一种提高Nand寿命的方法与流程

本发明涉及存储介质相关技术领域，尤其是指一种提高nand寿命的方法。

背景技术：

nandflash有寿命限制，主要体现在擦写次数。每个nandflash的存储单元，在到了一定的擦写次数后就会受到破坏，而这其中，又主要受擦除次数的影响。现有研究技术表明，减小擦除时的脉冲电压，同时增加擦除时间，会有效的提高nandflash的寿命。但是这就会带来性能的降低。这是由于采用低电压的脉冲擦除时，对应的写阈值会下降，相应的写性能也会下降。

现有技术对解决如上问题，采用了devtsaware---ftl，calleddvsftl,whichdynamicallychangeserasescalingmodesandwritecapabilitytuningmodesbasedonthenandendurancemodel。其主要原理是对需要写入nand的数据特性做判断，如果是对性能要求高的数据，则采用粗粒度的（incrementalsteppulseprogramming）ispp的脉冲进行写入，同时对应的块擦除，采用较高电压，较短时间的脉冲进行擦除。反之，对于性能要求较低的数据，可以细粒度的ispp脉冲写入，同时采用较低电压，较长的脉冲擦除，既可以通过降低性能，以获取寿命的提升。因此现有技术需要获取数据特性，因此需要改变现有的ftl处理机制，感知数据的特性。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种无需感知数据特征的提高nand寿命的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高nand寿命的方法，通过判断每个block的擦写次数，采用不同的写方式和擦除方式，具体操作步骤如下：

（1）获得block的擦写次数，根据block的擦写次数将block的性能模式分为高性能模式、中等性能模式和低性能模式；

（2）判断block的擦写次数，当擦写次数在高性能模式范围内时，采用步骤（3）的写方式和擦除方式；当擦写次数在中等性能模式范围内时，采用步骤（4）的写方式和擦除方式；当擦写次数在低性能模式范围内时，采用步骤（5）的写方式和擦除方式；

（3）采用快速擦除脉冲，以及相应的快速写方式；

（4）采用中等速度的擦除脉冲，以及相应的中等速度写方式；

（5）采用慢速擦除脉冲，以及相应的慢速写方式。

本发明主要是基于不需要感知数据特性，而改由用户确定或者感知存储单元特性而选择适合的nandflash擦写模式，有别于现有技术的感知数据特性。根据每个block的pe次数，来选择不同写入方式和擦除方式，可以将性能模式分为多层次，高性能模式/中等性能模式/低性能模式，分别对应于标准寿命模式/中等提高寿命模式/高寿命模式，从而适应不同的场景以及提高寿命。不需要host介入，也不需要感知数据特征，根据每个block的擦写次数，选择相应的写方式和擦除方式，由控制器直接完成相应的模式切换，从而提升寿命。

作为优选，在步骤（1）中，高性能模式下的擦写次数占block的擦写次数的三分之二，中等性能模式占block的擦写次数的六分之一，低性能模式占block的擦写次数的六分之一。

作为优选，在步骤（3）中，采用生产产家给出的默认脉冲，此时的擦除电压高，时间短，对应的写阈值宽度也大。

作为优选，在步骤（4）中，此时的擦除脉冲幅度降低，宽度增加，由于降低擦除脉冲幅度，会存在存储单元没有被彻底擦除的情况，因此需要补充脉冲进行擦除，补充的脉冲宽度窄，幅度逐渐提高，从而彻底擦除存储单元，由于擦除脉冲的降低，对应的写阈值宽度也减小，需要降低编程的脉冲幅度，从而会带来编程脉冲数量的增加。

作为优选，在步骤（5）中，此时的擦除脉冲幅度降的更低，宽度也更宽，由于降低擦除脉冲幅度，会存在存储单元没有被彻底擦除的情况，因此需要补充脉冲进行擦除，补充的脉冲宽度窄，幅度逐渐提高，从而彻底擦除存储单元，由于擦除脉冲的降低，对应的写阈值宽度也减小，需要降低编程的脉冲幅度，从而会带来编程脉冲数量的增加。

本发明的有益效果是：不需要host介入，也不需要感知数据特征，根据每个block的擦写次数，选择相应的写方式和擦除方式，由控制器直接完成相应的模式切换，从而提升寿命。

