利用位反转计数和最低值的阈值估算的制作方法
【专利说明】利用位反转计数和最低值的阈值估算
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年11月8日提交的申请号为61/901,960(代理文件号 LINKP146+)、名称为"SMPLIFIED OPTIMAL THRESHOLD ESTIMATION FOR NAND-BASED STORAGE DEVICES (针对基于与非型储存器件的简化的最优阈值估算）"的美国临时专利申 请的优先权，在此为所有目的通过引用合并于本文中。
【背景技术】
[0003] 在固态储存系统中，利用一个或更多个阈值来读取固态储存器。这些阈值的选 择是重要的，因为其影响被包含在回读位序列中的位误差的数量。自然地，利用最优阈值 (即，返回最少的位误差的阈值）将是令人期待的。尽管用于估算最优阈值的技术已经存 在，但是在某些条件下，这些技术不能集中在实际的最优阈值上（例如，系统"卡在"和/或 集中在是不良估值的估值上）。避免这种问题的新的最优阈值估算技术将是令人期望的。
【附图说明】
[0004] 在以下详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。
[0005] 图1是说明用于估算最优阈值的过程的实施例的流程图。
[0006] 图2是示出SLC分布的实施例的图。
[0007] 图3是说明执行最优阈值估算的储存器控制器的实施例的图。
[0008] 图4是说明利用最小区段（bin)来估算最优阈值的过程的实施例的流程图。
[0009] 图5是说明被用来估算最优阈值的最小区段的实施例的图。
[0010] 图6是说明利用最小区段来产生估值的最优阈值估算器的实施例的图。
[0011] 图7是说明利用拟合曲线来估算最优阈值的过程的实施例的流程图。
[0012] 图8是说明被用以估算最优阈值的拟合曲线的实施例的图。
[0013] 图9是说明将曲线与数据点相拟合以产生估值的最优阈值估计器的实施例的图。
[0014] 图10是说明对MLC储存器执行的辅助读取的实施例的图。
[0015] 图11是示出来自MLC储存器回读位序列的实施例的图。
[0016] 图12A是说明第一次SLC辅助读取的实施例的图，其中辅助读取被来估算LSB的 最优阈值。
[0017] 图12B是说明第二次辅助读取的实施例的图，其中辅助读取被用来估算MSB的最 优阈值。
[0018] 图12C是说明第一次辅助读取和第二次辅助读取的实施例的图，其中辅助读取被 用来估算CSB的最优阈值。
[0019] 图13是说明为了估算TLC储存器的最优阈值而执行的读取的实施例的图。
[0020] 图14是说明利用SLC辅助读取来估算与同一位相关联的两个最优阈值的过程的 实施例的流程图。
[0021] 图15A和图15B是说明利用SLC辅助读取来估算TLC储存器的最优阈值的过程的 实施例的流程图。
[0022] 图16是说明执行包括一个或更多个SLC辅助读取的最优阈值估算的储存器控制 器的实施例的图。
[0023] 图17是说明与过滤的数据点和未过滤的数据点相拟合的曲线的实施例的图。
[0024] 图18是说明用于在执行曲线拟合过程之前修剪数据点的过程的实施例的流程 图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明可以采用很多方式被实施为包括：过程、装置、系统、事件的组合、在计算机 可读的储存媒介上实施的计算机编程产品、和/或处理器，诸如被配置成执行储存在与处 理器耦接的存储器上和/或由存储器提供的指令。在本说明书中，这些实施方式、或者本发 明可以采用的任意其他形式可以被称作为技术。通常，公开的过程的步骤的次序可以在本 发明的范围内改变。除非另有说明，诸如描述为被配置成执行任务的处理器或存储器此类 的部件可以被实施为通用部件（即被暂时地配置成在指定的时间执行该任务）或者特定部 件（即被制造成执行该任务）。如本文中所使用的，术语"处理器"表示被配置成处理诸如 计算机编程指令的数据的一个或更多个器件、电路、和/或处理核。
[0026] 下面结合说明本发明原理的附图一起来提供对本发明的一个或更多个实施例的 详细描述。本发明通过结合这些实施例来描述，但是本发明不局限于任何实施例。本发明 的范围仅由权利要求来限制，并且本发明包含大量替代选择、修改和等同形式。在以下描述 中陈列了大量特定的细节以提供本发明的全面理解。提供这些细节是出于示例的目的，而 本发明可以根据权利要求来实践，而没有这些特定细节中的一些或全部。出于清晰的目的， 在与本发明相关联的技术领域中已知的技术材料未被详细地描述以便本发明不被不必要 地模糊。
