记忆页对(paired page))，使得原本已存储在记忆体中的数据，因不完整的烧录(或抹除)动作而损毁。 
3.由于烧录(或抹除)不完整，将产生潜在不可靠的记忆页，使后续无法正常使用该些记忆页。 
4.管理数据损毁，造成存储装置无法正常继续工作。 
因此，如何解决因电压异常而对非挥发性记忆体存储装置所造成的不良影响，进而提出当非挥发性记忆体存储装置遇到电压异常情况时的较佳处理机制，为一亟待解决的议题。 
发明内容
有鉴于此本发明提出一种具电压异常保护的存储装置及其操作方法。利用本发明所提出的装置或方法，可克服电压异常对非挥发性记忆体存储装置所造成的不良影响，进而提高非挥发性记忆体存储装置的可靠度。 
本发明提出一种具电压异常保护的存储装置包含：非挥发性记忆体、控制单元、电源供应单元及电源侦测单元。非挥发性记忆体用以存储数据。控制单元耦接非挥发性记忆体，存取非挥发性记忆体。电源供应单元接收外部电压，依据外部电压提供工作电压予非挥发性记忆体与控制单元。电源侦测单元耦接控制单元，侦测外部电压，当外部电压低于门槛值时，传送通知信号至控制单元，使控制单元停止存取非挥发性记忆体。 
本发明亦提出一种存储装置之操作方法，其中存储装置包含非挥发性记忆体与控制单元，该操作方法包含下列步骤：接收外部电压；依据外部电压，提供工作电压予非挥发性记忆体与控制单元；侦测外部电压；当外部电压低于门槛值时，传送通知信号至控制单元，使控制单元停止存取非挥发性记忆体。 
有关本发明的较佳实施例及其功效，兹配合图式说明如后。 
附图说明
图1：具电压异常保护的存储装置之一实施例示意图 
图2：存储装置之操作时序示意图 
图3：存储装置之操作方法流程图 
具体实施方式
请参照图1，该图所示为具电压异常保护的存储装置之一实施例示意图。本发明所提出之存储装置1包含：非挥发性记忆体10、控制单元20、电源供应单元30及电源侦测单元40。 
存储装置1可连接于外部主机，如：计算机***(图中未示)，用以接收外部主机传送的指令或数据，再透过耦接于非挥发性记忆体10的控制单元20而存取非挥发性记忆体10。 
电源供应单元30接收外部电压，依据外部电压提供工作电压给予非挥发性记忆体10与控制单元20。其中，电源供应单元30可包含电压转换电路及/或电压稳压电路，当电源供应单元30接收外部电压，一实施例为5伏特，可经由直流转直流(DC-to-DC)转换电路，再经稳压电路而提供一稳定的工作电压，一实施例为3.3伏特，使控制单元20与非挥发性记忆体10能正常工作。 
电源侦测单元40可设于外部电压与电源供应单元30之间，且电性连接控制单元20。当电源侦测单元40侦测到外部电压降低至门槛值时，电源侦测单元40即传达通知信号至控制单元20，使控制单元20停止工作。其中，通知信号可为控制单元重置(Reset)信号或记忆体忙碌(Busy)信号，使控制单元20停止存取非挥发性记忆体10。于此，利用重置信号或忙碌信号使控制单元20停止存取非挥发性记忆体仅为实施例之说明，不为本案之限制，熟知本技术领域者可轻易了解而采用其它方式使控制单元20停止存取非挥发性记忆体10。 
由图1所示可知，非挥发性记忆体10可包含：缓冲器12及记忆胞阵列14。其中，非挥发性记忆体10可依据控制单元20于接收通知信号之前所发送的最后一笔指令，而完成对应该指令的动作，例如：烧录数据或抹除数据。以烧录数据为例作说明，也就是说即便外部电压低于门槛值，非挥发性记忆体10仍可继续将已暂存于缓冲器12中的数据烧录到记忆胞阵列14中，而完成最后一笔数据的烧录，由于控制单元20已停止存取非挥发性记忆体10，故于最后一笔数据烧录完成之后，非挥发性记忆体10不会再接收数据烧录指令，便不会进行数据烧录的动 作。 
请参照图2为存储装置之操作时序示意图。当外部电压发生异常，例如：断电的情况(如图中 
Figure G2009102647443D00041
所示)，电压侦测单元40会侦测到外部电压(假设为5V)逐渐下降，由于电源供应单元30具稳压功能，故此时供应给非挥发性记忆体10的电压仍可正常维持在工作电压(假设为3.3V)。当外部电压从5V下降到门槛值(Vth)，例如4V，电压侦测单元40便会传送通知信号至控制单元20，使控制单元20停止存取非挥发性记忆体10。 
当控制单元20停止对非挥发性记忆体10执行存取工作时(如图中 
Figure G2009102647443D00042
所示，于此假设通知信号为控制单元重置信号)，提供给非挥发性记忆体10的工作电压仍维持3.3V。接着外部电压持续下降，直到电源供应单30元的稳压功能已无法维持正常工作，使提供至非挥发性记忆体10之工作电压开始下降(如图中 
Figure G2009102647443D00043
