一种基于闪存错误校验的读写调制技术的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及闪存性能技术领域，特别是涉及一种基于闪存错误校验的读写延迟调 制技术。
【背景技术】
[0002] 由于良好的随机访问性能、低密度、低功耗等优点，基于闪存的固态硬盘已经逐步 取代传统磁盘，成为重要的存储介质。近年来，闪存技术迅速发展，存储密度由单比特存储 元发展到最近的多比特存储元，如6比特。制造工艺由65纳米展到最近的10纳米。这些 发展使得闪存的存储密度快速增加，同时也使得闪存的可靠性大大降低，因此需要纠错能 力更强的纠错码来正确编码和解码数据。
[0003] 低密度奇偶校验码（LDPC)具有较强的纠错能力，被广泛应用于闪存存储系统。 LDPC解码通过置信传播算法实现，分为硬判决解码和软判决解码。以两比特每存储元的多 级闪存为例，如图1中所示，硬判决解码在闪存存储元相邻状态之间只有一个阈值电压，通 过一次读取对相邻两个状态进行区分。软判决如图2所示，概率信息获取需要多次读取，在 相邻两个电压状态之间支持多级读取，读取出来的信息迭代进行解码。相邻两个电压状态 之间的阈值区分电压越多，解码能支持的错误率越高。硬判决解码效率高，所需读取和解码 时间短，但只能对错误率低的数据解码。软判决对多级读出的概率信息进行迭代计算和校 验，直到校验的结果正确或者达到最大校验次数。软判决能对错误率更高的数据实现正确 的解码，但需要更长的读取和解码时延。使用LDPC作为校验码时，读请求时间和错误率存 在关联。另一方面，写数据时的编程速度，即AVdl大程度上决定数据的错误率。因此，闪 存中数据的读写速度之间可以根据错误率建立起关系。本发明就是基于LDPC的错误校验 机制探宄闪存的读写速度之间的联系。
[0004] 闪存中以LDPC作为校验码，现有的读取操作方案是先采取LDPC硬判决解码，如果 数据的错误率低，则校验成功。反之如果校验不成功，解码失败，再使用软判决进行解码。其 中，软判决解码通过逐次增加相邻状态之间阈值电压的数目，直到正确解码出信息。综上， 现有的技术对数据的错误率未知，从硬判决到逐步增加阈值电压数目的软判决，平均读取 次数多，导致读请求完成时间长。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于闪存LDPC错误校验机制 的读写调制技术。基于LDPC校验机制，本发明建立了读写速度之间的关系模型，并根据该 模型，调整数据写入的速度从而改变数据的错误率。由此对该数据读取时的速度即可根据 模型确定，用于调整读请求的执行。
[0006] 首先是写请求的编程速度与错误率之间的关系。处理一个写请求的时间主要包括 数据从控制器传入到页缓存和页缓存写入存储元（即编程操作）两部分。以页为单位对数 据写入，一页数据在总线上传输的时间不变；写入数据页采用的方式是ISPP编程，通过逐 步增加步幅电压来改变每一轮的编程电压，对存储元充电直到存储元达到预定的电压值大 小。
[0007] 对写操作，相同大小的数据页，传输时间是一个固定值；编程时间与步幅电压 AVpp相关。ISPP编程技术通过迭代的方式进行编程。每次进行充电之后都会进行确认是 否已经达到预定电压。如果没有，则将编程电压增加一个编程步幅AVPP，直到最终达到预 定电压。这样的迭代过程与AVpp存在比例关系。步幅电压AVpp越大，需要迭代较少的次 数就能达到预定电压值。因此，编程时间与步幅电压AVpp成反比。另一方面，编程步幅电 压与错误率之间则呈现另一种关系。AVpp越大，编程精确性越差，错误率越高。我们构建 以下关系：
[0008]
【主权项】
1. 一种基于闪存错误校验的读写调制技术，其特征在于： 1) 闪存中基于错误校验的读写延迟模型，具体如下：
模型建立了写请求的编程时延和读请求的读取时延、传输时延与编程步幅、LDPC解码 的阈值电压数目之间的关系。 2) 利用读写请求之间的关系，通过对写请求的编程步幅电压的改变，来达到对读请求 执行时间的调制。
2. 根据上述权利要求1所述的基于闪存错误校验的读写调制技术，其特征在于： 1) 读写延迟模型建立的基础是对不同错误率的数据的正确校验。 2) 数据的编程延迟决定其错误率，读取延迟需要保证正确解码一定错误率的数据。 3) 根据错误率，决定LDPC解码的阈值电压数目，一次读出数据。 4) 影响错误率的因素包括编程速度、保存时间、编程干扰等。 5) 快速写入的数据读取速度慢，慢速写入的数据读取速度快。
【专利摘要】本发明公开了一种基于闪存错误校验的读写调制技术,使用LDPC错误校验码为中介，建立闪存读写延迟关系模型。基于该模型，对读写延迟的调制主要包括以下步骤：写请求根据性能需求和系统状态确定数据编程速度，即确定编程步幅电压ΔVpp。记录写入的数据页的步幅电压ΔVpp。读取数据时，根据读取的数据在编程时的ΔVpp，综合其它干扰因素，计算数据错误率。由于LDPC码的纠错能力与读取时的阈值电压数目相关，根据计算出的错误率，选择能够保证纠错能力的最少阈值电压数目，从而确保能够正确解码出数据，确定读取数据。本发明确定了读写延迟的关系，通过调节编程时ΔVpp来改变读请求的执行时间。另一方面，相对于传统LDPC解码从硬判决开始逐步增加阈值电压数目的方式减少了读请求的执行时间。
【IPC分类】G11C29-42, G11C16-06, G11C16-26
【公开号】CN104575618
【申请号】CN201510014945
【发明人】石亮, 李乔, 高聪明, 吴剀劼, 诸葛晴凤, 沙行勉
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月13日