[0027] 图1是说明用于估算最优阈值的过程的实施例的流程图。当对固态储存系统执行 读取时，利用一个或更多个阈值来执行读取。例如，在单电平单元（SLC)系统（其中单元储 存单个比特）中，利用单个阈值来执行读取。如果指定单元具有小于阈值的电压，则读取值 1(例如）。如果由单元储存的电压大于阈值，则读取值〇(例如）。返回最少的位误差（例 如，当回读的位序列与正确的或实际的位序列进行比较时）的阈值被称为最优阈值，并且 图1中的过程估算了最优阈值的值。
[0028] 在步骤100处，对多个区段中的每个区段确定位反转计数，包括以下步骤：（1)在 与指定区段的下界相对应的第一阈值下对固态储存器单元组的一组单元执行第一次读取， (2)在与指定区段的上界相对应的第二阈值下对固态储存器单元组的同一组单元执行第二 次读取。基于来自步骤（1)的第一次读取和步骤（2)的第二次读取的回读值来计算位反转 计数。
[0029] 参见例如图2,其是示出SLC分布的实施例的图。这里可以执行图1的过程以估算 分布202与分布204交叉之处的电压（例如，因为最优阈值对应于两个分布交叉之处的电 压）。在示意图200中，分布202对应于（实际上）储存1的单元，且分布204对应于（实 际上）储存〇的单元。自然地，可以利用任意位映射，并且本文中所述的位映射仅仅是示例 性的。应当注意的是，图2中的分布202和204对于图1中的过程是未知的，而被示以说明 该技术。
[0030] 在示意图200中，对区段B1至B4(210至213)中的每个确定相应的位反转计数。 为了确定区段B 1 (210)的位反转计数，以阈值电压R1 (206)来执行第一次读取，并且以阈值 电压R2 (208)来执行第二次读取。如果在阈值电压R1 (206)下的读取和在阈值电压R2 (208) 下的读取之间任意位反转（即，变化），则位反转计数增加。
[0031] 示意图250示出由在阈值电压R1 (206)下的读取和在阈值电压R2 (208)下的读取 返回的示例性回读位序列。在这个实例中，被读取的单元组包括四个单元。单元1和4的 回读值分别始终为〇和1，且因而不与位反转相对应，以及位反转计数不增加。
[0032] 在一些实施例中，在图1中的步骤100处仅计数貌似合理的或期望的位反转。例 如，考虑示意图250中的单元2的回读值。由于值0通过以阈值电压R 1 (206)读取单元 2来返回，所以可以推断出单元（cell)2在储存大于R1的电压（即，储存的电压StorecL %1七&8'112>1?1)。以阈值电压1?2(208)读取单元2返回1，相当于单元2在储存小于1? 2的电 压（即，储存的电压stored_voltageeell_2〈R 2)。这两个不等式不矛盾，因为范围R1CstorecL Voltagerallj^R 2满足两个不等式。这是貌似合理的位反转的一个实例。
[0033] 相反，由单元（cell) 3所示的位反转是不太可能的。在阈值电压R1下的返回值1 对应于小于R1的储存电压（即，Store(Lvoltage cellYR1)。然而，在阈值电压R2下的返回值 0 对应于大于 R2 的储存电压（即，stored_voltageeell_3>R2)。没有值 stored_voltageeell_3 满 足这两个不等式，因为某值不能既小于R1又大于R2。这是不太可能的位反转的一个实例， 并且在一些实施例中，这种不太可能的位反转在图1中的步骤100处不进行计数。
[0034] 通常，不太可能的位反转是由于读取噪声引起的，并且如果两个阈值电压（例如， R1和R2)被充分地分开，则不太可能的位反转将不会发生。因此，在一些实施例中，貌似合 理的位反转和不太可能的位反转之间没有区别。在这些实施例中对所有的位反转计数。
[0035] 参见图1，在步骤102处，利用与多个区段相对应的位反转计数来确定最小值。在 步骤104处，利用最小值来估算最优阈值。以下描述步骤102和104的一些详细实例。
[0036] 尽管图2和其他附图中所不的布置的阈值（placed threshold)(即，H......、 R5)的下标编号可以意指读取的某种顺序或次序（例如，从左向右），但是这不是必要的。可 以执行任意顺序或次序的读取。例如，如果需要的话，可以首先执行在阈值电压R2(208)处 的读取，其次执行在阈值电压R 1 (206)处的读取。
[0037] 以下附图示出执行图1中的过程的系统的实例。
[0038] 图3是说明执行最优阈值估算的储存器控制器的实施例的图。在一些实施例中， 储存器控制器300被实施在半导体器件上，诸如专用集成电路（ASIC)或者现场可编程门阵 列（FPGA)。在一些实施例中，储存器控制器300包括第一半导体器件（即，第一"芯片"）， 且固态储存器350包括第二半导体器件（即，第二"芯片"）。在一些实施例中，单个储存器 控制器管理固态储存器的多个"芯片"。
[0039] 在所不的实例中，布置的阈值发生器（placed threshold generator)302产生布 置的阈值。利用图2中的示