一种NAND闪存的数据读取方法、装置及NAND闪存系统

一种nand闪存的数据读取方法、装置及nand闪存系统
技术领域
1.本发明涉及存储器技术领域，具体涉及一种nand闪存的数据读取方法、装置及nand闪存系统。


背景技术：

2.随着社会对存储需求的进一步增长，nand flash(nand闪存)材质的固态硬盘使用得越来越普遍，其中尤其是多级存储单元mlc、三级存储单元tlc和四级存储单元qlc的使用需求增多，给闪存的可靠性和性能带来了严峻的挑战。nand闪存的读取过程分为硬读取和软读取，硬读取是读取页面必备的过程，在每个需要施加感应电压的区域只施加一个感应电压，而如果硬读取失败，则实施软读取，即逐步在每个感应区域的施加更多电压，获取更加准确的信息，直到最终解码成功。因此每个单元存储比特位越多，页面原始误码率越高，最终解码等级也越高。
3.现有技术中的数据读取方法通常为两种，第一种方法是一次施加软感应电压方法，其流程为：当硬读取失败后直接将六次软感应电压全部加上，如果解码成功则读取成功，如果解码失败就读取失败。这种方法读取解码能力强，但也意味着读延时相当长。第二种方法是多次施加感应电压方法流程图，其流程如图1所示：当硬解码失败后，每个区域在硬读取感应电压的基础上再增加4个电压，解码等级也增加一级，直到解码成功，或者达到七次的解码等级极限。这种方法固定每次增加一个等级，不够灵活。