所示)。然而，虽提供至非挥发性记忆体10之工作电压开始下降，但若工作电压可满足非挥发性记忆体10所需的最低工作电压需求，则非挥发性记忆体10仍可继续内部之动作。 
底下以数据烧录为例作说明，但不以此为限(类似的例子如：资料抹除同样可适用)。在控制单元20停止对非挥发性记忆体10执行存取工作之前，若非挥发性记忆体10已接收数据烧录指令(programming)，则非挥发性记忆体10会在电压下降至非挥发性记忆体10最低之工作电压Vmemory_min前，将已暂存于缓冲器12的数据烧录至记忆胞阵列14。如图2所示，外部电压由门槛值Vth开始下降至非挥发性记忆体10的最低工作电压Vmemory_min的时间(tRESET)，足够让非挥发性记忆体10中缓冲器12所暂存的数据烧录到记忆胞阵列14。换句话说，外部电压由门槛值Vth降至Vmemory_min的时间(tRESET)，系大于非挥发性记忆体10数据烧录的时间(tPROG)，故非挥发性记忆体10可将已完成接收的数据，完整的烧录至记忆胞阵列14中，而完成最后一笔指令所对应的动作。 
请参照图3为存储装置之操作方法流程图。侦测外部电压(步骤S10)，判断外部电压是否小于门槛值(步骤S20)。若外部电压没有小于门槛值，则回到步骤S10继续侦测。若发生外部 电压异常的情况，使得外部电压便被侦测到小于门槛值时，可透过传送通知信号至控制单元，用以使控制单元停止存取非挥发性记忆体(步骤S30)，此时可在外部电压降低至非挥发性记忆体最低工作电压之前，继续完成非挥发性记忆体已接收的最后一笔指令所对应的动作。 
本发明所称之非挥发性记忆体可为闪存(Flash Memory)、相变化记忆体(Phase ChangeMemory，PCM)、铁电随机存取记忆体(FeRAM)、磁阻记忆体(MRAM)等。 
再者，本发明所提出之控制单元30可为单一颗控制芯片。此外，考虑成本或制程等因素，电源供应单元30与电源侦测单元40两者至少其中之一可与控制单元30封装于同一颗控制芯片之中。 
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神所作些许之更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。 

Claims (12)

1.一种具电压异常保护的存储装置，其特征是，该存储装置包含：
至少一非挥发性记忆体，用以存储数据；
一控制单元，耦接该非挥发性记忆体，存取该非挥发性记忆体；
一电源供应单元，接收一外部电压，依据该外部电压提供一工作电压予该非挥发性记忆体与该控制单元；及
一电源侦测单元，耦接该控制单元，侦测该外部电压，当该外部电压低于一门槛值时，传送一通知信号至该控制单元，使该控制单元停止存取该非挥发性记忆体。
2.根据权利要求1所述的存储装置，其特征是，该非挥发性记忆体依据该控制单元于接收该通知信号之前所发送的最后一笔指令，完成对应该指令之一动作。
3.根据权利要求2所述的存储装置，其中该动作为烧录数据或抹除数据。
4.根据权利要求1所述的存储装置，其特征是，该通知信号为一控制单元重置信号或一记忆体忙碌信号。
5.根据权利要求1所述的存储装置，其特征是，该电源供应单元包含一电压转换电路及一电压稳压电路至少其中之一。
6.根据权利要求1所述的存储装置，其特征是，该非挥发性记忆体系选自闪存(FlashMemory)、相变化记忆体(Phase Change Memory，PCM)、铁电随机存取记忆体(FeRAM)、磁阻记忆体(MRAM)及其组合所构成的群组。
7.根据权利要求1所述的存储装置，其特征是，该电源供应单元及该电源侦测单元至少其中之一与该控制单元系封装于一控制芯片中。
8.一种存储装置的操作方法，该存储装置包含一非挥发性记忆体与一控制单元，其特征是，该操作方法包含下列步骤：
接收一外部电压；
依据该外部电压，提供一工作电压予该非挥发性记忆体与该控制单元；
侦测该外部电压；及
当该外部电压低于一门槛值时，传送一通知信号至该控制单元，使该控制单元停止存取该非挥发性记忆体。
9.根据权利要求8所述的操作方法，其特征是，停止存取该非挥发性记忆体之步骤，包含：
依据该控制单元于接收该通知信号之前所发送的最后一笔指令，使该非挥发性记忆体完成对应该指令之一动作。
10.根据权利要求9所述的操作方法，其特征是，该动作为烧录数据或抹除数据。
11.根据权利要求8所述的操作方法，其特征是，该通知信号为一控制单元重置信号或一记忆体忙碌信号。
12.根据权利要求8所述的操作方法，其特征是，依据该外部电压提供该工作电压之步骤，包含：
转换并稳压该外部电压，以产生该工作电压。
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