附图说明

图1是本发明高性能模式的擦写脉冲示意图；

图2是本发明中等性能模式的擦写脉冲示意图

图3是本发明低性能模式的擦写脉冲示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

一种提高nand寿命的方法，通过判断每个block的擦写次数，采用不同的写方式和擦除方式，具体操作步骤如下：

（1）获得block的擦写次数，根据block的擦写次数将block的性能模式分为高性能模式、中等性能模式和低性能模式；高性能模式下的擦写次数占block的擦写次数的三分之二，中等性能模式占block的擦写次数的六分之一，低性能模式占block的擦写次数的六分之一；例如：一个tlcnandflash寿命一般为3000次，可以将寿命分为以下几个阶段，高性能阶段擦写次数小于2000，中等性能阶段擦写次数大于2000且小于2500，低性能阶段擦写次数大于2500；在实际统计时，当没有采用厂家的默认脉冲操作时，需要换算新的寿命次数，根据已有资料，擦除脉冲幅度降低的程度和对存储单元的损坏降低程度成比例关系。当中性能阶段2000-2500时，假设擦除脉冲降低为原来的90%时，对单元的损坏比例降低为57%，实际统计次数应为500/0.57=877.当低性能阶段时，假设擦除脉冲降低为原来的85%时，对单元的损坏比例降低为36%，实际统计次数应为500/0.36=1388；

（2）判断block的擦写次数，当擦写次数在高性能模式范围内时，采用步骤（3）的写方式和擦除方式；当擦写次数在中等性能模式范围内时，采用步骤（4）的写方式和擦除方式；当擦写次数在低性能模式范围内时，采用步骤（5）的写方式和擦除方式；

（3）采用快速擦除脉冲，以及相应的快速写方式；如图1所示，采用生产产家给出的默认脉冲，此时的擦除电压高，时间短，对应的写阈值宽度（thresholdvoltagewindow）也大；由于采用的擦除电压较高，因此对于flash的存储单元的破坏也相应比较大，通常厂家给出的flash寿命（可以擦写的次数），都是基于此模式下的评估值。

（4）采用中等速度的擦除脉冲，以及相应的中等速度写方式；如图2所示，此时的擦除脉冲幅度降低，宽度增加，从而降低了对存储单元的破坏，由于降低擦除脉冲幅度，所以可能会导致存储单元没有被彻底擦除，因此需要补充脉冲进行擦除，补充的脉冲宽度较窄，幅度逐渐提高，从而彻底擦除存储单元，由于擦除脉冲的降低，对应的写阈值宽度（thresholdvoltagewindow）也减小，因此需要更精细的编程脉冲，逐步编程，具体而言，就是需要降低编程的脉冲幅度，由此会带来编程脉冲数量的增加，因此会带来写性能的下降。

（5）采用慢速擦除脉冲，以及相应的慢速写方式；如图3所示，此时的擦除脉冲幅度降的更低，宽度也更宽，从而进一步降低了对存储单元的破坏，由于降低擦除脉冲幅度，所以可能会导致存储单元没有被彻底擦除，因此需要补充脉冲进行擦除，补充的脉冲宽度较窄，幅度逐渐提高，从而彻底擦除存储单元，由于擦除脉冲的降低，对应的写阈值宽度（thresholdvoltagewindow）也减小，因此需要更精细的编程脉冲，逐步编程，具体而言，就是需要降低编程的脉冲幅度，由此会带来编程脉冲数量的增加，因此会带来写性能的进一步下降。

其中：如图1、图2、图3所示，阴影部分指的是verification，图中vef>vem>ves，tef<tem<tes，通过降低擦除电压，从而减少对每个存储单元的破坏，进而提高寿命，增加每个存储单元的可擦写次数，另外由于电压的降低，需要增加擦除的时间，并采用逐步增加脉冲的步进擦除ispe(incrementalsteppulseerasing)，确认每个存储的单元都能被擦除，擦除的效率也逐步降低。

由于改变了擦除的电压，进而改变了阈值电压窗口的宽度（thresholdvoltagewindow），需要降低步进编程ispp（incrementalsteppulseprograming）的电压，即vpf>vpm>vps，由此引起写性能的逐步下降。

通常情况，nand控制器会一直采用默认的fastmode进行读写操作，在擦写次数快到尽头时，不会改变读写方式，从而导致nand寿命迅速耗尽。本发明提出了一种根据擦写次数更改读写方式的方法，不需要host介入，也不需要感知数据特征，根据每个block的擦写次数，选择相应的写方式和擦除方式，由控制器直接完成相应的模式切换，从而提升寿命。