技术实现要素：

4.本发明提供一种nand闪存的数据读取方法、装置及nand闪存系统，旨在解决现有技术中存在的nand闪存的数据读取过程延时长以及不够灵活的技术问题。
5.一方面，本发明提供了一种nand闪存的数据读取方法，包括：
6.通过第一预设电压对nand闪存中的多个存储单元进行硬解码，并获得第一电压状态；
7.当所述硬解码不成功时，通过第二预设电压对nand闪存中的多个存储单元进行第一次软解码，并获得第二电压状态；
8.当所述第一次软解码不成功时，根据所述第一电压状态和所述第二电压状态确定所述nand闪存中的多个存储单元中处于所述第一电压状态和所述第二电压状态之间的存储单元的个数；
9.根据所述个数确定解码等级；
10.根据所述解码等级选取粗粒度解码或细粒度解码对所述nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码；
11.若所述第二次软解码成功，则经过所述第二次软解码后的解码数据为所述nand闪存的读取数据。
12.在本发明一种可能的实现方式中，所述根据所述解码等级选取粗粒度解码或细粒
度解码对所述nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码包括：
13.若所述解码等级大于2，则选取所述粗粒度解码对所述nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码；
14.若所述解码等级等于2，则选取所述细粒度解码对所述nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码。
15.在本发明一种可能的实现方式中，所述选取所述粗粒度解码对所述nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码包括：
16.根据所述解码等级确定第三预设电压组，所述第三预设电压组包括电压值不相同的多个第三预设电压；
17.将所述多个第三预设电压依次施加到所述多个存储单元上，获得所述多个存储单元的第一感应数值；
18.将所述多个存储单元的第一感应数值传输至解码器；
19.通过所述解码器对所述多个存储单元的感应数值进行第二次软解码。
20.在本发明一种可能的实现方式中，所述选取所述细粒度解码对所述nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码包括：
21.确定第四预设电压，并将所述第四预设电压施加到所述多个存储单元上，获得所述多个存储单元的第二感应数值；
22.将所述多个存储单元的第二感应数值传输至解码器；
23.通过所述解码器对所述多个存储单元的第二感应数值进行第二次软解码。在本发明一种可能的实现方式中，所述将所述多个存储单元的第一感应数值传输至解码器具体为：
24.将所述多个存储单元的第一感应数值增量传输至解码器；
25.所述将所述多个存储单元的第二感应数值传输至解码器具体为：
26.将所述多个存储单元的第二感应数值增量传输至解码器。
27.在本发明一种可能的实现方式中，所述第一预设电压、所述第二预设电压、所述第三预设电压和所述第四预设电压的电压值均不相同。
28.在本发明一种可能的实现方式中，最大解码等级为7。
29.在本发明一种可能的实现方式中，所述存储单元为多级存储单元mlc、三级存储单元tlc或四级存储单元qlc中的任意一种。
30.另一方面，本发明还提供一种nand闪存的数据读取装置，所述nand闪存的数据读取装置包括：
31.硬解码单元，用于通过第一预设电压对nand闪存中的多个存储单元进行硬解码，并获得第一电压状态；
32.第一次软解码单元，用于当所述硬解码不成功时，通过第二预设电压对nand闪存中的多个存储单元进行第一次软解码，并获得第二电压状态；
33.个数确定单元，用于当所述第一次软解码不成功时，根据所述第一电压状态和所述第二电压状态确定所述nand闪存中的多个存储单元中处于所述第一电压状态和所述第二电压状态之间的存储单元的个数；
34.解码等级确定单元，用于根据所述个数确定解码等级；
35.第二次软解码单元，用于根据所述解码等级选取粗粒度解码或细粒度解码对所述nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码；
36.读取数据确定单元，用于当所述第二次软解码成功时，将经过所述第二次软解码后的解码数据作为所述nand闪存的读取数据。
37.另一方面，本发明提供了一种nand闪存系统，包括：
38.多个存储器单元；
39.存储器控制器，连接至所述多个存储器单元，用于实现上述任意一中可能的实现方式中所述的nand闪存的数据读取方法；
40.主机，连接至所述存储器控制器，用于发出数据读取命令，并接收读取数据。
41.本发明在硬解码不成功时，通过第二预设电压对多个存储单元进行第一次软解码，避免一次施加多个电压导致延时过长；当第一次软解码不成功时，再利用第一电压状态和第二电压状态确定存储单元的解码等级，并根据解码等级选取粗粒度解码或细粒度解码对多个存储单元进行第二次软解码，增加解码过程中粒度的自由度，提高数据读取的灵活性。并且，通过选取细粒度解码或粗粒度解码还可减少跳跃过程的感应解码延迟，同时减少不必要的多余感应解码过程，从而降低数据读取延迟，提高闪存nand的数据读取性能。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1是现有技术中nand闪存的数据读取方法的一个实施例示意图；
44.图2是本发明实施例提供的nand闪存的数据读取方法的一个实施例流程示意图；
45.图3是本发明实施例中s205的一个实施例流程示意图；
46.图4是本发明实施例中s301的一个实施例流程示意图；
47.图5是本发明实施例提供的粗粒度解码的一个实施例示意图；
48.图6是本发明实施例中s302的一个实施例流程示意图；
49.图7是本发明实施例提供的细粒度解码的一个实施例示意图；
50.图8是本发明实施例提供的nand闪存的数据读取装置的一个实施例结构示意图；
51.图9是本发明实施例提供的nand闪存系统的一个实施例结构示意图。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
54.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同
的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
55.本发明提供了一种nand闪存的数据读取方法、装置及nand闪存系统，以下分别进行说明。
56.如图2所示，为本发明实施例提供的nand闪存的数据读取方法的一个实施例流程示意图，该方法包括：
57.s201、通过第一预设电压对nand闪存中的多个存储单元进行硬解码，并获得第一电压状态；
58.s202、当硬解码不成功时，通过第二预设电压对nand闪存中的多个存储单元进行第一次软解码，并获得第二电压状态；
59.其中，当硬解码成功时，经过硬解码后的解码数据为nand闪存的读取数据。
60.s203、当第一次软解码不成功时，根据第一电压状态和第二电压状态确定nand闪存中的多个存储单元中处于第一电压状态和第二电压状态之间的存储单元的个数；
61.其中，当第一次软解码成功时，经过第一次软解码后的解码数据为nand闪存的读取数据。
62.s204、根据个数确定解码等级；
63.具体地：个数和解码等级之间的对应关系根据不同的nand闪存有所不同，可根据实际应用进行调整，但满足：个数越多，解码等级越高。
64.需要说明的是：最大解码等级为7。
65.s205、根据解码等级选取粗粒度解码或细粒度解码对nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码；
66.s206、若第二次软解码成功，则经过第二次软解码后的解码数据为nand闪存的读取数据。
67.本发明实施例中的nand闪存可应用于存储卡，u盘，固态硬盘，嵌入式多媒体控制器(embedded multi media card,emmc)等等大容量设备中。
68.本发明实施例提出的nand闪存的数据读取方法，在硬解码不成功时，通过第二预设电压对多个存储单元进行第一次软解码，避免一次施加多个电压导致延时过长；当第一次软解码不成功时，再利用第一电压状态和第二电压状态确定存储单元的解码等级，并根据解码等级选取粗粒度解码或细粒度解码对多个存储单元进行第二次软解码，增加解码过程中粒度的自由度，提高数据读取的灵活性。并且，通过选取细粒度解码或粗粒度解码还可减少跳跃过程的感应解码延迟，同时减少不必要的多余感应解码过程，从而降低数据读取延迟，提高闪存nand的读取性能。
69.进一步地，在本发明的一些实施例中，如图3所示，s205包括：
70.s301、若解码等级大于2，则选取粗粒度解码对nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码；
71.s302、若解码等级等于2，则选取细粒度解码对nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码。
72.进一步地，在本发明的一些实施例中，如图3所示，s301包括：
73.s401、根据解码等级确定第三预设电压组，第三预设电压组包括电压值不相同的
多个第三预设电压；
74.s402、将多个第三预设电压依次施加到多个存储单元上，获得多个存储单元的第一感应数值；
75.s403、将多个存储单元的第一感应数值传输至解码器；
76.s404、通过解码器对多个存储单元的感应数值进行第二次软解码。
77.通过对存储单元进行粗粒度解码，可快速跳跃到存储单元多需要的解码等级上，减少跳跃过程中的感应延迟，同时，上述步骤在感应完多个存储单元的第一感应数值后才进行传输，减少了不必要的多余感应过程，从而降低数据读取延迟，提高nand闪存的读取性能。
78.具体地，如图5所示，当解码等级为3时，第三预设电压组包括电阻值不同的八个第三预设电压，且依次将八个第三预设电压施加到多个存储单元上，获得多个存储单元的第一感应数值，通过解码器对第一感应数值进行第二次软解码。
79.需要说明的是：为了进一步提高nand闪存数据读取的成功率和可靠性，在本发明的一些实施例中，当执行完s304后，第二次软解码不成功时，还应当通过细粒度解码对存储单元进行第三次软解码，直至细粒度解码的解码等级等于最大解码等级。
80.进一步地，在本发明的一些实施例中，如图6所示，s302包括：
81.s601、确定第四预设电压，并将第四预设电压施加到多个存储单元上，获得多个存储单元的第二感应数值；
82.s602、将多个存储单元的第二感应数值传输至解码器；
83.s603、通过解码器对多个存储单元的第二感应数值进行第二次软解码。
84.通过对存储单元进行细粒度解码，可降低nand闪存单元的数据读取延时。
85.需要说明的是：为了更进一步提高nand闪存数据读取的成功率和可靠性，在本发明的一些实施例中，当执行完s403后，第二次软解码不成功时，还应当向多个存储单元施加第五预设电压，再次对多个存储单元依次进行多次细粒度解码，直至细粒度解码的解码等级等于最大解码等级。
86.具体地，如图7所示，可以看出：从解码等级1到解码等级2，中间共进行了4次细粒度解码，在这4次细粒度解码中，存在一定概率解码成功，因此可实现提前解码成功，缩短数据读取延时的技术效果。
87.进一步地，在本发明的一些实施例中，s403具体为：
88.将多个存储单元的第一感应数值增量传输至解码器；
89.其中，s602具体为：
90.将多个存储单元的第二感应数值增量传输至解码器。
91.通过设置第一感应数值和第二感应数值传输至解码器的传输方式为增量传输，可减少第一感应数值和第二感应数值传输至解码器的传输时间，从而进一步降低nand闪存的数据读取延时性。
92.进一步地，第一预设电压、第二预设电压、第三预设电压和第四预设电压的电压值均不相同。
93.进一步地，在本发明的一些实施例中，当前施加的预设电压与上一次施加的预设电压的电压值差值和上一次施加的预设电压与上上一次施加的预设电压的电压值差值相
等。
94.进一步地，存储单元为多级存储单元mlc、三级存储单元tlc或四级存储单元qlc中的任意一种。
95.另一方面，为了更好实施本发明实施例中的nand闪存的数据读取方法，在nand闪存的数据读取方法基础之上，对应的，如图8所示，本发明实施例中还提供一种nand闪存的数据读取装置，nand闪存的数据读取装置500包括：
96.硬解码单元801，用于通过第一预设电压对nand闪存中的多个存储单元进行硬解码，并获得第一电压状态；
97.第一次软解码单元802，用于当硬解码不成功时，通过第二预设电压对nand闪存中的多个存储单元进行第一次软解码，并获得第二电压状态；
98.个数确定单元803，用于当第一次软解码不成功时，根据第一电压状态和第二电压状态确定nand闪存中的多个存储单元中处于第一电压状态和第二电压状态之间的存储单元的个数；
99.解码等级确定单元804，用于根据个数确定解码等级；
100.第二次软解码单元805，用于根据解码等级选取粗粒度解码或细粒度解码对nand闪存中的多个存储单元进行第二次软解码；
101.读取数据确定单元806，用于当第二次软解码成功时，将经过第二次软解码后的解码数据作为nand闪存的读取数据。
102.另一方面，本发明实施例还提供一种nand闪存系统，如图9所示，nand闪存系统包括：
103.多个存储器单元901；
104.存储器控制器902，连接至多个存储器单元901，用于实现上述任一发明实施例中所述的nand闪存的数据读取方法；
105.主机903，连接至存储器控制器902，用于发出数据读取命令，并接收读取数据。
106.以上对本发明所提供的nand闪存的数据读取方法、装置及nand闪存系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。